獸醫(yī)流行病學在疾病控制、預防和農(nóng)場生物安全性中的作用

Ian D. Roertson

a College of Veterinary Medicine, School of Veterinary and Life Sciences, Murdoch University, Perth, WA 6150, Australia

b China-Australia Joint Research and Training Center for Veterinary Epidemiology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China

1. 引言

家養(yǎng)和非家養(yǎng)的動物給人類帶來了巨大的經(jīng)濟和非經(jīng)濟利益。牲畜為社區(qū)和家庭提供食物、纖維、獸皮、作為燃料和肥料的糞便，并提供勞動力，對人類經(jīng)濟、社會、文化都有著重要的影響[1,2]。特別是狗和貓等寵物，作為伴侶動物，對于兒童的身心發(fā)育、社會和情感發(fā)展以及主人的幸福等都起著重要作用[3-7]，而非家養(yǎng)動物（野生動物）為人類帶來了經(jīng)濟、健康、娛樂、科學和生態(tài)價值等一系列好處[8]。然而，疾病會對牲畜的生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量[9]、寵物的壽命和生活質(zhì)量以及野生動物的生物多樣性產(chǎn)生重大影響，且許多疾病病原體有可能傳染給人[4]。此外，據(jù)估計，60%的人類新型傳染病是人畜共患病，其中70%以上來自野生動物[10]。

最近，隨著對改善食品安全、食品保障、生物多樣性以及改善動物和公共健康的重視，人們正在采取越來越多的措施來降低疾病在動物群體中和從動物群體到人類群體中傳播的風險[11]。對動物和人類群體中疾病的控制[即將發(fā)病率和（或）流行率降低到當?shù)乜山邮艿乃絔、預防（即防止傳入）和（或）根除（即完全消除），需要透徹了解流行病學[12]。獸醫(yī)流行病學有助于調(diào)查疾病暴發(fā)、識別疾病風險因素、調(diào)查不明病因的疾病、承擔疾病監(jiān)測和檢驗、實施畜群健康計劃以及制定和實施生物安全措施[13]；因此，該學科是疾病控制、根除和預防的重要組成部分[12]。

本文聚焦于獸醫(yī)流行病學在控制、預防、根除家養(yǎng)和非家養(yǎng)動物的疾病以及在家畜養(yǎng)殖群體中實施生物安全計劃方面的作用和意義。

2. 流行病學的關鍵概念

關于獸醫(yī)流行病學的一個重要準則是：疾病在群體中不是隨機發(fā)生的，而更有可能在特定時間、特定地點在群體中的某些特定群體身上發(fā)生，換言之，疾病遵循其特定的模式 [12,14]。疾病控制的中心環(huán)節(jié)是識別這些模式和增加疾病可能性的風險因素，以及降低疾病可能性的因素，以便采取措施降低疾病的發(fā)生頻率、嚴重程度和帶來的影響[9,12,13,15]。

疾病是多因素的，由于直接和間接的原因、因素或?qū)傩怨餐饔靡l(fā)疾病，為了清楚起見，這種相互關系通常以圖形化的方式顯示為因果關系網(wǎng)[15]。人們提出了許多既適用于傳染性疾病又適用于非傳染性疾病的疾病病因模型。其中最簡單的是流行病學三要素，這是傳染性疾病的傳統(tǒng)模型[12,14]。三要素由外部病原體（細菌、病毒、寄生蟲、真菌或朊病毒）、易感宿主和環(huán)境（包括將宿主和病原體結合在一起的管理模式和生產(chǎn)實踐）組成。在這個模型中，疾病是在支持病原體從源頭傳播到宿主的環(huán)境中，由病原體與易感宿主之間的相互作用引起的[14-16]。

通過控制環(huán)境，如減少排泄物污染，減少過度擁擠，或消除病原體的攜帶者或媒介，我們可以降低疾病發(fā)生率[4,12,14,17-19]。同樣，通過選擇對疾病有抵抗力的動物，或者通過自然或人工手段提升種群的抵抗力[1,14]，我們可以減輕疾病的嚴重程度，從而減少疾病帶來的影響。相反，盡管一些宿主因素與許多疾病密切相關，尤其是年齡和性別，但我們不能在群體中控制這些因素。例如，F(xiàn)entie等[2]觀察到雌性和年幼動物分別比雄性和年長的動物更容易患綿羊和山羊痘，Zeng等[20]報道說牦牛布魯氏菌病的流行率隨著年齡的增長而增加。這些信息在預測一個種群或一組動物中的感染時很有用，但在疾病控制計劃中很難甚至不可能采取措施，因為無法控制，或從種群中完全移除這些屬性。

