隱孢子蟲病是由隱孢子蟲(Cryptosporidium)引起的，隱孢子蟲在分類上屬古蟲界(Excavata)、囊泡蟲總門(Alveolata)、頂復(fù)門(Apicomplexa)、類錐體綱(Conoidasida)、球蟲亞綱(Coccidiasina)、真球蟲目(Eucoccidiorida)、隱孢子蟲科(Cryptosporidiidae)、隱孢子蟲屬(Cryptosporidium)[1-2], 同時(shí)兼具球蟲和簇蟲的特征。迄今為止，隱孢子蟲有效種已達(dá)37種，有超過70個(gè)基因型[3-4]，隱孢子蟲病在臨床上以引起宿主不同程度的腹瀉為主要特征。1907年世界著名寄生蟲學(xué)家Tyzzer[5]在實(shí)驗(yàn)小鼠胃內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)，并對其描述命名。隨后，隱孢子蟲在哺乳類、禽類、兩棲類和魚類的消化器官中都有發(fā)現(xiàn)，它可以引起各種動(dòng)物不同程度的腹瀉，嚴(yán)重者可導(dǎo)致動(dòng)物死亡。在美國有過兩次隱孢子蟲病大暴發(fā)，1987年佐治亞州卡羅爾縣1.3萬人被感染[6]，1993年威斯康星州密爾奧基市40.3萬人被感染[7]。

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)是一種專門用于輸入、存儲、檢索、分析和輸出空間信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[8]。GIS系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理及分析功能，能夠根據(jù)流行病學(xué)資料、環(huán)境因素來分析和預(yù)測疾病的發(fā)展趨勢[9]。2002年Kato等[10]在厄瓜多爾的基多和肯尼亞的梅魯國家公園附近水域?qū)﹄[孢子蟲的存在進(jìn)行了檢測，將其結(jié)果繪制了GIS地圖，演示了流域環(huán)境中的污染場地，為環(huán)境中卵囊的存在和生物的來源提供了視覺上的信息。Diallo等[11]通過實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法監(jiān)測運(yùn)河中微小隱孢子蟲、藍(lán)氏賈第蟲、大腸桿菌的發(fā)生。運(yùn)用GIS進(jìn)行評估和繪制點(diǎn)，最終發(fā)現(xiàn)病原體的發(fā)生和去除率在空間和季節(jié)上都是相關(guān)的，與土地利用類型和運(yùn)河段附近確定的污染源也存在相關(guān)性。

本文研究的目的是應(yīng)用對隱孢子蟲流行病學(xué)和GIS交叉學(xué)科的研究，客觀展現(xiàn)隱孢子蟲在各宿主、各地區(qū)的感染情況，進(jìn)而分析隱孢子蟲流行病學(xué)發(fā)展規(guī)律和發(fā)展趨勢。

1 材料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源 中國地區(qū)隱孢子蟲流行病學(xué)數(shù)據(jù)來自于學(xué)者們已經(jīng)發(fā)表的論文。本次搜集的文獻(xiàn)為中文和英文兩種。對于中文文獻(xiàn)，通過查詢中國知網(wǎng)CNKI，關(guān)鍵詞是隱孢子蟲。查找結(jié)果是截止到2017年12月29日出版文獻(xiàn)。對于英文文獻(xiàn)，采用兩種方法即利用PubMed和Web of Science進(jìn)行搜索，關(guān)鍵詞是Cryptosporidium，China。查找結(jié)果是截止到2017年12月31日出版文獻(xiàn)。統(tǒng)計(jì)中國地區(qū)宿主(人、牛、豬、雞)感染隱孢子蟲的情況，主要記錄采樣地點(diǎn)、采樣城市經(jīng)緯度、感染數(shù)、樣本數(shù)、采樣時(shí)間、發(fā)表時(shí)間、參考文獻(xiàn)等信息。

