結(jié)核病發(fā)病學(xué)研究進(jìn)展及對(duì)當(dāng)前結(jié)核病防控的意義

王洪敏，駱利敏，饒桂榮，楊富強(qiáng)

結(jié)核病是結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis,MTB）引起的慢性感染性疾病，可累及全身多個(gè)器官，以肺結(jié)核最為常見(jiàn)，占各器官結(jié)核病總數(shù)的80%～90%，是最主要的結(jié)核病類型[1]。WHO發(fā)布的《2020年全球結(jié)核病報(bào)告》顯示，MTB是全球致死率最高的細(xì)菌，每年導(dǎo)致全球近200萬(wàn)人死亡，全球MTB潛伏感染者接近20億，2019年全球新發(fā)結(jié)核病患者約996萬(wàn)[2]。我國(guó)目前有25%左右的人群感染MTB，其中有5%～10%的人會(huì)在一生中發(fā)生結(jié)核病，目前結(jié)核病發(fā)病患者已降至50/10萬(wàn)，估算我國(guó)年新發(fā)結(jié)核病患者83.3萬(wàn)例，占全球年新發(fā)結(jié)核病患者總數(shù)的8.4%，僅次于印度（26%）和印度尼西亞（8.5%），居世界第三位[3]。2018年全世界耐藥結(jié)核病患者增加50萬(wàn)例，中國(guó)占14%[2-4]。顯然，在我國(guó)結(jié)核病仍然是一個(gè)嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題。加大對(duì)結(jié)核病發(fā)病機(jī)理的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究，有利于更好地防控結(jié)核病。

1 原發(fā)性結(jié)核病和繼發(fā)性結(jié)核病

結(jié)核病本質(zhì)是寄生在人體內(nèi)的MTB誘發(fā)的復(fù)雜宿主免疫反應(yīng)。MTB的免疫原性很強(qiáng)，在與人類共同進(jìn)化上萬(wàn)年的歷程中，選擇了其抗原特性，誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生保護(hù)性和組織損傷性兩種免疫應(yīng)答，既保證宿主免于致死，又適時(shí)破壞機(jī)體組織，釋放MTB逃離宿主，從而完成MTB從感染、寄生到傳播的完整生命周期循環(huán)，達(dá)到將人類作為唯一寄生宿主長(zhǎng)期存在的目的[5-7]。

MTB感染人體后，在宿主遺傳易感性、免疫狀態(tài)、發(fā)病年齡、MTB組織器官分布以及卡介苗（bacillus calmette guerin,BCG）接種免疫應(yīng)答等因素的共同作用下，其組織病理、X線影像、臨床過(guò)程都會(huì)經(jīng)過(guò)兩種截然不同的疾病實(shí)體，即原發(fā)性結(jié)核病和原發(fā)后（繼發(fā)性）結(jié)核病[8]。原發(fā)性結(jié)核病是MTB初次進(jìn)入機(jī)體，通過(guò)保護(hù)性非特異免疫使得其在宿主體內(nèi)潛伏生存而不播散。繼發(fā)性結(jié)核病是在原發(fā)感染后，機(jī)體建立特異性免疫應(yīng)答基礎(chǔ)上，潛伏MTB活動(dòng)或新的MTB入侵所導(dǎo)致的MTB播散和傳染，好發(fā)于免疫健全的年輕成年人。繼發(fā)性結(jié)核病發(fā)病始于脂質(zhì)性肺炎，伴隨有支氣管阻塞，其感染局限于肺泡泡沫樣巨噬細(xì)胞內(nèi)[5-6]，早期病理表現(xiàn)為組織浸潤(rùn)，可自愈[4]。繼發(fā)性結(jié)核病也可以因MTB感染等引發(fā)炎癥免疫反應(yīng)，通過(guò)支氣管擴(kuò)散和局部組織壞死進(jìn)展為干酪性肺炎，不斷發(fā)展惡化導(dǎo)致組織碎片化，形成局部病理性空洞；空洞及病灶內(nèi)的MTB，經(jīng)宿主呼吸大量釋放出體外導(dǎo)致人群傳播[6]；或者發(fā)展為繼發(fā)性肉芽腫以及纖維干酪性病灶[5，8]。繼發(fā)性結(jié)核病患者約80%會(huì)形成病理性空洞，該期患者幾乎100%具有傳染性[9-10]。這也是繼發(fā)性結(jié)核病區(qū)別于原發(fā)性結(jié)核病的一個(gè)特征性核心病理問(wèn)題。

