γ干擾素釋放試驗在檢測結核分枝桿菌潛伏感染中的應用

熊勇超 侯月云 趙建忠 郭暉 何廣學

γ干擾素釋放試驗在檢測結核分枝桿菌潛伏感染中的應用

熊勇超 侯月云 趙建忠 郭暉 何廣學

結核病（tuberculosis，TB）是嚴重危害人民群眾健康的呼吸道傳染病，被列為我國法定重大傳染病之一。據世界衛生組織估計，全球約有1／3人群存在潛伏性結核感染（latent tuberculosis infection，LTBI），其中感染人群一生中約有5%～10%會發展為活動性結核［1］。我國為結核病高發國家，LTBI數目十分龐大。根據現有資料顯示，我國 Mtb感染率為44.5%（結核菌素試驗硬結直徑≥5mm為陽性）［2］。第五次全國結核病流行病學抽樣調查報告顯示，我國活動性、涂陽和菌陽肺結核的患病率分別為459／10萬、66／10萬和119／10萬［3］。存在LTBI的人沒有明顯的癥狀和體征，也沒有傳染性，但是一旦機體免疫系統發生變化，其發展為活動性結核的可能性極高，并且會變得有傳染性。因此，早期發現和早期預防LTBI是結核病感染控制最有效的措施［4］。目前，國內外對診斷LTBI還缺乏統一的金標準，現階段用于診斷LTBI的方法主要有2種：結核菌素皮膚試驗（tuberculin skin test，TST）和 γ干擾素釋放試驗（interferon gamma release assays，IGRAs）。前者是目前還在應用中的一種傳統的試驗方法，后者是一種新型的檢測LTBI的方法，國內外對IGRAs檢測LTBI已有一定的研究［5－6］，筆者對IGRAs的原理和方法、敏感度和特異度、成本和成本－效益分析，以及在不同年齡和不同免疫狀況人群中的應用等方面進行綜合評價。

一、IGRAs原理和方法

隨著科技的發展，診斷方法不斷更新進步。近年來，有一類用于診斷LTBI的新方法進入了人們的視線，即IGRAs。IGRAs的基本原理是：如果機體受到過Mtb感染，當再次接觸相同抗原刺激后致使記憶T細胞發生增殖分化并釋放出大量γ干擾素（interferon gamma，IFN－γ），然后通過采用酶聯免疫吸附或酶聯免疫斑點（ELISA或ELISPOT）方法定量檢測來診斷LTBI。目前IGRAs主要有兩種商業產品：一種是以ELISA試驗原理為基礎的澳大利亞Cellestis公司生產的 QFT（QuantiFERON－TB）、QFT－G（QuantiFERON－TB Gold）和 QFT－IT（QuantiFERON－TB Gold In－Tube），該產品是通過體外檢測經Mtb特異性抗原刺激后致T細胞所釋放的IFN－γ的含量來診斷LTBI；另一種是以ELISPOT試驗原理為基礎的英國牛津Immunotech公司生產的T－SPOT，其通過體外檢測經Mtb特異性抗原刺激后能產生IFN－γ的T細胞數量來診斷LTBI。

作者單位：102206北京，中國疾病預防控制中心結核病預防控制中心［熊勇超（北京協和醫學院公共衛生學院研究生）、侯月云（北京協和醫學院公共衛生學院研究生）、郭暉、何廣學］；北京市豐臺區疾病預防控制中心（趙建忠）

