结核分枝杆菌相关γ -干扰素定量检测在脊柱结核诊断中的应用

康新桂，周海洋，徐娟丽，周 飞，王中兴，王 睿

南京市中西医结合医院骨科，南京 210014

脊柱结核是最常见的骨与关节结核，其较高的致残率及逐年增长的发生率严重影响患者的生活质量，是全球性的公共卫生问题［1］。病原学检查与菌种鉴定因周期长、操作繁琐、存在潜在风险等原因，远不能满足脊柱结核的早期诊断。近年来，基于结核感染免疫学诊断的新技术——结核分枝杆菌相关γ -干扰素定量检测（TB-IGRA）在结核病的诊断方面显示出较高的应用价值［2］。目前有2 种成熟的TB-IGRA 技术：一种是酶联免疫吸附试验（ELISA），主要检测T 细胞经特异性抗原刺激后在全血中释放的γ -干扰素；另一种是酶联免疫斑点试验（ELISPOT），是将单核细胞从全血中分离出来，在体外环境中培养并检测在特定刺激下分泌γ-干扰素的T 细胞数量。这2 种方法原理相似，但在检测技术和具体操作上略有不同［2-3］。TB-IGRA 在肺结核的早期诊断方面应用广泛，但在脊柱结核中的研究相对较少。本研究通过比较TB-IGRA 中的ELISA 法与其他结核检测方法在诊断脊柱结核方面的差异，分析TB-IGRA 在脊柱结核诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2017年1月—2017年6月本院骨科收治的疑似脊柱结核病例。收集并整理患者的基本信息、影像学资料、合并症、病理报告及外周血TB-IGRA、抗结核抗体（TB-Ab）检测结果，所有患者均采用手术治疗，并于术中留取病理标本，对脓液较多的患者行利福平耐药实时荧光定量核酸扩增检测（Xpert MTB/RIF）。结合最终临床诊断，分为脊柱结核组和非脊柱结核组。脊柱结核组纳入标准：①患者X 线片、CT 及MRI 具备脊柱结核特征（如死骨、椎间隙变窄、冷脓肿形成等）；②病理报告结果符合结核改变（如凝固性坏死、结核性肉芽肿等）；③细菌培养排除非结核分枝杆菌感染；④经规范抗结核治疗后，患者的临床症状（腰背僵硬、盗汗、午后低热、乏力等）明显好转；⑤脊柱结核患者抗结核治疗时间＜ 2 周。非脊柱结核组纳入标准：明确诊断为其他疾病，X 线片或CT 报告无肺结核改变，无传染性结核患者接触史。

1.2 研究方法

1.2.1 TB-IGRA TB-IGRA 诊断试剂盒（ELISA 法）购自北京万泰生物药业股份有限公司。患者入院第2 天清晨采集空腹静脉血标本，分别加入到对照管、检测管及阳性对照管中，每种培养管分装约1 mL 血液标本，充分混匀后置于37℃培养22 h，3 000 r/min 离心10 min（离心半径10 cm），分离血浆，然后通过ELISA 法检测γ -干扰素含量。检测管γ -干扰素含量与对照管的差值≥14 pg/mL，且≥25%对照管判断为阳性，结核分枝杆菌感染可能性高。

1.2.2 TB-Ab检测

TB-Ab ELISA 检测试剂盒购自上海奥普生物医药有限公司。取患者第2 天清晨空腹静脉血标本，离心后取血清，将血清加到检测孔中，15 ～ 20 min内观察并记录检测结果。阳性判断标准为对照线与检测线均出现紫红色线条；阴性判断标准为仅对照线出现紫红色线条；无效判断标准为对照线与检测线均不显示，需要重新检测。

1.2.3 Xpert MTB/RIF

Xpert MTB/RIF 检测试剂盒购自美国Cepheid公司。对术中脓液较多的患者行Xpert MTB/RIF。术中用注射器吸取病灶区域的脓液，送至实验室后加入1.5 mL 标本处理液，轻轻晃匀，37℃孵育15 min；然后再次晃匀，室温孵育5 min，取2 mL置于标本盒，随后将标本盒置于全自动医用聚合酶链式反应（PCR）仪（Gene Xpert Dx System，美国Cepheid 公司）中，自动进行样本过滤与洗涤。用超声溶菌释放出DNA 后与PCR 反应试剂混合，进行半巢式实时扩增并检测荧光信号，2 h 后仪器自动给出检测结果。若检测到rpoB 基因，则认为结核分枝杆菌检测阳性。

