結核病發(fā)病學

1、2016-11-072016-11-071結核病感染與發(fā)病2結核病近年來隨著流動人口的增加、艾滋病的蔓延及耐多藥結核病的出現(xiàn)，在全球范圍內呈現(xiàn)死灰復燃趨勢，成為全球健康緊急事件。我國是全球 22 個結核病高負擔國家之一，估算現(xiàn)有活動性肺結核患者 150 萬，每年新發(fā)肺結核患者 100 萬。3一、體液不調及接觸傳染學說二、結核病發(fā)病與免疫機理三、肺結核病的發(fā)病機理一、體液不調及接觸傳染學說4結核病是病原菌為結核分枝桿菌復合群（Mycobacterium tuberculosis complex） 其包括： 人型結核分枝桿菌 （M. tb） 牛型分枝桿菌 （M. bovis） 非洲型分枝桿菌 （M

2、. africanum） 田鼠分枝桿菌 （M. microti） M. canetti 注：前三者為人類致病菌 M. microti 為M.tb和M.bovis的中間型 5 結核分枝桿菌在人群中傳播、流行的三大重要生物學環(huán)節(jié)： 傳染源 傳播途徑 易感人群6（一）、傳染源 肺結核患者，尤其痰涂片陽性（5,00010,000/ml）并咳嗽咳痰者為主要傳染源7 含結核桿菌的微滴核（droplet nuclei）的吸入是主要的傳播途徑 肺結核患者咳嗽咳痰、噴嚏、唱歌、大聲說話時可排出含菌的微滴（droplets） 一次咳嗽可排出3500個微滴核（15m） 可在室內空氣中懸浮45小時8影響傳播因素：1）

3、患者病情與排菌量 結核性空洞 107109 浸潤干酪病變 104107 結節(jié)性病變 104106 閉合干酪灶 10210392）咳嗽頻度Loudon 觀察63例患者 014歲同室接觸者感染率 咳嗽頻度 48次/夜 43.9 100m 沉墜落地 510m 較大氣管支氣管沉積 （咳嗽排出） 15m 較長期懸浮于室內空氣中114）與患者接觸的密切程度5）居住環(huán)境因素（大小、通氣等）12 再生氣溶膠（塵埃傳染）的傳染性問題 街道地面上的痰跡 1AFB（） 豚鼠吸入含H37Rv塵土氣溶膠后可被感染13（二）、傳播途徑 經呼吸道傳播 經消化道 ：飲用未經消毒的結核病奶牛的牛 乳，可在咽、扁桃體、腸道發(fā)生

4、結核病 直接接種 ：皮損及相應區(qū)域淋巴結 胎內感染 ：偶見報道14（三）、易感人群 嬰幼兒、青少年、老年 HIV(+)/AIDS 糖尿病、矽肺、糖皮質激素及其它免疫抑制劑長期使用者 營養(yǎng)不良、肝硬化、長期酗酒者 胃切除術后、空回腸吻合術后 腎功能不全、血液透析者 惡性腫瘤、精神病患者 遺傳因素二、結核病的發(fā)病機制與免疫機理1516（一）結核病的發(fā)病機制 結核感染者至發(fā)病一般呈較長時間的慢性過程，短則3周、數(shù)月，長則數(shù)年至數(shù)十年 結核病感染為“一日感染，終生感染” “Once infected, always infected” 17結核病發(fā)生的進程 Wallgren(1948)描述結核病自然發(fā)

5、展的4個階段1、初染后38周 原發(fā)綜合征形成（原發(fā)灶、 淋巴管炎及肺門淋巴結腫大） 結核菌素皮試陽轉2、感染3月后嚴重播散階段血行播散和結腦3、感染34月后，胸膜及其它漿液膜受侵4、原發(fā)綜合征吸收后3年內，慢性播散性骨關節(jié)、 泌尿生殖等結核病發(fā)生5、8年左右，腎結核6、3年后至終生，繼發(fā)性結核病（內源性或外源性）18原發(fā)性肺結核初次感染M. tb M. tb吸入至細支氣管與肺泡并著床 M. tb在肺泡內繁殖形成原發(fā)灶恭氏灶（Gohns focus） 免疫反應形成前，M. tb對數(shù)生長期階段，侵及淋巴管及相應的淋巴結原發(fā)綜合征形成19原發(fā)性肺結核 自限性痊愈原發(fā)灶、肺門、縱隔淋巴結鈣化； 原發(fā)灶

