肺內(nèi)外多發(fā)結(jié)核分枝桿菌感染患者的發(fā)病模式分析

田鵬，王俊玲，張真金，凌曉潔，李學(xué)政，王燕，鄧云峰

山東省公共衛(wèi)生臨床中心漢光微生物實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南250013

摘要：目的 分析肺內(nèi)外多發(fā)結(jié)核分枝桿菌（MTB）感染患者的發(fā)病模式。方法 選擇肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染患者153 例，通過 痰標(biāo)本、胸腔積液標(biāo)本等共分離391 株MTB 菌株，通過 BACTEC MGIT 960 液體藥敏實(shí)驗(yàn)分析菌株異質(zhì)性耐藥情況，通過 MIRU-VNTR、全基因組測序方法，對(duì)MTB 菌株進(jìn)行基因分型，判定 患者發(fā)病模式。結(jié)果 153例患者的發(fā)病模式為內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染146例，混合 感染5例，外源 性再感染1例，菌株 微進(jìn)化合并外源性再感染1 例。3 例發(fā)病模式為混合感染的患者存在MTB 菌株異質(zhì)性耐藥。發(fā)病部位均為肺部與泌尿系統(tǒng)。3 例患者M(jìn)TB 菌株表型耐藥結(jié)果與耐藥基因位點(diǎn)突變結(jié)果一致。結(jié)論 肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染患者的發(fā)病模式以內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染為主，且MTB菌株可出現(xiàn)異質(zhì)性耐藥。

關(guān)鍵詞：肺結(jié)核；肺外結(jié)核；發(fā)病模式；內(nèi)源性復(fù)燃；遷移感染；外源性再感染；混合感染；結(jié)核分枝桿菌；多發(fā)感染

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

中圖分類號(hào)：R378.91文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002-266X（2022）10-0077-03

結(jié)核分枝桿菌（MTB）是結(jié)核病的病原體，可同時(shí)或先后感染不同組織器官，造成患者同時(shí)或先后并發(fā)肺結(jié)核（PTB）和肺外結(jié)核（EPTB）［1］。近年來，PTB 合并EPTB 感染的發(fā)病率逐年升高。2011 年—2017 年，中國肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染患者發(fā)病率11.93%，呈逐年增加趨勢［2］。山東的一項(xiàng)流行病學(xué)調(diào)查研究結(jié)果顯示，EPTB 合并和/或不合并PTB 患者占比從2008 年的12.57% 增至2013 年的27.68%［3］。但目前關(guān)于肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染的發(fā)病模式尚不明確。2019 年6 月—2021 年5 月，我們探討了肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染患者發(fā)病模式的特點(diǎn)和規(guī)律?，F(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2019 年6 月—2021 年3 月于山東省公共衛(wèi)生臨床中心就診的結(jié)核病患者153例，其中男106 例、女47 例，年齡（45.55±1.59）歲。初治53例、復(fù)治100例。153例患者均為肺內(nèi)外多發(fā)MTB感染，根據(jù)《WS 288-2017肺結(jié)核診斷》及肺外結(jié)核相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)，肺部和肺外組織均分離出MTB 菌株。153 例患者中MTB 發(fā)病部位為肺與胸膜54 例，肺與骨關(guān)節(jié)37例（肺與脊柱27例、肺與髖關(guān)節(jié)8例、肺與雙膝關(guān)節(jié)2 例），肺與泌尿系統(tǒng)30 例，肺與腦脊液13例，肺與腸道6例，肺與淋巴結(jié)5例，肺與心包3例，肺、腸與腹膜2 例，肺、胸膜與腹膜2 例，肺、腹膜與髖關(guān)節(jié)1例。153例患者共分離MTB 菌株391株，分別來自痰標(biāo)本209株、胸腔積液標(biāo)本70株、尿標(biāo)本40株、骨關(guān)節(jié)病灶標(biāo)本37株、腦脊液標(biāo)本13株、糞便標(biāo)本10株、淋巴結(jié)病灶標(biāo)本7株、腹水標(biāo)本5株。本研究經(jīng)過山東省公共衛(wèi)生臨床中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意，納入者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 MTB 菌株異質(zhì)性耐藥和菌株一致性觀察 取391 株MTB 菌株，對(duì)同一患者不同部位分離出的所有MTB菌株進(jìn)行BACTEC MGIT 960液體藥敏實(shí)驗(yàn)，藥物分別為異煙肼（INH）、利福平（RFP）、鏈霉素（SM）、乙胺丁醇（EMB）和吡嗪酰胺（PZA），觀察MTB 菌株的異質(zhì)性耐藥情況。將藥敏表型耐藥結(jié)果一致的MTB 菌株進(jìn)行國際通用24 位點(diǎn)MIRUVNTR法基因分型［4］，觀察同一患者不同部位分離出的MTB 菌株一致性。將同一患者菌株異質(zhì)性耐藥及MIRU-VNTR 法基因分型結(jié)果不一致的進(jìn)行菌株全基因組測序，觀察菌株一致性同時(shí)通過比對(duì)結(jié)核菌耐藥數(shù)據(jù)庫，分析菌株的耐藥基因突變情況。菌株一致性判定標(biāo)準(zhǔn)：①當(dāng)同一患者M(jìn)TB 菌株MIRUVNTR法基因分型24位點(diǎn)完全相同或全基因組測序結(jié)果相同時(shí)判定為同一MTB 菌株；②當(dāng)同一患者M(jìn)TB 菌株MIRU-VNTR 法基因分型24 位點(diǎn)有≥2 個(gè)位點(diǎn)不同或全基因組測序菌株間的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）差異＞12［5］時(shí)判定為不同MTB菌株。

