γ干扰素释放试验在儿童结核病和潜伏结核感染中的诊断价值

李锋 卢水华



·专家论坛·

γ干扰素释放试验在儿童结核病和潜伏结核感染中的诊断价值

李锋 卢水华

目前全球儿童结核病疫情形势严峻，诊断仍然依赖传统的检测方法。结核菌素皮肤试验对于卡介苗接种及非结核分枝杆菌感染不易鉴别。γ干扰素释放试验在国内已逐步推广，对儿童结核病的诊断有较高的敏感度和特异度。在潜伏结核感染的儿童中，结合暴露分级评价，γ干扰素释放试验特异度更高，结核菌素皮肤试验敏感度更高。使用IGRA开展人群大规模筛查并不现实，但是针对性选择高危人群进行检测确有必要。在儿童结核病诊疗领域，应当将IGRA与TST结合起来，取长补短，结合实际情况进行分析。

干扰素γ释放试验； 潜伏性结核/诊断； 敏感性与特异性； 儿童

根据2014年WHO年度报告，估计2013年全球新发结核病患儿约55万例，死亡8万例，形势不容乐观[1]。在儿童结核病的诊断方面，由于细菌学依据的检出率过低，目前仍然是基于阳性结核菌素皮肤试验(tuberculin skin test, TST)，以及与结核病相符合的放射学和临床表现、与怀疑或证实的成人结核病患者有接触的流行病学证据来进行临床诊断。由于TST结果不易排除卡介苗接种与非结核分枝杆菌感染，以及儿童结核病与成人结核病存在不同的临床表现与影像学表现，儿童结核病的漏诊和误诊屡见不鲜。γ干扰素释放试验(interferon-gamma release assay, IGRA)的技术原理是采用卡介苗及大多数非结核分枝杆菌缺失的特异性蛋白早期分泌抗原靶蛋白-6(early secreting antigen target-6, ESAT-6)和培养滤液蛋白-10(culture filtrate protein-10, CFP-10)等作为抗原刺激物，刺激结核分枝杆菌(Mtb)感染者外周血单个核细胞中的结核病特异性活化T细胞分泌γ干扰素，通过定量或定性检测手段判断潜伏结核感染(LTBI)。该技术现已逐步在临床推广并对诊断结核病起到一定辅助作用，受到广大学者重视。现结合自身的经验，笔者浅谈IGRA在儿童结核病中的应用。

儿童结核分枝杆菌感染的特点

儿童结核病与成人结核病有很大区别。儿童感染多是第一次，往往来自家庭成员的密切接触。初次感染后大部分儿童可不发病，致病菌会被清除或局限潜伏下来，成为继发性肺结核的发病根源。在原发感染导致发病的这部分患儿中，由于免疫功能发育不完善更易进展为重症肺结核或发生肺外结核，且愈年幼的患儿病情愈重，病死率愈高。还有部分合并免疫缺陷的患儿，病情演变很特殊，甚至会出现与成人结核病完全不同的临床表现[2]，如合并慢性肉芽肿病的患儿会出现多部位、反复的分枝杆菌感染倾向。这些特点也决定了IGRA检测在儿童结核分枝杆菌感染诊断中作用的特殊性。

WHO于2014年发布的《潜伏结核感染管理指南》中认为潜伏感染是指结核分枝杆菌刺激人体后出现的持续免疫反应，但没有活动性结核病临床依据的一种状态[3]。这个定义强调了“持续的免疫反应”。也有理论认为潜伏感染是人体感染结核分枝杆菌后的“特异”的免疫反应[4]。“持续”提示结核分枝杆菌感染后机体产生的免疫反应可以存在数年甚至更长，“特异”则说明机体针对结核分枝杆菌感染会产生与其他致病微生物不同的免疫反应。无论哪一种定义均是建立在人体免疫功能完善的基础上，如果感染人群对结核分枝杆菌没有产生“持续”或者“特异”的免疫反应时，上述的定义则可能产生偏差。潜伏感染的概念强调的是结核分枝杆菌感染后的状态，是否产生免疫反应则取决于个体在感染后的免疫系统，而免疫系统是有个体差异的，患儿更具有特殊性。由于儿童的免疫系统是一个逐渐发育成熟的过程，尤其是低龄儿童发育不够完善，加上部分有免疫缺陷的儿童，使得结核分枝杆菌感染后是否会出现“持续”或“特异”的免疫反应较成人更难定论。

