结核分枝杆菌潜伏感染研究进展

2023-01-05肖海浩张言斌

实用医学杂志 2022年6期

肖海浩张言斌

1广州市胸科医院结核内科（广州 510095）；2广州市红十字会医院（广州 510240）

结核分枝杆菌主要经由呼吸道侵入人体，而在临床上形成活动性结核病和结核分枝杆菌潜伏感染（latentMycobacterium tuberculosisinfection，LTBI）。其中LTBI 目前被定义为：对结核抗原存在免疫反应性，但没有结核病临床症状和放射学表现［1］。作为活动性结核产生的温床，其发展结局具有高度的不确定性，是结核病控制领域的隐匿雷区［2-3］。但是，目前人们对LTBI 及其流行状况的了解，主要来源于受试者对分枝杆菌抗原的免疫反应性检测和相关数学模型的推断而完全未能获得活菌测试的佐证，同时也由于机体对感染的免疫记忆而使这种免疫反应性不能区分感染清除和感染持续［4］。由此看来人们对LTBI 还有太多的未知［5］，如何有效控制LTBI 流行而将结核病消灭在萌芽状态，将是人类实现终结结核病目标面临的重大课题，现就LTBI 的相关研究进展作一综述。

1 LTBI 流行病学

对于LTBI 流行的流行状况，人们通常将其数量描述为人类的1/3（约23 亿），但HOUBEN 等［6］认为：以前对LTBI 流行状况的估计建立在1998年以前结核病负担与获得LTBI 的年度风险之间的固定关系（即“Styblo 规则”）之上，而其后的全球人口、结核病负担的规模和分布均发生了巨大变化，而大大高估了现时代人群的LTBI 风险。继之他们依据1990-2014年结核菌素皮肤试验（tuberculin skin test，TST）的相关调查数据、WHO 对结核病流行率的估计数以及修订后的Styblo 比率，以168 个国家的年结核分枝杆菌感染风险（annual risk of M.tb infection，ARI）趋势重新建立了数学模型，其结果显示：全球2014年LTBI 负担为23.0%（95%CI：20.4%～26.4%），LTBI人群约17亿人。COHEN等［7］从2005-2018年的3 280 项LTBI 筛查研究报告中筛选出来自36 个国家88 项研究进行了Meta 分析，其中应用γ-干扰素释放试验（interferon-γ release assays，IGRAs）筛查的研究41 项、受试者67 167人，应用TST 筛查的研究67 项、受试者284 644 人，基于IGRAs 和TST（以10 mm 为cut-off 值）的全球LTBI 流行率分别为24.8%（95%CI：19.7%～30.0%）和21.2%（95%CI：17.9%～24.4%），与Houben的估算十分吻合（Rs=0.70，P＜0.001）。目前人们已普遍接受Houben 的估算，KNIGHT 等［8］以此数学模型为基础构建了耐多药结核病（multidrug-resistant tuberculosis，MDR-TB）LTBI 流行病学模型，估计全球2014年有1 910 万MDR-LTBI 者（95%CI：1 640～2 170 万）。依据上述数据，按目前估计的LTBI有约5%～15%会进展为活动性结核计算［9］，即意味着目前全球约有1.7 亿人口处于进展为活动性结核的风险之中，其中约190 万人为活动性MDRTB 高危人群，充分表明人类结核病“储藏库”是何等巨大。

另外，MANCUSO 等［10］报道美国LTBI 流行率低于5%，但COLLINS 等［11］对来自127 个国家非美国出生而在美国16 个临床检测点进行过LTBI 筛查人群的LTBI 流行率分析显示：总体为31%（95%CI：26%～35%），流行率高的国家为越南53.0%（95%CI：46.7%～59.4%）、索马里51.0%（95%CI：46.4%～55.1%）和埃塞俄比亚47.4%（95%CI：41.4%～53.4%），中国为37.5%（95%CI：31.1%～43.3%］）。这些数据充分表明LTBI 流行率与结核病发病率成正相关，我国作为全球结核病和耐多药结核病高负担国家，目前尚未获得LTBI 和MDRLTBI 流行的系统数据，要对LTBI 进行有效控制，其流行病学调查研究工作理当先行，以因情施策、依势而为、精准发力。