1.2空間定位與表達(dá) 將各采樣地點(diǎn)標(biāo)記經(jīng)緯度。經(jīng)緯度通過Google高清衛(wèi)星在線地圖進(jìn)行查詢，對于文章中有具體采樣地點(diǎn)的則查詢其采樣地點(diǎn)經(jīng)緯度；對于文章中采樣地點(diǎn)只介紹到省份的，則采用其省份的省會(huì)城市經(jīng)緯度坐標(biāo)；對于在同一篇文章中涉及到多個(gè)地點(diǎn)，但是每個(gè)地點(diǎn)因?yàn)闃颖玖?、陽性樣本量以及感染率未記錄清楚的，則按照其中某個(gè)具有代表性的城市的經(jīng)緯度進(jìn)行記錄。

GIS制圖采用制圖軟件ArcGIS 10.2。運(yùn)用GIS技術(shù)，將中國地區(qū)隱孢子蟲流行情況進(jìn)行空間定位與表達(dá)。

1.3核密度分析方法 核密度分析用于計(jì)算每個(gè)輸出柵格像元周圍點(diǎn)要素的密度。在每個(gè)點(diǎn)的上方均覆蓋著一個(gè)概率密度平滑曲面，在曲面下方是圓形鄰域。在點(diǎn)所在位置處表面值最高，隨著與點(diǎn)的距離的增大表面值逐漸減小，在與點(diǎn)的距離等于搜索半徑的位置處表面值為零。曲面與下方的平面所圍成的空間的體積為1，每個(gè)輸出柵格像元的密度均為疊加在柵格像元中心所有核表面的值之和[12]。

2 結(jié) 果

2.1中國地區(qū)各宿主隱孢子蟲感染情況地圖

2.1.1中國地區(qū)隱孢子蟲感染人的地理分布情況 采用核密度分析方法，由圖1 A可以看出，江蘇、安徽、山東、河南等地呈現(xiàn)點(diǎn)的聚集分布，說明在這些省份的地級市調(diào)查的人源隱孢子蟲流行病學(xué)相對較多。在江西、海南、陜西、青海等地都只有1處地級市的關(guān)于人感染隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查。此外，在山西、西藏、寧夏、香港、澳門和臺灣等地區(qū)還沒有關(guān)于人感染隱孢子蟲的調(diào)查報(bào)告。在浙江江山，單昊[13]在2005年首次對中國農(nóng)村人群的隱孢子蟲感染狀態(tài)進(jìn)行血清流行病學(xué)調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示感染率高達(dá)56.72% (861/1 518)，這是到目前為止以地級市為單位調(diào)查國內(nèi)人群感染隱孢子蟲感染率最高的一次報(bào)道。隱孢子蟲對抵抗力較低的人群也具有感染風(fēng)險(xiǎn)，王榮軍等[14]在2007年報(bào)道的河南林州地區(qū)兒童腸道寄生蟲感染情況調(diào)查報(bào)告中，兒童患隱孢子蟲的概率為0.15% (3/1 949)，這是到目前為止，在國內(nèi)地級市調(diào)查人群感染隱孢子蟲的報(bào)道中，感染率最低的一次。

2.1.2中國地區(qū)隱孢子蟲感染牛的地理分布情況 采用核密度分析方法，由圖1 B可以看出，安徽、河南、陜西、青海等地呈現(xiàn)點(diǎn)的密集分布，說明在這些省份的地級市調(diào)查的牛源隱孢子蟲流行病學(xué)相對較多，特別在青海，針對牦牛的隱孢子蟲調(diào)查高達(dá)8個(gè)地級市。但是，在浙江、福建、廣東、寧夏和新疆等地，都只在一個(gè)地級市進(jìn)行了牛感染隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查。在我國的山西、遼寧、江西、海南、貴州、香港、澳門和臺灣等地還沒有進(jìn)行牛感染隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查。從全國范圍看來，牛源隱孢子蟲的感染率均比較高。在安徽宿州，李培英[15]等在1996年對當(dāng)?shù)攸S牛的調(diào)查報(bào)告顯示，隱孢子蟲感染率高達(dá)60.19% (124/206)，這是到目前為止，中國地區(qū)對牛源隱孢子蟲流行病學(xué)調(diào)查感染率最高的報(bào)道。與此相反，對牛源隱孢子蟲流行病學(xué)調(diào)查感染率最低的是毋亞運(yùn)等[16]在2016年對西藏山南地區(qū)黃牛的調(diào)查，感染率僅為1.13% (5/442)。

