结核潜伏感染的研究现况概述

姚晶 顾凯侃 李智红 韩志英 张怀庆

近年来，随着结核病防控理念的不断更新和完善，结核病防治的重点不仅围绕活动性结核病这个传染源人群，已扩展到结核潜伏感染(latent tuberculosis infection，LTBI)者。因此，重视并关注有关LTBI的科学研究与临床进展是当前的一个热点，为此笔者就重点人群筛查、各国潜伏感染人群管理政策、筛查结果解读、预防性服药对象的判定、服药效果评估、疫苗研究进展等方面通过复习文献综述如下。

一、LTBI的定义

世界卫生组织[1]对LTBI的定义为对结核分枝杆菌抗原刺激有持续性免疫应答，但没有临床结核病的证据。2018年我国实行的《WS 196—2017 结核病分类》[2]国家行业标准中也明确将LTBI纳入分类标准中。我国对LTBI的定义为机体内感染了结核分枝杆菌，但未发生临床结核病，临床细菌学或影像学检查无结核活动的证据。2018年世界卫生组织[1]全球结核病报告指出，全球约23%的人口存在结核分枝杆菌感染，每年约有1.5%的人会被结核分枝杆菌感染并进入持续性感染状态。但是，并非所有的LTBI者都会发展为结核病患者，仅约5%～10%的LTBI者终其一生会发展为结核病患者[3]。且结核感染人群从感染到发病的时间主要集中于感染后的几个月至2年内[4]。最新研究发现，LTBI 人群中每年有0.87%(0.68%～1.07%)的人会发病[5]，因此LTBI人群是一个庞大的潜在患者库。

二、全球及我国LTBI现况

1.全球结核感染流行现状：全球大约23%的人口(近17亿人)感染了结核分枝杆菌，东南亚、西太平洋和非洲地区是LTBI高负担地区，约占全球结核感染总人数的80%；全球15岁以下儿童结核感染人数为9700万，约占总感染人数的6%。中国是全球LTBI负担最重的国家，估计有3.6亿人感染结核分枝杆菌。不同地区受结核病疫情的影响，人群潜伏感染率差异较大[6]，具体见表1。

2.我国LTBI现况研究：近些年，虽然不同文献对我国不同地区、不同人群的LTBI状况均有报道，但由于检测方法和社会人口学特征不同，其结果也存在差异(表2)。且最近的全人群LTBI调查是在2000年[7]，缺乏最新的全国性流行病学调查数据。通过对以下数据进行分析显示：重点检测人群类型包括集体工作、学生、结核病患者密切接触、免疫力低下人群等；对同一类型人群如医务人员采用结核菌素皮肤试验(TST)及结核感染T细胞斑点试验(T-SPOT.TB)进行检测[8-11]，其结果表明TST高估了医务人员的潜伏感染率，T-SPOT.TB检测结果更趋近于真实情况；学生群体尤其是儿童和青少年的潜伏感染率最低[12-14]，接触结核病患者的人群，如密切接触者和医务人员，其潜伏感染率相对较高[10-11, 15-16]。

表1 不同世界卫生组织区域全人群、儿童及近期潜伏结核感染情况统计

注表1数据来自于文献[6]中世界卫生组织2014年的相关报告；括号内数据表示95%不确定区间(uncertainty interval，UI)，即95%UI

表2 我国各人群LTBI调查研究

注T-SPOT.TB：结核感染T细胞斑点试验；QFT-GIT：全血γ干扰素释放试验；TST：结核菌素皮肤试验(硬结平均直径≥5 mm者为阳性；其中，硬结平均直径≥5 mm且<10 mm者为一般阳性；硬结平均直径≥10 mm且<15 mm为中度阳性；硬结平均直径≥15 mm或局部出现双圈、水疱、坏死及淋巴管炎者为强阳性)

三、LTBI的影响因素及高危人群

1. LTBI的影响因素：结核分枝杆菌感染是一个非常复杂的免疫病理状态，机体的多种免疫细胞和分子参与了抗结核免疫应答。其中，肺泡巨噬细胞和CD4+辅助性T细胞1(Th1)及其间的相互作用构成了应答的核心环节[21-22]。感染后可出现3种结局：结核分枝杆菌被清除；结核分枝杆菌被控制，但未被清除，呈LTBI状态；结核分枝杆菌呈现明显的复制并出现活动性结核病的临床症状。结核分枝杆菌感染的最终结局取决于宿主免疫系统与病原菌之间的相互作用。国家或地区结核病发病率的高低、指示病例的疾病严重程度、密切接触者暴露程度、免疫状态的改变、糖尿病、抗肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的免疫治疗及其他类型免疫治疗药品的使用都是影响LTBI发展为结核病的风险因素[23]。

