肺內外多發結核分枝桿菌感染患者的發病模式分析

田鵬，王俊玲，張真金，凌曉潔，李學政，王燕，鄧云峰

山東省公共衛生臨床中心漢光微生物實驗室，濟南250013

摘要：目的 分析肺內外多發結核分枝桿菌（MTB）感染患者的發病模式。方法 選擇肺內外多發MTB 感染患者153 例，通過 痰標本、胸腔積液標本等共分離391 株MTB 菌株，通過 BACTEC MGIT 960 液體藥敏實驗分析菌株異質性耐藥情況，通過 MIRU-VNTR、全基因組測序方法，對MTB 菌株進行基因分型，判定 患者發病模式。結果 153例患者的發病模式為內源性復燃或遷移感染146例，混合 感染5例，外源 性再感染1例，菌株 微進化合并外源性再感染1 例。3 例發病模式為混合感染的患者存在MTB 菌株異質性耐藥。發病部位均為肺部與泌尿系統。3 例患者MTB 菌株表型耐藥結果與耐藥基因位點突變結果一致。結論 肺內外多發MTB 感染患者的發病模式以內源性復燃或遷移感染為主，且MTB菌株可出現異質性耐藥。

關鍵詞：肺結核；肺外結核；發病模式；內源性復燃；遷移感染；外源性再感染；混合感染；結核分枝桿菌；多發感染

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

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

結核分枝桿菌（MTB）是結核病的病原體，可同時或先后感染不同組織器官，造成患者同時或先后并發肺結核（PTB）和肺外結核（EPTB）［1］。近年來，PTB 合并EPTB 感染的發病率逐年升高。2011 年—2017 年，中國肺內外多發MTB 感染患者發病率11.93%，呈逐年增加趨勢［2］。山東的一項流行病學調查研究結果顯示，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］。但目前關于肺內外多發MTB 感染的發病模式尚不明確。2019 年6 月—2021 年5 月，我們探討了肺內外多發MTB 感染患者發病模式的特點和規律。現將結果報告如下。

1 資料與方法

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

1.2 MTB 菌株異質性耐藥和菌株一致性觀察 取391 株MTB 菌株，對同一患者不同部位分離出的所有MTB菌株進行BACTEC MGIT 960液體藥敏實驗，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 菌株的異質性耐藥情況。將藥敏表型耐藥結果一致的MTB 菌株進行國際通用24 位點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性耐藥及MIRU-VNTR 法基因分型結果不一致的進行菌株全基因組測序，觀察菌株一致性同時通過比對結核菌耐藥數據庫，分析菌株的耐藥基因突變情況。菌株一致性判定標準：①當同一患者MTB 菌株MIRUVNTR法基因分型24位點完全相同或全基因組測序結果相同時判定為同一MTB 菌株；②當同一患者MTB 菌株MIRU-VNTR 法基因分型24 位點有≥2 個位點不同或全基因組測序菌株間的單核苷酸多態性（SNPs）差異＞12［5］時判定為不同MTB菌株。

1.3 肺內外多發MTB 感染患者發病模式判定 通過MTB 菌株異質性耐藥情況和基因分型情況，判定患者發病模式。發病模式主要有內源性復燃或遷移感染、外源性再感染、混合感染及菌株微進化。判定標準：①同一患者不同部位分離出的MTB 菌株為同一MTB 菌株時，判定發病模式為內源性復燃或遷移感染；②同一復治患者不同部位分離出的MTB 菌株為不同MTB 菌株時判定發病模式為外源性再感染；③初治患者同時或先后在不同部位分離出不同MTB 菌株，判定發病模式為混合感染；④菌株微進化：MIRU-VNTR法基因分型24位點結果中只有1個位點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 法基因分型結果沖突，以全基因組測序結果為準［6］。

2 結果

153 例患者的發病模式為內源性復燃或遷移感染146例，混合感染5例，外源性再感染1例，菌株微進化合并外源性再感染1例。146例內源性復燃或遷移感染的患者中發病部位為肺與胸膜54例、肺與骨關節36例、肺與泌尿系統27例、肺與腦脊液12例、肺與淋巴結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、腹膜與髖關節1例。5例混合感染患者中發病部位為肺與泌尿系統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病部位為肺與腰椎。1 例菌株微進化合并外源性再感染患者發病部位為肺與腸道。

153 例患者中3 例存在MTB 菌株異質性耐藥，異質性耐藥率為1.96%。這3 例患者的發病模式均為混合感染，發病部位均為肺部與泌尿系統。3 例患者MTB 菌株表型耐藥結果與耐藥基因位點突變結果一致，其中第1 例患者痰標本MTB 菌株對藥物全敏感，尿液標本MTB 菌株RFP 耐藥且耐藥基因rpoB 突變；第2 例患者痰標本MTB 菌株INH、RFP 耐藥且耐藥基因inhA、ahpC、rpoB突變，尿液標本MTB菌株對藥物全敏感；第3例患者痰標本MTB菌株對INH耐藥且耐藥基因inhA、katG突變，尿液標本MTB菌株對INH、RFP耐藥且耐藥基因inhA、ahpC、rpoB突變。