美國食品藥品管理局（Food and Drug Administration，FDA）于2001年提出QFT法作為第一代診斷LTBI的IGRAs［7］，該試驗是采用純化蛋白衍生物（purified protein derivative，PPD）作刺激源，用ELISA檢測血液中IFN－γ的含量，從而對Mtb感染做出診斷。之后，FDA又分別于2005和2007年批準使用 QFT－G 和 QFT－IT 來診斷 LTBI［8－9］，QFT－G利用早期分泌性靶抗原6（early secretory antigenic target 6，ESAT6）和培養分泌蛋白10（culture filtrate protein 10，CFP10）作為特異性抗原，刺激感染了Mtb的機體中具有免疫活性的T淋巴細胞產生特異性的細胞因子IFN－γ，并通過ELISA檢測IFN－γ的濃度來診斷結核感染。為了提高診斷的特異度，QFT－IT法中還加入了TB7.7的部分多肽，這兩種檢測方法比第一代QFT更準確，提高了診斷的特異度。FDA于2008批準T－SPOT作為第四種IGRAs方法，其方法以ESAT6和CFP10作為刺激抗原，用ELISPOT方法測定分泌IFN－γ的T淋巴細胞的數量，來判斷Mtb感染情況。

二、IGRAs的特異度和敏感度

IGRAs采用結核特異性抗原，刺激感染了Mtb的機體中具有免疫活性的T淋巴細胞產生特異性的細胞因子IFN－γ，通過檢測IFN－γ的濃度來診斷Mtb感染。QFT從第一代采用PPD，第二代使用ESAT6和CFP10，到第三代運用ESAT6、CFP10和TB7.7作為特異性抗原，QFT檢測LTBI的特異度也不斷提升。此外，IGRAs敏感度也并不低，目前采用不同檢測手段診斷LTBI的Meta分析得出結論：在診斷LTBI時，IGRAs的敏感度至少達到和TST一樣高［6］。Pai等［10］的一項Meta分析的研究中顯示，對于LTBI低風險的人群中，QFT－G和QFT－IT在非免疫人群中的特異度為99%，在BCG免疫人群中的特異度為96%，T－SPOT合并特異度為93%，與之比較，TST在非免疫人群中的合并特異度為97%，而在BCG免疫人群中的特異度僅僅為59%。Higuchi等［11］在47例確診的結核病患者和84名健康的人群中比較QFT－G和T－SPOT兩種檢測LTBI的方法，評價了兩者的敏感度和特異度，QFT－G和T－SPOT的敏感度分別為87.2%和100.0%，兩者的特異度分別為98.8%和83.3%。結果顯示，QFT－G的特異度優于T－SPOT，而敏感度不如后者。

國內外許多研究中已經對IGRAs的敏感度進行了評價，直到目前IGRAs較TST更準確，敏感度至少達到了TST的敏感度。在Kampmann等［12］的一項前瞻性研究中，調查的209例兒童中活動性肺結核和LTBI分別為91和118例，研究者對受試對象分別采用 TST、QFT－IT和T－SPOT方法，結果顯示，對于痰培養確診的活動性肺結核TST、QFT－IT 和 T－SPOT 的敏感度分別為 83%、80% 和58%。在埃塞俄比亞開展的一項研究，研究者在107名受試者人群中評價QFT－IT，其中包括31例痰培養陽性和76例痰培養陰性，使用廠家推薦的陽性臨界值（≥0.35IU／ml），檢測敏感度為 57.1% （20／35），然而其特異 度 為 36.8%（28／76）。如果IFN－γ的臨界值采用≥0.1IU／ml，其檢測的敏感度可增加至77.4%［13］。Soysal等［14］對100例未進行過治療的培養陽性的空洞性結核病患者及47例健康志愿者進行對照研究，研究結果表明，當QFT－IT臨界值為0.818 IU／ml時，特異度最高，敏感度卻沒有明顯降低。廠家推薦QFT的臨界值為≥0.35IU／ml，是由 Mori等［15］在日本研究119例活動性肺結核及216名健康對照時設定的。Lee等［16］的研究發現，當臨界值界定為≥0.13IU／ml時，敏感度從70.1%增加到86.2%，而特異度從91.6%降低為86.2%。土耳其有一項評價用于診斷LTBI的IGRAs臨界值界定研究，發現當臨界值界定為≥0.1IU／ml時，試驗的敏感度增加了13.8%［14］。對贊比亞成年人的一項研究顯示，當臨界值界定為≥0.13IU／ml時，檢測的敏感度從74%增加到82%，同時指出當臨界值定為≥0.2IU／ml時，敏感度增加了10%［17］。因此，根據目前廠家推薦的高臨界值，QFT檢測結果也許存在假陰性結果，有必要在不同環境、不同人群、不同國家及不同結核病負擔地區開展界定新的臨界值的研究，低的臨界值用于暴露于結核病患者可能性高者，對于可能性低者，就采用高的臨界值。