1.3 肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染患者發(fā)病模式判定 通過MTB 菌株異質(zhì)性耐藥情況和基因分型情況，判定患者發(fā)病模式。發(fā)病模式主要有內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染、外源性再感染、混合感染及菌株微進(jìn)化。判定標(biāo)準(zhǔn)：①同一患者不同部位分離出的MTB 菌株為同一MTB 菌株時(shí)，判定發(fā)病模式為內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染；②同一復(fù)治患者不同部位分離出的MTB 菌株為不同MTB 菌株時(shí)判定發(fā)病模式為外源性再感染；③初治患者同時(shí)或先后在不同部位分離出不同MTB 菌株，判定發(fā)病模式為混合感染；④菌株微進(jìn)化：MIRU-VNTR法基因分型24位點(diǎn)結(jié)果中只有1個(gè)位點(diǎn)不同或全基因組測序MTB 菌株間SNPs 差異＜12，如全基因組測序與MIRU-VNTR 法基因分型結(jié)果沖突，以全基因組測序結(jié)果為準(zhǔn)［6］。

2 結(jié)果

153 例患者的發(fā)病模式為內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染146例，混合感染5例，外源性再感染1例，菌株微進(jìn)化合并外源性再感染1例。146例內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染的患者中發(fā)病部位為肺與胸膜54例、肺與骨關(guān)節(jié)36例、肺與泌尿系統(tǒng)27例、肺與腦脊液12例、肺與淋巴結(jié)5例、肺與腸道4例、肺與心包3例、肺、腸與腹膜2 例、肺、胸膜與腹膜2 例及肺、腹膜與髖關(guān)節(jié)1例。5例混合感染患者中發(fā)病部位為肺與泌尿系統(tǒng)3例、肺與腦脊液1 例及肺與腸道1 例。1 例外源性再感染患者發(fā)病部位為肺與腰椎。1 例菌株微進(jìn)化合并外源性再感染患者發(fā)病部位為肺與腸道。

