中国结核病年鉴(2016)
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中 篇 结核病基础

第一章 结核病分子流行病学

摘要:我国仍然属于结核病高负担国家,耐药结核病的流行状况不容乐观。了解耐药结核分枝杆菌基因型分布、耐药突变类型和耐药突变与耐药水平的关系,对于临床诊断和耐药结核病控制有重要意义。同时,宿主基因多态性与结核病易感性一直是人们感兴趣的研究方向,阐明其相关性及其机制对于预防控制结核病以及解释我国结核病高疫情是很有意义的工作。2016年我国结核病研究人员在这两个领域进行了有益的探索并取得了初步结果,为进一步深入研究奠定了基础。
关键词:结核病;基因分型;耐药菌株;耐药基因
我国仍然属于结核病高负担国家,结核病、耐药结核病的流行状况不容乐观。近1年来,结核病分子流行病学方面的研究取得了一定的进展,现简要总结如下。
一、耐多药结核分枝杆菌菌株基因型及耐药突变特征
喻容等 [1]分析了长沙耐多药结核分枝杆菌(MDR-TB)菌株对抗结核药物的敏感性。该研究采用绝对浓度法检测了2014年长沙市155株耐多药结核分枝杆菌临床分离株对一二线抗结核药物的耐药性,回顾性分析其耐药情况。结果发现155株耐多药结核分枝杆菌对一二线抗结核药物耐药率从高到低为:链霉素(S)>乙胺丁醇(E)>左氧氟沙星(OFL)>对氨基水杨酸钠(PAS)>丙硫异酰胺(TH)>卡那霉素(K)=吡嗪酰胺(PZA),耐药率依次为:70.32%、36.13%、20.65%、12.90%、8.39%、3.87%、3.87%。耐两种药的耐药株达46株,其中以链霉素与乙胺丁醇为主,其耐药率达29.68%;耐三种药的耐药株达18株,其中以链霉素、乙胺丁醇与左氧氟沙星为主,其耐药率达11.61%;耐四种药的耐药株有5株,其中以链霉素、乙胺丁醇、左氧氟沙星及丙硫异酰胺为主,耐药率为3.23%;耐五种药和六种药的各有1株和2株。结果说明长沙市MDR-TB对一线甚至二线抗结核药耐药严重,为MDR-TB防治带来巨大挑战。
一项由包海洋等 [2]进行的研究对北疆地区结核分枝杆菌临床分离株进行基因分型和耐药性检测,旨在探究不同基因型在该地区的流行及耐药性。该研究收集北疆地区114株结核分枝杆菌临床分离株,采用间隔区寡核苷酸和多位点可变串联重复序列(VNTR)技术进行基因分型,使用比例法检测临床分离株的耐药性。结果发现,114株临床分离株,间隔区寡核苷酸分型结果和RDl05缺失检测法结果显示北京基因型占62.28%(71/114)、非北京基因型占37.72%(43/114)。菌株可以分2大簇(A和B):A簇有34株,北京基因型占11.77%(4/34),非北京基因型占88.23%(30/34);B簇有80株,北京基因型占83.75%(67/80),非北京基因型占16.25%(13/80)。耐药情况显示:总耐药率为40.35%(46/114),耐多药(MDR)率为19.30%(22/114);北京基因型耐药率为42.25%(30/71),非北京基因型的耐药率为37.21%(16/43),差异无统计学意义(χ 2=0.28, P=0.60)。其中,北京基因型MDR耐药菌株占22.54%(16/71)。该研究表明,北疆地区北京基因型和非北京基因型的耐药率没有差异,但MDR菌株流行主要是由北京基因型引起的。
胡族琼等 [3]探究了结核分枝杆菌rpoB基因突变特征与利福平耐药水平的关系。该研究测定了266株(109株利福平耐药株,157株利福平敏感株)结核分枝杆菌利福平最小抑菌浓度(MIC值)及其rpoB基因序列,并分析不同突变特征的菌株其利福平MIC值的差异。结果发现:109株利福平耐药株rpoB基因皆发生错义突变,常见突变密码子531与526的突变频率分别为69.7%与17.4%;利福平耐药株中单密码子突变株占82.6%,多重密码子突变株占17.4%;531单密码子突变株与526单密码子突变株之间平均利福平MIC值差异无统计学意义( P=0.87),但两独立样本 T检验分析显示,多重密码子突变株平均利福平MIC值(115.8μg/ml)显著高于单密码子突变株,平均利福平MIC值48.4μg/ml( t=2.659, P=0.016);利福平敏感株未发生错义突变;5.5%(6/109)的利福平耐药株仅在rpoB基因起始端发生突变,突变密码子分别是247、251和253。结果表明:531与526单密码子突变株之间利福平耐药水平差异无统计学意义,但多重密码子突变株利福平耐药水平显著高于单密码子突变株利福平耐药水平;rpoB基因起始端突变可能是除利福平耐药决定区域之外导致利福平耐药的第2个耐药决定区;rpoB基因DNA序列分析有助于对结核分枝杆菌利福平耐药表型和耐药水平的预测。