2. LTBI高危人群筛查：世界卫生组织[24]2018年发布了《潜伏结核感染管理指南》，建议对以下高危人群进行常规LTBI筛查：(1)HIV感染者；(2)与活动性结核病患者密切接触的青少年和儿童(包括在密闭环境中集体生活的学生人群)；(3)需要进行TNF-α拮抗剂治疗的患者；(4)血液透析患者；(5)器官移植或骨髓移植患者；(6)矽肺患者。此外，世界卫生组织还建议对以下高危人群进行必要的LTBI筛查：(1)监狱服刑者；(2)结核病专业防治工作者；(3)无家可归者；(4)通过静脉进行吸毒的人员。

四、不同国家LTBI的管理政策

Jagger等[25]通过回顾98个结核病低负担国家和高负担国家的LTBI管理政策，指出：LTBI管理的某些方面缺乏确凿依据，导致国家政策方面有很大差异。这突出了应该推动研究，制定清晰、可执行和符合以证据为基础的世界卫生组织政策的需求。该研究为了解各国LTBI管理政策提供了借鉴，笔者仅就韩国、日本、美国及我国的相关政策进行论述。

2015年韩国结核病发病率为80/10万[26]。2017年3月，韩国政府制定“消除结核病国家实施计划”，即从诊断、治疗结核病患者到发现LTBI者的阶段入手，计划到2025年，将韩国的结核病发病率控制在12/10万以内。2017年韩国疾病预防控制中心建议实施“TB相关计划”，这一计划将包括全国接受征兵体检人群、在医疗机构和日托设施等集体环境中工作人群、失学青少年、高中一年级学生和高中教员、羁押人群等应进行LTBI筛查的群体，并对筛查阳性者进行预防性治疗[26]。日本是结核病中等负担国家，2016年肺结核报告发病率为13.9/10万，也是自2007年起，少数法定报告LTBI的国家[27]。日本对于LTBI者的报告、诊治制定了相关政策。2011年5月修订的结核病指南中强调了对于LTBI者的治疗和对密切接触者使用γ干扰素释放试验(IGRA)筛查等，《传染病法》规定LTBI者需强制报告，其治疗的费用由医疗保险(75%)和财政补贴(20%)覆盖[28]。2014年美国结核病发病率为3/10万(9412例)，2000年潜伏感染率为4.2%，但密切接触者人群及外国出生人群感染率更高[29]。2011—2012年调查显示，基于TST检测的人群LTBI率为4.4%、基于γ干扰素(IFN-γ)检测的人群LTBI率为4.8%，约有1300万LTBI者[29]。美国疾病预防控制中心目前采用的是“针对性检测(targeted testing)”的策略，主要包括两类人群：一是有高感染风险的人群，包括活动性肺结核患者的密切接触者、来自结核病高流行地区者、有可能与结核病患者接触的医务人员等；二是感染后有高发病风险的人群，如HIV感染者、静脉毒品注射者、低体质量者、并发其他疾病者(如矽肺、肾衰竭、糖尿病、接受免疫抑制剂治疗等)、近期TST阳转者、5岁以下儿童等[30]。我国针对HIV感染者、学生密切接触者、免疫抑制剂使用者等重点人群发布了LTBI检测和(或)预防性治疗的相关工作规范、技术指南和专家共识。学生群体依据《学校结核病防控工作规范(2017版)》[31]开展密切接触者筛查和预防性服药措施，但由于缺少国家层面的政策推行及具体落实措施，其他重点人群LTBI的管理目前不作为国家结核病控制策略的重要部分。