與無宿主特異性的病原體如口蹄疫（foot-and-mouth disease, FMD）和囊型包蟲病[18,21]相比，只在一個或少數(shù)幾個物種中導致疾病的病原體更容易控制、預防和根除[12]。同樣，環(huán)境階段的傳播方式、存在方式和生存方式，以及宿主、攜帶者和媒介的存在，都會影響疾病控制的分布和采取的措施[12,14]。野生動物的存在在將某些疾病傳播給人類和其他動物方面發(fā)揮著重要作用，它們可以作為狂犬病、亨尼帕病毒和鉤端螺旋體病[22-25]等病原體的攜帶者，或作為棘球絳蟲等寄生蟲的宿主[4,18]。病原體攜帶者在某些病原體和疾病傳播中起關鍵作用，如藍舌病，全球變暖的影響導致該病媒介分布的增加[26]。例如，肉毒梭菌[27]和炭疽芽孢桿菌[28]等病原體在環(huán)境中的長期存活對這些特定疾病的分布和延續(xù)至關重要，對預測疾病的發(fā)生也很有用[14]。

雖然疾病的病原體、宿主和環(huán)境特征對預測疾病的位置和發(fā)生很有用，但為了評估疾病控制或預防計劃的影響成功與否，必須測定疾病的發(fā)生頻率[12,14]。

3. 疾病發(fā)生頻率

流行病學中疾病頻率的兩個衡量標準即流行率和發(fā)病率，這些參數(shù)的變化是疾病控制計劃中的關鍵結果。

流行率是疾病的靜態(tài)衡量標準，通常報道為病原體感染/陽性的個體比例，或血清學檢測呈陽性的比例。這一測定通常以百分比的形式報道，應該包括95%的置信區(qū)間（confidence interval, CI），以提供對抽樣總?cè)后w中疾病頻率的估計，并用于比較不同研究之間的結果。Zeng等[20]報道了在西藏自治區(qū)三個縣的牦牛布魯氏菌病的研究中，同時使用虎紅平板凝集試驗（Rose Bengal test, RBT）和競爭性酶聯(lián)免疫吸附試驗（C-ELISA）得到的牦牛檢測個體流行率為2.8%（95% CI: 2.0～3.7），檢測群體流行率為18.2%（95% CI: 12.9～24.6）。然而，測試的流行率受所用測試的靈敏度和特異度的影響，因此，許多研究為診斷性測試的這些特征調(diào)整檢測流行率，公式為：真實流行率=（檢測流行率+診斷特異性-1）÷（診斷敏感性+診斷特異性-1）[14]。例如，在對檢測不確定性進行調(diào)整后，Dukpa等[29]報道不丹牛群的FMD真實動物個體流行率為17.6%（95% CI:15.6～19.5）。估計一種疾病的真實流行率可以在使用不同的診斷測試時比較不同地點的控制措施，這在試圖證明群體的無病狀態(tài)時是至關重要的 [30,31]。

流行率測定的是一種疾病或抗體的當前發(fā)生頻率，是一種靜態(tài)衡量標準，與流行率相反，發(fā)病率則是衡量疾病傳播的動態(tài)衡量標準。發(fā)病率通常報道為發(fā)病風險（累積發(fā)病率）或發(fā)病率（發(fā)病密度）[14]。例如，Bran等[32]的研究報道，奶牛跛行的累積發(fā)病率（發(fā)病風險——一段時間內(nèi)的新病例）為每4個月29.6%（表明在研究期間，近1/3的被研究奶牛出現(xiàn)跛足）。他們的研究強調(diào)了跛足特定風險因素的重要性，身體狀況評分較低、胎次較高和蹄上有病變的動物更有可能發(fā)展為跛足。