目前，由于LTBI的診斷缺乏金標準，要想非常準確地評價IGRAs診斷LTBI的敏感度和特異度是很難做到的。但是從上述研究可以看出，在診斷LTBI時IGRAs比TST的特異度更高，而且敏感度并不比TST低，能有效地區分LTBI與健康人群，為LTBI的診斷提供可靠的依據。我國為結核病高負擔國家，人群BCG接種率高，采用IGRAs對LTBI的篩查及對結核病的預測尤其重要。

三、IGRAs成本及成本－效益評價

TST診斷LTBI的突出優點是價格低廉，相對而言，由于IGRAs試驗試劑盒依賴進口且費用較貴，我國對流動人口、密切接觸者和HIV感染者等高風險人群進行LTBI篩查時，是否可以推廣單用IGRAs或者推廣其作為TST陽性者二次篩查方法，與單用TST相比，三者成本－效果哪項最優，成為其能否在我國推廣應用的關鍵。關于LTBI篩查策略的成本及成本－效益，國內外已有一定的研究。Nienhaus等［18］進行了結核病篩查方法的成本及成本－效益的系統綜述的研究，綜述包括13篇相關研究，其中5篇文獻僅僅考慮了篩查的成本，8篇文獻分析了不同篩查方法的成本－效益研究，所有的13項研究發現當使用IGRAs篩查方法時，成本均有所降低。6篇文獻比較了兩階段TST／IGRAs（即TST陽性人群中使用IGRAs方法）與單用IGRAs篩查方法，其中4篇文獻顯示兩階段TST／IGRA成本－效益好，另外2篇文獻單用的IGRAs篩查方法成本－效益更優。已有的研究已經充分證實對醫務人員、來自結核病高負擔國家的移民和密切接觸者等高風險人群使用IGRAs進行TB篩查是最符合成本－效益原則的。

Diel等［19］的研究顯示，與TST單用檢測方法相比，TST／QFT兩階段方法成本更低。單用TST方法比單用QFT方法檢測成本高48.6%。對所有接觸者進行TST／IGRAs兩階段篩查策略是成本最低的。陳群飛等［20］的IGRAs篩查LTBI的成本－效果分析研究顯示，T－SPOT試驗總成本最高，TST試驗次之，TST和T－SPOT聯用總成本最低；預防1例活動性結核，TST與T－SPOT聯用所致的增量成本最小，T－SPOT試驗次之，TST試驗最高；患病率、TST試驗效果指標會影響成本－效果，但聯用成本－效果始終最高。Oxlade等［21］的一項在高收入國家的γ干擾素釋放試驗與結核病篩查成本－效益分析研究指出，只有在結核病高危人群中，以TST或QFT篩查LTBI是符合成本－效益原則的，TST陽性者在進行QFT篩查是最符合成本－效益原則的。同時Diel等［22］指出為減少結核病疾病負擔，在進行LTBI治療前使用QFT－IT，尤其是在TST篩查密切接觸者中結果大于5mm人群中采用QFT－IT檢測方法最符合成本－效益原則。我國屬于結核病高負擔國家，結核感染人群基數大，上述的篩查LTBI的成本和成本－效益研究帶來了一些啟示，建議在TST陽性人群中選用IGRAs方法作為輔助診斷方法，可以預防結核病的發生，從而減少結核病的疾病負擔。

四、IGRAs在不同人群中的應用

與TST檢測方法相比，IGRAs有眾多的優點：試驗操作簡單，不需受試者回訪，在BCG免疫人群中其特異度明顯高于TST等。目前，國內外已開展了IGRAs在成年人、兒童、HIV感染者及免疫抑制等人群中應用的相關研究，如何在不同年齡、HIV感染者及免疫抑制人群中選擇準確合適的診斷LTBI的檢測方法。

