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第三章 结核病免疫学诊断
一、 γ-干扰素释放试验临床应用的再评价
(一) 诊断潜伏结核感染
γ-干扰素释放试验(IFN-γ release assays,IGRAs)主要目的是用于诊断潜伏结核感染(latent tuberculosis infection,LTBI),目前IGRAs已有两个商业化试剂盒,即IFN-γ定量试验(quantiferon TB Gold In Tube,QFT-GIT)和T-SPOT.TB试剂盒,在高收入国家中广泛用于筛选LTBI,但对IGRAs重复性研究的报道很少。美国Metcalfe等 [1]对休斯敦卫理公会派教徒医院2010年8月1日至2011年7月31利用QFT-GIT法对543名研究对象筛选LTBI,利用抗原刺激后的剩余血浆重复做QFT-GIT试验,分析两次试验结果的一致性。在366名有效试验结果中,仅28名(8%)试验结果前后两次不一致。结果提示,QFT-GIT试验重复性很好(κ=0.84;95%CI 0.79~0.90)。作者认为,在结核病低流行地区和国家,对患结核风险很低的个体来说,当其QFT-GIT值<0.59IU/ml时,判读结果应当谨慎。在IGRAs的两个商业化试剂盒(QFT-GIT和T-SPOT.TB)中,哪个试剂盒诊断HIV感染者的LTBI效果更好仍有争议。来自结核病高负担国家的报道认为,QFT-GIT检测结果可能因HIV感染者 CD4 T细胞低下而受影响,但T-SPOT.TB不受影响。Cheallaigh等 [2]采用T-SPOT.TB、QFT-GIT和TST检测256个HIV感染者的LTBI情况,结果显示,QFT-GIT阳性为18%(46/256),T-SPOT.TB阳性为11%(28/256),QFT-GIT结果为不确定的占2%(6/256),T-SPOT.TB结果为不确定的占7%。结果还发现CD4 T细胞数低与QFT-GIT阴性结果(OR 1.055, P=0.03)和T-SPOT.TB不确定或不可得结果(OR 1.079, P=0.02)之间都有显著相关性。可见在结核病低流行地区,HIV感染者QFT-GIT阳性结果比T-SPOT.TB阳性结果多,不确定结果比T-SPOT.TB不确定结果少。
Zhang等 [3]对北京一家综合医院的101位医务工作者采用前瞻性队列研究方法通过T-SPOT.TB和TST检测其LTBI,随访观察5年。分析T-SPOT.TB和TST在诊断医务工作者LTBI中的性能,以及这两种方法诊断LTBI的一致性和LTBI的危险因素,并观察LTBI发展为活动性结核病的可能性。结果101名研究对象中T-SPOT.TB阳性29名,TST阳性53名,提示T-SPOT.TB 和TST诊断医务工作者LTBI的相关性很差(κ=0.18)。多变量分析发现,直接暴露于涂阳肺结核患者使T-SPOT.TB 29名医务工作者在随访2年时发展为活动性结核病。Serrano-Escobedo等 [4]对墨西哥北部的39例结核病例及123例相关结核密切接触者进行横断面研究,将TST硬结≥5mm和≥10mm以及QFT-GIT≥0.35IU/ml的结果诊断为LTBI。当以TST硬结≥5mm作为临界值时,LTBI在成人密切接触者中的患病率为53.6%,当以TST硬结≥10mm作为临界值时,LTBI在成人密切接触者中的患病率为34.1%。QFT-GIT诊断这些密切接触者的患病率为41.4%。TST硬结≥5mm的判断结果与QFT-GIT诊断结果的一致性为73.1%,Kappa系数为0.47,提示QFT-GIT和TST的相关性很差;TST硬结≥10mm的诊断结果与QFT-GIT的诊断结果一致性为74.8%,Kappa系数为0.46,仍然提示该两项试验的相关性很差;只有当按照累积暴露时间进行分层分析后,一致性和Kappa系数才会有所上升,比如将TST硬结≥5mm,暴露时间≥500h/month的密切接触者进行分层分析后,其TST结果与QFT-GIT结果的一致性可达到84.9%,Kappa系数达0.70。
(二) 诊断活动性结核病
