结核病复发及结核分枝杆菌二线药物耐药性的研究

【摘要】结核病仍然是严重危害人类健康的慢性呼吸道传染病,也是我国重点控制的传染病之一。在短程督导治疗(Directlyobservedtreatment,short-course,DOTs)下,绝大多数肺结核患者可以治愈,但是,有部分肺结核患者治愈后仍然会复发。结核病一旦复发,往往耐药率较高、病情复杂,而难以治愈,造成疾病的迁延不愈和进一步传播,因此已成为结核病控制的难点之一。与此同时,耐药结核病尤其是耐多药结核病(Multi-drugresistanttuberculosis,MDR-TB)和广泛耐药结核病(Extensivelydrug-resistanttuberculosis,XDR-TB)的出现,也给全球结核病控制带来了极大挑战。结核病复发率的高低是评价结核病控制成效的重要指标之一,对我国目前的结核病患者复发情况进行深入研究将有助于全面评价我国结核病控制成效,为进一步调整和完善结核病控制策略提供科学依据。另一方面,结核病复发包括内源性复燃和外源性再感染二种截然不同的发病原因,阐明结核病复发的原因不仅有助于对治疗方案的有效性作出正确评价,也有助于对结核病疫苗的研发提供新的思路。虽然我们先前研究发现外源性再感染是引起上海地区结核病复发的重要原因(67.6%,25/37)。但是,由于当时收集的样本量较小,这一结果还有待进一步验证。因此,本研究第一部分选择上海市2000-2008年登记报告并治愈的31323例肺结核患者作为研究对象,对其复发的流行病学特点进行了分析,并以前后二次发病均为痰分枝杆菌培养阳性的复发病例为研究对象,对其前后两次发病菌株进行数目可变串联重复序列(variablenumberoftandemrepeats,VNTR)基因型分型,以分析上海地区结核病患者复发的原因。为了解结核病复发的流行病学特点,本研究首先对上海市2000-2008年结核病流行病监测资料进行了分析,结果发现虽然上海地区结核病患者治愈后的复发水平较低,仅有4.0%(1266例)的患者会复发,但是结核病患者的复发率(0.756/100人年,相当于756/100,000人口/年)远高于普通人群的结核病平均报告发病率(40/100,000),而且复发患者中90%是发生在治愈后5年内,这一结果提示治愈后的患者仍然是结核病发病的高危人群,应加强结核病患者在治愈后(尤其是5年内)的随访和管理,以早期发现结核病复发并及时治疗。为了解结核病复发的原因,本研究进一步采用VNTR基因型分型方法,对上海地区2000-2008年94例复发患者的前后二次发病菌株进行了分析,结果证实外源性再感染是引起复发的重要原因之一,占44.7%(42/94),而内源性复燃占55.3%(52/94)。复发肺结核患者中外源性再感染较高提示结核病近期传播较为严重,今后应加强传染源的发现和治疗。同时外源性再感染较为常见,也说明人体对于分枝杆菌缺乏有效的清除机制,并不能保护机体免受结核菌的再次感染而发病,这对结核病防控策略的制定和疫苗的研发具有重要意义。为鉴别复发患者的特征分布并为制定和采取干预措施提供科学依据,本研究采用Cox多因素回归分析对复发的影响因素进行了鉴定,结果显示男性(aHR=1.5,P<0.001)、≥30岁(aHR=1.3,P=0.003)、有空洞(aHR=1.4,P<0.001)、合并糖尿病(aHR=1.4,P=0.001)、痰涂片阳性(aHR=1.4,P<0.001)、普通耐药(aHR=1.6,P<0.001)和耐多药(aHR=3.0,P<0.001)是肺结核患者治愈后复发的危险因素。我们进一步结合菌株基因型分型结果,采用单因素分析,发现空洞(OR=3.2,P=0.009)和耐多药(OR=7.2,P=0.0394)是引起内源性复燃的危险因素,提示我们对于由不同发病机制所致的结核病复发高危人群需加强有针对性的临床和公共卫生干预措施以减少结核病的复发。