對(duì)于免疫健全的早期浸潤(rùn)性結(jié)核病患者，95%能夠自愈。通過(guò)開(kāi)展人和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，對(duì)原發(fā)性結(jié)核病的研究已比較廣泛深入，而繼發(fā)性結(jié)核病的研究還比較粗淺。Hunter等[11]報(bào)道，BCG結(jié)合乳鐵蛋白聯(lián)合治療模型小鼠MTB感染，可以抑制小鼠的原發(fā)性結(jié)核病向繼發(fā)性結(jié)核病的進(jìn)展。結(jié)核病研究的一個(gè)中心問(wèn)題是MTB感染的宿主機(jī)體免疫，無(wú)法使小鼠、豚鼠、兔和易感人體完全清除肺部感染從而終止疾病的發(fā)展，這本身也是繼發(fā)性結(jié)核病的一個(gè)特點(diǎn)[12]。

2 泡沫巨噬細(xì)胞和脂質(zhì)體

肺泡巨噬細(xì)胞是免疫防御呼吸道病原體的第一道防線，是MTB致病過(guò)程中的關(guān)鍵角色。MTB感染人體的最主要部位是肺泡巨噬細(xì)胞，并在其吞噬體內(nèi)寄生。在這些巨噬細(xì)胞里，MTB不再增殖，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N不再?gòu)?fù)制的休眠狀態(tài)，但可以通過(guò)釋放有生物活性的細(xì)胞壁組分調(diào)控感染細(xì)胞周圍的組織。同時(shí)，MTB也能刺激誘導(dǎo)其寄居的巨噬細(xì)胞生成和聚集空泡化的脂質(zhì)在胞漿內(nèi)形成脂質(zhì)體，轉(zhuǎn)化為泡沫巨噬細(xì)胞。巨噬細(xì)胞在脂多糖與γ-干擾素的聯(lián)合刺激下，會(huì)在胞內(nèi)脂質(zhì)體里集聚甘油三酯[13]。寄居在泡沫巨噬細(xì)胞內(nèi)的MTB，通過(guò)吸收、聚積脂質(zhì)進(jìn)一步在菌體內(nèi)形成脂質(zhì)內(nèi)涵體。

泡沫巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)體能夠?yàn)镸TB的長(zhǎng)期生存提供營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)備，是細(xì)胞內(nèi)MTB的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[14]。越來(lái)越多的證據(jù)顯示，脂質(zhì)體參與了宿主與病原體相互作用的最基礎(chǔ)的過(guò)程。脂質(zhì)體是巨噬細(xì)胞和MTB的一個(gè)動(dòng)態(tài)的蛋白儲(chǔ)運(yùn)平臺(tái)，協(xié)助MTB在肉芽腫內(nèi)長(zhǎng)期生存、促進(jìn)休眠[15]。脂質(zhì)體也是結(jié)核病炎癥介質(zhì)的匯聚地，在炎癥形成過(guò)程所需的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路、炎性巨噬細(xì)胞激活、潛伏性結(jié)核病向活動(dòng)性結(jié)核病轉(zhuǎn)化等發(fā)病機(jī)理中，都發(fā)揮了核心作用[16-18]。肺組織不斷進(jìn)展的壞死及破壞性免疫激活，與MTB在脂質(zhì)體內(nèi)的聚集相關(guān)[19]。對(duì)肺泡巨噬細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞因子如IL-10、M-CSF 和 GM-CSF等，以及MTB的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)成分分枝菌酸，在促進(jìn)巨噬細(xì)胞的增殖和分化、以及轉(zhuǎn)化為泡沫巨噬細(xì)胞方面發(fā)揮了重要作用[20]。