2.1.3中國地區(qū)隱孢子蟲感染豬的地理分布情況 采用核密度分析方法，由圖1 C可以看出，主要在安徽、河南、四川等地呈現(xiàn)點(diǎn)的聚集分布，說明在這些省份的地級市調(diào)查的豬源隱孢子蟲流行病學(xué)相對較多，特別在河南地區(qū)，針對豬源隱孢子蟲流行病學(xué)調(diào)查涉及到14個(gè)地級市。從全國范圍看，對于豬源隱孢子蟲流行病學(xué)調(diào)查相對較少，特別在內(nèi)蒙古、黑龍江、湖南、西藏、陜西、青海、寧夏等地，都只在一個(gè)地級市進(jìn)行了豬感染隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查。甚至在很多省份還沒有豬源隱孢子蟲流行病學(xué)調(diào)查，比如河北、山西、遼寧、吉林、福建、江西、湖北、海南、貴州、甘肅、新疆、香港、澳門和臺灣。廖宛軍等[17]在2002年對四川成都的豬源隱孢子蟲感染情況進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，四川成都豬源隱孢子蟲感染率為89.66% (52/58)，這也是到目前為止在按地級市劃分豬源隱孢子蟲感染最高記錄。與此相反，對豬源隱孢子蟲流行病學(xué)調(diào)查顯示感染率最低的是2016年毋亞運(yùn)等[16]對西藏林芝地區(qū)調(diào)查的藏豬隱孢子蟲感染情況，在西藏林芝林區(qū)藏豬的隱孢子蟲感染率為0.99% (1/101)。

A：隱孢子蟲感染人；B：隱孢子蟲感染牛；C：隱孢子蟲感染豬；D：隱孢子蟲感染雞。圖1 中國地區(qū)隱孢子蟲感染人、牛、豬、雞的地理分布情況Fig.1 Statistics on human, cattle, pig, and chicken infected with Cryptosporidium in China

2.1.4中國地區(qū)隱孢子蟲感染雞的地理分布情況 在全國范圍內(nèi)對雞源隱孢子蟲流行病學(xué)調(diào)查相比前面介紹的幾個(gè)宿主相對較少，采用核密度分析方法，由圖1 D中可以看出在浙江、山東、河南呈現(xiàn)點(diǎn)的聚集分布，說明在這些省份的地級市調(diào)查的雞源隱孢子蟲流行病學(xué)相對較多，特別在河南省對雞源隱孢子蟲流行病學(xué)調(diào)查的地級市為12個(gè)。在江蘇、安徽、福建、湖南、四川、寧夏等地，都只在一個(gè)地級市進(jìn)行了雞感染隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查。在廣西、甘肅等我國18個(gè)省市自治區(qū)、直轄市、特別行政區(qū)還沒有關(guān)于雞源隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查。黎杰虹等[18]在1990年對廣東省某畜牧場5種動(dòng)物隱孢子蟲感染的情況進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示在廣東佛山雞源隱孢子蟲感染率為80.49% (99/123)，這是到目前為止以地級市為單位進(jìn)行劃分的雞源隱孢子蟲感染的最高紀(jì)錄。在我國以地級市為單位進(jìn)行劃分，雞源隱孢子蟲感染最低報(bào)道是金喜新等[19]在2014年對信陽地區(qū)山雞腸道寄生蟲感染情況的調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，在河南信陽雞源隱孢子蟲感染率為0.63% (1/158)。

