Nature Commun | 廈門大學陳田木/趙澤宇/南昌大學宋文濤合作在高致病性禽流感研究領域取得重要進展

高致病性禽流感（HPAI）H5N1病毒自2020年以來在全球范圍內引發前所未有的大規模暴發，對野生鳥類、家禽乃至哺乳動物構成持續威脅。野生鳥類，尤其是長途遷徙鳥類，作為禽流感病毒的自然宿主，其復雜的遷徙路線、季節性聚集以及多物種間的生態互動，為病毒的持續進化、基因重組和地理擴散提供了理想條件。美國地處全球多條主要候鳥遷徙路線的交匯點，包括太平洋、中央、密西西比和大西洋四條重要通道，擁有多樣化的生態系統和豐富的鳥類生物多樣性，這使其成為研究野生鳥類禽流感傳播風險的關鍵區域。

近日，發表在《Nature Communications》的研究成果，由廈門大學公共衛生學院陳田木/宋文濤/趙澤宇等合作完成，題為《Assessing HPAI-H5 transmission risk across wild bird migratory flyways in the United States》。該研究整合病毒基因組學、流行病學建模、時空異質性分析和機器學習方法，系統評估了美國野生鳥類HPAI-H5暴發的多維傳播特征。廈門大學公共衛生學院博士研究生方康為論文第一作者，廈門大學公共衛生學院陳田木副教授、博士后趙澤宇與南昌大學第一附屬醫院/江西省重大公共衛生事件醫學中心宋文濤博士為論文共同通訊作者。

研究團隊從GISAID數據庫篩選了2022年1月至2025年4月期間美國野生鳥類的3867條HPAI-H5病毒基因序列，全部屬于2.3.4.4b進化分支，其中絕大多數為H5N1亞型。系統發育地理學重建結果顯示，病毒基因型的空間擴散與美國主要候鳥遷徙路線高度吻合，但不同基因型呈現顯著的擴散模式差異。早期A1、A2和B2.1基因型的傳播范圍相對有限，主要沿單一遷徙路線擴散；而B1.1和B1.3基因型展現出跨路線傳播能力，在大西洋和密西西比路線間建立了雙向連接；B3.2、B3.6和D1.1基因型則形成了覆蓋全美的廣泛、多向傳播網絡。值得關注的是，2025年華盛頓州報告的首例人感染H5N5死亡病例，其病毒序列與野生大黑背鷗分離株高度同源，表明存在野生鳥類向人類的跨種傳播事件。

研究期間共收集到12808只H5亞型禽流感感染的野生鳥類，其中雁形目數量最多，達9040只，其次是鷹形目1953只和鸮形目445只。雁形目感染呈現明顯的季節性模式，每年秋冬季節感染比例最高。然而，基于基本再生數的傳播能力評估顯示，鸮形目的傳播能力最強，R0值達3.164，而感染數量最多的雁形目R0值僅為0.992，表明病毒未能在其種群中形成高效、持續的傳播鏈。鷹形目、雀形目和鸻形目的R0值分別為1.655、1.029和1.279。這一發現提示，雁形目可能主要扮演病毒儲存庫和長距離傳播載體的角色，而處于食物鏈頂端的猛禽類雖感染總數較少，但一旦病毒進入其種群，可能引發高效的局部傳播。

時間序列分解分析顯示，美國野生鳥類禽流感暴發呈現明顯的季節性和六個月的季節性跨度。秋冬季節的感染數量是春季的兩倍、夏季的五倍。不同季節間的感染數存在顯著差異，秋季感染中位數達658例，夏季僅39例。雁形目在春-秋、春-冬、夏-秋、夏-冬各季節對之間存在顯著差異，而其他鳥類類目的季節差異均不顯著。空間聚類分析揭示了感染熱點的季節性遷移規律：春季熱點集中在中北部的達科他州、明尼蘇達州等地，與北美最重要的水禽繁殖區——草原坑洞區高度吻合；夏季熱點向西北遷移至華盛頓州、俄勒岡州和愛達荷州；冬季則在堪薩斯州和得克薩斯州出現高-低聚類現象，這反映了病毒傳播與候鳥季節性生活史之間的密切聯系。

研究發現美國四大候鳥遷徙路線具有獨特的傳播特征。密西西比路線呈現經典的南北遷移模式，感染熱點隨季節顯著南北移動，非遷徙鳥類的傳播能力極強，R0值高達6.414，遠超過遷徙鳥類的1.071，提示留鳥種群可能作為病毒持續傳播的“引擎”。大西洋路線呈現南北分化格局，夏季遷徙鳥類感染熱點在北部，而非遷徙鳥類熱點在南部，秋冬季節僅喬治亞州和佛羅里達州的留鳥種群維持著持續的熱點區域。中央路線的傳播模式以非遷徙鳥類為主導，懷俄明州、科羅拉多州和新墨西哥州的留鳥種群全年維持著穩定的核心熱點區域。太平洋路線呈現分散的局部傳播格局，全球空間自相關性不顯著，但局部熱點季節性地出現，可能與復雜地形和更多樣化的宿主群落有關。

基于隨機森林模型的變量重要性評估顯示，對野生鳥類感染數量影響最大的氣象因素依次為：帕爾默干旱強度指數、帕爾默修正干旱指數、平均溫度、降水量、帕爾默Z指數和降溫天數。部分依賴圖揭示了氣象因素與感染數量之間的非線性關系。平均溫度和降溫天數與感染數量呈單調遞減關系，當降溫天數超過100天時，感染數量變化趨于平緩。干旱強度指數與感染數量呈倒U型關系，當指數值約為-3.3時感染數量達到峰值，隨后急劇下降。而帕爾默Z指數和降水量與感染數量呈U型關系，當指數值在-3至0之間時感染數量最低。這些發現揭示了氣候變化對禽流感病毒傳播的復雜影響機制，為建立早期預警系統提供了科學依據。

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