Khalil等 [5]分别用结核菌素皮肤试验(tuberculin skin tests, TST)和IFN-γ定量试验(QuantiFERON-TB gold test,QFT-G)对50例活动性结核病例进行研究,发现QFT-G诊断活动性结核病的敏感性为80%,TST的敏感性为20%,QFT-G对活动性结核诊断的敏感性高于TST,因此认为QFT-G可作为肺结核的辅助诊断法。在结核高负担国家中诊断儿童胸内结核病时,QFT-GIT 和TST效果差不多,并未优于TST。只是TST受疾病谱和儿童年龄影响,QFT-GIT不受这两种因素影响 [6]。在结核流行地区检测抗原刺激后血样中的IFN-γ或IFN-γ诱导蛋白10(IP-10)能用来鉴定LTBI,但用于诊断活动性结核病的作用尚未明确。Jafari等 [7]对德国参比中心的96例疑似涂阴肺结核患者的单份痰样或支气管灌洗液(BALF)行Xpert MTB/RIF方法和BALF进行T-SPOT试验,比较两种试验的诊断效能。11例肺结核患者中,T-SPOT试验阳性10例。Xpert MTB/RIF方法对培养鉴定为肺结核患者诊断的敏感性、特异性、阳性似然比、阴性似然比分别是60.0%、97.4%、30.0%、0.4%;对所有肺结核患者诊断的敏感性、特异性、阳性似然比、阴性似然比分别是42.1%、97.4%、21.1%、0.6%。T-SPOT试验对培养鉴定为肺结核患者诊断的敏感性、特异性、阳性似然比、阴性似然比分别是80.0%、62.6%、2.1%、0.3%;T-SPOT试验对所有肺结核患者的敏感性、特异性、阳性似然比、阴性似然比分别是89.4%、62.6%、2.4%、0.2%。因此,提出疑似涂阴肺结核患者如果Xpert MTB/RIF方法阳性,培养结果很可能也是阳性,如果Xpert阴性则不能排除活动性结核,此时,再取BALF进行T-SPOT试验可提高诊断的准确性。
(三) 儿童潜伏结核感染和结核病的诊断
近年来,IGRAs试验在诊断潜伏结核感染和结核病临床诊断中的应用越来越广,有着众多TST所不具有的优势。Bua等 [8]对105名儿童进行了TST及QFT试验,阳性率两者之间无明显差异,一致性为90.57%。Wassie等 [9]在结核病流行区调查了明显健康的12~20岁儿童及青少年的TST和QFT是否一致时发现,两者一致率为90%,但是还是有一部分QFT(+)而TST(-),多参数分析后显示这种不一致很大程度上与患者粪便中存在寄生虫有关。Blandinières等 [10]将QFT用于诊断婴幼儿及较大儿童结核感染时发现QFT特异性为100%,敏感性为婴儿40%、1~5岁77%、5~15岁82%,LTBI者QFT与TST一致性为婴儿0%、1~5岁40%、5~15岁57%,不确定性为<5岁非结核患者为24%、特别非结核性肺炎为61%;但是结核病、潜伏结核感染组及非接触者,不管年龄大小,不确定性较低(0%~6%);提示结核非高发区QFT特异性高,但婴儿敏感性较低,不确定性可能与存在非结核性感染有关。Hradsky等 [11]对72例炎性肠病(59例克罗恩病、11例溃疡性结肠炎、2例未归类肠炎)因生物制剂治疗,从病史、TST、胸片检查有无结核,初诊及随访中进行QFT-IT检查,结果发现165个QFT结果(阳性3%、阴性87%、不确定性10%);QFT结果的不确定性患者较阳性或阴性患者有更低的BMI、更高的血小板计数和更低的血浆白蛋白;QFT不确定性与激素治疗、生物制剂使用以及疾病的活动性有关;克罗恩病组中儿童疾病活动指数是QFT不确定性的独立危险因素。
印度学者Mukherjee等 [12]对抗结核治疗前362例入组儿童进行TST、QFT、胃液和导痰抗酸染色剂分枝杆菌培养,血清锌、铜、铁及维生素D检测,探讨胸内结核病儿童微营养缺乏时对QFT及TST结果的影响;结果显示儿童中位数年龄为115.5个月,128例细菌学确诊;TST和QFT阳性率分别为337例(93%)和297 例(82%),两者均不受年龄、身高、体重的锌分数或血清铜水平的影响,TST结果与血清锌和铜含量无关,而QFT阴性的儿童较阳性患儿有更低的血清锌浓度、更高的铁水平;TST阳性患儿维生素D缺乏的比例高于阴性者;QFT阳性率与TST反应强度有明显相关性;TST受结核病类型( P=0.004)及年龄( P=0.002)影响,QFT与上述因素无关。结果提示,微营养缺乏状态,特别是血清锌水平,可能影响胸内结核病儿童QFT结果。Schopfer等 [13]报道了IGRA对儿童菌阳结核病诊断的敏感性研究,结果显示,405例临床诊断的儿童结核病,91例结核分枝杆菌阳性者中81例检测了IGRA,43例(53.1%)为阳性,IGRA阳性率不受年龄、性别及临床表现的影响,提示全血IGRA对菌阳结核病儿童敏感性较低、IGRA不宜作为常规性检查,但是在儿童结核病非常难以得到细菌学诊断时,使用此方法有一定诊断价值。