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二、抗Mtb药物敏感度试验
(一)一线抗TB药物DST
1.常规方法临床耐药情况分析
常规采用L-J培养法对一线抗TB药物进行DST。据2014年我国文献报道,各地的TB耐药情况仍很严峻。蒋骏等 [11]对苏州市2012年1月至2013年5月371例痰培养阳性的肺结核患者进行菌种鉴定及比例法DST并进行结果分析。371例痰培养阳性患者中,TB患者为316 例,占85.2%;非结核分枝杆菌(NTM)患者55例,占14.8%。耐多药患者为79例,总耐多药率为21.3%;其中Mtb 32例(10.1%,32/316),NTM 47 例(85.5%,47/55);TB患者与NTM患者耐多药率差异有统计学意义( P<0.001)。刘菊秀等 [12]对吉林市肺结核患者痰标本分离培养出的493株结核分枝杆菌进行了10 种抗结核药物的绝对浓度法DST,结果493株结核分枝杆菌中,197例对10 种抗结核药全部敏感,296 例有不同程度耐药,总耐药率为60%,有121株为耐多药结核分枝杆菌,耐多药率为24.5%。
杨娟等 [13]采用WHO推荐的比例法对分离自西藏拉萨地区肺结核患者的198 株Mtb进行4种抗结核药物利福平(rifampicin,RFP)、异烟肼(isoniazid,INH)、链霉素(streptomycin,Sm)、左氧氟沙星(leovfloxacin,Lfx)的DST。结果显示198 株Mtb中耐药菌株有125 株,总耐药率为63.1%(125/198),总耐多药率为29.8%(59/198),初治耐药率为55.1%(64/116),复治耐药率为75.4%(40/53),初治耐多药率为20.7%(24/116),复治耐多药率为56.7%(30/53)。对RFP、INH、Sm、Lfx的耐药率分别为36.3%(72/198)、41.9%(83/198)、41.4%(82/198)和7.0%(14/198)。中国Gao等 [14]在北京收集的41 株对结核合并感染AIDS 的患者的临床菌株做了四种一线抗TB 药物的DST,结果发现总耐药率58.4%,原发性耐药占46.7%,获得性耐药占90.9%,明显高于普通TB 患者。上述研究者均认为TB患者以及TB合并HIV感染患者耐药情况应引起足够的重视。
2.噬菌体生物扩增法(phage amplified biologically assay,PhaB)
熊瑜等 [15]利用PhaB法检测初治肺结核合并糖尿病患者对一线抗结核药物INH,Sm,RFP 和EMB的耐药性,并对结果进行比较,研究结果显示该院痰培养阳性的初治住院肺结核患者对INH,RFP,EMB,Sm 4种一线抗结核药物总耐药率为27.47%,单耐药率为14.84%,研究者认为初治肺结核合并糖尿病患者耐药率高于单纯初治肺结核患者耐药率,但差异没有统计学意义,有待于扩大样本进行深入研究。
3.硝酸盐还原酶试验(nitrate reductase assay,NRA)Imperiale等 [16]
对222份涂片阳性的痰标本改良罗氏培养上直接硝酸还原酶测定(direct nitrate reductase assay,D-NRA)对INH、RFP、卡那霉素(Km)和氧氟沙星(Ofx),进行Mtb鉴定和DST检测,结果与全自动分枝杆菌检测/药敏系统BACTEC MGIT960(MGIT 960)为金标准进行比较。研究结果显示D-NRA约16.9天得到结果,而间接MGIT 960需29 天。研究者认为D-NRA是一种低成本的技术,易于临床实验室开展,适合用于DST分枝杆菌的所有涂片阳性样本。Coban等 [17]对NRA法检测四种一线抗TB药物DST相关文献进行了搜索,并对查到的文献进行荟萃分析。共纳入35篇INH相关文献,38 篇RFP相关文献,22 篇EMB和Sm 相关文献。研究结果显示四种药物的DST 敏感性分别为96%、97%、90%、82%;特异性分别为 99%、100%、98%、96%。直接法和间接NRA 检测所需时间分别为5~28天、5~14天。研究者认为该方法值得进一步推广应用。
