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第二节 结核病潜伏感染的筛查
一、结核病潜伏感染的定义
结核病的传染源主要是痰涂片阳性的肺结核排菌病人,有了传染源,结核菌还必须通过一定途径才能传染给别人。暴露于含有结核分枝杆菌颗粒的空气后,一些接触者将会感染,一些人会进一步发病。接触后感染的风险与结核病人的传染力,持续时间,接触的密切程度,和接触者的易感性有关。结核病的潜伏感染是宿主感染结核杆菌后尚未发病的一种特殊状态,以免疫学检测阳性而无活动性结核病的临床表现和影像学改变为特征。目前,潜伏感染的诊断采用皮肤结核菌素试验(TST)≥10mm和γ干扰素释放试验(IGRA)阳性。IGRA试验是近年用于结核潜伏感染的检查的新方法。尽管TST试验受到特异性的影响,但TST试验阳性对预防性治疗的对象选择具有重要的参考标准。在我国学校新生入学体检结核病筛查、结核病聚集性疫情密切接触者筛查和预防性治疗对象人群的选择中,均采用TST试验,IGRA不能替代TST试验。潜伏感染者特征:具有TST/IGRA阳性,显示结核感染;体内有活的细菌,但非活动型;无疾病和症状;不传播给他人。美国的一项研究表明:在美国80%以上的结核病例是潜伏感染的再燃,而几乎所有的这些病例可以通过化学性药物的治疗管理而预防。潜伏性感染者如不进行治疗,约有5%~10%会发展成活动性结核。早期识别和治疗结核潜伏感染者,是结核病防治的重要策略之一。
二、结核病潜伏感染流行现状
2000年全国第四次结核病流行病学抽样调查采取分层整群等比例随机抽样,全国调查点257个,对其中59个点进行全人口感染率调查。感染调查对象为对0~14岁儿童,对全部受检对象均进行结核菌素试验,以了解人群的结核感染情况。在59个调查点中,对调查对象进行结核菌素试验并查验反应,0~14岁儿童为18802名,其中仅有4457人无卡痕、无接种史,≥15岁成人61999人,将无卡痕、无接种史的儿童和≥15岁成人作为感染率调查对象,本次调查人数共为66456人。
全人口感染率在感染率调查对象的66456人中,PPD-RT23阳性人数为29553人,全人口结核感染率为44.5%,其中0~14岁儿童阳性人数为400人,结核感染率为9.0%(见表4-1)。
表4-1 2000年全人口结核感染率
(1)不同年龄的结核感染率
全人口的结核感染率基本上随年龄的增长而增高,15岁组以后增高明显,45岁组达到最高峰,以后开始逐渐下降(图4-1)。
与1979年比较,15~29岁之间出现了高于1979年的曲线,可能与接种BCG有关(图4-2)。
(2)农村、城镇和城市的结核感染率
全人口结核感染率城市和城镇高于农村,而0~14岁组城市略高于农村和城镇(表4-2)。
图4-1 不同年龄组结核感染率
图4-2 不同年度不同年龄组结核感染率
表4-2 农村、城镇与城市的结核感染率(%)
根据调查结果可得出:①结核病感染率高。本次调查全人口的结核感染率为44.5%,估算我国有近半的人口(约5.5亿人)感染了结核杆菌,高于既往粗略估计1/3的水平。0~14岁儿童的结核感染率为9.0%。15岁以上年龄组若以结核菌素反应≥10mm为感染的标准,则全人口结核感染率为31.7%。②年感染率仍高。按照TSRU推荐的方法推算的0~14岁儿童的年感染危险率,1986年出生的儿童为1.28%,2000年为0.72%,1986~2000年的年递降率为4.1%,下降的速度较为缓慢。③城市感染率高于农村。城市的结核感染率比农村高出58.2%,主要集中在25岁及以上人群,儿童组则基本相同。
