循序渐进:系统性开展结核分枝杆菌潜伏感染流行病学调查

何翼君 成君 高磊

模型估算结果显示,2014年全球有近1/4的人感染结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)[1]。极少数免疫功能缺陷者在感染MTB后可能在短期内发病,绝大多数感染者将长期处于潜伏感染状态,其中有5%～10%的潜伏感染者可能会在一生中发展为活动性结核病。因此,结核分枝杆菌潜伏感染(latent tuberculosis infection,LTBI)者是一个庞大的潜在“患者库”[2]。预防性治疗具有明显的保护效果,其保护率可达到60%～90%,可以实现结核病发病率的显著下降[3]。2015年,世界卫生组织(World Health Organization,WHO)首次发布Guidelinesonthemanagementoflatenttuberculosisinfection,倡导包括中国在内的结核病年发病率低于100/10万的中高收入国家和地区积极开展高危人群MTB感染的检测和预防性治疗[4],可见,预防性治疗成为实现“End TB”全球战略目标的重要手段。之后,WHO不断更新LTBI管理指南,以推动LTBI人群的预防性治疗工作在全球普及[2,4-5]。2018年,联合国结核病高级别会议提出,2018—2022年全球结核病预防性治疗人数至少达到3000万,但2018—2022年仅完成目标人数的52%(1550万)[6]。要更好地推进预防性治疗工作,需要在评估感染负担的基础上建立LTBI人群的发病风险分级,利用更精确的鉴别诊断技术、更适宜基层应用的筛查手段、更安全有效的预防性治疗方案,以及更经济高效的干预管理系统,探索和优化针对不同目标人群的LTBI筛查和预防性治疗策略。

开展LTBI流行病学调查的必要性

一直以来,我国的结核病防治均以发现和治疗结核病患者为中心,尚未系统地开展预防性治疗工作。近些年,在终结结核病流行的目标导向下,结核病的预防性治疗在我国也越来越受到重视。2020年,《中国结核病预防控制工作技术规范(2020年版)》(简称《技术规范》)[7]中提出针对与病原学阳性肺结核患者密切接触的5岁以下儿童、HIV感染者及AIDS患者、与活动性肺结核患者密切接触的学生、需使用肿瘤坏死因子治疗、长期应用透析治疗、准备做器官移植或骨髓移植者、矽肺患者,以及长期应用糖皮质激素或其他免疫抑制剂者开展MTB感染检测和预防性治疗。此外,学校是人群高度集中的场所,学生又是机体免疫系统还在逐渐发育过程中的重点人群,学生感染MTB后发病风险较高且容易在学校造成聚集性疫情[8]。因此,针对学校的近期感染者开展预防性治疗也得到了国家的高度重视。2020年发布的《中国学校结核病防控指南(2020年版)》[9]在加强学校结核病主动发现、预防干预和保护师生健康等方面发挥了积极作用。同时,为全面推进结核病防治工作,高危人群MTB感染检测和结核病预防性治疗也成为由中国疾病预防控制中心牵头开展的创建无结核社区行动的重要内容[10]。

