
結(jié)核病一直是全球嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題,也是我國(guó)重點(diǎn)防控的傳染病之一。盡管“肺結(jié)核診斷標(biāo)準(zhǔn)(WS 288-2017)”中已將結(jié)核分枝桿菌核酸檢測(cè)陽(yáng)性納入結(jié)核病確診依據(jù)之一[1],但臨床仍然存在大量病原學(xué)陰性的結(jié)核病患者,需要依靠免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行輔助診斷。
MTB侵入人體后,被免疫系統(tǒng)識(shí)別,誘發(fā)固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答。固有免疫應(yīng)答是機(jī)體抵御病原體的第一道防線(xiàn),單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等固有免疫細(xì)胞發(fā)揮吞噬作用,針對(duì)MTB入侵迅速應(yīng)答,產(chǎn)生效應(yīng)分子,抵抗MTB侵襲,清除巨噬細(xì)胞內(nèi)的MTB,發(fā)揮非特異性抗結(jié)核免疫防御作用。
在適應(yīng)性免疫應(yīng)答中,抗結(jié)核免疫主要由T細(xì)胞(包括CD4+和 CD8+T細(xì)胞等)介導(dǎo)。CD4+T細(xì)胞分化發(fā)育為T(mén)h1輔助細(xì)胞,Th1細(xì)胞產(chǎn)生γ-干擾素(IFN-γ)、白細(xì)胞介素2(IL-2)、腫瘤壞死因子 α(TNF-α)等Th1型細(xì)胞因子,激活巨噬細(xì)胞和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL);罨木奘杉(xì)胞吞噬和殺傷MTB能力明顯增強(qiáng);罨腃TL通過(guò)自噬、凋亡和殺傷機(jī)制使被MTB感染的巨噬細(xì)胞凋亡,或通過(guò)顆粒酶介導(dǎo)溶解被感染的巨噬細(xì)胞,使藏匿于細(xì)胞內(nèi)的 MTB重新釋放并最終被殺滅。B淋巴細(xì)胞和抗體介導(dǎo)的體液免疫應(yīng)答發(fā)揮輔助的抗結(jié)核作用[2]。
結(jié)核分枝桿菌(MTB)侵入宿主后引發(fā)的免疫病理反應(yīng)及抗結(jié)核免疫應(yīng)答反應(yīng)是開(kāi)發(fā)免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)。參與免疫應(yīng)答不同階段的各類(lèi)細(xì)胞、細(xì)胞因子、趨化因子、抗體等都是潛在的免疫學(xué)診斷靶標(biāo)。應(yīng)用于臨床的MTB感染檢測(cè)技術(shù)包括血清學(xué)診斷、結(jié)核菌素皮膚試驗(yàn)(TST)和γ-干擾素釋放試驗(yàn)(IGRA)等[3]。
血清學(xué)診斷是以MTB感染后引發(fā)的體液免疫為基礎(chǔ),檢測(cè)MTB抗原或抗體,主要基于酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)、酶聯(lián)免疫膠體金滲濾法、膠體金免疫層析法、蛋白芯片技術(shù)等。由于具有操作簡(jiǎn)單快速、實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求低、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),曾經(jīng)是我國(guó)結(jié)核病診斷的重要輔助手段。但是,2011年WHO對(duì)94項(xiàng)商業(yè)化結(jié)核病血清學(xué)檢測(cè)試劑盒進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估,認(rèn)為血清學(xué)檢測(cè)試劑的敏感度(0%~100%)和特異度(31%~100%)變化巨大,存在大量假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果,故不推薦使用。
結(jié)核菌素是一種蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)來(lái)源于已高熱滅活的結(jié)核桿菌。在大多數(shù)受感染者中,免疫系統(tǒng)將識(shí)別結(jié)核菌素,引起對(duì)結(jié)核菌素的反應(yīng)。TST基于IV型超敏反應(yīng)(即遲發(fā)性超敏反應(yīng))。通過(guò)皮內(nèi)注射結(jié)核菌素,一段時(shí)間后觀(guān)察硬結(jié)大小,判斷機(jī)體是否存在結(jié)核分枝桿菌感染。