泡沫巨噬細(xì)胞也是MTB的庇護(hù)所。MTB侵入肺泡巨噬細(xì)胞導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的泡沫化，隨后營(yíng)造了一個(gè)巨噬細(xì)胞的免疫耐受環(huán)境。研究發(fā)現(xiàn)，MTB感染樹(shù)突狀細(xì)胞后能夠在細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)期容留生存，不被殺滅清除，表明感染了MTB的樹(shù)突狀細(xì)胞可以對(duì)抗或者耐受結(jié)核特異性CD8+T細(xì)胞的攻擊。泡沫巨噬細(xì)胞表面表達(dá)樹(shù)突狀細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志DEC-205和其他多個(gè)樹(shù)突狀細(xì)胞的細(xì)胞表面分子，提示泡沫巨噬細(xì)胞通過(guò)模擬樹(shù)突狀細(xì)胞的表面特征這一機(jī)制，耐受細(xì)胞內(nèi)MTB的長(zhǎng)期生存，喪失了細(xì)胞內(nèi)殺滅細(xì)菌的活性[21]。

3 結(jié)核肉芽腫

MTB慢性感染過(guò)程中的一個(gè)重要特點(diǎn)是在肺部形成肉芽腫病變。肉芽腫是MTB進(jìn)入巨噬細(xì)胞后，其細(xì)胞壁脂類從宿主細(xì)胞內(nèi)釋放出來(lái)，在相鄰的吞噬細(xì)胞內(nèi)誘發(fā)一系列宿主免疫反應(yīng)產(chǎn)生的一個(gè)特殊的炎癥組織結(jié)構(gòu)。一個(gè)成熟的干酪樣肉芽腫是一個(gè)緊密的、按照一定結(jié)構(gòu)層次排列有序的免疫細(xì)胞聚合體，由一個(gè)中心壞死區(qū)，以及來(lái)源于血液的MTB感染的或者未感染的巨噬細(xì)胞、泡沫巨噬細(xì)胞、周圍環(huán)繞的上皮樣細(xì)胞（獨(dú)特性分化的巨噬細(xì)胞）和多核巨細(xì)胞（郎格罕細(xì)胞）組成，外圍包裹著含有淋巴細(xì)胞的纖維層[22]。肉芽腫的內(nèi)部核心是感染了MTB的巨噬細(xì)胞，是MTB利用宿主的免疫系統(tǒng)為自己建立的一個(gè)防守性的藏身城堡。

肉芽腫的主要功能是通過(guò)在感染部位的肉芽腫組織重構(gòu)，并且將肉芽腫核心寄居有MTB的巨噬細(xì)胞與肉芽腫外層的淋巴細(xì)胞在空間上隔離，避免直接接觸，讓淋巴細(xì)胞無(wú)法徹底殺滅全部MTB，從而實(shí)現(xiàn)MTB在宿主細(xì)胞內(nèi)的長(zhǎng)期寄生。同時(shí)，在時(shí)空上圍困和限制組織感染的MTB擴(kuò)增以及進(jìn)一步向其他組織器官的擴(kuò)散。肉芽腫既可以讓MTB感染病灶部位局部抑制、礦化，也可以使病灶部位干酪化壞死，進(jìn)而從壞死部位釋放傳染性MTB到氣管排出體外。近年來(lái)，結(jié)核病發(fā)病學(xué)研究領(lǐng)域，有學(xué)者否認(rèn)肉芽腫是結(jié)核病唯一關(guān)鍵性病變的觀點(diǎn)[23]。

4 活動(dòng)性結(jié)核病的病理性空洞

結(jié)核病病理性空洞，源于肺結(jié)核的干酪化壞死和以遲發(fā)型超敏反應(yīng)為特征的微血管阻塞聯(lián)合效應(yīng)[19，23]。

肉芽腫內(nèi)核巨噬細(xì)胞與細(xì)胞內(nèi)的MTB持續(xù)相互斗爭(zhēng)，導(dǎo)致包含MTB的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫巨噬細(xì)胞。泡沫巨噬細(xì)胞內(nèi)的大量脂質(zhì)體，吸收了MTB分泌的各種抗原，使MTB抗原在泡沫巨噬細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)體內(nèi)堆積[5]，形成了一個(gè)抗原超級(jí)耐受池。這些抗原被隱藏在泡沫巨噬細(xì)胞內(nèi)，無(wú)法引發(fā)T細(xì)胞攻擊清除被感染巨噬細(xì)胞的免疫反應(yīng)。一旦發(fā)生外源性MTB的二次感染，通過(guò)外源性MTB抗原的誘導(dǎo)，就會(huì)引發(fā)肺部的一個(gè)局部的超敏反應(yīng)。通過(guò)這個(gè)機(jī)制會(huì)引起潛伏性MTB感染（latent tuberculosis infection,LTBI）轉(zhuǎn)化為活動(dòng)性結(jié)核病，然后導(dǎo)致肺泡組織局部空洞化。包括糖脂在內(nèi)的多種MTB抗原是誘發(fā)感染肺組織壞死的前體分子，在壞死的基礎(chǔ)上進(jìn)而發(fā)展為肺組織空洞[24]。

