肺内外多发结核分枝杆菌感染患者的发病模式分析

田鹏，王俊玲，张真金，凌晓洁，李学政，王燕，邓云峰

山东省公共卫生临床中心汉光微生物实验室，济南250013

摘要：目的 分析肺内外多发结核分枝杆菌（MTB）感染患者的发病模式。方法 选择肺内外多发MTB 感染患者153 例，通过 痰标本、胸腔积液标本等共分离391 株MTB 菌株，通过 BACTEC MGIT 960 液体药敏实验分析菌株异质性耐药情况，通过 MIRU-VNTR、全基因组测序方法，对MTB 菌株进行基因分型，判定 患者发病模式。结果 153例患者的发病模式为内源性复燃或迁移感染146例，混合 感染5例，外源 性再感染1例，菌株 微进化合并外源性再感染1 例。3 例发病模式为混合感染的患者存在MTB 菌株异质性耐药。发病部位均为肺部与泌尿系统。3 例患者MTB 菌株表型耐药结果与耐药基因位点突变结果一致。结论 肺内外多发MTB 感染患者的发病模式以内源性复燃或迁移感染为主，且MTB菌株可出现异质性耐药。

关键词：肺结核；肺外结核；发病模式；内源性复燃；迁移感染；外源性再感染；混合感染；结核分枝杆菌；多发感染

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2022.10.019

中图分类号：R378.91文献标志码：A文章编号：1002-266X（2022）10-0077-03

结核分枝杆菌（MTB）是结核病的病原体，可同时或先后感染不同组织器官，造成患者同时或先后并发肺结核（PTB）和肺外结核（EPTB）［1］。近年来，PTB 合并EPTB 感染的发病率逐年升高。2011 年—2017 年，中国肺内外多发MTB 感染患者发病率11.93%，呈逐年增加趋势［2］。山东的一项流行病学调查研究结果显示，EPTB 合并和/或不合并PTB 患者占比从2008 年的12.57% 增至2013 年的27.68%［3］。但目前关于肺内外多发MTB 感染的发病模式尚不明确。2019 年6 月—2021 年5 月，我们探讨了肺内外多发MTB 感染患者发病模式的特点和规律。现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2019 年6 月—2021 年3 月于山东省公共卫生临床中心就诊的结核病患者153例，其中男106 例、女47 例，年龄（45.55±1.59）岁。初治53例、复治100例。153例患者均为肺内外多发MTB感染，根据《WS 288-2017肺结核诊断》及肺外结核相关诊断标准，肺部和肺外组织均分离出MTB 菌株。153 例患者中MTB 发病部位为肺与胸膜54 例，肺与骨关节37例（肺与脊柱27例、肺与髋关节8例、肺与双膝关节2 例），肺与泌尿系统30 例，肺与脑脊液13例，肺与肠道6例，肺与淋巴结5例，肺与心包3例，肺、肠与腹膜2 例，肺、胸膜与腹膜2 例，肺、腹膜与髋关节1例。153例患者共分离MTB 菌株391株，分别来自痰标本209株、胸腔积液标本70株、尿标本40株、骨关节病灶标本37株、脑脊液标本13株、粪便标本10株、淋巴结病灶标本7株、腹水标本5株。本研究经过山东省公共卫生临床中心伦理委员会批准同意，纳入者均知情同意并签署知情同意书。

1.2 MTB 菌株异质性耐药和菌株一致性观察 取391 株MTB 菌株，对同一患者不同部位分离出的所有MTB菌株进行BACTEC MGIT 960液体药敏实验，药物分别为异烟肼（INH）、利福平（RFP）、链霉素（SM）、乙胺丁醇（EMB）和吡嗪酰胺（PZA），观察MTB 菌株的异质性耐药情况。将药敏表型耐药结果一致的MTB 菌株进行国际通用24 位点MIRUVNTR法基因分型［4］，观察同一患者不同部位分离出的MTB 菌株一致性。将同一患者菌株异质性耐药及MIRU-VNTR 法基因分型结果不一致的进行菌株全基因组测序，观察菌株一致性同时通过比对结核菌耐药数据库，分析菌株的耐药基因突变情况。菌株一致性判定标准：①当同一患者MTB 菌株MIRUVNTR法基因分型24位点完全相同或全基因组测序结果相同时判定为同一MTB 菌株；②当同一患者MTB 菌株MIRU-VNTR 法基因分型24 位点有≥2 个位点不同或全基因组测序菌株间的单核苷酸多态性（SNPs）差异＞12［5］时判定为不同MTB菌株。