通过开展LTBI流行病学调查可以更加准确地了解不同地区、不同人群的LTBI负担及其流行特征,对于落实国家策略、制定适宜的结核病预防性治疗技术指南具有重要的指导价值。2000年,我国第四次全国结核病流行病学抽样调查采用结核菌素皮肤试验(tuberculin skin test,TST)对全国59个调查点的66 456名调查对象开展了大规模MTB感染率调查,调查结果显示,TST阳性(硬结反应平均直径≥6 mm或有水疱)人数为29 553名,全人群MTB感染率为44.5%[11]。在国家传染病科技重大专项的支持下,2013年Gao等[12]针对我国4个不同结核病疫情地区的农村全人口(5周岁及以上)同时采用TST和γ-干扰素释放试验(interferon gamma release assay,IGRA)开展了一项大规模、多中心的流行病学调查,并利用纠偏空间统计推断模型估算获得我国5周岁及以上人群的LTBI率为18.1%(95%CI:13.7%～22.4%)[13]。近些年来,我国针对不同重点人群开展的LTBI流行病学调查工作也正逐渐丰富[14-20],为推动我国LTBI控制和结核病预防性治疗工作提供了重要的依据,但部分已开展的研究也存在研究设计缺乏系统性、研究质量参差不齐等问题。此外,我国的LTBI负担及其流行特征还基本不清,高发病风险人群的界定和干预研究尚处于探索阶段,结核病疫情特征和人群特征与低负担国家相比存在显著差异,LTBI高危人群的预防性治疗策略不能照搬国外经验和指南。因此,在缺乏高负担国家成功经验可循的背景下,我们首先需要评估我国人群的LTBI负担及其流行特征,精准确定结核病发病的高风险人群,开展高质量的LTBI流行病学调查工作势在必行。

LTBI流行病学调查的主要技术环节

LTBI流行病学调查对于准确掌握我国LTBI负担和流行特征、开展LTBI人群的科学管理、探索适宜我国国情的预防性治疗策略具有重要的科学意义。明确的科学问题、前瞻的研究设计、规范的技术路线、严格的纳入和排除标准、可靠的MTB感染检测技术,以及深入细致的结果解释等都是提升LTBI流行病学调查质量的重要举措。但是,LTBI流行病学调查是一项重要且复杂的工作,为提升流行病学调查的代表性和可靠性,LTBI流行病学调查工作的实施仍有诸多应用层面和技术层面的问题需要得到重视。

一、明确科学问题

与传染性结核病患者接触、暴露于MTB的环境是发生LTBI的前提。因此,实际工作中的LTBI流行病学调查往往是在传染性结核病患者的密切接触者中开展MTB感染检测,分析LTBI的流行特征、发病风险及其影响因素,探索预防性治疗策略和措施等,为结核病防控工作提供科学依据和实践指导。

(一)开展接触者调查时需考虑的问题

Meta分析显示,肺结核患者的密切接触者在未接受预防性治疗的情况下,活动性结核病的1年、2年和5年累积发病率分别为2.15%(95%CI:1.51%～2.80%)、1.21%(95%CI:0.93%～1.49%)和1.11%(95%CI:0.64%～1.58%)[21]。因此,快速识别传染源并及时开展密切接触者调查,对于综合分析传染源与密切接触者在时间和空间分布上的联系、早期发现潜在的结核病患者和开展密切接触者的分类干预具有重要意义。然而,MTB感染后结局受细菌、宿主和环境等多种因素的共同影响,宿主的初始暴露等级和宿主的免疫状态与原发性疾病的发生风险相关[22]。因此,在肺结核患者的密切接触者中开展LTBI流行病学调查应尽可能关注并明确传染源的症状体征如何、是否处于排菌期及排菌量等关键信息。同时,针对暴露者开展LTBI流行病学调查除了主动发现结核病患者和感染者外,还应收集其基本人口学特征、体质量指数、与指示病例接触的频率、累计时长、密切程度、是否采取防护措施、是否合并其他疾病、是否使用免疫抑制剂等信息,用以支撑感染风险和发病风险的评估[22]。然而,目前不仅缺乏MTB感染检测金标准,当前普遍采用的MTB感染检测技术也存在一定的局限性[23]。考虑到现有MTB感染检测技术面临的窗口期问题,接触者调查中的LTBI流行病学调查工作要结合实际情况具体分析,全面细致地针对密切接触者的暴露时间和暴露强度等内容开展流行病学调查。对于有明确暴露史的LTBI检测阴性者,可在3个月后再次进行感染检测,以及时发现潜在的患者和近期感染者,提高预防性治疗的覆盖率,降低潜伏感染者的发病风险[22,24]。