1.2.4 病理学检测

将术中所取标本置于10%中性甲醛溶液中固定＞ 24 h，随后常规行脱钙、切片、苏木精-伊红染色，显微镜下观察。阳性判断标准为镜下观察到干酪样坏死、结核结节及郎格罕巨细胞等。

1.3 统计学处理

采用SPSS 13.0 软件对数据进行统计学分析。计量资料以表示；计数资料以例数和百分数表示，组间比较采用χ2检验。以最终临床诊断结果为金标准，计算TB-IGRA、TB-Ab 检测、Xpert MTB/RIF及病理学检测4 种方法诊断脊柱结核的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值。不同检测方法间的一致性采用kappa 一致性检验；以P ＜ 0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般情况

所有患者入院后均接受TB-IGRA、TB-Ab 及病理学检侧，23 例术中脓液较多的患者接受Xpert MTB/RIF。确诊或高度怀疑脊柱结核病（脊柱结核组）28 例，男16 例、女12 例，年龄31 ～ 68（46.0±9.4）岁；合并高血压病6 例，糖尿病9 例，口服激素者2 例。确诊非脊柱结核（非脊柱结核组）16 例，男10 例、女6 例，年龄28 ～ 64（44.0±8.2）岁；其中肿瘤2 例，脊柱炎14 例；合并高血压病6 例，糖尿病4 例。

2.2 TB-IGRA、TB-Ab 检测、Xpert MTB/RIF 和病理学检测结果

TB-IGRA、TB-Ab 检测、Xpert MTB/RIF 和病理学检测的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值结果见表1。χ2检验结果表明，TB-IGRA 与TB-Ab检测结果差异有统计学意义（P ＜ 0.05），TB-IGRA与Xpert MTB/RIF 及病理学检测结果差异无统计学意义（P ＞ 0.05）。kappa一致性检验结果显示，TB-IGRA与TB-Ab 检测结果一致性较差（κ = 0.25），TB-IGRA与Xpert MTB/RIF 及病理学检测结果一致性较高（κ = 0.68、0.71）。

3 讨 论

近年来，脊柱结核的感染人数呈增长趋势，由于其病程漫长、病情隐蔽，发病早期往往不被患者重视，直至出现神经功能障碍、脊柱骨质破坏、形成窦道时才被发现［2，4］。从某种程度来说，脊柱结核是一种消耗性内科疾病，如能够早期诊治，不仅能遏制疾病的发展，减轻患者并发症，降低死亡率，还有可能达到不经手术治疗而治愈的目的［5-6］。细菌学检查是脊柱结核确诊的可靠标准，但细菌学培养周期长、操作繁琐，而且非典型结核及抗结核药物的应用降低了结核分枝杆菌培养的阳性率，不能很好地满足临床诊断的需求［7-8］。

脊柱结核主要影响患者的细胞免疫系统，细胞免疫中的T 淋巴细胞经结核特异性抗原刺激后，形成活化的效应T 细胞。这些T 淋巴细胞在体外经结核分枝杆菌特异性抗原——早期分泌靶抗原6（ESAT-6）和培养滤液蛋白10（CFP-10）刺激后可分泌细胞因子γ -干扰素。TB-IGRA是一种检测结核感染的新方法，该方法通过检测γ -干扰素浓度及表达γ -干扰素细胞的数量来评估机体是否遭受结核感染［9］。ESAT-6 和CFP-10 具有高度特异性，在卡介苗及非结核菌中几乎不表达，大大降低了临床检测的假阳性率［1，10］。有研究显示，TB-IGRA 诊断肺结核的灵敏度为84.85%、特异度为86.67%［9］，诊断骨与关节结核的灵敏度为86.7%、特异度为61.9%［11］。汪锴等［12］发现TB-IGRA（ELISPOT 法）诊断脊柱结核的灵敏度和特异度分别为93.5%和91.7%，而TB-Ab 检测的灵敏度和特异度分别为61.3%和72.2%。由此可见，不同研究、不同部位结核之间TB-IGRA 的灵敏度和特异度有较大差异。本研究发现，TB-IGRA（ELISA 法）检测脊柱结核的灵敏度和特异度分别为85.7%和68.8%，稍低于汪锴等［12］的研究，考虑为患者个体、区域差异及研究者所制订的脊柱结核诊断标准不同等原因所致。本研究发现TB-Ab 检测的灵敏度和特异度为53.6%和87.5%，该结果与汪锴等［12］的研究相近。值得注意的是，TB-IGRA 与TB-Ab 结果比较差异有统计学意义，两者结果之间一致性较差（κ = 0.25），这与以往研究观点一致［12］。