IGRA在结核病患儿中的敏感度和特异度

2011年，Machingaidze等[5]进行的Meta分析纳入了20项针对儿童结核病的研究，并对其中的10项研究进行一种全血γ干扰素释放检测试剂盒QuantiFERON-TB gold in tube(QFT-GIT)检测活动性儿童结核病的敏感度分析。结果显示QFT-GIT诊断活动性结核病患儿的敏感度最低为53%，最高为94%，差异较大。2014年来自作者团队的研究中，对上海128名儿童进行了QFT-GIT或结核感染T细胞斑点试验(T-SPOT.TB)，结果表明QFT-GIT 在儿童肺结核诊断中的敏感度为86.4%，特异度为81.3%。 T-SPOT.TB在儿童肺结核中的敏感度和特异度分别为72.3%、96.7%[6]。

由于目前TST仍然是诊断儿童结核病的主要手段之一，因此大量的研究均将IGRA检测与TST进行对比，如Bramford等[7]的研究表明QFT-GIT在鉴别活动性结核病方面的表现并没有显著优于TST，但他们发现将二者结合起来，比单用QFT-GIT检测可提高检测敏感度与特异度。如果将结核病患儿进行不同年龄分组，Okada等[8]发现在<5岁的患儿中，QFT-GIT诊断结核病的敏感度比TST显著降低。在确定有活动性结核病的19例患儿中，15例(79%)TST阳性，而只有10例(53%)QFT-GIT阳性。为进行质量控制，在IGRA检测过程中均使用了阳性对照管。Kampmann等[9]在2006年的研究中发现，在年龄<4岁的患儿中，阳性对照管阳性结果的比例比4岁以上的患儿显著降低。Connell等[10]也认为在17岁以前，随着年龄的增长，阳性对照管阳性结果的比例也随之增高，并且与年龄呈正相关。这些结果提示在儿童结核病检测中，IGRA试验的敏感度较成人可能出现下降，尤其是低龄儿童。这也解释了Okada等[8]的研究发现。

当前，在应用IGRA诊断儿童结核病的研究中，关于敏感度与特异度的评价差异很大，这与研究的异质性有关，比如结核病的诊断标准、当地的结核分枝杆菌感染率、确诊结核病患儿(有细菌学或病理学依据)的比率、研究对象的卡介苗接种率、年龄和种族，此外还包括是否合并其他疾病，如HIV感染或其他免疫缺陷等。

应注意到不同的国家和地区上述的背景情况是不同的，因此得出的结论也不尽相同。在我国这样一个结核分枝杆菌高感染的国家，应当更注重国内的研究结果。总体而言，无论是QFT-GIT或T-SPOT.TB检测对儿童结核病均有较高的敏感度和特异度。并且需要注意到对于低龄儿童，IGRA检测可能会出现敏感度下降的现象。

IGRA在儿童LTBI中的价值

儿童LTBI有较高的风险发展为活动性结核病，而且是成人结核病重要的发病根源。因此对儿童LTBI的识别具有重要意义。由于对LTBI的诊断缺乏金标准，目前仍然是基于TST试验和IGRA试验。评价IGRA在LTBI的诊断价值时，往往有研究认为IGRA阳性提示LTBI，而阴性则排除LTBI，并由此得出IGRA诊断LTBI的敏感度与特异度，这样的结论是非常不严谨的。理论上TST试验硬结平均直径≥15 mm被认为是一个可靠的结核分枝杆菌感染的指标，因为BCG接种与NTM感染一般不会引起硬结平均直径达到15 mm。因此大量研究通过对比TST的结果来判断IGRA的检测效力。严格意义上说，这样分析的结论只能是一种推测，更适用于评价IGRA的特异度指标，而针对敏感度评价尚难判断，因为结核分枝杆菌感染后并不一定会出现TST硬结平均直径≥15 mm，当然也不一定会出现IGRA试验阳性[5]。

由于儿童免疫系统较成人具有特殊性，这使得评价IGRA在儿童LTBI中的检测效力变得非常困难。更为科学的做法是引入“暴露分级”并结合TST进行评价，理论上暴露强度越大，感染的概率也越大。在美国纽约有一项针对207例有结核分枝杆菌暴露风险儿童的研究中，Lighter等[11]发现在只有TST阳性的患儿中QFT-GIT检测阳性率仅23%，随着暴露风险级别的增高，QFT-GIT检测的阳性率也提高，这提示QFT-GIT检测的特异度较TST检测要高。并且发现在没有近期暴露风险的患儿中QFT-GIT检测的敏感度要比TST检测低，提示TST阳性可能是远期的结核分枝杆菌感染。在另一项意大利的研究中，Bianchi等[12]发现有结核分枝杆菌暴露风险的336例儿童中， TST和QFT-GIT检测阳性例数分别为58、60例，其中有1/2 TST阳性儿童QFT为阴性。这一结果再次表明，QFT-GIT检测结果的特异度较TST高，而TST检测结果较QFT-GIT更敏感。