4.显微镜观察下药敏试验(microscopic observation drug susceptibility,MODS)
日本Nishiyama等 [18]综述了在Mtb 标准菌株以及临床株上进行的一线抗TB药物DST的MODS法的药物浓度优化。研究显示39种标准菌株得到DST的Cut off值:INH 0.8μg/ml(敏感度为 96.0%,特异度为92.9%),RFP 2.0μg/ml(敏感度100%,特异性 95.5%),Sm 4.0μg/ml(敏感度为90.5%,特异性为 93.8%),EMB 4.0μg/ml(敏感度100%,特异性为91.7%)。即使是涂片阴性的菌株也可以快速得到DST结果。英国Coronel等 [19] 用MODS对接受治疗的TB患者进行RFP、INH的DST的检测,264 份TB患者痰标本同步进行L-J培养和MODS检测。菌株在国家参比实验室进行RFP,INH 的比例法DST。研究显示该方法对MDR-TB检出率为95.8%。与比例法相比较,MODS的INH、RFP药敏结果一致性分别为96.8%和92.6%。研究者认为,对于此类患者改良MODS 法在培养1周后判读RFP,INH药敏结果与参照方法的结果趋于一致,可以更好地为临床服务。
Wikman等 [20]综述了MODS 在HIV 感染患者中诊断TB的准确率。该研究在8种常用数据库中以培养为诊断测试金标准,MODS对HIV感染者进行TB诊断等相关内容全面搜索,并运用了荟萃分析对结果进行处理。3259 篇引文中,选定29 篇进行全文浏览,其中10 项研究包括3075 份样品最终用于分析。研究显示MODS对结核病的诊断总体诊断敏感性为88.3%(95%CI 为86.18%~90.2%)和特异性为98.2%(95%CI为97.75%~98.55%)。对MDR-TB的检测灵敏度为89%(95%CI为66.07%~97%),特异性为100%(95%CI 94.81%~100%)。对于涂阴肺结核其检测敏感度为88.2%(95%CI 86.1%~89.9%)和特异性为98.2%(95%CI 为96.8%~98.9%)。每份标本成本在0.72 美元和7.31 美元之间。平均培养阳性检测时间是8.24 天。研究者认为 MODS 法价廉、快速,对HIV病毒感染者的结核病和耐多药结核病的诊断准确。有研究者以金标准如MGIT 960 以及SD Bioline MPT64 抗原检测为参照,评价自动MODS 检测系统对TB诊断。研究共收集清莱17 家医院360 份标本,结果显示,221 例MGIT 960 培养阳性,而自动MODS 检测结果221 例阳性标本中有9 例假阴性,139 例MGIT 960 培养阴性标本中有4 例自动MODS 检测为假阳性,灵敏度为95.9%,特异性为97.1%。自动MODS培养阳性的中位数时间为10 天 [21]。Martin等 [22]对一种商品化MODS试剂盒进行了评价。该研究同时对2446 份痰标本做了L-J 培养,普通MODS 以及MODS 商品化试剂盒检测。与传统MODS 法比较,该试剂盒的灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为99.3%(98.3%~99.8%)、98.3%(97.5%~98.8%)、95.8%(94.0%~97.1%)、99.7%(99.3%~99.9%)。MODS 商品化试剂盒培养阳性报告时间可从10 天缩短到8.5天。MODS 试剂盒对RFP,INH 的药敏结果与传统MODS以及间接培养法的一致性均为97.9%。研究者认为MODS 试剂盒与传统PCR相比表现更为突出,方便、便宜且安全,未来临床一、二线抗TB 药物DST检测必将对其有巨大的需求。