从以上资料可以看出,我国5.5亿结核分枝杆菌感染者是指我国有5.5亿PPD试验阳性者(≥6mm)。本次调查与世界其他各国一样,采用WHO供应的PPD(纯蛋白衍化物PPD-RT23)进行皮肤试验。PPD-RT23是20世纪50年代WHO与联合国国际儿童基金会(UNICEF)委托丹麦血清研究所生产的一大批PPD(其中IU相当于1/50000mg,当时共生产670g、330亿人份),推荐为各国进行流行病学调查使用,它是以7株人结核分枝杆菌所制成。与其他PPD一样,PPD-RT23含有结核分枝杆菌、BCG和其他环境非结核分枝杆菌共同抗原,PPD皮肤试验阳性受到结核分枝杆菌感染者、卡介苗接种者和非结核分枝杆菌感染的影响。BCG在我国普遍接种,且存在一定比例的非结核分枝杆菌感染,故我国结核分枝杆菌感染实际人数可能低于上述流行病学调查中报道的5.5亿。
三、结核病潜伏性感染的筛查方法
潜伏感染者缺乏特异性症状,目前对于潜伏性感染的诊断仍缺乏统一的标准和方法,因此潜伏性感染早期诊断技术的突破成为当前结核控制中面临的重要挑战。现将国内外结核潜伏性感染的诊断方法及进展总结如下。
(一)结核菌素皮肤试验
结核菌素皮肤试验(tuberculinskintest,TST)作为一种成熟的检查手段,应用于结核潜伏性感染和活动性结核的诊断已达一个世纪之久,仍是目前对高危人群潜伏性感染进行筛查的主要方法。该试验基于Ⅳ型变态反应原理,感染过结核杆菌的机体产生相应的致敏T淋巴细胞,当再次遇到少量的结核菌素时,致敏T淋巴细胞受相同抗原刺激会释放出可溶性淋巴因子,导致血管通透性增加,巨噬细胞在局部集聚、浸润,出现红肿硬结反应。结核菌素试验的流程如下:以0.1ml(5TU)结核杆菌纯蛋白衍生物(PPD)进行皮内注射(通常在前臂掌侧),48~72小时后测量局部硬结直径。试验结果的解读主要取决于硬结的直径(以mm计)以及感染者发展成活动性结核的风险。以硬结直径≥5mm作为阳性反应,适用于HIV感染者、近期与活动性结核患者密切接触者、X线胸片提示存在陈旧性结核病灶、器官移植患者以及由于其他原因导致的处于免疫抑制状态的患者;以硬结直径≥10mm作为阳性反应,适用于近期(5年内)来自结核病高发地区的移民、静脉吸毒者、在结核传播高危环境中工作或生活的人群、结核病实验室工作人员、<4岁的儿童以及暴露于高危环境的成年人的婴儿、儿童和青少年;不包括上述因素的其他人群,硬结直径≥15mm才视为阳性反应。部分受试者即使没有感染结核菌,也会对TST有反应,即出现假阳性结果,主要原因包括:感染了非结核分枝杆菌,既往BCG接种,TST操作错误,结果读取错误,使用了不正确的抗原瓶等。也存在受试者虽然感染了结核菌但对TST无反应的情况,即出现假阴性结果,主要原因包括:皮肤过敏,近期感染(暴露后8~10周内),多年前的陈旧性感染,年龄<6个月,近期接种过活病毒疫苗(如麻疹、水痘),全身播散性结核病、患病毒性疾病,TST操作或读数错误等。
(二)γ干扰素释放试验(IGRA)
γ干扰素释放试验的原理为:人体初次感染结核菌后体内会存在致敏的淋巴细胞,当人体再次接触结核杆菌抗原时,致敏的淋巴细胞迅速活化为效应性淋巴细胞,释放高水平的细胞因子,其中最重要的为γ干扰素。因此γ干扰素的水平可以作为诊断结核病潜伏感染的一项指标。IGRA主要包括全血ELISA和酶联免疫斑点法(ELISPOT)。2001年,QFT(QuantiFERON-TB)成为首个被FDA批准用于诊断结核分枝杆菌感染的IGRA类方法。此方法使用结核杆菌抗原PPD与新鲜肝素化全血进行孵育,进而应用ELISA(酶联免疫吸附试验)检测已致敏的淋巴细胞分泌的γ干扰素浓度,来判断结核杆菌的感染情况。由于使用的抗原为PPD,QFT的特异度仍然不高。随着对结核病发病机制的深入研究和结核分枝杆菌H37Rv的基因测序工作的完成,应用早期分泌的抗原靶蛋白6(ESAT-6)和培养滤液蛋白10(CFP-10)等RD1区域编码蛋白作为特异性抗原的IGRA应运而生。2005年,新一代的QuantiFERON-TBGOLD(QFT-G)得到FDA批准上市。由于ESAT-6和CFP-10在所有结核分枝杆菌中都表达,但在BCG和大部分环境分枝杆菌中缺失,因此以这两种蛋白作为抗原可大大提高特异度。