在未出現(xiàn)更先進(jìn)的免疫學(xué)診斷技術(shù)前,TST檢測(cè)是檢測(cè)MTB感染的重要工具,也是結(jié)核病的重要輔助診斷工具,已沿用上百年。但是,由于傳統(tǒng)的結(jié)核菌素使用結(jié)核菌素純蛋白衍生物,因此容易與卡介苗或非結(jié)核分枝桿菌產(chǎn)生交叉反應(yīng),導(dǎo)致特異度低。結(jié)核菌素試驗(yàn)陽(yáng)性有以下幾種可能:
(1)正在感染結(jié)核;
(2)有結(jié)核感染史;
(3)有疫苗接種史。
所以結(jié)核菌素試驗(yàn)陽(yáng)性不代表一定有細(xì)菌在活躍復(fù)制,無(wú)法區(qū)分活動(dòng)性結(jié)核病和LTBI。
目前,國(guó)內(nèi)外都在研發(fā)新型皮膚變態(tài)反應(yīng)原。主要是將ESAT-6和 CFP-10融合蛋白作為變態(tài)反應(yīng)原,替代原來(lái)使用的結(jié)核菌素純蛋白衍生物,能夠提高診斷的敏感度和特異度,并且能夠排除卡介苗的干擾。
IGRA是以宿主感染MTB后的細(xì)胞免疫應(yīng)答為基礎(chǔ),通過(guò)檢測(cè)MTB特異抗原刺激后釋放γ-干擾素(IFN-γ)的特異性淋巴細(xì)胞數(shù)量(酶聯(lián)免疫斑點(diǎn)法,ELISPOT)或直接檢測(cè)IFN-γ水平(酶聯(lián)免疫吸附法,ELISA)來(lái)判斷機(jī)體是否感染MTB,是目前診斷MTB感染的有效工具,也是診斷結(jié)核病的重要輔助工具。
由于受排菌、感染狀態(tài)、感染部位、取材部位等多方面的影響,我國(guó)菌陰結(jié)核病的診斷給臨床帶來(lái)了很大的困難。對(duì)于缺少細(xì)菌學(xué)診斷依據(jù)的活動(dòng)性結(jié)核病(如菌陰肺結(jié)核等),IGRAs可在常規(guī)診斷依據(jù)的基礎(chǔ)上,起到補(bǔ)充或輔助診斷的作用。并且,ESAT-6和CFP-10主要存在于MTB復(fù)合群,而在卡介苗和大多數(shù)NTM中缺失,因此IGRAs的特異度較好。但I(xiàn)GRAs檢查不能區(qū)分潛伏感染、活動(dòng)性結(jié)核、陳舊結(jié)核。IGRAs陽(yáng)性結(jié)果臨床價(jià)值有限,其陰性結(jié)果對(duì)排除MTB感染有一定幫助[4][5]。
IFN-γ誘導(dǎo)蛋白10(IP-10)屬于CXC類(lèi)的趨化因子,主要由IFN-γ誘導(dǎo)產(chǎn)生。IP-10主要由單核細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、NK細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞分泌產(chǎn)生,對(duì)淋巴細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞等有較強(qiáng)的趨化和功能活化作用。IP-10可通過(guò)CXCR3介導(dǎo),引起粒細(xì)胞、單核、巨噬細(xì)胞及淋巴細(xì)胞的趨化活性和遷移,在Th1型炎癥反應(yīng)為主的疾病中CXCR3表達(dá)升高,與IP-10結(jié)合產(chǎn)生相應(yīng)的免疫應(yīng)答反應(yīng)。活化的Th1細(xì)胞受IP-10的趨化到達(dá)病變組織,分泌IFN-γ,極化Th1細(xì)胞,參與抗結(jié)核免疫應(yīng)答[6]。
目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于IP-10 mRNA檢測(cè)用于MTB感染診斷或結(jié)核病輔助診斷的研究有限。有研究表明,在結(jié)核特異抗原刺激后2.5~8h內(nèi),IP-10 mRNA的表達(dá)量顯著上調(diào),而且能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的高表達(dá)。因此,IP-10 mRNA可能更適合作為MTB特異性細(xì)胞免疫反應(yīng)檢測(cè)的靶標(biāo)。但國(guó)外一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)結(jié)核特異抗原刺激后的IP-10 mRNA檢測(cè)的診斷特異度與IGRA檢測(cè)和IP-10蛋白檢測(cè)基本一致,但是敏感度略低于其他兩個(gè)靶標(biāo),這可能與結(jié)核抗原刺激時(shí)間的選擇以及RNA提取方案有關(guān)。通常情況下,mRNA轉(zhuǎn)錄窗口期較短,較長(zhǎng)時(shí)間的抗原刺激后可能已進(jìn)入IP-10蛋白累積階段,mRNA含量下降。因此,鎖定恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)核抗原刺激時(shí)間,捕獲處于高表達(dá)狀態(tài)的mRNA對(duì)于提高檢測(cè)性能至關(guān)重要。