2.2 分級統(tǒng)計(jì)制圖

2.2.1中國地區(qū)隱孢子蟲感染人的地理分布情況

從圖2A來看，在山西、西藏、寧夏、香港、澳門和臺灣還沒有對人感染隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查，在海南和青海雖然有人感染隱孢子蟲的報(bào)道，但是沒有具體的感染數(shù)據(jù)。人感染隱孢子蟲較低的地區(qū)有北京、江蘇、江西、河南和廣西。其次是黑龍江、安徽等地。人感染隱孢子蟲最高的省份有浙江、廣東、云南和新疆，其中以省級行政區(qū)為基本單位統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出浙江人源隱孢子蟲的感染率最高，感染率為29.30%(1 004/3 426)[13,20-22]。

2.2.2中國地區(qū)隱孢子蟲感染牛的地理分布情況

從圖2B來看，在山西、遼寧、江西、海南、貴州、香港、澳門和臺灣還沒有對牛感染隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查。牛感染隱孢子蟲較低的地區(qū)有北京、天津、福建、廣東、廣西、西藏、陜西、甘肅和新疆。其次是內(nèi)蒙古、河南和寧夏等地。牛感染隱孢子蟲最高的省份有主要是浙江、重慶、四川、青海等地，其中以省級行政區(qū)為基本單位統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出浙江牛源隱孢子蟲的感染率最高，感染率為30% (3/10)[23]。

2.2.3中國地區(qū)隱孢子蟲感染豬的地理分布情況

從圖2C來看，在河北、山西、遼寧、吉林、福建、江西、湖北、海南、貴州、甘肅、新疆、香港、澳門和臺灣地區(qū)還沒有對豬感染隱孢子蟲的流行病學(xué)調(diào)查。豬感染隱孢子蟲較低的地區(qū)有廣西、西藏和陜西。其次是安徽、山東和河南等地。豬感染隱孢子蟲較高的省份有北京和黑龍江地區(qū)，其中以省級行政區(qū)為基本單位統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出黑龍江豬源隱孢子蟲感染率最高，感染率為55.75% (63/113)[24]。

2.2.4中國地區(qū)隱孢子蟲感染雞的地理分布情況

從圖2D來看，全國大部分省份還沒有對雞源隱孢子蟲進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查。雞感染隱孢子蟲較低的地區(qū)有江蘇、浙江、河南和湖南。其次是上海、山東和青海等地。雞感染隱孢子蟲較高的省份有安徽和四川，兩個(gè)省份對于雞源隱孢子蟲感染率均達(dá)到40%以上。其中以省級行政區(qū)為基本單位統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出四川雞源隱孢子蟲感染率為41.18% (21/51)；安徽雞源隱孢子蟲感染率為41.71% (161/386)[25-27]。

3 討 論

本研究得出人感染隱孢子蟲較低的地區(qū)有北京、江蘇、江西、河南和廣西地區(qū)，較高的省份有浙江、廣東、云南和新疆。值得注意的是，在山西、西藏、寧夏、香港、澳門和臺灣均還沒有對人感染隱孢子蟲的調(diào)查報(bào)告，與山西和寧夏相鄰的內(nèi)蒙古、河南、湖北、陜西、甘肅均有隱孢子蟲感染人的報(bào)道，因此推斷這兩個(gè)省也應(yīng)該有隱孢子蟲感染人的病例。在西藏發(fā)現(xiàn)了牛源和豬源隱孢子蟲感染，隱孢子蟲病是一種重要的人獸共患寄生蟲病，所以在西藏也應(yīng)該具有潛在的人感染隱孢子蟲的風(fēng)險(xiǎn)。牛感染隱孢子蟲較低的地區(qū)有北京、天津、福建、廣東、廣西、西藏、陜西、甘肅和新疆地區(qū)，較高的省份主要是浙江、重慶、四川、青海等地；豬感染隱孢子蟲較低的地區(qū)有廣西、西藏和陜西，較高的省份有北京和黑龍江地區(qū)；雞感染隱孢子蟲較低的地區(qū)有江蘇、浙江、河南和湖南，較高的省份有安徽和四川。在這些地區(qū)應(yīng)針對不同的宿主加以防范。

