Att förutsäga hotspots för borrelia kan hjälpa folkhälsotjänstemän att vägleda resurser och proaktiva meddelanden till allmänheten. Men sjukdomens ekologi är komplex och involverar olika värddjur, fästingar med svartben som fungerar som en sjukdomsvektor, själva sjukdomsframkallande medlet, bakterien Borrelia burgdorferi och miljön där de alla lever.

Studien, publicerad i Journal of Applied Ecology , reder ut förhållandet mellan två av dessa aktörer inom borrelia-ekologi:bakterier och miljön. Leds av Tam Tran, som tog sin doktorsexamen vid Penn's Department of Biology i School of Arts &Sciences, och med mentorer Dustin Brisson, professor vid avdelningen, Shane Jensen från Wharton School, tillsammans med kollegor från delstaten New York Institutionen för hälsa, forskningen undersöker hur variabler som landskapsstörningar och klimat påverkar fördelningen och förekomsten av B. burgdorferi. Resultatet är en kraftfull analytisk modell som med noggrannhet kan förutsäga prevalensen och distributionen av borreliabakterier i landskapet, potentiellt ett användbart folkhälsoverktyg för att lindra sjukdomsöverföring.

"Vi vet att borrelia är ett växande hot mot folkhälsan, men vi har inte hittat några bra sätt att ta itu med det. Antalet fall fortsätter att växa", säger Tran, nu läkarstudent vid Virginia Commonwealth University. "Det som är spännande här är att vi, genom att veta hur miljön påverkar både fästingsystemet och bakterierna, kan förutsäga var och när det kommer att finnas större mängder av patogenen i landskapet."

I den aktuella studien fokuserade Tran, Brisson, Jensen och kollegor i första hand på vilka faktorer som påverkade B. burgdorferi, vars prevalens de mätte genom att bestämma vilken del av de svartbenta fästingarna de tog prov som var infekterade med bakterierna. Äldre försök att dra kopplingar mellan borrelia och miljövariabler har resulterat i blandade, oklara eller ibland till och med motsägelsefulla resultat, säger Tran, delvis för att bidragen från "miljön" kan vara så mångfacetterade.

För att bygga sina modeller tog forskargruppen data som samlats in från nästan 19 000 fästingar med svarta ben mellan 2009 och 2018 på hundratals platser i delstaten New York. De bedömde hur antalet infekterade och oinfekterade fästingar på hundratals platser under mer än ett decennium överensstämde med lokala miljöegenskaper som delas in i fyra breda kategorier:

1. landskapsfaktorer som höjd, brandhistorik och avstånd till infrastruktur som vägar;
2. Värddjurspopulationsstorlekar, inklusive människor, björnar, fåglar och rådjur;
3. övervakningsförhållanden inklusive lokal temperatur och luftfuktighet vid tidpunkten för insamlingen samt den ansträngning som ägnas åt att samla in prover; och
4. klimatmått som månatliga temperaturmedelvärden, nederbörd och dagar med temperaturer under fryspunkten.

Genom att köra olika grupperingar av dessa variabler genom kraftfulla datormodeller kunde forskarna peka ut vilka som var mest inflytelserika när det gällde att fastställa smittsamhetsfrekvensen.

"Den huvudsakliga upptäckten var att klimatet var ett överväldigande inslag i modellen," säger Tran. "Habitatstörningar var också viktiga, och vi fann motsatsen till vad som har kommit ut från tidigare studier i vissa fall."

Medan tidigare analyser hade funnit att ökningar av störningar – saker som bränder, vägar som skär genom skogar och fragmenterade habitatområden – ledde till ökningar av antalet B. burgdorferi, fann det Penn-ledda teamet att mindre störda, mer intakta livsmiljöer ofta var förknippade med större antal fästingar infekterade med bakterierna.

Efter att ha utvecklat en modell med data som samlades in 2009–18 testade de sedan för att se hur väl modellen kunde förutsäga prevalensen och distributionen som finns i data som samlades in från 2019.

"Vi fann att det var mycket exakt," säger Tran. "Och det som är bra är att mycket av den data vi använde för att skapa modellen är gratis, vilket innebär att andra orter kanske kan replikera dessa fynd för att hjälpa till att förutsäga risken för borrelia, särskilt i områden där klimatet och landskapet liknar New York."

Ingripanden kan vara folkhälsomeddelanden som varnar parkbesökare, till exempel för risken för sjukdomar, "påminner dem om att göra sina fästingar", säger Tran. Fynden kan också hjälpa till att vägleda framtida markförvaltning och utnyttja ekologins kraft för att potentiellt minska riskerna för borrelia. + Utforska vidare

En bättre uppskattning för bocktal med 'citizen science'-data