關(guān)于結(jié)核病的病理性空洞形成的途徑，有學(xué)者認(rèn)為，結(jié)核病的肺部空洞來(lái)源于活動(dòng)性結(jié)核病患者肉芽腫的破裂溶解[8，19]；另有學(xué)者認(rèn)為，活動(dòng)性結(jié)核病的病理性空洞與肉芽腫無(wú)關(guān)[25]。在前抗生素時(shí)代，肺結(jié)核患者的尸檢標(biāo)本豐富，有多位研究者發(fā)現(xiàn)，繼發(fā)性結(jié)核病的早期癥狀就是泡沫巨噬細(xì)胞引發(fā)的脂肪性肺炎，然后經(jīng)過(guò)干酪性壞死和組織碎片化，逐漸發(fā)展成為肺部空洞，而非從干酪樣肉芽腫開(kāi)始的[10]。繼發(fā)性結(jié)核病的肉芽腫，僅發(fā)生于陳舊性干酪樣肺炎，其結(jié)果僅產(chǎn)生肺部纖維化，并不會(huì)導(dǎo)致病理性空洞形成[8]。

5 LTBI向活動(dòng)性結(jié)核病的轉(zhuǎn)化

MTB與MTB抗原存在于肺組織內(nèi)泡沫巨噬細(xì)胞局部限定區(qū)域，而特異性MTB抗原致敏的T細(xì)胞，通過(guò)循環(huán)與微循環(huán)在全身游走。當(dāng)區(qū)域性的MTB抗原接觸到全身性致敏T細(xì)胞時(shí)，導(dǎo)致具有結(jié)核免疫獨(dú)特性的Koch現(xiàn)象[5]。宿主機(jī)體的免疫，不是直接針對(duì)體內(nèi)組織細(xì)胞里存活的MTB，而是針對(duì)MTB持續(xù)產(chǎn)生和釋放的菌體產(chǎn)物抗原。因此，肺組織MTB抗原免疫原性及載量與宿主特異性細(xì)胞免疫應(yīng)答的強(qiáng)度決定著疾病的嚴(yán)重程度及轉(zhuǎn)歸。這也合理解釋了為什么與那些結(jié)核菌素皮試反應(yīng)弱的人相比，皮試反應(yīng)最強(qiáng)且免疫健全的年輕成年人更易成為臨床結(jié)核病患者。就MTB感染而言，免疫反應(yīng)越強(qiáng)對(duì)宿主機(jī)體損害越嚴(yán)重[26-27]。

從LTBI激活為活動(dòng)性結(jié)核病的原因有很多，主要有以下幾點(diǎn)：①LTBI者被活動(dòng)性MTB感染后再激活。臨床上發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)活動(dòng)性結(jié)核病，應(yīng)該都是LTBI后，在某一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，宿主再次感染MTB，然后新感染誘發(fā)已經(jīng)在體內(nèi)致敏的結(jié)核特異性記憶T細(xì)胞，繼而以遲發(fā)型超敏反應(yīng)引發(fā)為活動(dòng)性結(jié)核病。②因?yàn)镠IV或者其他病原體感染導(dǎo)致的宿主免疫低下。③LTBI者濫用藥物特別是使用免疫抑制類藥物之后誘發(fā)的。④營(yíng)養(yǎng)不良已經(jīng)成為結(jié)核病發(fā)病的高風(fēng)險(xiǎn)因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球新發(fā)1000萬(wàn)結(jié)核病患者中，約有220萬(wàn)例與營(yíng)養(yǎng)不良有關(guān)[28-29]。脂肪環(huán)境能促進(jìn)MTB的休眠。如果宿主在MTB的潛伏期急速丟失或者消耗脂肪組織，很可能會(huì)導(dǎo)致LTBI轉(zhuǎn)化為活動(dòng)性結(jié)核病[29]。其余高風(fēng)險(xiǎn)因素包括酗酒、抽煙、糖尿病等。