五、LTBI筛查

(一)LTBI筛查方法和不同人群筛查方法建议

1.LTBI筛查方法：目前主要有两种基于细胞免疫学原理的LTBI检测方法， TST和IGRA。TST成本较低、应用广泛，但其特异性受卡介苗(BCG)接种的交叉反应、非结核分枝杆菌(NTM)、BCG接种次数等多种因素的影响，并且需要对检测对象至少进行2次随访。IGRA是近年新出现的一种结核感染试验诊断方法，结果不受BCG接种的影响，具有较好的特异性。美国疾病预防控制中心已将IGRA作为LTBI的推荐检测方法[32]。但IGRA成本较高，并要求配备专业的检测设备和人员，也使得该方法在欠发达国家和地区的应用受到限制。有文献表明，由于BCG接种的影响，TST和IGRA两种试验结果的一致性较差[33]，说明既往基于TST结果的流行病学调查可能过高估计了我国结核感染的负担[34]。鉴于IGRA试验的动力学特点，处于临界值的结果最好连续监测，至于连续监测间隔的时间还需要在以后大量的临床和LTBI研究中去确定[35]。欧洲国家推荐用两步法诊断LTBI，即先用TST检测，对TST阳性者再用IGRA进行验证，认为成本-效益最高[36]，也有报道认为单用IGRA的成本-效益最高[37-38]。日本接触者调查中，IGRA检测已成为接触调查中筛查LTBI者的标准检查方法。此外，IGRA的使用避免了对有BCG接种史而造成TST检测假阳性者进行预防性治疗，因而降低了预防性治疗的患者例数[39]。目前，重庆智飞生物制品股份有限公司已研制出重组结核分枝杆菌融合蛋白(ESAT6-CFP10，EC)皮肤试验试剂，该方法结合了TST和IGRA的优点，可以有效鉴别BCG接种和结核分枝杆菌感染。基于结核分枝杆菌早期分泌抗原靶蛋白6(ESAT-6)和培养滤液蛋白10(CFP-10)研发的用于LTBI检测的还有丹麦哥本哈根血清研究所C-Tb检测及俄罗斯Generium公司的Diaskin test皮肤试验试剂[40-41]。

2.不同人群筛查方法建议：TST和IGRA方法各有优缺点，目前我国LTBI诊断标准仍将两种方法均作为筛查手段。(1)根据《学校结核病防控工作规范(2017版)》[31]，针对学生的结核病筛查以TST为主，结合症状和胸部影像学检查结果进行综合判断。(2)对于肺结核患者的密切接触者等，仍以症状筛查、胸部影像学检查为主。“十三五”全国结核病防治规划建议对肺结核患者的密切接触者、65岁以上老年人、糖尿病患者等结核病重点人群的检查，以及对出入境人员、监管场所(监狱、看守所、拘留所、收容教育所、强制隔离戒毒所、强制医疗所等场所)羁押人员、流动人口等重点人群的筛查，应该以TST为主要方法，有条件者可使用IGRA[42]。(3)对健康人群的筛查应该首选TST试验，阳性者可进一步采用IGRA帮助确认。(4)排查儿童LTBI时，先采用PPD试验，对PPD试验阳性者可再行IGRA辅助确诊。(5)对HIV感染、类风湿关节炎等自身免疫性疾病，以及器官移植等免疫功能受损患者应单用IGRA或联合使用PPD试验，HIV感染者在方法选择上优先考虑IGRA，PPD试验不适合用于此类人群[43]。总之，在开展LTBI监测所采用的检测方法上，应从不同地区结核病的负担状况、经济发展水平、检测方法优缺点等多种因素综合加以考量。

(二)LTBI筛查时间及筛查结果解读

潘律民........................................................................................................................................................................................亨斯迈聚氨酯事业部亚太区总裁

对于检测时间的研究，根据日本经验，LTBI检测窗口期(大多数感染者阳转的时间)为暴露后2个月，建议接触者在最后一次暴露后2～3个月进行IGRA检测。对于延误诊断的患者，与其长期接触者必须在诊断后立即进行检查[39]。