Mandalakas等 [14]研究了南非HIV感染儿童结核病诊断方法的准确性、合并症及影响因素,250例患儿(130例HIV感染,0.25~14.6岁),阳性率:TST 34%、T-SPOT 34%、QFT-IT 25%;HIV(-)者QFT阳性率较HIV(+)者更高,TST两者间无明显不同;3种试验方法在HIV(-)者中一致性较好,TST和T-SPOT.TB阳性与年龄有关,而HIV(+)则不同;HIV(-)的儿童,QFT-IT与慢性营养不良呈负相关性。TST与IGRA在营养良好、无HIV感染者中一致性良好;在营养不良、HIV感染以及不同年龄者中,结果大有不同。Ling等 [15]对T-SPOT.TB是否在高负担国家患儿人口学、临床症状和结核活动常规检查的基础上增加诊断权重作了评价,入选涂(-)、人口学及临床特征预测分枝杆菌培养(+)419例儿童,测定超出患者特征的T-SPOT增加值以及常规实验曲线下面积。结果显示,咳嗽或发热2周以上抗生素治疗无效、盗汗、乏力、家庭成员有结核接触史、HIV(+)是最有价值的培养阳性预测值;T-SPOT结果并不能增加在临床预计、胸部影像以及TST基础之上的诊断比例。
儿童结核病或潜伏结核感染的诊断一直是个难题,TST和IGRAs虽然对结核诊断有帮助,但两者都不是最好的发现活动性结核病的方法。一些学者发展了IGRAs基础上的改进方法。Schepers等 [16]探讨了长孵育时间的IGRAs对儿童潜伏结核感染或结核病的诊断价值,265例1个月至15岁儿童纳入研究,214例近期有结核感染危险,51例为对照组。根据临床评估、TST、胸片和细菌学,分为非感染组、LTBI或活动性结核组。加长孵育时间(6天淋巴细胞孵育)检测ESAT-6-和CFP-10-IGRA以及PPD试验,评价它们对临床分类的准确性;研究显示CFP-10-IGRA与PPD试验或PPD试验和IGRA结合,可以发现所有的儿童活动性结核病;CFP-10-IGRA具有96%的特异性;CFP-10-IGRA联合PPD试验也可以发现96% LTBI者;在3岁以下儿童CFP-10抗原出现较强的IFN-γ(>500pg/ml)反应强烈提示活动性结核病。Chegou等 [17]利用QFT-IT全血孵育过夜、富集上清液检测一些有前景的细胞因子,76例(29%HIV阳性)有或无结核病儿童,其中19例(25%)细菌培养证实为结核病,57例中26例(46%)无结核病但存在结核感染标志物的定位阳性管,结果发现IFN-α 2、IL-1Ra、sCD40L和VEGF 4种因子联合可以精确区分出84%的儿童是否为结核病患者,因此上清液中这些因子对鉴别感染和活动性结核有一定作用。印度学者Dhanasekaran等 [18]对746例可疑结核病儿童中210例全血QFT上清液接受45个mRNA表达基因检测;结核病患儿RAB33A转录明显低于结核感染组( P<0.05)和正常对照组( P<0.01);而CD4、TGFβ-1和IL-2、IL-13上调高于正常对照组( P<0.01~0.05);对此类基因表达的测定可以鉴别结核病或结核感染。
国内有关IGRAs在儿童使用中的研究报道甚少。田建岭等 [19]研究显示,T细胞斑点数分布在活动性TB、重症TB、非重症TB和LTBI之间均有较大范围重叠,结果在儿童活动性结核与LTBI之间难以解释。李瑞等 [20]根据同样原理利用流式细胞仪检测结核分枝杆菌CE复合抗原刺激儿童外周全血后释放γ-干扰素T细胞量,结果显示结核病组特异性T细胞阳性率为90.24%,明显高于TST(70.73%),而LTBI组两者阳性率则相同(85.33%)。孟珊珊等 [21]研究ELISPOT诊断儿童结核病的敏感度为87.5%、特异性为94.7%,均高于PPD试验( P=0.323, P=0.003),显示在儿童结核感染早期临床诊断中有重要的应用价值。王立红等 [22]评价了T-SPOT.TB在结核病诊断及鉴别结核病是否为活动性方面的价值。回顾性分析587例住院患者的各项检测结果,结果发现,T-SPOT.TB在低风险人群中检测的特异度较好,而在有潜在结核分枝杆菌感染的高危人群中检测的特异度明显降低,在结核性浆膜腔积液中检测的敏感度较高,与PPD、抗酸杆菌涂片及Mtb-Ab相比,敏感度较高,但对鉴别是否为活动性结核病并不理想。