由于結(jié)核病發(fā)病機(jī)理的獨(dú)特性，現(xiàn)有的動(dòng)物模型很難模擬人類繼發(fā)性結(jié)核病的真實(shí)發(fā)病情況，因此對(duì)繼發(fā)性結(jié)核病的研究和認(rèn)識(shí)還不夠深入，缺乏干預(yù)靶位，阻礙了預(yù)防原發(fā)性結(jié)核病向繼發(fā)性結(jié)核病發(fā)展的相關(guān)策略的研究[11，30]；對(duì)LTBI進(jìn)行預(yù)防性治療，也存在許多現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題[31-32]，且BCG對(duì)成人結(jié)核病的防控缺乏效力，導(dǎo)致LTBI人群很大，因此，加強(qiáng)篩查是防控結(jié)核病的首要措施。

6 全方位合作的強(qiáng)化篩查是防控結(jié)核病的首要措施

MTB感染者包括LTBI者、無(wú)癥狀患者和活動(dòng)性患者等所有體內(nèi)攜帶有MTB的人員。MTB的傳播，往往發(fā)生在結(jié)核病的后期，也為主動(dòng)篩查結(jié)核病提供了充足的時(shí)機(jī)。結(jié)核病的防控也符合普通傳染病防控規(guī)律，即控制傳染源、切斷傳播途徑、保護(hù)易感人群，并遵循早發(fā)現(xiàn)、早隔離、早診斷和早治療的“四早”原則。這個(gè)原則在2019冠狀病毒?。╟oronavirus disease 2019,COVID-19）疫情防控中取得了顯著成效，已被反復(fù)證明是應(yīng)對(duì)重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件的重要法寶?！八脑纭痹瓌t中最核心的是早發(fā)現(xiàn)。早發(fā)現(xiàn)傳染源，通過(guò)大數(shù)據(jù)跟蹤云平臺(tái)，可以及時(shí)切斷傳播途徑和保護(hù)易感人群。

由于MTB的傳染性極強(qiáng)，其在人類的自然儲(chǔ)庫(kù)存量巨大。應(yīng)當(dāng)對(duì)全社會(huì)結(jié)核病高危人群、密切接觸人群等做好主動(dòng)篩查。通過(guò)積極加強(qiáng)結(jié)核病篩查全面精準(zhǔn)掌握人群中各種MTB感染者，包括活動(dòng)性結(jié)核病患者、其他病原學(xué)陽(yáng)性結(jié)核病患者和LTBI者的分布和人數(shù)，動(dòng)態(tài)跟蹤和管理MTB感染者，將龐大的人類社會(huì)MTB儲(chǔ)庫(kù)進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)控和壓減，對(duì)于有傳染性的MTB陽(yáng)性肺結(jié)核患者，特別是耐藥肺結(jié)核患者，應(yīng)入院治療，通過(guò)上述措施逐漸耗竭全球人類MTB儲(chǔ)庫(kù)。

當(dāng)前 COVID-19全球大流行對(duì)結(jié)核病防控產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響[33-34]。中國(guó) COVID-19疫情防控的成功經(jīng)驗(yàn)表明，在傳染病防控方面要注重人類、動(dòng)物、環(huán)境間的關(guān)聯(lián)性，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科、跨部門、跨領(lǐng)域的合作[35]。同樣，應(yīng)對(duì)結(jié)核病，我們應(yīng)充分利用我國(guó)的體制優(yōu)勢(shì)，做好技術(shù)與行政的優(yōu)化結(jié)合，在結(jié)核病篩查（查）、預(yù)防（防）、管理（管）、救治（治）具體實(shí)施路徑上，保持政府、疾控、醫(yī)療及社區(qū)等在結(jié)核防治方面工作運(yùn)行的全方位高度協(xié)同一致[36]，政府做好協(xié)調(diào)與監(jiān)督，醫(yī)療機(jī)構(gòu)設(shè)立臨床哨點(diǎn)，社區(qū)衛(wèi)生中心推行全民監(jiān)測(cè)，各級(jí)疾病預(yù)防控制中心執(zhí)行技術(shù)培訓(xùn)與指導(dǎo)，建立全社會(huì)立體的結(jié)核監(jiān)測(cè)篩查網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)強(qiáng)化篩查，最終可以將MTB快速?gòu)娜巳褐邢麥p直至徹底清除，實(shí)現(xiàn)“終止結(jié)核流行策略”的目標(biāo)。