结核病被发现已经多100年,经对其研究、控制、治疗,该病曾经得到有效的控制,但近年来,严重耐药结核病(multiple drug resistant tuberculosis MDR-TB)的流行与传播使本已严峻的全球结核病防治形势变得更为紧迫,引起了各国结核病防治工作者的极大关注。世界上约有1/3的人感染结核分支杆菌,每年有800万新患者出现,约300万人死于结核病,而耐药结核分支杆菌的出现,更使得人类健康雪上加霜(1)。来自美国一组统计,美国约有13%的新患者至少耐一种以上抗结核药物,约3.2%耐异烟肼和利福平,耐药超过两种,即为耐多药结核病(MDR-TB)(2)。非洲由于艾滋病的流行,是结核病复活,存在大量耐药病人。欧洲也发生MDR-TB的流行。MDR-TB在世界范围内的增加,严重威胁人类的健康,对结核病的控制造成严重的威胁,世界各国结核病积极寻找MDR-TB产生的原因,探讨控制其发生与发展的对策。综述如下。
一. MDR-TB的概念与研究进展
国外kochi等人总结,在短程化疗前MDR的定义是耐链霉素(SM)和INH,在短程化疗时代,定义是至少耐RFP和INH两种药。2005年,南非Kwazalu-Natal省某乡村医院的内科医生,首先发现耐多药结核病患者,这些患者多是人类免疫缺陷病者(HIV)感染合并肺结核患者(4)。后来2006年3月,WHO和美国疾病预防预控制中心证实了MDR-TB的存在,并在许多国家相继发现MDR-TB病例,情况最多见的是非洲和亚洲。
原发性MDR-TB是指无结核病人,未结受过抗结核治疗的患者首次感染MDR-TB菌株而发生的MDR-TB,多发生在HIV感染的患者。获得性MDR-TB是指感染敏感菌株的结核患者在抗结核治疗中由于不适当治疗而出现的耐药性,多发生在空洞性或双肺肺结核患者。(5)
二.MDR-TB的流行情况
MDR-TB不但具有传染性,且致病性强,一系列调整结果表明MDR-TB已在世界范围内流行与传播。在美国疾病控制中心(CDC)对结核病的耐药情况进行了调查,发现耐药率在逐年增多。例美国加利福尼亚在1993—2006年期间共报MDR-TB患者424例,早期MDR-TB患者占18%,2006年上升至32%。爱沙尼亚、德国、意大利和俄罗斯等4个国家和地区有关MDR-TB 的一项研究结果显示,4583例培养阳性患者中361例(7.9%)为MDR-TB(6)。1998年意大利曾发生欧洲最大的MDR-TB流行,原始耐药的MDR-TB发生率为36.9%。在南非,2005年1月至2006年3月,共有153例患者进行病MTB培养,病菌培养阳性的542例中有221例为MDR-TB。2000年我国第4次全国结核病流行病学调查,结核分枝杆菌耐药性调查显示,初始耐药率为18.6%,初始耐多药(MDR,同时耐HR)率为7.6%,获得性耐药率为45.5%。上述结果提示世界上耐药结核病广泛流行,必须世界性重视起来,保证高质量的诊断、治疗措施及合适的公共卫生政策以阻止MDR-TB的继续蔓延。
结核病与AIDS/HIV是互相促进死亡的伴发病(7)。2005年1月至2006年3月南非有1539例患者进行病MTB培养,病菌培养阳性的542例中有221例为MDR-TB,其中53例合并NIV感染,进行抗逆转录病毒及抗结核治疗,有52例死亡,从收集病标本到死亡的平均存活时间为16天(2—210天),70%患者在30天内死亡。MDR-TB和HIV感染共同作用下的存活率低,死亡率高。HIV感染所致免疫力损害,可使早已感染MDR患者早已稳定的内源病灶再度活跃,或者由于机体抵抗力弱再MTB感染,并很快发病和病情恶化,使这些艾滋病患者死于结核。
三MDR-TB产生的原因
MDR-TB的发生与多科因素有关。(1)结核分枝杆菌有自发的染色体突变的现象,突变后的菌株可产生耐药,但这种突变是缓慢的、分散的、持续存在的。有人统计引起耐INH或RFP的机率大约是1/1016。(2)结核分枝杆菌耐药的生物学机制被不适当化疗打破,由于单药治疗,药物剂量不足及不规则用药所引起的不足,可使结核杆菌敏感菌株在几个月内 变为对多个药物耐药菌株,出现获得性MDR-TB。(3)HIV感染及艾滋病的流行与传播是MDR-TB产生于传播的加速剂。(4)结核病控制措施不能及时有效的执行,不能很好的实施监测和督导,使化疗不能彻底坚持下去,也是MDR-TB发生的重要因素。(5)耐药结核病出现,没有开发和研制出一种新型更特效的药物,是耐药结核病久治不愈,久而久之成为耐多药结核病。.