153 例患者中3 例存在MTB 菌株異質(zhì)性耐藥，異質(zhì)性耐藥率為1.96%。這3 例患者的發(fā)病模式均為混合感染，發(fā)病部位均為肺部與泌尿系統(tǒng)。3 例患者M(jìn)TB 菌株表型耐藥結(jié)果與耐藥基因位點(diǎn)突變結(jié)果一致，其中第1 例患者痰標(biāo)本MTB 菌株對(duì)藥物全敏感，尿液標(biāo)本MTB 菌株RFP 耐藥且耐藥基因rpoB 突變；第2 例患者痰標(biāo)本MTB 菌株INH、RFP 耐藥且耐藥基因inhA、ahpC、rpoB突變，尿液標(biāo)本MTB菌株對(duì)藥物全敏感；第3例患者痰標(biāo)本MTB菌株對(duì)INH耐藥且耐藥基因inhA、katG突變，尿液標(biāo)本MTB菌株對(duì)INH、RFP耐藥且耐藥基因inhA、ahpC、rpoB突變。

3 討論

結(jié)核病是世界十大死因之一，據(jù)2021 年WHO統(tǒng)計(jì)報(bào)道，全球結(jié)核潛伏感染人群約17 億，約占全球人群的1/4，每年新發(fā)結(jié)核病患者約1 000 萬例。中國仍是全球30個(gè)結(jié)核病高負(fù)擔(dān)國家之一，因此遏制結(jié)核病是我國逐步實(shí)現(xiàn)“健康中國2030”規(guī)劃綱要過程中亟待解決的重大公共衛(wèi)生問題之一。結(jié)核病中PTB 是最常見的結(jié)核病類型，但近年來PTB 合并EPTB 患者的比率逐年上升且患者病情與單一PTB 和EPTB 相比，病情較重、預(yù)后較差［7］。因此，PTB合并EPTB患者的診治成為亟待解決的難題［8］。

MTB 幾乎能感染人體除毛發(fā)外的所有組織器官，且能先后或同時(shí)感染一個(gè)或多個(gè)組織器官［9］。PTB 合并EPTB 發(fā)病模式通常認(rèn)為是MTB 在肺內(nèi)初染的基礎(chǔ)上，經(jīng)淋巴或血行途徑播散至肺外某個(gè)組織器官或多個(gè)組織部位，其中大部分不引發(fā)進(jìn)行性病變，而處于休眠狀態(tài)［10］，所以傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為引起PTB 和EPTB 的MTB 是相同的，即肺內(nèi)、外多發(fā)MTB感染的發(fā)病模式為內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染。GARCIA DE VIEDMA 等［11］對(duì)MTB 的感染力和肺外感染的效能之間的關(guān)系進(jìn)行研究，對(duì)3 例PTB 合并EPTB患者的MTB 菌株進(jìn)行基因分型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PTB 合并EPTB感染的菌株完全不同，感染肺外結(jié)核的菌株比感染肺部的菌株侵染力和增殖力更強(qiáng)。TSENOVA等［12］研究發(fā)現(xiàn)，北京家族基因型菌株比非北京家族菌株更易穿過血腦屏障。KONG 等［13］發(fā)現(xiàn)，北京家族基因型菌株更易引起血播型結(jié)核病，這些研究均直接或間接證實(shí)引起肺結(jié)核感染的菌株和引起肺外結(jié)核感染的菌株可能不同，即PTB 合并EPTB 的發(fā)病模式除內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染外可能存在其他模式。

