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[摘要]结核病是一种由结核分枝杆菌引起的慢性呼吸道传染病,对人类健康和生命危害极大。在治疗过程中,随着抗结核药物的广泛应用和结核病患者长期使用抗结核药物,导致耐药菌株的出现并不断传播。在结核病高发的非洲和亚洲,耐多药结核病(multi drug-resistant tuberculosis,MDR-TB)患者已超过1 000万,成为结核病的主要传染源。MDR-TB患者中耐药菌株的出现,将导致更多结核病患者因病情严重而死亡。因此,了解MDR-TB耐药机制,建立准确可靠的耐药检测技术,对于指导临床合理用药和有效治疗结核病具有重要意义。
[关键词]结核分枝杆菌;耐药机制;检测技术
结核分枝杆菌(mycobacterium tuberculosis,MTB)是结核杆菌引起的人和动物的慢性传染病。作为最主要的肺外结核病病原菌,MTB感染广泛存在于全球,具有较高的传染性[1]。目前临床上仍以痰涂片检查、X线检查及结核菌素试验为主要手段对MTB进行诊断[2]。X线检查可显示结核杆菌引起的肺部病变,但仅能显示病灶的大小、数量及形态,无法判断病变的性质,故仍需借助痰涂片检查及结核菌素试验来判断肺外结核病的性质和病变程度,以指导临床治疗。郭旻皓,凌小翠等[1]认为耐药MTB是结核病的主要病因,近年来,由于抗结核药物的广泛应用,耐多药结核病(multi drug-resistant tuberculosis,MDR-TB)在全球范围内迅速增长。杨军等[4]认为MDR-TB的临床表现、病理改变和治疗失败率与非耐多药者相比较明显升高。这不仅增加了治疗难度,也给患者及其家庭带来巨大的痛苦和负担。由于结核菌素试验具有一定的特异性,敏感性较高,但有一定的假阳性率,在临床工作中需进一步提高其敏感性和特异性,以减少误诊或漏诊。
1结核分枝杆菌的耐药机制
1.1药物选择压力
Akimova NI等[5]学者提出,MTB是一种细胞壁成分,具有许多生物活性。MTB的主要生存方式依赖其表面的粘性蛋白膜。Shan L等[6]学者提出,分枝杆菌对药物的耐药机制主要发生在细胞壁中,与其他细菌不同,MTB只有一种耐药机制,即通过产生抑制MTB细胞壁合成的MTBs来逃避药物作用。但是,MTB产生MTBs的能力会随着药物作用时间延长而降低。多个MTBs基因突变会导致抗结核药物敏感性下降。除了产生抑制MTBs的药物外,Jayaraman M等[7]研究发现,耐利福平、利福平敏感菌株、以及对异烟肼耐药的菌株也会产生对利福平的耐药性。Singh PR等[8]认为在临床实践中,部分患者可能会同时存在多种耐药机制。但是,在结核病患者中,不同类型、不同来源和不同菌株之间的耐药性差异较大。因此,对于耐药结核病患者而言,合理选择抗结核药物具有重要意义。
1.2药物代谢酶的变化
宋媛媛等[9]提出由于MTB对多种抗结核药物耐药,导致药物的代谢发生改变。抗结核药物的代谢主要是通过其在人体内的代谢产物而发挥作用的。张亚会[10]认为,MTB的耐药与其酶活性的变化有关,目前已知有α-葡萄糖苷酶、氨肽酶等,这类酶在MTB中起主要作用。因此,这些药物在人体内的代谢产物与其耐药机制有密切关系。贾秀杰等[11]认为在耐药分枝杆菌中,这些药物的代谢发生了改变,主要表现为:①α-葡萄糖苷酶活性降低或消失;②氨肽酶活性增加;③β-葡萄糖苷酶活性增加;④β-葡萄糖苷酶与氨肽酶同为异源二聚体,且均由MrBa基因编码。
1.3细菌产生生物被膜
赵俊鹏等[12]认为细菌在其生长过程中,一般在细胞表面形成生物被膜,如结核分枝杆菌、麻风杆菌和葡萄球菌等。生物被膜是一个完整的细胞外结构,其组成主要包括3种成分:细菌外膜、菌丝体和细胞骨架。菌丝体是由许多个单个细胞组成的,呈多角形,位于细胞表面的外表皮层内;王金会[13]提出细胞骨架是由许多条平行排列的丝状突起构成的细胞器网络。菌丝体与外膜之间形成了一种紧密结合的状态。相关学者[14]认为外膜是细菌与外界环境接触的第一道屏障,其作用是阻止细菌与宿主细胞之间的物质交换,同时也是细菌的唯一营养来源,可以维持菌丝体生长。一旦菌丝体死亡,外表皮层失去保护作用而暴露于机体内,细菌则可进入宿主体内进行生长繁殖。
2结核分枝杆菌的检测技术
2.1细菌培养
