快报 | 基于全基因组测序的四川彝族人群结核分枝杆菌耐药情况研究

作者：高文凤，陈晓茹，姚亮，李京，高媛，李婷，李运葵，王为娜，张书，何金戈

第一作者及单位：高文凤，四川省疾病预防控制中心结核病预防控制所

通信作者及单位：何金戈，四川省疾病预防控制中心结核病预防控制所

Drug Resistance of Mycobacterium tuberculosis Based on Whole-Genome Sequencing in the Yi Ethnic Group, Sichuan Province, China

Wenfeng Gao, Xiaoru Chen, Liang Yao, Jing Li,Yuan Gao, Ting Li, Yunkui Li, Weina Wang, Shu Zhang, Jinge He.

Journal of Immunology Research, 2023, 2023:4431209

doi: 10.1155/2023/4431209.

研究背景

结核病(TB)是一种对全球公共卫生造成威胁的慢性传染病。虽然全球负担稳定，但耐药结核病(DR-TB)由于治疗方案有限、疗程长、治愈率低、二线抗结核药物价格高且不良反应严重，使世界卫生组织终止结核病战略面临巨大挑战。

凉山彝族自治州(凉山)位于四川省西南部，山地居多、彝族聚居、经济文化落后。前期研究发现，相较汉族地区，彝族地区结核病疫情更为严重，特别是在艾滋病疫情高发地区。目前，未有彝族人群结核病的耐药情况及其影响因素的相关研究报道。本研究以凉山HIV流行最为严重的布拖县为研究现场，首次采用全基因组测序技术研究彝族人群结核分枝杆菌耐药情况和遗传多样性，识别耐药影响因素及其与HIV感染的关系。

研究方法

本研究纳入了2019年3月至2021年3月在布拖县人民医院确诊的所有彝族肺结核患者，诊断标准为《结核病诊断标准》 (WS288 - 2017)。收集纳入患者的痰标本，采用简单法进行固体培养。通过PNB鉴定培养物是否为结核分枝杆菌，继而进行全基因组测序和分析。

患者人口学资料(性别、年龄、职业和人口普查记录)和临床特征 (HIV感染状况、既往病史结核病治疗、就诊延误、卫生系统延误和患者来源)均来源于中国结核病信息管理系统。就诊延误被定义为患者首次出现症状至首次到结核病定点医疗机构就诊的时间。卫生系统延误被定义为患者首次到结核病定点医疗机构就诊至确诊的时间。

本研究获得的全基因组数据经处理后与现有结核分枝杆菌药物数据库进行比较，预测各菌株对12种抗结核药物的耐药谱。通过最大似然法建立系统进化树，并使用iTOL(https://itol.embl.de/)进行可视化。

使用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析，分类资料采用χ2或Fisher’s精确检验，耐药结核病的危险因素分析采用相关分析，以P值＜0.05为差异有统计学意义。

研究结果

1.人口学及临床特征：2019年3月至2021年3月，布拖县人民医院共确诊784例彝族肺结核患者，得到培养物146株。133株为结核分枝杆菌，进行了全基因组测序。7株测序失败，最终纳入116例患者的菌株进行分析。

116例患者中，男性79例(68.10%，79/116)，中位年龄为38岁(7～83岁)；患者多为当地居民 (94.39%, 101/116)。以初治患者为主(91.38%，106/116)，复治患者10例(8.62%)。艾滋病毒感染者占34.48%(40/116)。卫生系统延迟的中位数为2.5d；就诊延迟的中位数为35d。绝大多数患者是通过追踪发现的。所有患者的人口学资料及临床特征见表1。

表1 116株彝族肺结核患者人口学资料及临床特征

2.系统进化分析：对116株来自四川彝族人群的结核分枝杆菌全基因组序列构建进化树（图1）。75.86%(88/116)的菌株为谱系2 (L2，东亚基因型)，24.14%(28/116)为谱系4 (L4，欧美基因型)。L2.2占比最高，为75.86% (88/116)；其次是L4.5(18.97%，22/116)和L4.4 (5.17%, 6/116)。

图1 116株来源于四川彝族人群的结核分枝杆菌系统发育树

3.耐药性预测：116株菌株中，33株检测出了耐药相关突变，任意耐药率为 28.45%。检出单耐利福平（RR-TB）、耐多药（MDR-TB）和准广泛耐药（pre-XDR-TB）菌株分别为22、12和7株，耐药率为分别为18.97%、10.34%和 6.03%。初治患者中， RR-TB、MDR-TB和pre-XDR-TB的耐药率为15.09% (16/106)、7.55% (8/106) 和2.83% (3/106)；复治患者中为60.00% (6/10)、40.00% (4/10)和40.00% (4/10)。HIV/AIDS患者中RR-TB、MDR-TB和pre-XDR-TB的耐药率分别为25.00%(10/40)、 15.00% (6/40)和7.50% (3/40)；L2谱系中为22.73% (20/88)、12.50% (11/88)和6.82%(6/88)。在老年患者(≥65岁)中未发现耐药菌株。

116株菌株对不同药物的耐药情况和基因突变类型见表2。耐药率排名前五的药物为利福平(RIF: 22/116, 18.97%)、异烟肼(INH: 13/116, 11.21%)、链霉素(Sm: 12/116, 10.34%)，氟喹诺酮类 (10/116, 8.62%)和乙胺丁醇(EMB: 8/116，6.90%)。

表2  116株菌株耐药及基因突变类型

4.耐药特征分析：复治患者的RR/MDR-TB和pre-XDR-TB比例高于初治患者(χ2=12.155, P=0.003; χ2=22.495, P=0.001)。女性患者的pre-XDR-TB比例高于男性(χ2= 5.456, P=0.032)。转诊患者的pre-XDR-TB比例高于其他来源患者 (χ2 =15.134, P=0.002)。RR/MDR-TB和pre-XDR-TB在不同HIV感染状态和不同菌株谱系患者中无明显差异。结果见表3。

表3  四川彝族人群耐药结核病患者人口学、细菌学和临床特征

研究结论

四川彝族人群结核病的耐多药率为10.34%，耐药情况形势严峻，且有进一步加剧的趋势。当地结核分枝杆菌的优势株为L2，应关注该基因型的流行情况。复治患者是耐药的高危人群。应推广标准治疗方案，加强患者管理，减少不规范治疗引起的获得性耐药。女性和转诊患者是准广泛耐药结核病的高危人群。老年患者(≥65岁)中未发现耐药菌株。HIV合并感染和菌株谱系与耐药结核病无显著关联。全基因组测序是目前有效的耐药预测和遗传多样性分析工具，可广泛应用于指导治疗方案的设计和公共卫生政策的制定。

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供稿：高文凤

编辑：于  菲

审校：范永德

发布日期：2023-02-16