3 討論

結核病是世界十大死因之一，據2021 年WHO統計報道，全球結核潛伏感染人群約17 億，約占全球人群的1/4，每年新發結核病患者約1 000 萬例。中國仍是全球30個結核病高負擔國家之一，因此遏制結核病是我國逐步實現“健康中國2030”規劃綱要過程中亟待解決的重大公共衛生問題之一。結核病中PTB 是最常見的結核病類型，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外的所有組織器官，且能先后或同時感染一個或多個組織器官［9］。PTB 合并EPTB 發病模式通常認為是MTB 在肺內初染的基礎上，經淋巴或血行途徑播散至肺外某個組織器官或多個組織部位，其中大部分不引發進行性病變，而處于休眠狀態［10］，所以傳統觀點認為引起PTB 和EPTB 的MTB 是相同的，即肺內、外多發MTB感染的發病模式為內源性復燃或遷移感染。GARCIA DE VIEDMA 等［11］對MTB 的感染力和肺外感染的效能之間的關系進行研究，對3 例PTB 合并EPTB患者的MTB 菌株進行基因分型，結果發現PTB 合并EPTB感染的菌株完全不同，感染肺外結核的菌株比感染肺部的菌株侵染力和增殖力更強。TSENOVA等［12］研究發現，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］發現，北京家族基因型菌株更易引起血播型結核病，這些研究均直接或間接證實引起肺結核感染的菌株和引起肺外結核感染的菌株可能不同，即PTB 合并EPTB 的發病模式除內源性復燃或遷移感染外可能存在其他模式。

本研究發現，在肺內外多發MTB 感染的發病模式中，內源性復燃或遷移感染最為常見，即患者一個器官既往感染了MTB，并通過血液循環、淋巴循環或鄰近部位的直接播散等遷移方式使人體另外一個或多個器官也感染了相同MTB。本研究還發現，PTB 合并EPTB 患者不同組織器官可感染不同的MTB，其發病模式還可以為外源性再感染、混合感染和菌株微進化。外源性再感染即患者一個器官感染了MTB 發病，但未被治愈，另外的器官又感染了新的MTB 且發病。本研究中發現1 例為不同的MTB先后感染了患者的肺部和腰椎。混合感染，即患者不同器官可同時感染不同的MTB，且造成了不同器官同時或先后發病，本研究共發現5 例，為肺內、外多發MTB 感染第二大發病模式。MTB 菌株在宿主內的微進化，BESPYATYKH 等［14］報道過這一現象，一株MTB 菌株在經過長期抗結核藥等外界因素及宿主內在因素相互作用影響的過程中，菌株發生了SNPs 差異為9 的微進化。本研究中2 號患者，首次入院診斷為肺結核初治，肺部分離出MTB 菌株2-1，17 個月后，患者再次入院診斷為肺結核復治合并腸結核，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在患者體內發生微進化成為菌株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。本研究同樣發現了MTB 在同一器官內的微進化現象，但并未發現MTB 菌株在不同組織器官的微進化現象。

本研究中肺內外多發MTB 感染的病變部位最常見的為肺與胸膜，其次為肺與骨關節，這與既往研究一致［3，15-16］。但一項對PTB 并發EPTB 狀況的全國多中心研究表明，結核性腦膜炎患者極易并發肺結核［4］。本研究153 例患者中有13 例最終確診為結核性腦膜炎合并肺結核。結核性腦膜炎臨床表現為顱神經損傷、昏迷、腦梗死、持續發燒、卒中，致殘率和病死率極高。因此，結核性腦膜炎是EPTB 中最為嚴重的疾病。以往研究認為，結核性腦膜炎合并肺結核多為同一MTB 通過血液快速播散造成，而本研究中的7號患者其肺部和腦脊液可分別分離出不同MTB，即造成結核性腦膜炎發病和肺結核發病的MTB 是不同，雖MTB 菌株未發生異質性耐藥，但這一現象的發現提示結核性腦膜炎合并肺結核患者存在菌株異質性耐藥的風險，為臨床治療開辟了新思路。

異質性耐藥是MTB 對藥物敏感性發生變化的一種特殊耐藥現象，產生原因主要有三種可能：①MTB 在抗結核治療過程中產生自發突變；②MTB混合感染；③外源性再感染產生的原發性藥敏結果改變［17］。本研究發現肺內外多發MTB 感染存在MTB 菌株異質性耐藥的現象，異質性耐藥率為1.96%，患者發病模式均為混合感染且發病部位均為肺部與泌尿系統。這一發現提醒臨床醫生，當治療肺內外多發MTB 感染出現異質性耐藥時，特別是當MTB 發病部位為肺部與泌尿系統時，可考慮患者是否為混合感染，及時調整治療方案合理使用抗結核藥物。但肺內外多發MTB 感染異質性耐藥現象是否與發病模式和發病部位有關需進一步研究證實。