脊柱结核的病理学改变主要有2 种类型，即增殖型病变和干酪样渗出型病变。一些非典型结核病变仅依据临床症状、影像学等检查很难确定是否为结核分枝杆菌感染，病理学检查较好地解决了这一难题［13］。Yuan 等［10］发现非典型脊柱结核患者中88.5%的病理检查符合结核分枝杆菌感染的病理特点，TB-IGRA 的灵敏度和特异度分别为82.8%和81.3%，并认为非典型脊柱结核患者的营养状况及年龄可能影响TB-IGRA 的阳性率。本研究发现，28 例确诊或高度怀疑脊柱结核组中有26例的病理结果高度提示结核感染，病理学检查的阳性率与TB-IGRA 的阳性率之间差异无统计学意义，且两者结果之间具有高度一致性（κ = 0.71）。由此可见，TB-IGRA 虽然不能确定结核病灶的位置及是否处于活动期，但诊断方便快捷、灵敏度高、无需病灶取材，是一种很好的脊柱结核辅助诊断方法［8］。

Xpert MTB/RIF 是一种新的分子检测方法，在结核分枝杆菌和利福平耐药性的诊断中受到关注［14］，在肺内及肺外结核的诊断中均有很好的应用价值［15］。Wang等［16］依据脊柱结核诊断的综合参考标准（包括临床表现、实验室检查、病理学检查、放射学检查及18个月的随访调查），发现Xpert MTB/RIF 的灵敏度（85.27%）明显高于病理学检测（73.04%）。李祯［17］采用相似的综合参考标准，发现Xpert MTB/RIF同样具有很高的灵敏度（78.7%）。本研究发现Xpert MTB/RIF的灵敏度为68.8%，较上述研究结果偏低。综合分析本研究患者的临床特点，发现个别患者口服激素类药物，可能在不同程度上降低了Xpert MTB/RIF 的灵敏度；本研究样本量相对较少，且针对脊柱结核的诊断标准与上述研究有差异，这都可能造成本研究中Xpert MTB/RIF灵敏度较上述研究结果偏低。此外，不同的取材方式（开放手术、超声定位穿刺及活组织检查）［18］、取材部位（脓液、肉芽组织和干酪样坏死组织）［19］所检测的Xpert MTB/RIF 灵敏度有较大差异。目前尚无Xpert MTB/RIF与TB-IGRA的对照研究，本研究发现Xpert MTB/RIF 的灵敏度（68.8%）低于TB-IGRA（85.7%），但2种检测方法的阳性率间差异无统计学意义，且检测结果之间有较高一致性（κ = 0.68）。

综上所述，TB-IGRA 诊断脊柱结核具有良好的灵敏度和特异度，检测方法方便、快捷，尤其适用于不方便获取病灶组织的患者，在脊柱结核的辅助诊断方面有很好的应用前景。然而本研究为小样本量的回顾性研究，下一步本研究组将进行较大样本量的前瞻性研究来进一步验证本研究结果。本研究中部分患者患有高血压、糖尿病、免疫功能低下（口服激素）等疾病，个别患者术后、出院前与入院时相比TB-IGRA 检测结果出现明显波动，而且淋巴细胞的减少可能对TB-IGRA 的检测结果有影响，因此，合并症、药物、手术干预及外周血（淋巴细胞等）数量对TB-IGRA 的影响仍有待进一步研究。