與發(fā)病風險相反，發(fā)病率是一個群體中的新發(fā)病例數(shù)除以該群體處于風險中的總動物數(shù)。在一項研究中，以牛舍奶牛體細胞數(shù)升高（elevated somatic cell count,eSCC）調(diào)查奶牛個體和群體水平的風險因素，Watters等[33]報道，對于所有研究牛群來說，平均場水平發(fā)病率為每個動物年0.91個農(nóng)場。這些動態(tài)測量表明了動物在特定時間段內(nèi)感染疾病的風險或可能性[14]。

流行率和發(fā)病率會隨著疾病術語、疾病記錄和診斷技術的改變[14]而改變，也會隨著疾病傳播引起疾病發(fā)生頻率的改變而改變，或隨著由于成功實施疾病控制計劃，使得疾病得到控制而改變。一個成功的疾病控制計劃應該通過操縱特定疾病的風險因素，以成本效益高的方式降低疾病流行率和發(fā)病率[34]。

4.辨別疾病的風險因素

辨別增加疾病風險的因素或降低疾病風險的因素（保護因素）很重要，以便能夠?qū)嵤┛赡艿拇胧﹣頊p少疾病的發(fā)生或防止疾病進入[12,14,35]。

疾病的風險或保護因素可以是人口統(tǒng)計學、畜牧業(yè)/管理、環(huán)境或社會經(jīng)濟因素，并通過開展描述性流行病學研究（橫斷面、病例對照或隊列研究）進行評估。推測的危險因素與疾病之間的關聯(lián)強度通常使用計算的比值比或比數(shù)比（odds ratio, OR）及其95%的CI [12,14]來評估。

4.1. 橫斷面研究

橫斷面研究經(jīng)常被用來評估疾病的流行率或血清流行率，并辨別該疾病的風險因素；然而，它們對罕見疾病的用處較小，可能會造成混淆[12,14]。

Miyama等[36]報道了在日本南部對109個奶牛群的橫斷面研究中，鉤端螺旋體病的檢測場群流行率為65%。在那項研究中，他們確定較大規(guī)模牛場和從北海道引入動物的牛場是血清呈陽性的風險因素。然而，他們的發(fā)現(xiàn)突顯了疾病控制方面的一些挑戰(zhàn)，因為與較小的牛群相比，較大的牛群帶來了經(jīng)濟效益和規(guī)模經(jīng)濟。同樣，在澳大利亞一項關于豬食管胃潰瘍（oesophago-gastric ulcer, OGU）的大型研究中，Robertson等[34]報道說，對與豬場食管胃潰瘍高流行率相關的風險因素（即隨意飼喂：OR 13.7；使用自動飼喂系統(tǒng)：OR 7.8；以及顆粒飼喂：OR 384），無法進行經(jīng)濟有效的控制，因為它們與減少飼料浪費、提高增長率和降低勞動力成本有關。相比之下，與OGU發(fā)病率相關性較高的其他因素（即使用來自大壩的水代替地下鉆孔水：OR 3.8；肥育豬每日口糧配方的變化：OR 1.5）是可以控制的。

同樣，在一項關于狗的肥胖研究[37]中發(fā)現(xiàn)，超重的狗中被絕育（OR 2.8）、被喂零食（OR 1.5）、每天喂食一次（OR 1.4）以及生活在單犬家庭中（OR 1.6）的概率更高。與此相反，每周鍛煉1 h，肥胖的幾率就會降低（OR 0.9）。也就是說，鍛煉在降低肥胖風險方面是有作用的。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，建議主人停止提供零食，將當前的一餐一分為二，并且在一天中的兩個不同時間喂食，并增強狗的鍛煉[37]。

4.2. 病例對照研究

病例對照研究非常適用于稀有疾病的研究，其研究過程涉及選擇病例（患病的動物/農(nóng)場/牧群），并隨機選擇或匹配對照組（未患病的動物/農(nóng)場/牧群）[12,14]。Jiang等[38]對中國鄱陽湖地區(qū)家養(yǎng)禽群的禽傳染病進行了病例對照研究，根據(jù)家禽死史確定了病例和對照。在該研究中，他們表明，采用疫苗接種計劃是一種保護因素，可降低患病的可能性（OR 0.4），而與其他后院家禽接觸會增加雞群死亡的風險（OR 1.72），這也增加了在農(nóng)戶住宅20 m半徑內(nèi)的禽飼養(yǎng)密度。