本研究發(fā)現(xiàn)，在肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染的發(fā)病模式中，內(nèi)源性復(fù)燃或遷移感染最為常見，即患者一個(gè)器官既往感染了MTB，并通過血液循環(huán)、淋巴循環(huán)或鄰近部位的直接播散等遷移方式使人體另外一個(gè)或多個(gè)器官也感染了相同MTB。本研究還發(fā)現(xiàn)，PTB 合并EPTB 患者不同組織器官可感染不同的MTB，其發(fā)病模式還可以為外源性再感染、混合感染和菌株微進(jìn)化。外源性再感染即患者一個(gè)器官感染了MTB 發(fā)病，但未被治愈，另外的器官又感染了新的MTB 且發(fā)病。本研究中發(fā)現(xiàn)1 例為不同的MTB先后感染了患者的肺部和腰椎?；旌细腥荆椿颊卟煌鞴倏赏瑫r(shí)感染不同的MTB，且造成了不同器官同時(shí)或先后發(fā)病，本研究共發(fā)現(xiàn)5 例，為肺內(nèi)、外多發(fā)MTB 感染第二大發(fā)病模式。MTB 菌株在宿主內(nèi)的微進(jìn)化，BESPYATYKH 等［14］報(bào)道過這一現(xiàn)象，一株MTB 菌株在經(jīng)過長期抗結(jié)核藥等外界因素及宿主內(nèi)在因素相互作用影響的過程中，菌株發(fā)生了SNPs 差異為9 的微進(jìn)化。本研究中2 號(hào)患者，首次入院診斷為肺結(jié)核初治，肺部分離出MTB 菌株2-1，17 個(gè)月后，患者再次入院診斷為肺結(jié)核復(fù)治合并腸結(jié)核，分別在肺部與腸道分離出MTB 菌株2-2 與菌株2-3，全基因組測序結(jié)果顯示菌株2-1 與菌株2-2，SNPs差異為4，證明菌株2-1在患者體內(nèi)發(fā)生微進(jìn)化成為菌株2-2，而菌株2-3 與菌株2-1、2-2 的SNPs 差異均＞12，則證明菌株2-3 為患者外源性再感染的菌株。本研究同樣發(fā)現(xiàn)了MTB 在同一器官內(nèi)的微進(jìn)化現(xiàn)象，但并未發(fā)現(xiàn)MTB 菌株在不同組織器官的微進(jìn)化現(xiàn)象。

本研究中肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染的病變部位最常見的為肺與胸膜，其次為肺與骨關(guān)節(jié)，這與既往研究一致［3，15-16］。但一項(xiàng)對(duì)PTB 并發(fā)EPTB 狀況的全國多中心研究表明，結(jié)核性腦膜炎患者極易并發(fā)肺結(jié)核［4］。本研究153 例患者中有13 例最終確診為結(jié)核性腦膜炎合并肺結(jié)核。結(jié)核性腦膜炎臨床表現(xiàn)為顱神經(jīng)損傷、昏迷、腦梗死、持續(xù)發(fā)燒、卒中，致殘率和病死率極高。因此，結(jié)核性腦膜炎是EPTB 中最為嚴(yán)重的疾病。以往研究認(rèn)為，結(jié)核性腦膜炎合并肺結(jié)核多為同一MTB 通過血液快速播散造成，而本研究中的7號(hào)患者其肺部和腦脊液可分別分離出不同MTB，即造成結(jié)核性腦膜炎發(fā)病和肺結(jié)核發(fā)病的MTB 是不同，雖MTB 菌株未發(fā)生異質(zhì)性耐藥，但這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)提示結(jié)核性腦膜炎合并肺結(jié)核患者存在菌株異質(zhì)性耐藥的風(fēng)險(xiǎn)，為臨床治療開辟了新思路。

異質(zhì)性耐藥是MTB 對(duì)藥物敏感性發(fā)生變化的一種特殊耐藥現(xiàn)象，產(chǎn)生原因主要有三種可能：①M(fèi)TB 在抗結(jié)核治療過程中產(chǎn)生自發(fā)突變；②MTB混合感染；③外源性再感染產(chǎn)生的原發(fā)性藥敏結(jié)果改變［17］。本研究發(fā)現(xiàn)肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染存在MTB 菌株異質(zhì)性耐藥的現(xiàn)象，異質(zhì)性耐藥率為1.96%，患者發(fā)病模式均為混合感染且發(fā)病部位均為肺部與泌尿系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)提醒臨床醫(yī)生，當(dāng)治療肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染出現(xiàn)異質(zhì)性耐藥時(shí)，特別是當(dāng)MTB 發(fā)病部位為肺部與泌尿系統(tǒng)時(shí)，可考慮患者是否為混合感染，及時(shí)調(diào)整治療方案合理使用抗結(jié)核藥物。但肺內(nèi)外多發(fā)MTB 感染異質(zhì)性耐藥現(xiàn)象是否與發(fā)病模式和發(fā)病部位有關(guān)需進(jìn)一步研究證實(shí)。