IGRA在儿童结核病诊断中的意义

IGRA检测技术的推广使人们对其在儿童结核病诊断方面寄予厚望，一方面IGRA确有自身优势，如不受BCG接种或NTM感染的影响，24 h即可得到结果；但是另一方面应该看到IGRA也有自身的不足，如对操作技术要求和成本较高，对低龄儿童采血困难等。同时，关于IGRA在不同结核分枝杆菌感染背景下的研究结果不尽相同，对不同年龄段的儿童研究也有差异。我国是结核病高流行国家，无论是结核病患者还是LTBI人群，数量都是非常庞大的。因此，大面积推广IGRA对结核病或LTBI的筛查显然并不合适，但是有针对性地选择筛查较为困难的高危人群、结核分枝杆菌暴露等级较高的密切接触人群确实很有必要。而对于TST试验，尽管存在着特异度不高，需要第二次访视，试验结果易受主观影响等缺点，但是由于其较高的敏感度、便利的操作、低廉的成本，以及广泛的普及等优势，目前仍然在儿童结核病诊断中占有非常重要的地位。

儿童结核病的诊断目前仍然是基于阳性结核菌素试验、与结核病相符合的放射学和临床表现，以及与怀疑或证实的成人结核病患者有接触的流行病学证据来进行临床诊断。细菌学与病理学依据是确诊的金标准，尽管检出率较低，仍应通过反复送检多部位样本提高检出率，不应过度依赖IGRA检测结果来进行诊断与排除诊断结核病。比较理想的做法是，根据受试者具体病情，结合IGRA及TST检测结果进行综合判断。值得注意的是，由于大多数儿童在出生时没有接触结核分枝杆菌抗原，出生后接种的卡介苗与IGRA检测没有抗原重叠，因此当IGRA检测呈现阳性时其临床意义更大，尤其是对于低龄儿童。特殊情况下，对于只有不典型的临床症状、影像学表现，并且缺乏细菌学依据的结核病患儿(比如骨关节结核)，这甚至可以成为诊断结核病惟一的实验室依据。

回顾与展望

由于IGRA和TST检测在临床中更重要的意义在于鉴别LTBI，而我国目前对于绝大多数的LTBI者是否进行预防性治疗还没有形成共识。对于儿童，有研究认为高达40%的2岁以内LTBI者和24%的5岁以内LTBI者在将来会发展为结核病[13]，这一数据是非常惊人的。尽管该数据是来源于70多年前的研究，但是考虑到我国结核病疫情的严重性，以及从源头切断结核病的重要性，我们应当对此数据给予足够重视。IGRA检测技术为我们提供了又一个鉴别LTBI的利器，因此开展对低龄儿童LTBI的研究非常有必要。如果确实存在类似的高发比例，那将对我国结核病防治策略产生重大影响，开展对高危低龄儿童的筛查并且给予积极的预防性治疗将成为必然选择。

在成年人的研究中，有研究发现IGRA检测对于新近感染较TST检测更具有优势[14]，这对结核病的鉴别具有较大意义。也有研究发现无论是否接受治疗，IGRA检测有阴转现象[15]，这不仅对于LTBI的追踪有意义，而且对于特殊患者还可以作为疗效评价的指标之一。而这些结论是否适用于儿童，尚需要开展大力研究。

结 语

总之，IGRA在临床上已经成为诊断结核病或LTBI的重要手段之一，在儿童领域也发挥着越来越大的作用。对儿童患者，IGRA检测有较高的敏感度与特异度；对诊断儿童LTBI，IGRA检测的特异度较好、敏感度有下降现象。临床工作中，应当将IGRA与TST检测结合起来，取长补短，并根据具体病情进行分析。我国儿童结核病防治的形势还比较严峻，如何使用好IGRA这一有力武器，需要临床医生、基础研究人员及疾病预防控制工作者的协作，对我国儿童结核病和潜伏感染者的诊断做出进一步的研究[16]。

[1] World Health Organization. Global tuberculosis control: WHO report 2014. Geneva: World Health Organization, 2014.