White等[39]使用病例對照研究確定了澳大利亞肉牛群中未知來源的先天性軟骨病的風險因素。該研究強調(diào)使用流行病學方法來調(diào)查病因不明的疾病風險因素，其中牧場的類型、地形和土壤鉀水平都會對疾病產(chǎn)生影響。這些發(fā)現(xiàn)為證實孕產(chǎn)婦營養(yǎng)不良與疾病之間存在聯(lián)系提供了證據(jù)。

Toyomakia等[40]同樣使用病例對照研究確定了在日本豬流行性腹瀉（porcine epidemic diarrhea, PED）流行初期的風險因素。他們發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)過豬繁殖與呼吸綜合征（OR 1.97），使用普通堆肥站處理尸體和廢物（OR 2.51）以及使用豬排泄物處理服務（OR 2.64）增加了PED發(fā)病率。正如許多報道的其他疾病[14]，這些發(fā)現(xiàn)突出了管理因素以及并發(fā)疾病對PED的影響。

Puerto-Parada等[41]進行了回顧性病例對照研究，以評估選定的風險因素與奶牛群感染禽分枝桿菌副結核亞種（Mycobacteriumaviumsubsp.paratuberculosis,MAP）之間的聯(lián)系。場群規(guī)模（OR 1.17）和過去5年中每年購買的奶牛占總牛群數(shù)量（OR 5.44）的比例與MAP陽性牛群狀況顯著相關。后一項發(fā)現(xiàn)強調(diào)了通過引進動物將MAP引入無MAP畜群的風險，這也是其他許多傳染病的風險來源。

4.3. 隊列研究

盡管隊列研究實施成本高昂且耗時，不適合罕見疾病，但是它具有提供數(shù)據(jù)以計算發(fā)病率，以及使得發(fā)生結果混淆概率最小的優(yōu)點[12,14]。在Pires等[42]的一項研究中，進行了一項縱向隊列研究，涉及對900頭豬進行8次重復取樣，以評估這些動物的沙門氏菌排泄情況。冷暴露（低于動物熱中性區(qū)的溫度）和暴露于溫度濕度指數(shù)（temperature humidity index, THI）＞ 72的環(huán)境，都與沙門氏菌排泄存在正相關。研究人員得出結論，他們的數(shù)據(jù)表明，豬的熱環(huán)境是引發(fā)沙門氏菌病的原因之一，而減少豬暴露于次優(yōu)的熱參數(shù)條件，應能減少豬的沙門氏菌病；這一結論強調(diào)了環(huán)境在這種疾病中的作用。

同樣，Pinchbeck等[43]進行了一項為期兩年的賽馬損傷的前瞻性隊列研究，并測量了英國一組賽馬的傷害發(fā)生率（每1000次損傷28.8次）。他們發(fā)現(xiàn)受傷的風險因素與比賽速度和馬蹄構造有關。這些發(fā)現(xiàn)再次強調(diào)并不是所有的疾病風險因素都可以被操縱。

進行流行病學研究的成果與以上所列出的相似。了解這些風險因素后，可以制定控制疾病的建議，隨后將這種知識納入為相關牲畜物種制定的生物安全方案中。

5. 生物安全

在20世紀后期和21世紀，人們的關注點已從治療個體轉(zhuǎn)向疾病預防，這使得人們越來越重視生物安全的實施[44]。為了確保農(nóng)場、地區(qū)或國家沒有疾病發(fā)生，生物安全至關重要。生物安全描述為病蟲害進入、出現(xiàn)、建立或傳播和對動物、植物、人類健康、經(jīng)濟、環(huán)境或社區(qū)造成危害的風險管理[45]。雖然這一概念只在國家和國際一級運作，但大多數(shù)獸醫(yī)都參與評估和預防疾病在其照料下的個體農(nóng)場的傳播[17]。農(nóng)場生物安全的一個關鍵組成部分是防護或內(nèi)部生物安全，這是一系列防止傳染性病原體在農(nóng)場動物群之間傳播的措施，或旨在防止傳染性病原體流出農(nóng)場后[46-48]的管理措施。