四.耐药机制
结核分枝杆菌的DNA发生基因突变,经证实95%以上的基因变异是由于抗结核药引起的。结核分枝杆菌这些特有的结构改变仅发生对抗结核药物耐药的结核分枝杆菌。引起耐药染色体突变的抗结核药物有INH、RFP、EMB 、SM、丙硫异烟胺(1321th) 、 喹诺酮类、 甲红霉素等。
INH:被结核分支杆菌内过氧化氢酶-过氧化物酶(catalase 2peoxidase )激活 ,作用于 enoyl -ACP还原酶 ,抑制杆菌酸和细胞壁生物合成。80%INH 耐药菌里编码过氧化氢酶-过氧化物酶的 KatG基因和编码 enoyl -ACP还原酶的 inhA基因发生点突变 ,部分或全部基因缺失。Mdluli等发现β 2酰酮酰基载体蛋白合成酶( kasa, β 2ketoacylacylcarrierproteinsynthetase)上出现了引起氨基酸改变的突变 ,仅发生于没有以上基因突变的 INH耐药菌中。
RFP抑制结核分支杆菌依赖 DNA的 RNA聚合酶 ,抑制转录过程 ,导致细胞死亡。96%RFP 耐药菌株编码 RNA聚合酶β亚单位的 rpoB基因8lbp 区域发生突变 ,碱基插入或缺失使 RFP与 RNA聚合酶亲和力明显减小 ,导致 RFP耐药。利福霉素类衍生物利福布丁 ( rifabutine ) ,利福喷丁(rifapentine )等:已知 RFP耐药菌的 rpoB基因有14种突变 ,其中9种突变对利福布丁和利福喷丁交叉耐药(8)。
PZA: PZA在细胞内酸性环境中经吡嗪酰胺酶作用转变成吡嗪酸而起杀菌作用。72%的 PZA耐药菌株编码吡嗪酰胺酶的pncA基因突变 ,核苷酸丢失或氨基酸替换 ,使酶活性丢失导致耐药。Sreevatsan发现 ,一旦结核分支杆菌对 INH、 RFP、 SM耐药时 ,很可能出现PZA耐药。
EMB:可抑制[D214C]葡萄糖转入阿拉伯半乳糖的 D2阿拉伯酸 ,并抑制阿拉伯半乳糖转移入分支杆菌细胞壁 ,引起 trehalosemono和dimycolates的堆积。(9)70%EMB 耐药菌株编码葡萄糖合成转移酶的 embB基因突变所致氨基酸替换可改变药物-蛋白质的相互作用导致耐药;另 30%EMB耐药菌株可能与 embB蛋白过分表达有关。
SM:结合到形成高保存假结结构的16SrRNA 上 ,妨碍翻译校对 ,抑制蛋白合成。SM耐药菌株编码 16SrRNA ( rrs)和核糖体蛋白 S12( rpsL,其作用可稳定高保存假结结构)基因发生突变 ,影响 16SrRNA 的高顺序结构使之对 SM耐药。
乙硫异烟胺(ETH,1314th) :inhA基因点突变的 INH耐药菌也对1314th交叉耐药 ,提示这两种药均作用于 enoyl 2ACP 还原酶。
喹诺酮类(FQ) :与 DNA复制有关的 DNA螺旋酶 ,由 gyrA和 gyrB编码的 2 个 A亚单位和 2 个 B 亚单位组成。FQ耐药菌里编码 DNA螺旋酶 A亚单位的 gyrA基因发生突变是此类药物耐药的共同机制。gyrA基因突变时出现高度耐药 ,gyrB基因突变出现低度耐药。
五诊断
MDR -TB并无特异性临床表现及特殊X线改变 ,多数患者有肺部症状及发热、 盗汗、 体重下降等结核病全身中毒症状 ,少数患者没有肺部症状和体征。伴有空洞性肺尖结核病灶的典型 X线表现并不常见,任何肺叶均可受累,常为局部、 间质性浸润 ,可伴有纵隔和肺门淋巴结肿大 ,单个或多个肺门实变影 ,某些 X线表现可类似儿童原发性肺结核 , 合并HIV感染常有 CD 4 淋巴细胞平均计数改变。肺外 MDR-TB发生率高达 75%, 常发生播散性病变 ,可有多组淋巴结、 胸膜、 心包、 滑膜、 皮肤等多部位受累 ,常合并其它肺部致病菌感染。[10]