2 LTBI 的发生和进展

迄今为止的研究表明结核病患者咳嗽是结核病传播的核心，其密切接触者可因吸入患者释放到空气中的液滴核而发生结核分枝杆菌感染［12-13］，但患者在潮汐呼吸期间产生的高生物气溶胶的传染性如何则需要进一步的数据来确定［14］。吸入的结核分枝杆菌在通过包括气道黏蛋白和纤毛上皮细胞等多重物理屏障或化学屏障后，最终到达肺泡巨噬细胞，进而诱发机体产生各种形式的抗结核免疫［15-16］，主要机制包括：（1）以巨噬细胞为主的固有免疫，可通过吞噬体成熟产生活性氧、活性氮和抗菌肽等杀灭细菌，也可通过与溶酶体融合而促进吞噬体内容物降解，还可通过募集自噬因子诱导自噬体-溶酶体融合，凡此种种构成感染机体抗结核的第一防线［17］；（2）以CD4+T 细胞为中心、以IFN-γ 产生为标志的T 细胞介导的细胞免疫，通过产生各种细胞因子和趋化因子（如IFN-γ、TNF、IL-2、IL-17、IL-22、IL-26 等）、激活其他免疫细胞应答（如辅助性T 细胞、细胞毒性T 细胞、调节性T 细胞、NKT 细胞等），强力实施对结核分枝杆菌的清除，是控制感染者体内结核分枝杆菌滋生的核心利器［18-19］。（3）以B 细胞为主介导的体液免疫，将以抗体的直接杀菌作用或中和活性、抗体-抗原复合物更易被巨噬细胞Fc 受体（FcRs）和补体受体捕获而加强其吞噬、抗体对吞噬小体-溶酶体融合及巨噬细胞中炎症小体激活的促进作用等方式发挥抗结核作用［20-21］。除此之外，人们还发现许多精细的免疫调控机制参与了抗结核免疫，如microRNAs 和长链非编码RNAs［22］。正是这些网络式的错综复杂的抗结核免疫作用，让约90%的结核分枝杆菌感染者能够免于结核病的灾难［9］，值得庆幸。但是，结核分枝杆菌在长期的进化过程中形成了针对上述各种抗结核免疫的特定免疫逃逸机制［23-25］，使其可在感染机体内得以长期匿藏而形成LTBI，进而大大增加了人类控制结核病流行的难度。

至于LTBI 形成后进展的格局如何，不外乎以下3 种情形［16］：一是结核分枝杆菌在机体抗结核免疫中处于弱势而被杀灭清除，二是两者势均力敌而维持持续感染，三是结核分枝杆菌突破机体免疫防御导致活动性结核。然而在临床上最为关注的是后两种情况，因而形成了临床上LTBI 与活动性结核病的二元性划分，并一直致力于解决此两种疾病状态；但是新近研究表明从LTBI 到活动性结核病存在一系列细菌活性与免疫拮抗间的动态过程，而提出了早期结核和亚临床结核另外两种状态［26］。早期结核是指有活的结核分枝杆菌感染，在没有进一步干预的情况下很可能进展为活动性疾病，但尚未诱发临床症状、亦无影像学异常、也未获取病原学证据；亚临床结核则指由活的结核分枝杆菌引起，虽无临床结核病相关症状，但放射学或病原学检查异常。对于LTBI 进展为活动性结核的发生率，有研究文献报道［27］：以每1 000人年计算结核病发病率，TST ≥10 mm 的普通人群为0.3（95%CI：0.1～1.1）；结核病接触者中，IGRA 阳性人群为17.0（95%CI：12.9～22.4），TST ≥5 mm人群为8.4（95%CI：5.6～12.6）；在艾滋病毒感染者中，IGRA 阳性人群为16.9（95%CI：10.5～27.3），TST ≥5 mm 人群为27.1（95%CI：15.0～49.0）。这些情况表明，不同背景人群的LTBI 进展为活动性结核的概率差异较大，如何准确预测进而精准控制LTBI 向活动性结核进展值得深入研究，寻找结核分枝杆菌感染、LTBI、早期结核、亚临床结核和活动性结核等不同状态的新型特异性诊断标志物以及它们之间动态变化的预测性标志物应为解决问题的切入点与着力点。

3 LTBI 实验诊断

迄今为止尚无LTBI 诊断金标准，人们对其既“看不见”、也“摸不着”，仅能依靠其定义中的“对结核抗原存在免疫反应性”进行判定，判断方法目前主要有两类，即结核菌素皮肤试验（tuberculin skin test，TST）和γ-干扰素释放试验（interferon-γ release assays，IGRAs）。

TST 属迟发性变态反应，对受试者实施在前臂掌侧或背侧中央皮内注射结核菌素纯蛋白衍化物（purified protein derivative tuberculin，PPD）时，结核分枝杆菌感染者会有大量多核白细胞和淋巴细胞渗出，致敏的T 淋巴细胞与结核菌素相互作用，产生一系列具有生物活性的细胞因子，导致局部血管通透性增加、单核细胞聚集，形成注射部位淋巴细胞和单核细胞大量浸润和积聚，并在注射部位产生24 h 后开始出现、48～72 h 最明显的硬结反应，目前一般将硬结横径在5 mm 以下视为阴性反应，≥5 mm 视为阳性反应，同时分别以5 mm、10 mm 和15 mm 为界点分3 类指示阳性反应的程度［9，28］。因其应用历史悠久、检测费用低廉且非常适宜于分散的实地研究或大规模监测，尽管卡介苗接种、非结核分枝杆菌感染等因素会降低其特异性，但是仍为当今最为常用LTBI 筛查手段［29］。为改善TST 的特异性，近来人们应用重组ESAT6、CFP10 两种结核分枝杆菌抗原代替PPD 进行了皮肤试验，目前的研究表明具有与QuantiFERON-TB Gold In-Tube（［QFT］）和T-SPOT.TB 相似的诊断特异性和敏感性［30-31］，该试验整合了IGRAs 的特异性高与TST 简单的优点，具有广阔的应用前景［32］。