LTBI的判定及筛查结果依据《WS 288—2017 肺结核诊断》[44]与《WS 196—2017 结核病分类》[2]进行解读。刘二勇等[45]汇总了在不同人群中采用TST、IGRA筛查方法及其潜伏感染的判定标准。TST对于LTBI阳性截断值的标准在不同人群及不同疫情地区有所不同，但因其受BCG接种等影响，TST不能准确判定LTBI；有文献表明可以利用接触者在聚集性感染暴发前后的TST硬结平均直径净增值进行判定，可以规避BCG接种等因素造成的影响，但局限在于需要接触前的TST记录[46]。Menzies等[47]建立了一种算法模型，基于年龄、种族、出生地、TST试验结果等多方面信息能计算出LTBI的风险，以及一生中发展成活动性结核病的风险，为确定预防性治疗对象提供了新思路。在中国等结核病高负担国家，IGRA阴性排除结核病的意义要大于其阳性诊断结核病的意义。IGRA结果难以区分活动性结核病和LTBI，且无论阳性程度如何，均难以评估结核分枝杆菌被激活成为活动性病变的风险。但短期内有过结核病接触史的患者阳性细胞数较多时较有意义。

六、LTBI的干预措施

(一)预防性服药方案研究

LTBI的诊断和治疗，其目标人群是有从LTBI发展成活动性结核病的高风险的人群。预防性服药的评估要素包括TST/IGRA检测结果、国家的结核病发病率、是否近期感染结核分枝杆菌、胸部影像学检查结果、是否为密切接触者、是否为免疫力低下人群或是否服用免疫抑制药品等。2020年版《中国结核病预防控制工作技术规范(2020年版)》[48]推荐预防性治疗的重点对象包括：与病原学阳性肺结核患者密切接触的5岁以下LTBI儿童；HIV感染者及AIDS患者中的LTBI者，或LTBI检测未检出阳性而临床医生认为确有必要进行治疗的个体；与活动性肺结核患者密切接触的学生等新近确定为LTBI者。一直以来，研究者迫切寻找有效、短期、更易耐受和更安全的预防治疗LTBI的方案。不同人群的预防性服药治疗方案可以参考世界卫生组织2018版《潜伏结核感染管理指南》[24]和美国2020版《潜伏性结核感染的治疗指南》[49]。根据《中国结核病预防控制工作技术规范(2020年版)》[48]，我国LTBI者预防性服药方案见表3。

(二)预防性服药的治疗效果评估及影响因素

对于预防性治疗效果的分析，均以人群为基础进行研究，即群体预防性治疗结束后，随访观察该人群几年内(一般2～5年)发展成为活动性结核病的危险性、治疗完成情况及不良反应率等[45]。但对于预防性服药个体，应如何评估其预防性治疗效果，是否还存在LTBI值得探讨。目前只有《学校结核病疫情流行病学调查和现场处置专家共识》[50]中提到，完成全疗程治疗的服药对象，在疗程结束时应进行胸部X线摄影复查，其余文献较少提到此部分内容。很多研究表明，在LTBI或活动性结核病的治疗过程中，甚至在未进行LTBI治疗的情况下，IGRA结果不稳定[46,51]，不能作为化疗疗效或预防性治疗效果的判定指标。在新加坡临床指南中，也明确IGRA不能用于LTBI预防性治疗效果的评估[52]。也有文献指出，如果同时检测与治疗反应相关的特异性T细胞所分泌的IFN-γ和白细胞介素-2(IL-2)，则可监测患者治疗效果及判断患者是否已经治愈[53]。总之，目前以何种指标来判定个体预防性服药案例的治疗效果仍值得研究。

LTBI控制效果受再感染风险的影响[54-55]，LTBI治疗的保护周期也与再感染的风险有关。有研究发现，在结核病高疫情地区HIV感染者中预防性抗结核药品治疗的保护周期较短[56]。来自南非的报告显示，在HIV感染及结核分枝杆菌新发感染风险较高的地区，预防性治疗的效果可能仅能维持6～12个月[57]。大规模开展LTBI筛查和治疗对结核病控制没有明显影响[58]。因此，制定LTBI控制策略及评估其效果都要充分考虑到当地结核病疫情和干预后再感染的风险。

表3 LTBI者预防性治疗方案

注表格内容来自于文献[48]

1.免疫干预：由于结核病的发生、发展与宿主针对病原体的免疫反应密切相关，LTBI者免疫状况较好，通过合理有效的免疫调节或免疫治疗可降低发病风险，甚至有望彻底清除体内结核分枝杆菌。刘其会等[59]系统性总结了国内外结核病的辅助免疫治疗研究进展，为了解结核病的免疫调节和治疗机制提供了依据。