5.其他新方法
Jang等 [23]开发了一种兼具固体和液体培养基快速、低成本和高效率等诸多优点的水凝胶Mtb 培养法。研究者将卡介苗(BCG)的悬浮液和200 例抗酸杆菌(AFB)阳性临床标本接种在M7H9 液体培养基,并将其与75μl的9-芴甲氧羰基-苯氨酸水凝胶原液混合后培养,37℃监测培养状态至14 天。研究发现BCG的数量随时间增加,14 天内 200 例 AFB涂片阳性标本中158 例中155 例常规培养阳性,3例培养阴性或污染。液体培养法阳性的128 例样本,使用水凝胶培养阳性时间(平均12.6天,区间:7~14天)比常规的液体培养(平均16.2天,区间:6~31天)显著缩短( P<0.0001)。研究者认为,水凝胶支架培养有助于加速临床Mtb的诊断。
我国台湾Yu等 [24] 通过对已被Mtb 抗原检测试剂 MeDiPro或Amplicor 鉴定为Mtb的432份MGIT 960 培养阳性标本进行检测,评估了改良的直接琼脂比例法(MDAPM)作为一种快速检测技术取代了传统的间接琼脂比例法进行DST。结果发现两种方法对一线抗TB药物RFP、INH、EMB、Sm的DST 结果的一致性分别为99.31%、98.38%、98.38%和97.22%。前者比后者可提前2周出报告。因此,作者认为,MDAPM 被认为有助于已经配备MGIT 960 的实验室开展TB诊断。
Patil等 [25]用刃天青试管(RTM)培养法检测100株临床菌株抗结核药的DST,8 天后得到MIC的结果,并将结果与金标准比较。研究者证实该方法对RFP,INH检测敏感度均为100%,特异度分别为98.7%、95.3%,认为RTM是可以同步进行DST以及MDR-TB快速诊断可信赖的检测方法,其最主要优点是没有生物安全危害。
(二)二线抗结核药物的DST
Trollip等 [26]于2011年2月至2012年8月在四个国家和地区进行MODS法二线抗TB药物的药敏浓度的界定的多中心研究。最终确定药物浓度分别为莫西沙星(oxifloxacin,Mfx)0.5μg/ml,氧氟沙星(ofloxacin,Ofx)1μg/ml,阿米卡星(amikacin,Am)2μg/ml,卡那霉素(kanamycin,Km)5μg/ml,卷曲霉素(capreomycin,Cm)2.5μg/ml。研究者认为直接二线抗结核药物 DST时各种药物浓度的最终确定仍需做更多的实验数据支持。申晓娜等[27]综述了L-J比例培养法对194 株Mtb 菌株进行对氨基水杨酸异烟肼(pasiniazid isoniazide para-aminosalicylate,Pa)及INH 耐药性检测,并采用微孔板靛青蓝(Alarma blue)细胞增殖与细胞毒检测法检测其MIC,比较两种药物的体外抗Mtb 活性,以探索Pa对耐药结核病的临床使用价值。
1.L-J比例法测定结果
在0.2μg/ml药物浓度下,INH 耐药菌株对Pa耐药菌株的耐药率为50.4%(69/137),敏感率为49.6%(68/137);INH 敏感菌株对Pa耐药菌株的耐药率为1.8%(1/57),敏感率为98.2%(56/57);耐多药菌株对Pa 耐药菌株的耐药率为46.2%(24/52),敏感率为53.8%(28/52)。
2.MIC测定结果