為了促進企業(yè)采用并強調(diào)生物安全和生物防護的關鍵概念，已經(jīng)制定了一系列縮略詞，包括隔離、抵抗和衛(wèi)生（isolation, resistance and sanitation, IRS）[49]和衛(wèi)生、交通管制、評估、隔離、電阻和安全（sanitation, traffic control, assessment, isolation, resistance, and security, STAIRS）[50]。教育、培訓和所有利益相關者的參與對于企業(yè)、區(qū)域和國家各級生物安全的成功都至關重要。這些利益相關者包括畜牧企業(yè)、行業(yè)機構以及農(nóng)村和城市社區(qū)的所有者、經(jīng)理和工人[51-53]。在國家和國際兩級有許多關于生物安保的文章和網(wǎng)站[51,54,55]。本節(jié)側(cè)重于在農(nóng)場或企業(yè)一級生物安保的實施。

在畜牧企業(yè)中制定和實施生物安全計劃需要使用文件記錄的方法，并且已經(jīng)建立了評分系統(tǒng)來對生物安全規(guī)劃及其實施進行排名[56,57]。

Carr和Howells[17]總結了家禽和養(yǎng)豬企業(yè)的生物安全要求，并強調(diào)引進同一物種的動物是疾病傳播的最大風險。Fávre等[58]同樣強調(diào)了動物貿(mào)易將病原體引入先前無病的畜群/地區(qū)方面的關鍵性，Siengsanan-Lamont等[59]表明泰國引入禽類使得家禽感染禽流感的風險增加。Dukpa等[29]報道在發(fā)生多群混合的畜群中，感染口蹄疫的風險增加。La等[60]和Phillips等[61]則表明引入活豬存在將豬痢疾短螺旋體引入豬場的風險。如果將活體動物引入一個單位，引進的動物應與常住人口隔離至少一個月，在此期間可以評估它們的健康狀況，并使其可以接觸到新位置的植物群[17]。

因為引進活體動物會帶來引入疾病的風險，專家建議應將集約化畜牧業(yè)保持為封閉的畜群、羊群單位[62]。然而，維持封閉群系的挑戰(zhàn)之一是以安全的方式引入新的優(yōu)質(zhì)遺傳基因。雖然傳統(tǒng)上是通過使用進口精液或胚胎進行的，但這種方法仍然可能帶來疾病傳入的風險 [63,64]，例如，de Smit等[65]報道在沒有任何臨床疾病證據(jù)的情況下，在野豬精液中存在傳統(tǒng)豬瘟病毒。

牲畜與同一物種的鄰近或野生/野生動物接觸也被確定為引入疾病的風險[60,61,66,67]。對于野生動物[68,69]來說，可以通過柵欄圍欄和種群控制將這種風險降到最低。安全的外圍圍欄（尤其是對于集約化畜牧業(yè)而言）是必不可少的，以盡量減少其他動物、人和車輛的進入[17]。

大量研究都報道了除了飼養(yǎng)物種（包括家養(yǎng)的動物和野生動物）以外的物種在引入一系列疾病中的作用。La等 [60]報道了在家養(yǎng)的狗、嚙齒動物和鳥類中檢測到豬痢疾短螺旋體，并且指出這些動物可以將這種病原或新菌株引入豬群。Liebana等[70]在檢測小鼠、大鼠、果蠅和狐貍中類似的腸炎沙門氏菌時，提出這些動物和載體可以在家禽企業(yè)之間引入和傳播細菌。多位作者[23,59,71]還強調(diào)了野生鳥類可能是禽流感病毒的攜帶者，建議盡量減少家畜與所有野生或野生動物之間的接觸[17]。同樣，應控制可能將病原體轉(zhuǎn)移到牲畜的中間宿主，尤其是鳥類、嚙齒動物、蒼蠅和其他昆蟲[23,59-61,70,71]。