为提高对LTBI 检测的特异性，人们基于结核分枝杆菌感染者再次遇到结核分枝杆菌抗原时会引发T 细胞免疫反应而产生大量γ-干扰素（interferon-γ，IFN-γ）的特点开发了T-SPOT.TB 和QuantiFERON 两类IGRAs 方法，以检测受结核分枝杆菌抗原刺激后T 细胞产生的IFN-γ 水平，两者在具有不同结核病风险的人群中检测结果显示出很高的一致性，但与TST 间的差异大小则因年龄而异［33］。T-SPOT.TB 方法其应用CFP10 和ESAT-6两种结核分枝杆菌抗原刺激外周血单个核细胞（PBMCs）后计数产生IFN-γ 的T 细胞数量［34］。QuantiFERON 则检测抗原刺激后T 细胞产生IFN-γ的表达量，已先后研制出4 代商品化产品，其中：第3 代QuantiFERON-TB Gold In-Tube（QFT-GIT）则以CFP10、ESAT-6 和TB7.7 为刺激抗原，指示CD4 T 细胞的分泌IFN-γ 水平；第4 代QuantiFERON-TB Gold Plus（QFT-Plus）以CFP10、ESAT-6 及其短肽为刺激抗原，可同时检测CD4 T 细胞和CD8 T 细胞IFN-γ 的分泌，但至今尚无充分的证据表明QFT-Plus 优越于QFT-GIT［34-35］。总之，从诊断性能看IGRAs 无疑优于TST，但IGRAs 方法费用昂贵，而且需要有一定水平的实验室设置与技术人员配备，在大规模筛查中的可行性将为难题。

另外，还必须正视以下问题：（1）在目前尚无LTBI 诊断金标准、也难以对病原学检测阴性活动性结核确立临床诊断的情形之下，只能通过感染风险来估计LTBI 测试试验的敏感度与特异性，即：根据经培养证实的活动性结核病患者的阳性率来估计敏感性，根据结核病暴露风险较低的卡介苗接种人群的结果来确定特异性［36］。在此情形之下比较TST 与IGRAs 间对LTBI 诊断特异性的优劣，兴许还有诸多问题需要深入探索。（2）对于IGRAs 和TST 对活动性结核的诊断价值，虽然有些基于真实世界证据（real-world evidence，RWE）的研究报道给出了较高的敏感度与特异性，但迄今更多的研究则表明其在此方面的价值非常有限［37-39］，人们应客观理性对待。（3）IGRAs 和TST 均不能区分既往感染还是正在感染，也不能鉴别近期感染还是远期持续感染，又给检测结果的释义增添了许多难以确定的因素，临床应用时必须深刻思考［4］。

4 LTBI 预防性抗结核治疗

WHO 强烈建议结核病发病率低于100/10 万的高收入或中高收入国家进行LTBI 筛查和预防性治疗［40］，SHAH 等［41］则提出了如下应该优先实施的高危人群：与传染性活动性肺结核患者的家庭或其他密切接触者，在结核病高发地区出生、居住或长期旅行长于1 个月者，免疫抑制剂应用者，HIV/AIDS、糖尿病、慢性肾病、白血病或淋巴瘤、头颈部癌症、矽肺等患者以及5 岁以下儿童等。一旦LTBI 检测阳性，则应实施抗结核预防性治疗。

首选的LTBI 治疗方案包括：3 个月每周一次的利福喷丁加异烟肼，4 个月每日一次的利福平，或3 个月每日一次的异烟肼加利福平，异烟肼每日一次连续6个月或9个月。ZENNER等［42］对61项研究的Meta 分析表明6 个月异烟肼单药治疗、利福平单药治疗和3～4 个月异烟肼和利福平联合治疗的有效性和安全性，HUANG 等［43］则报道：接受异烟肼预防性治疗的家庭接触者，即使接触过耐多药结核病患者，其结核病发病率也较低，提示异烟肼可能在潜伏的耐多药结核病感染的管理中发挥作用。与此同时，也有研究提示［44］：对于没有禁忌症的患者，利福平可能是最安全的潜伏性结核感染治疗选择。至于治疗过程管理，有学者认为全程督导、自我管理+每月监测、自我管理+每周短信提醒均能行之有效，宜因人而异［45］。