确诊临床怀疑的MDR-TB患者则依赖于实验室诊断。常规耐药结核分支杆菌检测方法费时长 ,需 4~17周方可获得可靠药敏报告 ,致使许多患者在确诊耐药前因疾病进展而死亡。近20多年来用于检测生长结核分支杆菌的Bactec放射免疫测定系统(BactecTB 2460)及近10余年出现的迅速可行的分子基因新技术使 MDR-TB的快速、 准确诊断成为可能。BactecTB 2460将耐药结核分支杆菌检测时间缩短至 15~24天 ,而聚合酶链反应(PCR )的核苷酸扩增技术可将结核分支杆菌基因增扩时间从 18 小时减少到几分钟 ,将累积时间从数天~数周缩短到几小时 ,大大缩短了检测时间。PCR诊断MDR 2TB的常用方法是先用 PCR确定分支杆菌感染 ,再用菌种特异性引物及耐药基因引物行 PCR鉴定菌型 ,确定耐药菌株。
MDR -TB诊断的关键是在结核病诊断的基础上确定耐药菌株 ,目前临床使用和正在研究中的药敏试验方法如下: ,对于监测痰菌涂阳病人 ,收取另外两份痰标本(夜间痰和即时痰)作菌种鉴定和药物敏感性试验。[11] 。标本要再次抗污染和匀化。将沉淀物接种在两试管的 Loewenstein2 Jensen 培养基上和一个加有丙酮酸钠的鸡蛋培养基上。后者最适宜于牛分支杆菌的生长。置于暖箱中37℃培养。接种 48 h后作首次观察 ,以后每周观察1次 ,或至少在 21、 28、 42 和 63 h各观察1次。对每一个分离出来的菌株都要进行形态学和色素检查 ,必须记录菌落出现的日期。如果直至第 63 天(第 9周)仍无菌落生长或发生污染 ,此培养基即被丢弃。菌种鉴定:可通过菌落形态、 烟酸试验和硝酸还原试验来确定为结核分支杆菌。现在国际通用的药敏试验方法是比例法 ,采用Loewenstein- Jensen培养基,检查实验菌株对 H、 R、 链霉素(S)和乙胺丁醇(E)的耐药性。耐药性用在临界药物浓度时的生长菌落的百分数来表示。用Loewenstein2 Jensen培养基时的临界药物浓度:异烟肼:012μg/ml、 利福平 40μg/ ml、 链霉素 4μg/ ml、 乙胺丁醇 2μg/ ml。判定耐药性的标准,即所有药物均为1 %。比例法:含药培养基菌落数/对照管不含药培养基菌落数> 1 %为耐药。H、 R、 E、 S四药用同一标准。
聚合酶链反应(PCR )的核苷酸扩增技术可以通过过分子试验确定耐结核药物突变基因存在,方法:提取DNA →PCR 扩增核苷酸 →用核苷酸序列分析 (DNAsequencing ) 、 固 相 反 相 杂 交 ( solidphase ) 、 异 双 链 分 析(heteroduplexanalysis) 或 PCR 2单链构象多态性分析 ( PCR 2SSCP )测定突变。已试用于临床实验室rpoB引物可检测耐利福平TB ,gyrA引物检测耐喹诺酮类药TB。
随着人们对耐药结核病的重视,研制和开发了一些新的MDR-TB诊断方法,例如:1.显微镜直视下药物敏感性(MODS)检测技术:MODS检测技术是在显微镜直接观察下培养和药物敏感性实验相结合的方法,现今已用于耐药结核病的早期诊断。2.锁定的核酸探针实时PCR(LNA-PCR)技术: LNA-PCR技术可检测MDR-TB旋转酶A基因突变,该突变与MDR-TB对氟喹诺酮类药物的耐药有关。3.硝酸还原酶测定法(NRA):在保证痰标本结核菌阳性基础上,NRA是一种快速检测异烟肼和利福平耐药的方法。