（一）IGRAs在不同年齡中的應用

已有研究證實IGRAs在成人LTBI診斷中的價值。日本相關指南建議：對于18～49歲人群，QFT的診斷價值比TST高；而在大于50歲人群中，QFT的應用有所限制［23］。但是，由于兒童受年齡、病原學確診率低，免疫系統還未完全形成、近期接種BCG等多種因素影響，在兒童中診斷LTBI尤為困難。時春虎等［24］進行的一項關于IGRAs診斷兒童LTBI的Meta分析研究表明，10篇文獻報道了QFT對兒童LTBI的診斷價值，匯總敏感度和特異度分別為40%和87%；4篇文獻報道了T－SPOT對兒童LTBI的診斷價值，匯總敏感度和特異度分別為74%和84%；研究指出，IGRAs適用于進一步鑒別診斷兒童是否處于LTBI，不適合兒童LTBI的篩查。有些研究者建議IGRAs用于篩查5歲以上兒童及接種BCG兒童的LTBI診斷，不建議用于5歲以下兒童的LTBI診斷［23，25］。孫琳等［26］在兒童中進行研究結果表明，ELISPOT試驗適宜作為兒童TST試驗初篩后LTBI診斷的重要輔助檢查。由于兒童一旦患上結核病，后果非常嚴重，死亡率高，嚴重威脅兒童的生命健康。盡管IGRAs在診斷兒童結核病方面有一定的優勢，但是仍需要開展大量研究來確定其在兒童LTBI診斷中的臨界值和敏感度。

（二）IGRAs在HIV感染者和免疫抑制人群中的應用

對于諸如合并HIV感染、重癥疾病者等免疫抑制人群，TST檢測方法缺乏足夠的敏感度［27－29］。許多研究已證實IGRAs在HIV感染者及免疫抑制人群中的應用價值，Jones等［30］的一項研究表明，在HIV人群中QFT－IT結果同TST相比與LTBI危險因素相關的可能性更大，QFT－IT試驗在HIV感染人群中可能較TST試驗更有價值。康振等［31］的一項關于IGRAs診斷艾滋病患者LTBI的Meta分析結果表明，QFT－G的總敏感度和特異度分別為44%和91%，T－SPOT總敏感度和特異度分別為82%和75%，IGRAs適合用于進一步的鑒別診斷艾滋病患者是否處于潛伏感染，不適合結核感染的篩查。Hoffmann等［32］在血液透析患者中評價IGRAs的LTBI診斷研究顯示，在血液透析患者中，QFT－IT是一種有效的替代TST診斷LTBI方法。HIV感染者屬結核病高風險人群，及時發現和診斷結核病高風險人群的LTBI，是控制結核病在人群中傳播的至關重要環節，因此，有必要進一步在HIV感染者及免疫抑制人群中開展IGRAs在LTBI診斷中準確性的相關研究。

小 結

總之，我國是一個結核病高負擔國家，在BCG接種率比較高的環境下，用TST試驗診斷LTBI容易產生假陽性結果。目前，大量研究已表明IGRAs對BCG免疫和NTM人群的LTBI診斷比TST更具優勢，在此人群中IGRAs可替代TST診斷LTBI。盡管IGRAs目前還不能完全取代TST，但是IGRAs在條件允許地區可作為一項重要的診斷LTBI工具。現階段，有必要進一步在結核病高發地區和高風險人群中評價IGRAs的應用，從而更加及時準確地發現和診斷LTBI和活動性肺結核，這對控制Mtb感染具有十分重要的意義。

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2012－06－20）

（本文編輯：范永德）

重大傳染病防治項目“結核病感染控制新技術平臺的研究”（2009ZX10004－714）；中美新發與再發傳染病合作項目（子項目16）

何廣學，Email：heguangxue＠chinatb.org

注：熊勇超與侯月云并列第一作者