人獸共患隱孢子蟲因其具有特殊的宿主特異性，從而使得人和動(dòng)物之間的交叉?zhèn)鞑ジ宇l繁。在中國江蘇，姜巖巖等[28]人在2014年對丹陽市門診腹瀉患者調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，安氏隱孢子蟲是感染優(yōu)勢種。安氏隱孢子蟲通常感染牛、綿羊等反芻家畜，這一調(diào)查在一定程度上反映了隱孢子蟲的人獸互傳特性。在國外的一些報(bào)道中，從基因水平上闡釋了人獸共患的傳播。在加拿大愛德華王子島，Buduamoako E等[29]人在2012年在人和牛中都檢測到微小隱孢子蟲IIaA15G2RI亞型。在澳大利亞新南威爾士州，Waldron LS等[30]人在2011年發(fā)現(xiàn)人隱孢子蟲IbA10G亞型在人和牛中都有檢測到。

GIS通過其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、空間分析以及顯示和模擬功能解決了疫病空間分布的可視化問題，也可以實(shí)現(xiàn)對疫病分布模式的探索和對疫病擴(kuò)散/縮小的動(dòng)態(tài)模擬功能。GIS的這些功能對疫病流行規(guī)律的揭示、疫病流行的預(yù)警預(yù)報(bào)、以及對疫病控制效果的評價(jià)等方面具有十分重要的作用和意義[31]。Glass等[32]研究人員利用GIS系統(tǒng)對美國馬里蘭州的萊姆病進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，53項(xiàng)環(huán)境變量中有11個(gè)變量與萊姆病有關(guān)，并且居住地距離森林越近危險(xiǎn)性越大，不適合草本植物生長以及灌溉肥沃的土地是疾病發(fā)生的高危地區(qū)。其后的萊姆病地理分布情況也證實(shí)了該風(fēng)險(xiǎn)模型預(yù)測結(jié)果的有效性。1992年以色列以GIS為基礎(chǔ)建立了全國瘧疾監(jiān)測系統(tǒng)[33]，該系統(tǒng)通過對當(dāng)?shù)匕次梅敝滁c(diǎn)、按人群聚居點(diǎn)等與瘧疾發(fā)生相關(guān)的流行病學(xué)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)而建立，此系統(tǒng)能夠估計(jì)瘧疾傳播的風(fēng)險(xiǎn)，一旦有小范圍的瘧疾暴發(fā)，系統(tǒng)將立即分析并確定瘧疾暴發(fā)地點(diǎn)以及可能的病原體來源，并且可以實(shí)現(xiàn)對瘧疾傳播趨勢的預(yù)測。本研究利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了中國地區(qū)的隱孢子蟲病的空間形態(tài)和聚集程度，從而為隱孢子蟲的檢測、飼養(yǎng)環(huán)境衛(wèi)生資源的配置等提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。本研究也存在著一定的局限性，一些真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由于各種原因未能以期刊形式發(fā)表，客觀條件限制了這一部分?jǐn)?shù)據(jù)的搜索，但對于從宏觀角度分析隱孢子蟲整體空間格局的影響不大。此研究也對其他流行病學(xué)研究提供有效的信息化工具和科學(xué)決策支持手段，并對疾病進(jìn)行有效地預(yù)測和防控提供依據(jù)。

A：隱孢子蟲感染人；B：隱孢子蟲感染牛；C：隱孢子蟲感染豬；D：隱孢子蟲感染雞。圖2 中國地區(qū)隱孢子蟲感染人、牛、豬、雞的地理分布情況(分級統(tǒng)計(jì))Fig.2 Statistics on human, cattle, pig, and chicken infected with Cryptosporidium in China (hierarchical statistics)

利益沖突：無

引用本文格式：王璐，陳遠(yuǎn)才，黃建營，等.基于GIS技術(shù)的中國地區(qū)隱孢子蟲流行病學(xué)數(shù)據(jù)空間分析[J].中國人獸共患病學(xué)報(bào)，2019，35(7)：633-638. DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2019.00.65