经Alarma bule 法测得Mtb 标准菌株H37Rv的异烟肼MIC 为0.063μg/ml,Pa 的MIC 为0.031μg/ml结果提示,在相同药物浓度下,异烟肼达到临床耐药水平后,仍有近半数菌株表现为Pa 敏感,虽然在异烟肼敏感的情况下,两者的MIC 分布差别不大,但对于耐INH和MDR-TB,Pa 的MIC分布明显趋向于较低浓度,体外杀菌效力强于INH。研究者认为在耐异烟肼或耐多药结核病的治疗方案中用Pa代替INH可能有一定的效果。
(三)影响临床DST的因素分析
美国Banu等 [9] 对87株Mtb临床分离株用六种检测方法进行了耐药性检测,并对其结果的一致性进行了评估。六种方法包括:L-J比例法、MGIT960、利福平耐药实时荧光定量核酸扩增检测技术(Xpert Mtb/RIF)、线性探针检测技术MTBDR plus、MycoTB MIC检测和实验室自制的Mtb 噬菌体定量PCR。80%的分离株为多耐药菌株。结果显示分枝杆菌定量PCR方法报告时间最短,L-J比例法最耗时,而MGIT方法常需重复测试( P<0.05)。所有方法对异烟肼(INH)检测结果敏感或耐药的检测一致的菌株占82%,而对于RFP、EMB和Sm等检测结果完全一致分别为77%、50%和51%。EMB和Sm药敏结果一致性减弱的原因主要在于MGIT的EMB结果(Kappa系数区间0.26~0.30)和L-J 培养的Sm结果(Kappa系数区间0.35~0.45)与其他方法有很大程度差异。Mtb噬菌体PCR和MycoTB MIC板是唯一可检测除环丝氨酸外的所有二线抗TB药物敏感性并揭示所有药物显著地定量关系的检测方法,以及除对氨基水杨酸外对所有药物检测结果均有中度至良好的Kappa系数。综上所述,实验室更应考虑上述因素来选择适合的药敏检测方法,尤其对临床急需的EMB和Sm检测更要仔细。
谷蕴婷等 [10]探讨和分析了使用绝对浓度法DST时不同报告时间结果不一致的原因。研究共收集采用绝对浓度法于37℃含INH的L-J培养基上培养4周时无菌落生长、时间延长至6周后才生长的13株菌株(含药培养基延迟生长菌株)。这些菌株来源于11例结核病患者(2例患者的菌株在低浓度和高浓度INH时均有菌落生长);同时收集这11例结核病患者的临床敏感株作为对照菌株,共计24株菌株,进行比例法药敏试验和PCR菌种鉴定,并利用Mtb散在分布重复单位(mycobacterium interspersed repetitive unit,MIRU)和结核分枝杆菌间隔区寡核苷酸分型(spoligotyping)技术进行基因分型,并选择对照菌株和含药培养基延迟生长菌株MIRU分型不同的3株菌株进行人工模拟不同浓度INH时混合的敏感菌株和耐药菌株进行绝对浓度法药敏试验,观察不同报告时间(4周和6周)的药敏试验结果。结果发现24株菌株经PCR鉴定均为结核分枝杆菌复合群。比例法药敏试验中13株含药培养基延迟生长菌株均对INH耐药,11株对照菌株均对INH敏感。3例患者的对照菌株和含药培养基延迟生长菌株分型属于不同型别,分别为北京基因型和T2型、北京基因型和H3型、北京基因型和T2型。人工混合感染的3株菌株比例(临床株:H37Rv)小于1︰128时可能会出现4周无菌落生长而6周有菌落生长的结果。研究者认为对药物敏感性不同的Mtb造成的混合感染,如耐药菌株的比例较低时,可能造成不同报告时间药敏试验结果不一致的情况。
综上所述,本年度结核病细菌学研究并未有突破性进展。而拥有可以同步进行诊断和药物敏感性试验、价格低廉等诸多优点的MODS法,在WHO的推荐下,在多方学者努力下,进一步向自动化、商业化迈进,这将对其世界范围的推广应用奠定了良好的基础。随着耐药结核病的高发,对于二线抗结核药物敏感性试验的需求将会使其继续成为结核病细菌学研究焦点之一。
(毕爱笑 胡忠义)
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