王新刚等[15]认为由于结核菌对营养要求比较严格,因此在MTB培养中常用的营养介质主要有:葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖等。在MTB的培养中,通过对培养基中细菌生长状况的观察,可以进行初步判断。曹广秀[16]提出常用的培养基有:肉汤培养基、血琼脂培养基、血涂片油镜检查法、液体石蜡油镜检查法等。周艳艳[17]提出肉汤培养基是将少量新鲜的肉汤(不加盐)在无菌条件下加入营养琼脂等制成,可以对细菌生长状况进行观察。血涂片油镜检查法是将一块涂有结核分枝杆菌的平板涂在载玻片上,用高倍镜观察涂片。这两种方法均可以对结核分枝杆菌进行初步的判断,但其缺点是操作比较繁琐,耗时较长。
2.2结核分枝杆菌的形态学诊断
MTB的形态学诊断主要包括菌体形态观察、革兰染色和培养。传统的培养方法是对菌体进行染色,并使用显色来观察细菌的特征。倪博[18]提出由于细菌会产生特殊的染色,而这些特征在传统培养中并不明显,因此对MTB形态学诊断进行了改进。张春菁[19]提出对MTB的传统培养方法是使用稀释液对其进行染色,因此在使用稀释液进行染色时需要加入抗酸杆菌或者碱性磷酸酶。刘春平等[20]提出对于培养方面,为了避免结核分枝杆菌产生假性粘菌以及其他非典型结核分枝杆菌的干扰,一般都是使用传统的培养基,将液体培养基放置于含有抗酸杆菌或碱性磷酸酶的培养基中培养,并观察其生长情况。
2.3免疫学检测
梁尔敏[21]提出MTB抗原与血清中的抗体结合后,可发生变态反应,当机体受到MTB感染时,产生相应的抗体。免疫学检测主要是通过检测MTB的特异性抗体来进行诊断。常见的MTB特异性抗体有:抗-CD25、抗-MTB、抗-CTLA-4、抗-TNFα及抗-IL-4等。抗-CD25抗体可用于临床诊断结核,但其灵敏度低。夏珂提出抗CTLA-4抗体是一种针对MTB抗原的特异性IgM抗体,当机体受到结核分枝杆菌感染时产生该抗体,可用于临床诊断,但灵敏度较低。该方法可同时检测多个结核分枝杆菌抗原[22]。
魏家玮[23]提出在MTB的检测中,细胞免疫学检测技术主要是对患者的外周血和骨髓进行涂片和培养,可以检测到特异性的结核菌,但这种方法检出率较低,并且容易出现假阴性结果。因此,一般是采用间接酶联免疫吸附试验(enzyme-linked im⁃munosorbent assay,ELISA)方法进行检测。王仁凤[24]认为间接ELISA是一种基于抗体的免疫学检测方法,通过检测MTB特异性抗体的存在来确定结核菌的存在。该方法灵敏度较高,操作简便快速,适合于临床实验室开展。
王雪[25]认为其原理是将MTB抗原与抗-HLA-DR、抗-HLA-DQ基因特异性结合,然后通过琼脂扩散实验或酶联免疫吸附测定法测定抗原抗体复合物浓度来检测结核分枝杆菌抗原。与间接ELISA相比,间接ELISA更适合于MTB感染患者的初筛检测和快速诊断,并且灵敏度也明显高于间接ELISA法。但由于间接ELISA方法耗时长且受操作人员影响大,在临床推广中受到一定的限制。
2.4分子生物学检测
沈飞等[26]认为MTB,以分子生物学检测的方法进行MTB的检测,在快速、准确、特异等方面比传统的方法更具有优势。贺文从[27]提出利用多重PCR技术,在MTB的外膜蛋白基因、核糖体RNA、线粒体DNA等多个基因位点进行扩增,可同时检测到多种MTB。分子诊断技术的出现使MTB的诊断更加精确,具有高度的敏感性和特异性[25]。分子诊断技术包括基因芯片、基因测序、多重PCR等方法。目前,分子生物学检测在MTB的检测中应用最多。由于该技术操作繁琐、成本较高,所以在临床上使用还不是很普遍[28]。对于基层医院来说,使用分子生物学检测技术还不成熟,有待于进一步研究和普及[29]。因此,分子生物学检测技术仍需不断提高和完善,以满足临床对快速、准确MTB诊断的需要[30]。
综上所述,本文从传统的临床检测方法和新型的检测方法两方面,对结核病的检测技术进行了简单介绍,目前临床常用的MTB检测技术主要有培养法、涂片镜检、分子生物技术和免疫学方法等,这些方法各有优缺点,传统的培养法耗时长且有一定的局限性,而分子生物技术可以避免培养法中所出现的缺陷,能够获得更多的标本信息,目前分子生物技术已经被广泛应用于临床疾病的诊断中,并且在诊断结核病方面也有一定的优势。目前免疫学方法和分子生物学技术也被广泛应用于临床诊断中,但是在MTB检测方面仍需进行不断研究。
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