中国结核病传播特征及相关影响因素丨深三院结核之窗
中国结核病传播特征及相关影响因素丨深三院结核之窗
结核病（TB）是由结核分枝杆菌（MTB）引起的慢性呼吸道传染病，是全球和我国公共卫生面临的重大挑战之一。根据世界卫生组织（WHO）发布的《2022年全球结核病报告》显示，中国2021年估算的结核病新发患者数在30个结核病负担国家中排第3位。尽管在过去的20年中，中国的结核病控制在很大程度上取得了成功，但是耐药结核病，特别是耐多药结核病和广泛耐药结核病仍在不断出现和广泛传播。
研究背景
根据世卫组织发布的2022年结核病报告，2021年全球估计有1060万例新的结核病（TB）病例是由结核分枝杆菌（MTB）引起的。在这场危机中，耐药结核病的上升，特别是利福平耐药（RR-TB）和耐多药（MDR-TB）菌株，对全球有效控制结核病构成了严重的公共威胁。阻止结核病和MDR/RR-TB的传播对于结核病疫情至关重要。中国拥有全球第三大结核病病例数量；报告估计2021年有78万例新病例，MDR/RR病例的估计数量为3.3万例。在中国，影响TB和MDR/RR-TB传播与出现的因素仍有待深入研究。
研究方法
中国疾控中心国家结核病参比实验室（NTRL）通过整群随机抽样方法，在全国范围内选取70个耐药监测群集。研究涵盖2013年全年疑似结核病新登记患者。采用Illumina Hiseq-2000进行基因组DNA测序。通过设定SNP数量阈值（不超过12个），识别遗传距离相近的传播簇，并使用Phyloviz生成最小生成树，区分本地传播与跨县传播。分析基因组簇中的耐药突变，若簇内分离株共享相同耐药突变，则推断为耐药分离株的传播；若簇内分离株表现出不同耐药基因型且来自既往治疗患者，则认为是传播过程中出现的耐药。初治患者中发现MDR/RR-TB则表明MDR/RR分离株的直接传播。使用卡方检验比较分类变量。
主要发现
研究成功测序了5052株结核分枝杆菌，所有菌株均符合高质量基因组标准。主要谱系为L2和L4。耐药性分析显示MDR-TB的流行率为6.77%。患者群体中，男性占72.92%，农民占66.7%，汉族占92.83%。教育水平以小学及以下为主（44.01%），城市居住者占25.68%，平均年龄为46.97岁。既往结核病治疗率为23.21%，糖尿病史为8.12%，乙型肝炎为3.43%。大多数患者（75.1%）为涂片阳性。
研究确定了452个基因组簇，涉及1160个分离株，县域内聚集比例为23.0%。风险因素包括年轻、大家庭、新发结核、涂片阳性和MDR/RR，而保护因素包括高教育程度（大学及以上）和非体力工作。这些因素可能对聚集性产生影响（表1）。
表1 与聚集可能性相关的风险/保护因素
研究确定了429株MDR/RR结核分枝杆菌分离株，其中149株被聚类到50个WGS簇中。32个簇含相同rpoB突变的分离株，8个簇显示不同基因型耐药性，来自治疗过的患者，可能由利福平敏感（RS）向利福平耐药（RR）转变。9个簇含11株RR分离株，来自初诊患者，显示MDR/RR分离株传播。4个簇既含相同rpoB突变也含不同耐药性，11株由传播引起，2株可能由正向选择引起。308株为独特基因组，其中至少61.4%的MDR/RR-TB患者可能由近期传播引起。
表2显示了与MDR/RR-TB基因组聚类相关的风险/保护因素的单变量分析结果。既往治疗、涂片阳性和较大的家庭人口是MDR/RR分离株聚类的风险因素，而高教育程度和非体力工作者的职业是保护因素。
图1 所有结核分枝杆菌分离株的最小生成树
图2 跨监测点传播聚集性菌株的空间分布
我们定义了在12个单核苷酸多态性（SNP）内的遗传距离，这些距离内的分离株被视为聚类，仅保留聚类的分离株。每个圆圈代表一个聚类。圆圈的大小代表聚类中分离株的数量。每个圆圈的颜色代表分离株的监测点。同一聚类中来自同一县的分离株用白色表示，但这并不意味着所有来自同一地点的白色分离株都是相同的。
基因聚集性的危险因素有较年轻人群（P-趋势性=0.01）、较大家庭规模（aOR=1.11, 95% CI: 1.071.15, P<0.001）、新发病例（aOR=1.48, 95% CI: 1.221.79, P<0.001）、涂片阳性（aOR=1.52, 95% CI: 1.261.83, P<0.001）和MDR/RR（aOR=1.59, 95% CI: 1.232.05, P<0.001）；而较高学历（大学及以上）（aOR=0.57, 95% CI: 0.370.88, P<0.001）、非体力劳动者（aOR=0.72, 95% CI: 0.540.95, P<0.001）是基因聚集性的保护因素。
研究共鉴定429个MDR/RR分离株，其中121个耐药菌株和28个利福平敏感（RS）菌株聚集（图3），形成50个基因簇。在这些基因簇内，有32个基因簇（涉及88个分离株）的同一簇内具有相同的rpoB突变。有8个基因簇（涉及9个分离株）的同一簇内有不同耐药基因，且有TB治疗史，这说明RR-TB突变可能由RS分离株传播导致。另外，有9个基因簇涉及11个RR分离株也表现出不同耐药基因型，但来自于初治病例，表明由MDR/RR分离株传播形成。有4个基因簇同时包含了rpoB突变和不同的基因突变，其中11株来自传播，2株可能来自阳性选择。有308个基因单一分离株，其中141个来自初治病例，147例来自复治病例，20例因无治疗史而未纳入分析。因此，至少有61.4%（251/409）的MDR/RR-TB患者是由MDR/RR分离株传播而来（图4）。
图3 耐多药或利福平耐药分离株与利福平敏感分离株的全基因组测序（WGS）聚类
98个耐多药（MDR）分离株、23个利福平耐药（RR）分离株和28个利福平敏感（RS）分离株被聚类到50个WGS聚类中。
图4 基于治疗历史和基因组分析的MDR/RR-TB分类。MDR/RR-TB：耐多药或利福平耐药结核病
MDR/RR基因聚集性的危险因素有TB治疗史（cOR=2.77, 95% CI: 1.744.42, P=0.001）、涂片阳性（cOR=2.07, 95% CI: 1.064.04, P=0.0328）和较大家庭规模（cOR=1.13, 95% CI: 1.011.26, P=0.0323）；而较高学历（大学及以上）（cOR=0.25, 95% CI: 0.070.88, P<0.0302）、非体力劳动者（cOR=0.44, 95% CI: 0.23~0.85, P=0.0144）是基因聚集性的保护因素。
结论
该研究采用基因流行病学的方法评估了中国TB和MDR/RR-TB聚集特征，并分析了与近期传播的相关因素。该结果强调，耐药结核分离株在MDR/RR-TB传播中起着重要作用。迫切需要采取紧急干预措施，包括早期诊断结核病、快速发现耐药性以及对高危人群和耐药患者实施严格的隔离治疗策略，以遏制结核病和耐药结核病的流行。
参考文献
[1] Dongxin Liu, et al. Transmission characteristics in Tuberculosis by WGS: nationwide cross-sectional surveillance in China. Emerg Microbes Infect. 2024 Dec;13(1):2348505.