(二)LTBI流行特征分析

准确地评估LTBI负担并掌握其流行特征是制定适宜的预防性治疗策略的前提。但是,在LTBI流行病学调查中,如何运用科学的流行病学研究设计获得不同地区、不同时间、不同人群的LTBI负担和流行特征;如何准确地区分活动性结核病与LTBI,提升LTBI和活动性结核病的鉴别诊断能力;如何选择适宜的MTB感染检测技术和判定标准获得真实可靠的流行病学调查数据等均需要得到相应程度的重视。此外,LTBI流行特征分析还应综合考虑流行病学调查现场的结核病流行情况、人口学特征、社会经济文化水平及卫生服务水平等多种因素。通过描述LTBI人群的三间分布,发现感染的高危人群及其防控重点,评估LTBI负担,分析LTBI的影响因素及其流行趋势,为结核病防治和LTBI预防性治疗策略的制定提供参考依据,对于长期的结核病防控目标、策略和措施的制定具有重要的指导意义。

(三)发病特征分析

在LTBI流行病学调查中,根据科学问题和研究目标,收集相关的人口学、社会经济、环境和行为等数据,在尽可能减少混杂因素的影响下,探索和分析可能与LTBI进展为活动性结核病相关的影响因素。因此,在LTBI流行病学调查中,发病特征分析可结合研究目的选择适宜的研究设计和有代表性的调查对象,同时结合调查现场的结核病流行现状,以及可能影响LTBI者发病的因素,如年龄、性别、既往结核病史、陈旧病灶、HIV感染、糖尿病等[25],全面了解LTBI者从感染到发病的过程与机制,为阐明结核病发病的影响因素提供科学依据。最后,在LTBI流行病学调查和循证的基础上,建立LTBI人群的发病风险分级,明确不同人群对当地结核病发病的贡献,经卫生经济学评价后确定不同阶段的干预目标人群,并根据病情变化及时开展干预效果评估,以实现降低结核病发病率的目标。

二、规范研究设计

LTBI流行病学调查是评估LTBI负担、流行特征及发病特征的重要手段,同时也为预防性治疗策略的制定提供重要参考依据。但是,不同的研究设计和方法也各有其优缺点,LTBI流行病学调查应根据研究目标、调查对象的特征、可用的公共卫生资源及伦理要求等选择适宜的研究设计。

(一)横断面研究

横断面研究可以快速获取当前的LTBI负担,为结核病防治策略的制定,以及预防性治疗效果的评估提供重要参考依据。但是,横断面研究一般只能反映LTBI的现状,无法评估LTBI者进展为活动性结核病的风险,以及分析与结核病发病相关的影响因素。

1.筛查:通过筛查可以获取当前的LTBI负担、早期发现结核病并及时提供治疗,为结核病防治策略的制定以及干预效果的评估提供重要参考依据。WHO有条件地推荐在结核病患病率≥0.5%的地区,可针对一般人群开展结核病的系统筛查[26]。同时,《技术规范》[7]中提出对多类重点人群开展筛查,包括对65岁及以上老年人进行肺结核可疑症状筛查,有可疑症状者进行胸部影像学检查,同时,建议有条件的地区可采取全人群策略或高危人群策略进行筛查。在对这些人群进行结核病筛查的同时,增加MTB感染检测,即可获得这些人群的LTBI流行状况,可为开展预防性治疗工作提供重要基础数据。多项数学模型估算发现,针对老年人群开展LTBI筛查和预防性干预工作能够有效降低我国结核病的发病率和死亡率,2年筛查1次或4年筛查1次均可达到2035年“End TB”全球战略目标[27-28]。

2.抽样调查:抽样调查可以获取不同地区、不同人群和不同时间的LTBI负担,包括潜伏感染人数、潜伏感染分布、潜伏感染因素及潜伏感染率等,对于分析LTBI的流行趋势、高危人群和干预效果等均具有重要作用。同时,采用抽样调查的数据,结合统计学方法,可对其他地区或其他人群的LTBI负担进行估算。相较于LTBI系统筛查,抽样调查具有节省时间、人力和物力资源等优点,调查工作易于做得更加细致。