六预防及治疗
由于MDR-TB治疗效果差、费用高、自愈低、复发率及病死率高,使得结核病有卷土重来的趋势,被称为“白色瘟疫”。针对目前严峻形势及结核病控制管理措施薄弱不足的情况,2006年,国际上研讨MDR-TB 的预防与控制,要求提高实验室对MDR-TB的检测能力,提高药物敏感试验的准确性,及时发现耐药病人,加强管理和治疗,制定出MDR-TB的临床处理方案,规范、合理地使用强大杀菌和灭菌的药物,及时治愈病人,最大限度地减少耐药结核病的传播;另外,进一步完善国家结核病控制流程,改善卫生保健人员的防护措施,利用科技网络平台,建立国家结核病监测系统。我国已经开始在部分省市,开展耐药结核监测及预防项目,加大结核病管理的投资。
MDR -TB的治疗原则是参考既往用药史 ,并根据药敏试验结果为指导,制定个体化治疗方案;未获药敏试验前或无药敏条件下需根据用药历史选择未曾用过的二线药和可能敏感药组成新方案。因对于许多MDR-TB患者是最后的治疗机会,选择至少经过药敏试验证实的两种敏感的抗结核药物 ,并要全程督导。MDR -TB治疗的初期 ,最好是住院治疗 ,便于督导、 观察和处理药物毒副反应。体质虚弱的患者,加用免疫调节剂增加抵抗力。对于有外科适应证者 , 采用手术切除耐多药结核病灶 ,可提高治愈率[12]。
关于MDR-TB的治疗,WHO《耐药结核病规划管理指南》推荐几条治疗策略:(1)使用可能有效的第一组药物,如乙胺丁醇、吡嗪酰胺;(2)使用一种敏感或以前从未使用过的注射剂,如阿米卡星、卷曲霉素等,并考虑延长共12月,如有可能在整个疗程中应用;(3)使用新一代喹诺酮类药,如莫西沙星、加替沙星;(4)选用所有以往方案中未被广泛使用或任何可能有效的第四组药物,如丙硫异烟胺、环丝氨酸、对氨基水杨酸钠、特立齐酮等;(5)使用≥2种第5组药物,如氯苯酚嗪、阿莫西林/克拉维酸钾、克拉霉素、氨硫脲等;(6)若证实异烟肼低浓度耐药,则治疗时加大异烟肼用量,注意副作用。(7)使用新研发的抗结核药二芳基喹啉、利奈唑胺等,(8)如合并糖尿病、肝炎、艾滋病,要同时治疗,合理用药,增强机体免疫力,辅助应用微卡、转移因子、卡介菌多糖核酸、 白细胞介素2 α( IL 2 α) 、 γ 2干扰素以及灭活的 BCG等;(9)提供全面监测并保证患者坚持全程治疗。
治疗MDR-TB新的抗结核药物有二芳基喹啉 (diarylquino line, R207910)是比利时研究出来的, 在试管内, 对敏感结核菌有抑制活性, 又能抑制耐药结核菌, 其M IC 为 0 . 06Λgö m l ; 在小鼠, R207910 的杀菌活性比起I NH 和RFP 要超过至少 1 log 单位。用R207910 代替 I NH 或RFP 或 PZA , 可以加速杀菌活性, 2 个月治疗可使培养阳性结核菌完全阴转。R207910 的单次剂量足以抑制分枝杆菌生长达一周之久。对小鼠的有效杀菌的血浆浓度对健康志愿者耐受性良好。若与 I NH 和RFP 联合使用,两个月就将人体内的代谢旺盛不断繁殖的结核菌(A群)清除。与现有药物结合使用时, 能显著推迟耐药菌株产生的时间。比利时Johns Hopk ins 大学临床医师Jacque gro sset (法国人) : 认为此药很有希望。(13)二芳基喹啉是下一个年代抗结核病的皇牌药, 具有高昂的价格进口药,,可用于重症患者。利奈唑胺为合成噁唑酮类抗菌素,经研究此药有抗耐药结核菌的作用,抗MTB的MIC值为0.125-1mg/l,对敏感菌和耐药菌株有同等的抗菌活性,该药口服吸收迅速,安全,临床应用方便,治疗耐药结核可应用于临床(14)。此外,硝基咪唑吡喃、二胺类、吡咯类药经研究有抗耐药结核菌的作用。