1.3 肺内外多发MTB 感染患者发病模式判定 通过MTB 菌株异质性耐药情况和基因分型情况，判定患者发病模式。发病模式主要有内源性复燃或迁移感染、外源性再感染、混合感染及菌株微进化。判定标准：①同一患者不同部位分离出的MTB 菌株为同一MTB 菌株时，判定发病模式为内源性复燃或迁移感染；②同一复治患者不同部位分离出的MTB 菌株为不同MTB 菌株时判定发病模式为外源性再感染；③初治患者同时或先后在不同部位分离出不同MTB 菌株，判定发病模式为混合感染；④菌株微进化：MIRU-VNTR法基因分型24位点结果中只有1个位点不同或全基因组测序MTB 菌株间SNPs 差异＜12，如全基因组测序与MIRU-VNTR 法基因分型结果冲突，以全基因组测序结果为准［6］。

2 结果

153 例患者的发病模式为内源性复燃或迁移感染146例，混合感染5例，外源性再感染1例，菌株微进化合并外源性再感染1例。146例内源性复燃或迁移感染的患者中发病部位为肺与胸膜54例、肺与骨关节36例、肺与泌尿系统27例、肺与脑脊液12例、肺与淋巴结5例、肺与肠道4例、肺与心包3例、肺、肠与腹膜2 例、肺、胸膜与腹膜2 例及肺、腹膜与髋关节1例。5例混合感染患者中发病部位为肺与泌尿系统3例、肺与脑脊液1 例及肺与肠道1 例。1 例外源性再感染患者发病部位为肺与腰椎。1 例菌株微进化合并外源性再感染患者发病部位为肺与肠道。

153 例患者中3 例存在MTB 菌株异质性耐药，异质性耐药率为1.96%。这3 例患者的发病模式均为混合感染，发病部位均为肺部与泌尿系统。3 例患者MTB 菌株表型耐药结果与耐药基因位点突变结果一致，其中第1 例患者痰标本MTB 菌株对药物全敏感，尿液标本MTB 菌株RFP 耐药且耐药基因rpoB 突变；第2 例患者痰标本MTB 菌株INH、RFP 耐药且耐药基因inhA、ahpC、rpoB突变，尿液标本MTB菌株对药物全敏感；第3例患者痰标本MTB菌株对INH耐药且耐药基因inhA、katG突变，尿液标本MTB菌株对INH、RFP耐药且耐药基因inhA、ahpC、rpoB突变。

3 讨论

结核病是世界十大死因之一，据2021 年WHO统计报道，全球结核潜伏感染人群约17 亿，约占全球人群的1/4，每年新发结核病患者约1 000 万例。中国仍是全球30个结核病高负担国家之一，因此遏制结核病是我国逐步实现“健康中国2030”规划纲要过程中亟待解决的重大公共卫生问题之一。结核病中PTB 是最常见的结核病类型，但近年来PTB 合并EPTB 患者的比率逐年上升且患者病情与单一PTB 和EPTB 相比，病情较重、预后较差［7］。因此，PTB合并EPTB患者的诊治成为亟待解决的难题［8］。

MTB 几乎能感染人体除毛发外的所有组织器官，且能先后或同时感染一个或多个组织器官［9］。PTB 合并EPTB 发病模式通常认为是MTB 在肺内初染的基础上，经淋巴或血行途径播散至肺外某个组织器官或多个组织部位，其中大部分不引发进行性病变，而处于休眠状态［10］，所以传统观点认为引起PTB 和EPTB 的MTB 是相同的，即肺内、外多发MTB感染的发病模式为内源性复燃或迁移感染。GARCIA DE VIEDMA 等［11］对MTB 的感染力和肺外感染的效能之间的关系进行研究，对3 例PTB 合并EPTB患者的MTB 菌株进行基因分型，结果发现PTB 合并EPTB感染的菌株完全不同，感染肺外结核的菌株比感染肺部的菌株侵染力和增殖力更强。TSENOVA等［12］研究发现，北京家族基因型菌株比非北京家族菌株更易穿过血脑屏障。KONG 等［13］发现，北京家族基因型菌株更易引起血播型结核病，这些研究均直接或间接证实引起肺结核感染的菌株和引起肺外结核感染的菌株可能不同，即PTB 合并EPTB 的发病模式除内源性复燃或迁移感染外可能存在其他模式。