2000年,第四次全国结核病流行病学抽样调查采用分层整群随机抽样,对全国59个调查点的66 456 名调查对象开展调查,获得全人群的MTB感染率为44.5%[11]。但是,LTBI流行病学抽样调查应根据实际情况和资源抽取足够的、具有代表性的调查对象。此外,目前MTB感染检测仍缺乏金标准且常用的MTB感染检测技术各有其优缺点,抽样调查可根据目标人群的特征选择适宜的MTB感染检测技术和策略[23,29]。

(二)队列研究

采用队列研究设计可对目标人群进行长期的观察和随访,分析并评估发生LTBI及LTBI者进展为活动性结核病的风险,阐明与感染和发病相关的影响因素,为探索和制定适宜我国国情及人群特征的LTBI预防性治疗策略提供强有力的证据。例如,Gao等[25,30]针对不同感染状态的调查对象分别建立了感染阴性队列和感染阳性队列并定期进行随访。其中,针对建立的感染阴性队列进行了为期1年的随访,首次获得我国农村人口的MTB年新发感染率约为1.5%。通过对感染阳性队列进行为期2年的随访,首次获得我国LTBI人群的结核病年发病率为0.87%。有既往结核病史的LTBI者发病风险是无病史人群的5.4倍。此外,利用发病风险累积效应可以有效界定发病重点人群,研究发现,同时具备5种及以上危险因素(男性、≥60岁、吸烟、体质量指数<18.5、患有糖尿病、患有免疫缺陷病、有结核病史)时发生肺结核的风险约是没有上述危险因素人群的22.46倍[25]。但是,队列研究设计在动态观察LTBI者转归与发展的同时,需要投入大量的人力、物力和财力资源进行长期的队列维护,要尽量减少失访。同时,随访过程中调查对象生活习惯的改变和环境变化等也可能会对研究结局产生不同程度的影响。

三、选择适宜的技术

(一)暴露后调查

在知情同意的基础上,LTBI流行病学调查一般采用问卷调查的方式收集调查对象的基本人口学信息、生活习惯、健康状况、既往病史和可疑症状等信息。2020年,《技术规范》中指出针对首次检查排除了结核病诊断的密切接触者,应在首次筛查后6个月、12个月时对其开展症状筛查[7]。然而,针对调查对象开展MTB暴露后调查还应包括调查对象与结核病患者的密切接触史、结核病暴露环境的评估,以及可能的MTB暴露途径等内容。例如,调查对象与结核病患者接触的频率和时长、调查对象与结核病患者的社会关系、调查对象居住或工作场所的通风情况及卫生条件等,为阐明结核病的传播途径和机制提供科学依据。基于MTB暴露后调查,可以更加全面深入地了解调查对象与LTBI相关的信息,为分析LTBI负担及其流行特征提供基础参考依据,为进一步制定适宜的预防性治疗策略提供充分的证据支撑。

(二)MTB感染检测

高危人群MTB感染检测和预防性治疗在结核病防控工作中具有重要意义,可针对不同的干预目标人群特征选择适宜的MTB感染检测技术和判定标准。目前,MTB感染检测仍缺乏金标准,国际上普遍使用的TST或IGRA都是基于宿主细胞免疫反应的感染检测技术,均存在一定的局限性[29]。TST因受卡介苗接种、宿主免疫状态、非结核分枝杆菌感染等多种因素的影响,在某些特定人群中表现欠佳[31]。IGRA检测结果虽不受卡介苗接种和绝大部分非结核分枝杆菌的影响,但其对实验室检测平台和操作技术要求较高,在资源有限的国家或地区不便普及[32-33]。然而,相较于单独使用TST,在特定人群中使用IGRA对TST阳性结果进行进一步确认的TST-IGRA两步法可以提高MTB感染检测结果的特异度,减少因TST假阳性结果造成的不必要医疗资源投入,是一种符合成本效果分析的MTB感染检测策略,尤其适用于卡介苗普遍接种的特定人群[34-35]。例如,在我国新生儿普遍接种卡介苗的背景下,常规的入学体检工作中可结合当地实际条件选择TST-IGRA两步法以提高特异度、减少假阳性,尽可能地提高MTB感染检测工作的可行性[36]。