多种因素造成并影响MDR-TB的发生与发展,MDR-TB的流行与传播是人类面临的新挑战。目前已经有了一些简单、敏感和特异性的诊断方法,为尽快找到MDR-TB并确诊提供了科学方法,并且新的抗结核药物的研制成功,使得耐药结核病防治前景有望。
参考文献
1 DooleySW,JarvisWR,MartoneWJ,etal 1 Multidrug 2resisant tuberculosis 1 AnnInternMed,1992,117:257 22591
2 2MusserJM 1 AntimicrobialagentresistanceinMycobacteria:molecular geneticinsights1 ClinMicrobiolRev,1995,8:496 25141
3 Shah NS, Wright Droniewski F,et al. Extreme drug resistance in tuberculosis (MDR-TB): global survey of supranational reference laboratoies for Mycobacterium tuberculosis with resistance to second-line drugs.Int J Tuberc Lung Dis, 2005 ,9 Suppl:S77
4.中华医学会呼吸病分会,耐多药结核病的研究与进展,中华结核和呼吸杂志2000,Vol.23-NO2
5中华医学会呼吸病分会,结核病耐药监测述略,中华结核和呼吸杂志2000,Vol.32 NO7
6 migliori GB,Besozzi G,Girardi E,et al. Clinical and operational value of the extensively drug-resistant tuberculosis definition. Eur Respir J 2007,30:623-626
7中华医学会呼吸病分会,严重耐多药结核病的研究进展,中华结核和呼吸杂志2009,Vol.32 NO5
8 [12] 胡忠义. 结核分支杆菌耐多药的基因研究[J]. 中华检验医学杂志,2001,24:73.
9中华医学会呼吸病分会,结核分支杆菌利福平耐药基因突变的研究 吴雪琼 张俊仙 庄玉辉等1998,Vol.12 NO6
10苏州住院耐多药结核病患者的情况分析 吴妹英 王霞芳等 临床肺科杂志 2008年12期
11痰耐药结核分枝杆菌 embB基因的快速检测及乙胺丁醇耐药机制研究 杨松 张耀亭 临床肺科杂志 2009,2 (145-146)
12耐多药肺结核的药物治疗 唐英霞 中外医疗 2009 NO.07
13二芳基喹啉 张天民 临床肺科杂志 2006 ,1 NO.04
14 Ntziora F,Falagas ME.Linezolid for the treatment of patients with [corrected] mycobacterial infections [corrected] a systematic review.Int J Tuberc Lung Dis,2007,11:606-611