由于复发患者中结核病耐药率较高,因此我们进一步分析复发患者前后二次发病菌株的耐药情况,结果发现有23.8%(12/52)的内源性复燃患者在治疗过程中产生获得性耐药,而在7例初次发病为MDR-TB的患者中,有6例为内源性复燃,说明耐药病人的治疗效果较差；另一方面,在耐药的复发患者中,存在感染了相同基因型菌株的“簇病例”(共4个簇12个病例),提示耐药菌株也可能存在近期传播,上海地区耐药结核病的防控已刻不容缓。早期发现和诊断耐药结核病人,并及时制定包括二线抗结核药物在内的有效化疗方案进行治疗是耐药结核病控制的关键措施。以分子生物学技术为基础的结核分枝杆菌耐药性快速诊断已越来越受到关注,而了解我国流行菌株相关二线药物耐药基因的突变情况已成为研发新的分子诊断方法亟需解决的问题。因此,本研究第二部分选择2009年上海市所有区(县)结核病定点医院分离培养的410株对一线抗结核药物具有耐药性的结核分枝杆菌,进行二线抗结核药物敏感性检测和耐药相关基因测序分析,以了解上海地区结核分枝杆菌二线抗结核药物耐药菌株的流行现状及其突变的分子特征,为早期快速诊断耐药性和研发适合我国流行菌株的分子诊断方法提供依据。为了解上海市临床结核分枝杆菌菌株中二线药物的耐药情况,并为制定治疗方案提供依据,本研究对410株临床菌株进行了氧氟沙星、莫西沙星、卡那霉素、阿米卡星、卷曲霉素、乙硫异烟胺和对氨基水杨酸等7种二线药物敏感性检测,结果表明上海地区耐药结核病患者对二线抗结核药物的耐药率已处于较高水平,对任一种二线抗结核药物的耐药率为25.4%,而在MDR-TB患者中,对任一种二线抗结核药物的耐药率高达52.0%,MDR-TB患者中11.0%为XDR-TB;对二线药物耐药率呈现仅耐SM或EMB组患者和最低,耐RMP组患者次之,耐INH组患者较高,MDR患者最高的趋势,提示我们对于耐药结核病患者在制定二线药物治疗方案时需考虑进行药敏检测,以及时发现耐药性,并以此为基础制定合理有效的化疗方案。了解结核分枝杆菌二线药物耐药相关基因的突变情况是研发和改进新的分子诊断工具的基础和依据,为此我们对上海地区410株结核分枝杆菌临床菌株的rrs和eis启动子的突变情况进行了检测,结果显示,gyrA基因对于氟喹诺酮类药物耐药性检测的灵敏度高达90%,特异度高达99%;联合rrs和eis基因对于卡那霉素耐药性检测的灵敏度为54.3%,rrs对于阿米卡星和卷曲霉素耐药性检测的灵敏度分别为76.9%和64.7%,而rrs和eis基因检测卡那霉素、阿米卡星和卷曲霉素耐药性的特异度高达97%以上。gyrA基因耐药决定区(QRDR)密码子94突变是最为常见的突变类型(56.9%,29/51),其次为Ala90Val突变(29.4%,15/51)和Ser91Pro突变(3.9%,2/51)；A1401G是rrs基因突变的最常见类型,G(-37)T是eis基因启动子突变的最常见类型。这些结果说明gyrA基因是检测氟喹诺酮类药物耐药性比较理想的分子标志,而rrsleis基因对于二线注射类药物耐药性的检测效果不甚理想。本研究还发现,北京基因型菌株更易于发生gyrA基因突变(OR=4.9,P–0.004),其机制有待于进一步阐明。总之,本研究首次阐明了上海地区肺结核患者治愈后复发的流行病学特点,并再次验证了外源性再感染是结核病复发的重要原因,也识别了结核病复发的危险因素,对上海地区的结核病控制具有重要的指导意义。同时,本研究也首次全面分析了上海地区结核分枝杆菌流行菌株的二线抗结核药物耐药现状和耐药相关基因的分子特征,不仅对开展耐药结核病的防控具有指导价值,而且对于进一步研发和改进结核分枝杆菌耐药分子生物学快速检测方法,以及对于了解结核分枝杆菌二线药物耐药机制也具有重要意义。
【作者】沈鑫；
【导师】高谦；
【作者基本信息】复旦大学，病原生物学，2012，博士
【关键词】结核病；复发；耐药；危险因素；传播；快速诊断；

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