參觀畜牧企業(yè)（包括獸醫(yī)、畜牧顧問、授精者、修蹄者和飼料供應商）的人也是將疾病引入一個單位的潛在風險[17,57,62,72]。為了減少這種風險，應只允許必要的訪客參觀動物居住的地區(qū)/建筑物，企業(yè)應向這些訪客提供防護服和鞋類[62,73,74]。應為所有工人和來訪者提供此類防護服和鞋類，并且不得在任何其他單位或企業(yè)外部穿著[62]。同樣，應要求來訪者和工人在進出企業(yè)前洗澡，以減少將疾病傳入和帶離企業(yè)的風險。

動物尸體應通過焚燒、掩埋或堆肥進行清除和處置，以減少病原體的生存，并避免拾荒者[17,18,75]接觸。糞便和用過的垃圾/床上用品也應堆肥和處置，以防止其他動物接觸[75-77]。

豬食用未煮熟的肉類或食品（即泔水飼料）的危險已凸顯為幾種流行病，包括非洲豬瘟、經(jīng)典豬瘟（豬霍亂）和口蹄疫[78-80]。因此，許多國家禁止使用泔水飼料喂養(yǎng)，以最大限度地減少造成這些疾病的風險。

飼料和水污染會導致疾病，如弓形蟲病可由貓攜帶的剛地弓形蟲卵囊污染引起[81-83]，以及攝入被棘球絳蟲蟲卵污染的牧草對于小反芻動物的感染有重要影響[18]。確保飼料棚和水源免受害蟲和其他動物的侵害對于降低這些風險至關重要。

只有必要的車輛才能進入畜牧企業(yè)，而且可以通過設置周邊圍欄盡量減少車輛進入企業(yè)。建設基礎設施以允許飼料從外部運送到企業(yè)，然后通過傳送帶送入儲物箱、筒倉和巷道中，這些巷道用于將動物從建筑物引導到外圍圍欄通道，這樣有助于降低可能被污染的飼料卡車和牲畜車輛帶來的疾病風險。要求進入機構的車輛應單點進出，并且通過設施來對車輪進行消毒，理想情況下，應對整個車輛進行消毒[67]。

將受糞便和其他動物產(chǎn)品（如頭發(fā)、羽毛、唾液）污染的設備引入農(nóng)場也是潛在的疾病引入風險[67]，許多研究都強調(diào)了通過引入受污染的設備和污染物[72,74]而引入疾病的風險，如新城疫。

應勸阻或阻止畜牧企業(yè)的工人在其他畜牧企業(yè)工作或飼養(yǎng)類似牲畜[17,62,70]。還應勸阻員工不要前往其他牲畜單位、動物市場、動物表演和屠宰場，如果這樣做了，在此發(fā)生后至少3 d內(nèi)不得與雇用企業(yè)的動物接觸[17,84,85]。

專家提出了有關畜牧企業(yè)飼養(yǎng)密度、與同種單位的距離、與屠宰場的距離和主要運輸路線的距離，以影響疾病引入牧群[21,77]的風險。

傳統(tǒng)上，集約化畜牧生產(chǎn)企業(yè)比小規(guī)模畜牧生產(chǎn)者或廣泛飼養(yǎng)企業(yè)能更有效地實施生物安保。然而，Compo等[86]強調(diào)，雖然許多農(nóng)民了解生物安全做法，但許多農(nóng)民沒有采取機構推薦的規(guī)程。幾位作者還強調(diào)，與大型商業(yè)企業(yè)相比，對生物安全的需求了解程度較低、動物限制程度較差、基礎設施較差的業(yè)余愛好或小型企業(yè)的生物安保水平較低 [57,87]。其他人[53,88]還強調(diào)了教育在確保畜牧業(yè)采用生物安全措施以減少疾病傳染風險方面的重要作用，從而使這些行業(yè)的生產(chǎn)力最大化。

疾病控制和預防需要采取多種方法，應全面了解企業(yè)目前的疾病狀況和可能的疾病威脅以及如何將引進的風險降至最低。這種方法要求對獸醫(yī)流行病學學科有充分的認識，了解疾病傳播、疾病風險因素和預防疾病的方法。生物安全對于確保企業(yè)、地區(qū)和國家內(nèi)牲畜的健康和生產(chǎn)力至關重要，獸醫(yī)流行病學知識對于制定健全的生物安全措施至關重要。