为了准确地测量γ干扰素的应答量,试验要求含存活白细胞的新鲜血样,限制了早期IGRA的使用。改进后的QuantiFERON-TBGoldIn-Tube(QFT-GIT)突破了这个限制,2007年10月,QFT-GIT成为FDA批准使用的第三种IGRA方法。而且QFT-GIT应用的抗原除了上述的ESAT-6和CFP-10之外,还有TB7.7,它也是一种特异性抗原。2008年7月,FDA批准了T-SPOT作为第四种IGRA方法。T-SPOT利用了酶联免疫斑点试验(ELISPOT)技术,即分离外周血单核细胞(PBMC),在γ干扰素抗体包被的培养板中与结核抗原(ESAT-6、CFP-10或二者融合蛋白)孵育培养,用抗体捕获结核抗原刺激后PBMC所产生的γ干扰素,以酶联斑点显色的方式表现出来,根据斑点的数量来确定细胞分泌γ干扰素的情况,来判断结核杆菌感染的情况。
IGRA在结核病诊断中的应用:
1.筛选潜伏性结核感染者
Diel等在德国汉堡进行了对TST、QFT-G和 T-SPOT在接触者调查中的使用效果评价,结果显示,两种IGRA试验之间的一致性达到93.9%(κ=0.85),相对于TST,IGRA是更为准确的筛查LTBI的方法。孟成艳对国内194例肺结核患者的家属进行了ELISPOT检测,结果显示总体阳性率达到48.96%。
2.预测结核病发病风险
IGRA可帮助识别有较大风险发展成活动性结核的高危个体。Lienhardt等在塞内加尔对涂阳和(或)培阳患者的家庭内密切接触者进行了为期两年的随访,统计分析显示,阳性的TST结果(以硬结直径>10mm为界值)和阳性ELISPOT结果(以>32SFC/百万PBMC为界值,SFC=(SpotFormingCells)均与随访期内发展成活动性结核相关。刘旭晖等在医务人员中进行的类似研究也得到了相同结论,证明IGRA对于密切接触结核病患者的医务人员来说,是一个相对更准确的预防性体检手段。
3.在儿童结核病诊断中的应用评价
IGRA在儿童中应用的准确性比在成年人中更为复杂,受到年龄、病原学确诊率低、近期接种BCG等多种因素的影响。目前,关于IGRA在儿童中应用的评价数据有限(尤其是在<5岁的婴幼儿中),加之<5岁的婴幼儿其潜伏性感染发展成活动性结核的概率远高于年长的幼儿,因此有研究者认为在<5岁的婴幼儿中应谨慎使用IGRA。Connell等比较了QFT-GIT、T-SPOT和TST在诊断儿童患潜伏性结核感染或疑似活动性结核病上的价值。结果显示,QFT-GIT和T-SPOT的一致性较高(κ=0.83),而TST与QFT-GIT、T-SPOT之间的一致性中等,分别为κ=0.50、κ=0.51。TST与IGRA结果之间的不一致的原因可能包括:首先,TST对既往结核杆菌感染比较敏感,而QFT-GIT和T-SPOT对于近期感染比较敏感;其次,IGRA结果可能随着结核杆菌的清除而转阴;第三,非结核杆菌的既往感染,会导致TST结果的假阳性,这在结核高流行地区比较常见;第四,TST中PPD抗原的使用量并无一个全球性标准。
(三)TST和IGRA的比较和使用选择
TST是一种经济简便、不需要特殊仪器设备、成熟的检测方法,在我国应用了几十年。可用于大规模流行病学筛查、结核病聚集性疫情密切接触者筛查、预防性治疗对象的选择以及临床肺结核的辅助诊断等。IGRA检测结果不受BCG和大部分环境分枝杆菌的影响,提高了试验的特异度。但IGRA费用高、对样本要求高,必须使用新鲜血样,8~16小时内处理,且需要特殊仪器设备,不适合大规模的调查,而且在<5岁儿童、近期暴露于结核杆菌者、免疫功能低下者使用的证据不足。在实际应用应根据调查目的、内容、可行性以及试验的成本效益综合考虑。美国CDC发布的IGRA应用指南提出,受试者无法或不方便回访以获取TST结果,如无家可归者、吸毒人员,受试者接种过BCG者,可选择使用IGRA。