(三)活动性结核病的排除

应充分利用影像学、免疫学、细菌学和病原体分子诊断等技术,辅助临床医生排除MTB感染者中的活动性结核病患者,避免活动性结核病患者被错误地开展预防性治疗,减少因诊断延误和治疗不充分而导致耐药结核病的发生[37]。因此,如何提升LTBI和活动性结核病的鉴别诊断能力以排除活动性结核病,是当前开展LTBI流行病学调查工作时需要重点关注的问题之一。

LTBI流行病学调查可借助症状筛查、全面体格检查、影像学检查和病原学检查等多种手段,排除调查对象全身各个部位的活动性结核病变。其中,症状筛查是活动性结核病排除过程中的重要手段之一,但症状筛查易受调查对象对疾病的认识,以及询问者的询问方式、技巧等多种因素的影响[38]。因此,活动性结核病的排除还应结合胸部影像学检查(多为胸部X线检查,必要时可开展CT检查)排除结核病变。结核病病原学检查主要包括痰涂片、痰培养和分子生物学检查等[39]。研究显示,以痰培养为金标准,采用不同筛查手段单独开展活动性结核病的主动发现时,GeneXpert MTB/RIF检测的敏感度最高(80%),其次为胸部X线检查(45%)和痰涂片检查(20%),结核病症状筛查的敏感度最低(5%)[40]。

(四)新型MTB感染检测技术的应用性评价

提高MTB感染检测性能,研发对进展为活动性结核病有预测价值的新型MTB感染检测技术,有助于制定适宜的公共卫生干预策略及措施。2022年,WHO更新并发布了结核病综合指南,首次将基于MTB特异性抗原早期分泌抗原靶6和培养滤液蛋白10的新型基于结核分枝杆菌抗原皮肤试验(Mycobacteriumtuberculosisantigen-based skin test,TBST)推荐用于MTB感染检测,LTBI流行病学调查工作中TBST可以有效鉴别卡介苗接种和MTB感染,为MTB感染检测策略的优化提供了更多的可能[20, 23]。然而,目前仍缺乏MTB感染检测金标准,TBST作为一种新型MTB感染检测技术在不同特征人群中的应用表现,以及联合现有MTB感染检测技术在各类人群中的应用策略尚待系统性地探索和评估。

因此,LTBI流行病学调查可针对不同的科学问题选择恰当的对照技术和适宜的判定标准,以开展新型MTB感染检测技术的应用性评价。但是,在借助LTBI流行病学调查对TBST开展应用性评价(准确性、安全性、稳定性、成本效益、可接受性和可行性等)时还需要考虑目标对象是否具有代表性,是否适应不同地区、不同人群、不同场景下对新型MTB感染检测技术的需求,以提升LTBI人群预防性治疗的可行性、可及性和精准性等问题。

四、进行恰当的数据分析和结果解读

2020年,《技术规范》[7]明确了结核病预防性治疗的技术方案,在此背景下评估LTBI负担、界定发病重点人群、探索发病机制及适宜重点人群的干预方案对于实现WHO提出的“End TB”全球战略目标至关重要。然而,在LTBI流行病学调查工作中也存在部分的统计学分析问题和注意事项。