2.LTBI人群预防用疫苗：目前，我国母牛分枝杆菌疫苗已完成Ⅲ期临床试验，是全球率先完成Ⅲ期临床试验的结核病疫苗。无细胞耻垢分枝杆菌灭活疫苗已完成Ⅱ期临床研究(临床批件号：2007L01220)。LTBI人群预防用重组结核AEC/BC02疫苗，已进入预防LTBI发病用的Ⅰ期临床研究[60]。2019年10月，英国葛兰素史克公司发布了其研发的M72/AS01E疫苗在预防成年人LTBI方面取得了54%的保护率。这一研究也是近年来结核病疫苗研发的最大成果[61]。

七、其他问题探讨

1.活动性结核病与LTBI鉴别研究：γ干扰素诱导蛋白10(IP-10)已被广泛用于结核感染检测。有Meta分析表明，IP-10也是区别LTBI、活动性结核病的潜在生物标志物[62-63]。但也有文献指出，单一生物标志物在识别结核病或其他肺部感染方面不可靠，需要联合其他生物标志物。近期，一系列细胞因子生物标志物如表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)、可溶性CD40配体(sCD40L)、血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)或TNF-α、IL-12 p40蛋白、IL-17被用来作为活动性结核病或LTBI的可能性免疫诊断指标[64-65]。也有研究显示，IFN-γ、IP-10、血清白细胞介素-1受体拮抗剂(IL-1Ra)、未受刺激的IP-10、VEGF、IL-12 p70等6种细胞因子可作为识别活动性结核病、LTBI及非结核的生物标志物[66]。

2.近期潜伏感染研究：目前全球新发结核病患者绝大多数是近期感染(1～2年内)后导致的，近期传播是导致结核病疫情高的主要原因。Houben和Dodd[6]利用数学模型预测全球约1%的人口(即5600万例)为结核分枝杆菌近期感染，但目前还缺乏鉴定结核感染时间的方法，即还没有方法从17亿LTBI者中鉴定出5600万例近期感染者。正因为如此，世界卫生组织强调5岁以下儿童是预防性干预的主要目标人群，因为儿童感染者可以肯定是近期感染的[67]。

目前，世界上应用最广泛的结核分枝杆菌基因分型方法是IS6110限制性片段长度多态性(RFLP)，IS6110 RFLP是根据IS6110插入序列在结核分枝杆菌基因组中的数目及位置不同来区分不同的菌株，有很好的分辨率。在世界上不同国家和地区的结核病流行病学研究中，IS6110 RFLP基因分型法被广泛用于鉴别不同型别的结核分枝杆菌(如北京基因型菌株)，并根据是否为同一菌株追踪其近期传播链，从而识别结核病的暴发(如医原性感染等)、追踪结核病的传播路径、区分内原性复燃与近期外原性再感染，以及实验室污染等[68]。

3.LTBI者的发病风险预测：能否预测LTBI者发展为活动性结核病的风险对于临床意义重大，尤其对于我国这样资源相对匮乏的高负担国家。有研究表明，TST及IGRA等LTBI检测方法预测结核病发病风险能力较弱，TST阳性者只有5%～10%的人群发病，IGRA检测预测发病风险的能力为13%[69]。来自开普敦大学南非肺结核疫苗项目和美国西雅图传染病研究中心的研究人员领导的国际研究小组，在LTBI人群血液中发现存在患上活动性肺结核高风险的生物标志物，这组由16个基因组成的结核病风险标志物早在上述LTBI志愿者罹患活动性肺结核18个月前就可在他们的血液样品中检测到。如果在进一步的临床试验中得到验证，那么基于这种血液生物标志物的测试方法可以帮助医生有针对性地靶向治疗高危人群，从而阻止这些高危人群罹患活动性肺结核[70]。

世界卫生组织[24]《潜伏结核感染管理指南》从LTBI高危人群筛查、检测、治疗、不良事件监测、坚持和完成治疗、监测及评价工作等方面提供全球性的建议和指导，为我国开展LTBI筛查和预防性服药提供借鉴。但目前我国尚未形成成熟的系统性干预策略，中国LTBI管理需要探索一条适宜高负担国家的新路径[71]。作为结核病和LTBI高负担国家，我国对于LTBI者的发现及管理还存在欠缺。笔者建议建立国家层面的LTBI者筛查、上报机制，完善预防性服药对象的判定标准、服药管理流程、疗效评估等制度体系，进一步推动和完善国家相关政策的制定和实施，最终实现终结结核病流行的目标。