IL-2是重要的Th1類(lèi)細(xì)胞因子之一,既往研究發(fā)現(xiàn),結(jié)核抗原刺激外周血淋巴細(xì)胞后,MTB感染者中IL-2表達(dá)量較未感染者明顯升高。在抗結(jié)核免疫應(yīng)答,IL-2能夠促進(jìn)中央記憶細(xì)胞向效應(yīng)記憶細(xì)胞的分化[7]。薈萃分析提示,在IFN-γ基礎(chǔ)上增加IL-2檢測(cè)可以提高M(jìn)TB感染的特異性[8]和檢出率[9]。Teyfik Turgut等[10]發(fā)現(xiàn)IL-2表達(dá)水平高于非活動(dòng)性結(jié)核和健康人,并且發(fā)現(xiàn)在治療2個(gè)月后活動(dòng)性肺結(jié)核患者IL-2初步下降,治療4 ~ 6個(gè)月后降至健康人水平。表明IL-2可以作為鑒別活動(dòng)性結(jié)核與潛伏感染的潛在標(biāo)志物。
上述免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)為結(jié)核分枝桿菌感染和結(jié)核病的診斷帶來(lái)了新的希望。此外,尚有一些處在研發(fā)過(guò)程的新型蛋白標(biāo)識(shí)物、多功能淋巴細(xì)胞等也表現(xiàn)出較好的潛在診斷價(jià)值。
新的診斷技術(shù)需要新的靶標(biāo),國(guó)內(nèi)外研究者一直致力于探尋除IFN-γ之外的其他因子,希望通過(guò)單獨(dú)或綜合檢測(cè)的方式來(lái)提高結(jié)核病或MTB感染的診斷能力。到目前為止,納入評(píng)估的細(xì)胞因子超過(guò)100種,包括白細(xì)胞介素類(lèi) (IL-1α/β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、IL-13、IL-15、IL-17、IL-21、IL-23、IL-27等)、趨化因子類(lèi)(CXCL家族、CXCR家族、MIP-1α/β、MCP、RNATES、I-309等),以及其他細(xì)胞因子(TNF-α、VEGF、GM-CSF、CSF、MMP-9、TGF-β等)。
一項(xiàng)薈萃分析對(duì)56項(xiàng)研究進(jìn)行了綜合分析,其中研究最多的是IFN-γ、IL-2、TNF-α、IP-10、IL-10和IL-13。盡管多數(shù)研究認(rèn)為各類(lèi)細(xì)胞因子具有鑒別診斷結(jié)核病和LTBI的潛質(zhì),但各研究之間的異質(zhì)性很高,并沒(méi)有得到非常統(tǒng)一的結(jié)果。
結(jié)核抗原刺激后的T淋巴細(xì)胞,因分泌多種細(xì)胞因子而被認(rèn)為是多功能細(xì)胞,表現(xiàn)為不同的細(xì)胞亞型和功能。在結(jié)核病研究中發(fā)現(xiàn),分泌不同細(xì)胞因子的多功能T細(xì)胞亞型的數(shù)目和比例可能與不同的MTB感染狀態(tài)相關(guān)。有研究表明,通過(guò)檢測(cè)分泌TNF-α的CD4+T細(xì)胞數(shù)目、檢測(cè)單分泌TNF-α的CD4+T細(xì)胞比例和結(jié)核抗原特異的CD8+T細(xì)胞數(shù)目、或者檢測(cè)釋放IFN-γ 并表達(dá)CD38、HLA-DR、Ki-67蛋白的CD4+T細(xì)胞數(shù)目,能夠鑒別診斷活動(dòng)性結(jié)核病和LTBI,而且可能作為監(jiān)測(cè)治療效果的標(biāo)識(shí)物。
應(yīng)用流式細(xì)胞儀或者多色免疫熒光技術(shù)檢測(cè)特異性抗原刺激后釋放多種細(xì)胞因子的淋巴細(xì)胞亞型,對(duì)于實(shí)現(xiàn)MTB感染的診斷,甚至是活動(dòng)性結(jié)核病和LTBI的鑒別診斷可能具有較好的意義,但至今尚無(wú)相關(guān)的診斷試劑用于臨床實(shí)踐。
近年來(lái),結(jié)核病免疫診斷技術(shù)的研發(fā)取得了巨大進(jìn)展,特別是在IGRA技術(shù)之后,相繼出現(xiàn)了基于IP-10檢測(cè)和IL-2檢測(cè)的MTB感染診斷新技術(shù),一方面提高了MTB感染的檢出率,另一方面在免疫低下等特殊人群中表現(xiàn)出較好的診斷價(jià)值。隨著對(duì)MTB感染后宿主免疫應(yīng)答機(jī)制的深入探討,相信未來(lái)必然能夠找到更理想的生物標(biāo)識(shí)物,使得MTB感染和結(jié)核病免疫學(xué)診斷的敏感度和特異度進(jìn)一步提高。
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