Hantavirus Cardiopulmonary Syndrome (HCPS) is a disease caused by Hantavirus, which are negative-sense RNA viruses in the family Bunyaviridae. These viruses are highly virulent to humans, taking about 50% of infected people to death. The main Hantavirus reservoir is constituded by generalist rodents species, which increase in abundance in agricultural and fragmented landscapes, potencially augmenting the transmission risk of the disease. Climate can also affect rodent population dynamics and the virus survival in the environment, as well as the time it remains virulent, while social factors may regulate the processes of transmitting viruses from reservoirs to humans. However, despite the high virulence of these viruses and the lack of vaccine is not yet well established how these different factors linked to landscape structure, climate and social conditions affect the dynamics of transmission of the disease. Thus, this study aimed to: 1) identify which social and ecological factors affect the transmission of HCPS, identifying the areas of greatest risk in the state of São Paulo and 2) predict how climate change (RCP4.5 and RCP8.5) and expansion of sugarcane scenarios influence the transmission of HCPS. To answer these questions the study system corresponded to the 645 municipalities that compose the state of São Paulo. To achieve our goals, in a first chapter, we conducted a literature review to understand how landscape structure and climate variables affect the risk of HCPS. In a second chapter we used a Bayesian model to quantify the association between HCPS annual incidence in the state of São Paulo, obtained by the number of cases confirmed by the Ministry of Health, between the years 1993-2012, and climate variables (total annual precipitation and mean annual temperature), landscape structure (percentage of native vegetation, number of fragments and percentage of area occupied with sugarcane), chosen in the literature review, and social factors (number of rural men over 14 years - risk population, and the Human Development Index - HDI). We build separate models for the Atlantic Forest and the Cerrado. In both biomes, the risk of HCPS increased mainly with the proportion of land cultivated with sugarcane and the HDI, but the proportion of native habitat, mean annual temperatures and risk population also showed positive relationships to Atlantic Forest. The average risk of HCPS for the state of São Paulo was 1.3%, with 6% of the municipalities being classified as medium to high risk (>= 5%). In a third chapter we used sugarcane expansion and extracted temperature anomalies of RCP4.5 and RCP8.5 scenarios of general circulation models (GCMs) of IPCC5 to predict HCPS risk. With sugarcane expansion, average risk for HCPS increases from 1.3 to 1.5%, while RCP4.5 and RCP8.5 scenarios increased the risk to 1.6% and 1.7%, respectively. RCP4.5 and RCP8.5 scenarios alone are responsible for the largest increase in the maximum risk of infection (46.1% to 51.4% and 51.7%), while the sugarcane expansion combined with climate scenarios are causing the larger expansion in the number of municipalities at high risk, which goes to 7%. Our analyzes provide the first evidence on the action of landscape, climate and social factors in HCPS incidence in the Neotropics. Moreover, our risk maps can be used to optimize the correct allocation of resources, allowing actions to be taken to reduce the impacts of sugarcane expansion and climate change over this disease propagation / A Síndrome Cardiopulmonar por Hantavirose (HCPS) é uma doença causada por Hantavírus, um conjunto de vírus com RNA negativo pertencentes à família Bunyaviridae. Esses vírus são altamente virulentos para os seres humanos, levando cerca de 50% dos infectados a óbito. O principal reservatório de HCPS é constituído por espécies de roedores generalistas, que aumentam em abundância em paisagens agrícolas e fragmentadas, potencialmente elevando o risco de transmissão dessa doença. O clima também pode afetar a dinâmica populacional dos roedores e a sobrevivência do vírus no ambiente, assim como o tempo em que este se mantém virulento, enquanto que fatores sociais podem regular os processos de transmissão dos vírus dos reservatórios para os seres humanos. No entanto, apesar da alta virulência destes vírus e da falta de vacina, não está ainda bem estabelecido como esses diferentes fatores ligados à estrutura da paisagem, ao clima e às condições sociais afetam a dinâmica de transmissão dessa doença. O presente trabalho teve assim como objetivos: 1) identificar quais fatores ecológicos e sociais afetam a transmissão de HCPS, identificando as áreas de maior risco no estado de São Paulo e 2) prever como cenários de mudanças climáticas (RCP4.5 e RCP8.5) e de expansão de cana-de-açúcar influenciam a transmissão de HCPS. Para responder aos nossos objetivos, o sistema de estudo compreendeu os 645 municípios que compõe o estado de São Paulo. Num primeiro capítulo, realizamos uma revisão bibliográfica para entender como as variáveis de paisagem e de clima afetam o risco de HCPS. Num segundo capítulo, utilizamos um modelo Bayesiano para quantificar a associação entre a incidência anual de HCPS no estado de São Paulo, obtida através do número de casos confirmados pelo Ministério da Saúde, entre os anos de 1993 a 2012, e as variáveis de clima (precipitação total anual e temperatura anual média), estrutura da paisagem (porcentagem de vegetação nativa, número de fragmentos e porcentagem de área ocupada com cana-de-açúcar), escolhidas na revisão bibliográfica, além de fatores sociais (número de homens rurais acima de 14 anos - população de risco, e o Índice de Desenvolvimento Humano - IDH). Construimos modelos separados para a Mata Atlântica e o Cerrado. Em ambos os biomas, o risco de HCPS aumentou principalmente com a proporção de terra cultivada com cana-de-açúcar e com o IDH, mas a proporção de habitat nativo, temperatura anual média e população de risco também mostraram relações positivas para Mata Atlântica. O risco médio de HCPS para o estado de São Paulo foi de 1.3%, com 6% dos municípios sendo classificados como de médio a alto risco (>= 5%). Num terceiro capítulo, utilizamos cenários de expansão de cana-de-açúcar e anomalias de temperatura extraidas dos cenários RCP4.5 e RCP8.5 de 32 modelos de circulação geral (GCMs) do IPCC5 para prever os riscos futuros de HCPS. Com a expansão de cana-de-açúcar, o risco médio de HCPS para o estado aumenta de 1.3 para 1.5%, enquanto que os cenários RCP4.5 e RCP8.5 aumentam o risco para 1.6% e 1.7%, respectivamente. RCP4.5 e RCP8.5 sozinhos são os cenários que mais aumentam o risco máximo de infecção (46.1% para 51.4% e 51.7%), enquanto que a expansão de cana-de-açúcar combinada com os cenários climáticos são os que mais provocam o aumento da expansão do risco no estado de São Paulo, expandindo o número de municípios em alto risco para 7%. Nossas análises fornecem as primeiras evidências sobre a ação de fatores da paisagem, climáticos e sociais na incidência de HCPS nos Neotrópicos. Também, nossos mapas de risco podem ser utilizados para otimizar a correta alocação de recursos, permitindo que ações sejam tomadas para reduzir os impactos da expansão da cana e das mudanças climáticas sobre a propagação da doença
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-24032017-150001 |
| Date | 14 December 2016 |
| Creators | Paula Ribeiro Prist |
| Contributors | Jean Paul Walter Metzger, Carla Gheler Costa, Katia Maria Paschoaletto Micchi de Barros Ferraz |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ecologia, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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