一项由孟庆琳等 [4]进行的研究分析了耐多药结核分枝杆菌不同基因型构成以及耐药相关基因突变特征。该研究从2007年全国耐药基线调查共收集的结核分枝杆菌临床分离株4017株中,经比例法药物敏感性试验鉴定纳入376株耐多药菌株进行分析;采用RDl05缺失基因检测法鉴定北京基因型菌株和非北京基因型菌株;并对所有耐多药菌株利福平耐药相关基因(rpoB)和异烟肼耐药相关基因(katG,inhA和oxyR-ahpC)进行测序,分析耐药相关基因突变的特征。结果发现,在376株耐多药菌株中,有261株(69.4%,261/376)属于北京基因型,其余115株(30.6%,115/376)属于非北京基因型。北京基因型菌株中氧氟沙星耐药率(31.8%,83/261)和前广泛耐药率(30.7%,80/261)明显高于非北京基因型菌株的氧氟沙星耐药率(17.4%,20/115)和前广泛耐药率(15.7%,18/115),差异均有统计学意义(χ 2值分别为8.33和9.32, P值均<0.05)。比较北京基因型菌株和非北京基因型菌株不同位点的突变频率,发现北京基因型菌株rpoB基因第531位点(67.4%,176/261)和katG基因(66.3%,173/261)的突变频率明显高于非北京基因型(rpoB:54.1%,62/115,χ 2=6.28, P=0.010;katG:50.4%,58/115,χ 2=8.46, P=0.000),而非北京基因型菌株未发生rpoB基因突变的菌株比例(14.8%,17/115)明显高于北京基因型菌株(1.1%,3/261),差异有统计学意义(χ 2=29.46, P=0.000)。结果表明,北京基因型耐多药菌株与氧氟沙星耐药高度相关,与非北京基因型耐多药菌株相比,rpoB基因的第531位点和katG基因突变更多发生于北京基因型菌株中。
liu等 [5]探究了结核分枝杆菌现代北京家族株的遗传特征。该研究通过分析已发表的1082份结核分枝杆菌北京家族株的测序数据,发现了现代型北京家族株中存在而古老型北京家族株中未发生的遗传变异,包括44个SNP和2个短基因片段的缺失。通过生物信息学的分析,发现这些基因的改变很可能影响了细菌的功能:4个基因由于提前终止突变或者基因片段缺失发生了移码突变,19个非同义SNP突变发生在保守密码子区域,并且在所有非同义突变的调控网中,这些突变出现了显著富集的现象;此外,3个位于启动子区域的SNP突变已被证实会改变下游的基因表达。该研究准确定义了现代北京家族菌株的遗传特征,并且为进一步关于该型菌株成功扩张的相关机制研究提供了有趣的线索。
二、人群基因多态性与结核易感性的研究
世界上有1/3人口曾感染了结核分枝杆菌,但是只有少数感染者发展成活动性结核病,这表明结核病存在易感人群及易感性。研究发现基因多态性会影响机体对结核分枝杆菌的免疫力,造成机体对结核病易感性发生改变,对疾病的发生和发展产生影响。我国学者对宿主基因多态性与易感性的关系进行了有益的探索,为进一步研究提供了基础。
刘洋等 [6]对142例肺结核患者和120例健康对照者血清中甘露糖结合凝集素(MBL)水平进行测定,同时采用限制性片段长度多态性分析方法对MBL2基因多态性进行测定,研究MBL水平的调节与结核病易感性的关系。结果表明3组不同基因型的MBL水平均有差异,肺结核患者MBL水平要高于健康对照组。该研究表明高水平MBL与结核病易感性显著相关;启动子‐221(Y/X)和外显子1密码子54(A/B)MBL基因突变与肺结核易感性有关;而决定高水平的YA/YA基因可能对肺结核病发生起到保护作用。
王慧琳等 [7]使用竞争性等位基因特异性PCR方法检测了494例肺结核患者以及413名健康志愿者静脉血中CCL5启动子区rs2107538和CCR5启动子区rs1799987基因型,计算病例组和对照组基因型及等位基因频率,并对其分布情况进行比较,分析各基因多态性与肺结核病的相关性。结果显示CCL5启动子区rs2107538基因多态性与肺结核病无相关性;而携带CCR5启动子区rs1799987基因-2459位点基因型GG和等位基因G可降低非结核病的患病风险。