本研究发现，在肺内外多发MTB 感染的发病模式中，内源性复燃或迁移感染最为常见，即患者一个器官既往感染了MTB，并通过血液循环、淋巴循环或邻近部位的直接播散等迁移方式使人体另外一个或多个器官也感染了相同MTB。本研究还发现，PTB 合并EPTB 患者不同组织器官可感染不同的MTB，其发病模式还可以为外源性再感染、混合感染和菌株微进化。外源性再感染即患者一个器官感染了MTB 发病，但未被治愈，另外的器官又感染了新的MTB 且发病。本研究中发现1 例为不同的MTB先后感染了患者的肺部和腰椎。混合感染，即患者不同器官可同时感染不同的MTB，且造成了不同器官同时或先后发病，本研究共发现5 例，为肺内、外多发MTB 感染第二大发病模式。MTB 菌株在宿主内的微进化，BESPYATYKH 等［14］报道过这一现象，一株MTB 菌株在经过长期抗结核药等外界因素及宿主内在因素相互作用影响的过程中，菌株发生了SNPs 差异为9 的微进化。本研究中2 号患者，首次入院诊断为肺结核初治，肺部分离出MTB 菌株2-1，17 个月后，患者再次入院诊断为肺结核复治合并肠结核，分别在肺部与肠道分离出MTB 菌株2-2 与菌株2-3，全基因组测序结果显示菌株2-1 与菌株2-2，SNPs差异为4，证明菌株2-1在患者体内发生微进化成为菌株2-2，而菌株2-3 与菌株2-1、2-2 的SNPs 差异均＞12，则证明菌株2-3 为患者外源性再感染的菌株。本研究同样发现了MTB 在同一器官内的微进化现象，但并未发现MTB 菌株在不同组织器官的微进化现象。

本研究中肺内外多发MTB 感染的病变部位最常见的为肺与胸膜，其次为肺与骨关节，这与既往研究一致［3，15-16］。但一项对PTB 并发EPTB 状况的全国多中心研究表明，结核性脑膜炎患者极易并发肺结核［4］。本研究153 例患者中有13 例最终确诊为结核性脑膜炎合并肺结核。结核性脑膜炎临床表现为颅神经损伤、昏迷、脑梗死、持续发烧、卒中，致残率和病死率极高。因此，结核性脑膜炎是EPTB 中最为严重的疾病。以往研究认为，结核性脑膜炎合并肺结核多为同一MTB 通过血液快速播散造成，而本研究中的7号患者其肺部和脑脊液可分别分离出不同MTB，即造成结核性脑膜炎发病和肺结核发病的MTB 是不同，虽MTB 菌株未发生异质性耐药，但这一现象的发现提示结核性脑膜炎合并肺结核患者存在菌株异质性耐药的风险，为临床治疗开辟了新思路。

异质性耐药是MTB 对药物敏感性发生变化的一种特殊耐药现象，产生原因主要有三种可能：①MTB 在抗结核治疗过程中产生自发突变；②MTB混合感染；③外源性再感染产生的原发性药敏结果改变［17］。本研究发现肺内外多发MTB 感染存在MTB 菌株异质性耐药的现象，异质性耐药率为1.96%，患者发病模式均为混合感染且发病部位均为肺部与泌尿系统。这一发现提醒临床医生，当治疗肺内外多发MTB 感染出现异质性耐药时，特别是当MTB 发病部位为肺部与泌尿系统时，可考虑患者是否为混合感染，及时调整治疗方案合理使用抗结核药物。但肺内外多发MTB 感染异质性耐药现象是否与发病模式和发病部位有关需进一步研究证实。