目前,国际上普遍使用的MTB感染检测技术各有其优缺点,需要根据可用的公共卫生资源、结合不同的应用场景和调查对象的特征选择适宜的感染检测技术,但是在统计学分析时还需综合考虑感染检测技术可能存在的假阳性和假阴性等问题。基于多中心调查数据和空间统计模型估算,我国的LTBI率呈现出随年龄增长而升高的趋势,且同年龄段男性LTBI率高于女性[13]。因此,LTBI流行病学调查还需选用科学的研究设计及适宜的样本量,以保证LTBI流行病学调查结果的代表性和可靠性。同时,还可采用适宜的卫生统计学分析模型,探索与感染及发病相关的影响因素,为制定有效的防控策略和措施提供科学依据。

五、重视质量控制

开展LTBI流行病学调查时涉及的调查人员与调查对象的规模相对较大,需要建立严格的质量控制体系以保证调查结果的准确性和可靠性。因此,在LTBI流行病学调查工作中,研究人员应充分考虑并反复论证流行病学调查中各个环节的质量控制工作。同时,规范细致的研究方案也是开展LTBI流行病学调查的前提之一,是流行病学调查工作取得成功的重要保障,应结合不同的研究目标规范研究设计、明确调查对象、选择适宜的抽样方法(单纯随机抽样、分层抽样、整群抽样、系统抽样、多阶段抽样等)并开展样本量计算以保证调查工作的质量。在制定LTBI流行病学调查方案和实施细则的过程中,可聘请流行病学、生物统计学、结核病诊断等领域内的权威专家对研究方案进行系统性地评估与论证。此外,LTBI流行病学调查工作的方案和细则还须经过伦理审查,并得到相关部门的批准与支持。

在LTBI流行病学调查项目开展之前,须对项目参与人员进行统一培训,重点对现场实施方案的内容进行详细地讲解和模拟练习,确保所有参与人员全面掌握LTBI流行病学调查的研究目的、研究意义、研究设计、各项研究内容的具体要求及标准化操作规范等。开展预实验对设计阶段制定的有关标准化操作规范和调查表的科学性、合理性及可操作性等进行现场验证。针对预实验中发现的问题,对流行病学调查中的技术路线、标准化操作规范及调查表等内容进行进一步的修订和完善。此外,流行病学调查过程中研究人员不得随意更改实施流程和技术要求,项目各环节的实施人员均应按照标准化的操作流程和调查问卷的要求规范开展各项工作,系统收集流行病学调查所需要的信息[41]。

展 望

我国是全球LTBI负担最重的国家之一,LTBI者的精准识别和预防性治疗是终止结核病流行的重要手段[1, 42]。然而,无论是针对传统意义的高危人群还是社区重点人群,LTBI流行病学调查的实施与推广均需要多部门合作建立统一的操作标准和技术指南。2023年,最新出版的《中国结核病预防性治疗指南》[43]要求省级和地(市)级疾病预防控制机构确定本省/地(市)MTB感染筛查和预防性治疗对象,并组织开展MTB感染筛查和预防性治疗,这就更加需要各地在开展LTBI流行病学调查工作的基础上获得科学数据来支持相关政策的制定。因此,在明确目标导向的基础上科学开展LTBI流行病学调查,从顶层设计的角度合理安排资源投入、加强技术指导,对于完善各地LTBI人群的预防性治疗策略具有重要意义。

《中国防痨杂志》本期重点号中,笔者组织刊发的论文从风湿免疫病患者、陈旧性结核病病灶人群、糖尿病患者、老年人、学生、医务人员等人群的角度,了解其LTBI状况,为探索和优化高危人群和重点人群的LTBI筛查策略、开展预防性治疗提供了研究证据。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献何翼君:酝酿和设计实验、起草文章;成君:对文章的知识性内容作批评性审阅、指导、支持性贡献;高磊:酝酿和设计实验、对文章的知识性内容作批评性审阅、获取研究经费、行政/技术/材料支持、指导、支持性贡献