谭国超等 [8]对147例肺结核患者及206例健康个体中白介素-10(IL-10)基因-819(C>T)、-1082(A>G)多态位点基因型进行关联分析,探讨IL-10基因单核苷酸多态性与肺结核易感性的相关性。结果显示-1082多态位点AA、AG、GG基因型在病例组中的分布频率分别为48.6%、43.2%和8.2%,而在对照组中分别为60.5%、36.1%和3.4%,二者之间存在统计学差异( P=0.032),G为风险等位基因(OR=1.55,95%CI:1.10~2.19)。IL-10基因-1082(A>G)位点单核苷酸多态性与我国西部汉族人群患肺结核的风险升高显著相关,提示可作为该地区肺结核早期预警筛查的候选分子标志物。
江道斌等 [9]选取250例活动性肺结核患者和250名正常对照,采用配对病例对照关联研究设计方法,应用Taqman实时定量PCR检测白介素-23受体(IL-23R)基因第11外显子的基因拷贝数,分析拷贝数变异与新疆维吾尔族人群结核病易感性的相关性。结果显示IL-23R基因第11外显子的拷贝数变异与新疆维吾尔族人群肺结核的易感性相关,该位点拷贝数的增加可能是新疆维吾尔族人群肺结核发生的风险因素。
王骑凤等 [10]采用短串联重复PCR扩增结合毛细管电泳方法检FAM46A基因VNTR位点多态性,并且使用PCR-RFLP方法检测EBFl基因rsl0515787位点多态性。发现在河南汉族人群中FAM46A基因VNTR位点存在4种等位基因、9种基因型;EBFl基因rsl0515787位点存在2种等位基因、3种基因型(AA、GG、AG)。该研究结果显示,EBF1基因rs10515787位点多态性与肺结核的易感性有关,且AA基因型及A等位基因可能是河南汉族肺结核发生的危险因子。
黄长江等 [11]运用meta分析方法分析干扰素-γ(INF-γ)基因+874位点基因多态性与肺结核易感性的关系。该研究通过计算机检索数据库发表的有关INF-γ基因+874位点基因多态性与肺结核易感性的中英文献,共纳入21项研究,患者3798例,对照组4608例。该研究提示INF-γ基因+874 T/A基因多态性与亚洲人肺结核的易感性相关,在亚洲人群AA基因型是肺结核的易感基因型。

(李霞 刘晓帆 王川 高谦)

参考文献
1.喻容,石国民,马小华,等.2014年长沙市155株耐多药结核分枝杆菌耐药结果分析.实用预防医学,2016(07):777-779.
2.包海洋,曹旭东,秦莲花,等.北疆地区结核分枝杆菌基因分型及耐药性分析.中国防痨杂志,2016.38(2):110-115.
3.胡族琼,刘燕文,周文,等.结核分枝杆菌rpoB基因突变特征与利福平耐药水平关系的研究.中国人兽共患病学报,2016.32(1):39-44,50.
4.孟庆琳,赵丽丽,孙庆,等.耐多药结核分枝杆菌耐药相关基因突变特征分析.中国防痨杂志,2016.38(2):116-121.
5.Liu Q,Luo T,Dong X,et al.Genetic features of Mycobacterium tuberculosis modern Beijing sublineage.Emerg Microbes Infect,2016,5(2):e14.
6.刘洋,郭艳玲,姜广路,等.甘露糖结合凝集素水平的调节与肺结核易感性关系的研究.国际检验医学杂志,2016,37(13):1767-1769.
7.王慧琳,王伟,刘京铭,等.趋化因子5和趋化因子受体5基因多态性与肺结核易感性的关系.中国防痨杂志,2016,38(3):193-197.
8.谭国超,徐春娟,马纪龙,等.我国西部汉族人IL-10基因多态性与肺结核易感性的相关性研究.中国肺部疾病杂志,2016,9(1):56-59.
9.江道斌,胡昕,李双,等.新疆维吾尔族人群白介素-23受体基因拷贝数变异与结核病易感性的相关性.中华医学遗传学杂志,2016,33(1):97-100.
10.王骑凤,肖海,杨洪毅,等.FAM46A、EBFl基因多态性与河南汉族肺结核相关性分析.郑州大学学报,2016,51(1):56-59.
11.黄长江,朱晶,刘宇,等.INF-γ基因+874位点基因多态性与肺结核易感性的meta分析.国际呼吸杂志,2016,36(14):1056-1060.