[2] 卢水华. “儿童结核病零死亡率”：我们准备好了吗？中国防痨杂志,2014,36(12)：1008-1010.

[3] World Health Organization. Guidelines on the management of latent tuberculosis infection. Geneva: World Health Organization, 2015.

[4] Chee CB, Sester M, Zhang W, et al.Diagnosis and treatment of latent infection withMycobacteriumtuberculosis. Respirology，2013，18(2):205-216.

[5] Machingaidze S, Wiysonge CS, Gonzalez-Angulo Y, et al. The Utility of an Interferon Gamma Release Assay for Diagnosis of Latent Tuberculosis Infection and Disease in Children: a systematic review and meta-analysis.Pediatr Infect Dis J，2011，30(8):694-700.

[6] Li T, Bao L, Diao N, et al.Influential factors of the perfor-mance of interferon-γ release assays in the diagnosis of childhood tuberculosis. Clin Exp Med，2014, 6.[Epub ahead of print]

[7] Bramford AR, Crook AM, Clark JE, et al. Comparison of interferon-gamma release assays and tuberculin skin test in predicting active tuberculosis (TB) in children in the UK- a paedia-tric TB network study. Arch Dis Child,2010,95(3):180-186.

[8] Okada K, Mao TE, Mori T, et al. Performance of an interferon-gamma release assay for diagnosing latent tuberculosis infection in children. Epidemiol Infect,2008,136(9):1179-1187.

[9] Kampmann B, Tena-Coki G, Anderson S. Blood tests for diag-nosis of tuberculosis. Lancet,2006,368(9532):282-283.

[10] Connell TG, Curtis N, Ranganathan SC, et al. Performance of a whole blood interferon gamma assay for detecting latent infection withMycobacteriumtuberculosisin children. Thorax, 2006,61(7):616-620.

[11] Lighter J, Rigaud M, Eduardo R, et al. Latent tuberculosis diagnosis in children by using the Quantiferon-TB gold in-tube test. Pediatrics, 2009, 123(1):30-37.

[12] Bianchi L, Galli L, Moriondo M, et al. Interferon-release assay improves the diagnosis of tuberculosis in children. Pediatr Infect Dis J, 2009,28(6): 510-514.

[13] Brailey M. Mortality in the Children of Tuberculous Households.Am J Public Health Nations Health, 1940,30(7):816-823.

[14] 宋其生,陈秀琴,赵琴,等.结核菌素纯蛋白衍生物试验净增值与γ-干扰素释放试验在结核病群体感染中的诊断价值.中华结核和呼吸杂志,2012,35(9):669-672．

[15] Lee SW，Lee SH，Yim JJ．Serial interferon-gamma release assays after chemoprophylaxis in a tuberculosis outbreak cohort. Infection,2012,40(4):431-435．

[16] 成诗明. 儿童结核病防治策略的发展与展望.中国防痨杂志, 2014,36(12): 1003-1007.

(本文编辑：王然 薛爱华)

The diagnostic significance of interferon-gamma release assays in children with active tuberculosis and latent tuberculosis infection

LI Feng, LU Shui-hua.

Department of Tuberculosis, Shanghai Public Health Clinical Center, Shanghai, 201508

LU Shui-hua，Email：tubercle@shaphc.org

At present, the global situation of tuberculosis in children remains serious. The process of diagnosis still relies on the traditional methods. The results of tuberculin skin test (TST) can not easily identify BCG vaccination and infection with non-tuberculous mycobacterium. Interferon-gamma release assays (IGRA) have been popularized in China, and have a relatively high sensitivity and specificity for the diagnosis of tuberculosis in children. In children with latent tuberculosis infection (LTBI), referring to the exposure classification, the specificity of interferon-gamma release assays is higher and the sensitivity of tuberculin skin test is better. Screening for latent infection in a very large general population with IGRA is clearly unrealistic, but it is necessary for those at a higher risk of tuberculosis development. Clinical manifestation, IGRA and TST should be combined to analysis for the diagnosis of tuberculosis in children.

Interferon-gamma release tests； Latent tuberculosis/diagnosis； Sensitivity and specificity; Child

10.3969/j.issn.1000-6621.2015.07.004

上海市金山区科委(2014-3-17)；上海市公共卫生临床中心(2014Z01)

201508上海市公共卫生临床中心结核科

卢水华，Email：tubercle@shaphc.org

2015-02-11)