6、進展惡化病變擴大，干酪樣壞死、空洞形成（原發(fā)空洞較少見）及支氣管播散； 淋巴道播散 原發(fā)灶、肺門淋巴結結核惡化，M. tb循淋巴管累及縱隔，頸、鎖骨上下淋巴結或逆向擴散至胸膜、腹腔淋巴結、支氣管旁淋巴結液化破潰支氣管播散、支氣管結核肺不張、淋巴氣管支氣管瘺、食道瘺等 血行播散20繼發(fā)性結核病 內源性“復燃”機制（endogenous reactivation） 原發(fā)感染后潛在病灶的再活動，或早期菌血癥導致的肺尖部、腦實質、腦膜、肝、脾、腎、骨關節(jié)淋巴結的播散灶的重新活動。21外源性再感染（exogenous reinfection） 結核感染者再次感染而發(fā)病 Ritaco等 阿根廷某醫(yī)院發(fā)生M

7、DR-TB傳播 Frieden等 65歲住院肺結核患者分離的M. tb DNA指紋譜，30成簇分布22影響結核感染、發(fā)病進展的因素 侵入人體的M. tb數(shù)量與毒力（致病性）、在 體內的繁殖、持留性等。 M. tb的毒力并不十分穩(wěn)定，多次傳代培養(yǎng)毒力 下降或消失 機體的免疫狀態(tài)（固有免疫與適應性免疫） 化學治療的影響（二）、結核病免疫機理結核桿菌含有脂質、蛋白和多糖類三種成分：脂質：特別是脂質中的糖脂更為重要。糖脂的衍生物之一稱索狀因子（cord factor），能使結核桿菌在培養(yǎng)基上生長時呈蜿蜒索狀排列。這種形式生長的結核桿菌在動物體內具有毒力。23另一種糖脂為蠟質D（wax D），將其與結核

8、菌體蛋白一起注入動物體內，能引起強烈的變態(tài)反應，造成機體的損傷。此外，磷脂還能使炎癥灶中的巨噬細胞轉變?yōu)轭惿掀ぜ毎?，從而形成結核結節(jié)。脂質除可能與毒力有關外，還可保護菌體不易被巨噬細胞消化。24蛋白：具有抗原性，與蠟質D結合后能使機體發(fā)生變態(tài)反應，引起組織壞死和全身中毒癥狀，并在形成結核結節(jié)中發(fā)揮一定的作用。多糖類：可引起局部中性粒細胞浸潤，并可作為半抗原參與免疫反應。2526結核病免疫是T淋巴細胞介導的、巨噬細胞和其它多種免疫細胞參與的、通過各種細胞因子傳遞信號而完成的相互促進、互相制約、多層次的、復雜的免疫反應過程。早在1882年Koch發(fā)現(xiàn)M. tb是結核病的病原菌時就指出“結核桿菌不是

9、結核病的全部原因” 。27 結核病被認為是一個T淋巴細胞介導的保護性免疫反應與病理性免疫反應失衡（調控紊亂）的免疫性疾病。 實驗證明：將已對M. tb有特異性免疫反應的淋巴細胞轉移至另一未經感染的動物體內可使其產生抵抗M. tb的能力而抗TB-Ab的轉移則對感染控制無助。 28柯赫現(xiàn)象 1891年Koch首先發(fā)現(xiàn) 初次感染：豚鼠皮下注射M. tb后無立即反應，1014天后局部浸潤硬結，逐漸潰瘍形成，相關區(qū)域淋巴結受侵，數(shù)月后部分豚鼠因全身播散而死亡29 再次感染：存活的豚鼠再次注射等量的M. tb，注射后數(shù)小時寒戰(zhàn) 、高熱，23天局部浸潤硬結，23周后中心壞死，不久后愈合，無鄰近淋巴結受侵，血

10、行播散及死亡。 提示再次感染時機體已產生細胞介導免疫及遲發(fā)性超敏反應（DTH）30結核病感染、發(fā)病、發(fā)展，個體間存在明顯的差異： 輕者自限性感染良性經過，重者進行性進展乃至死亡（如不治療） 病理組織學變化：增殖性（增生性）、滲出性和變質性三種基本改變：可以變質性、滲出性為主或以增殖性為主 與活動性肺結核患者密切接觸后12接觸者接觸后不久即發(fā)病；2/3接觸者未被感染；1/3接觸者被感染成為潛伏感染者。潛伏感染者中10在其一生中任何時候發(fā)?。ǘ鄶?shù)有免疫功能低下的誘因）31 在發(fā)病人群中，發(fā)病時間、病情輕重和轉歸各異： 原發(fā)性或繼發(fā)性結核病 病變局限于肺部或全身血行播散 病理變化以變質性病變?yōu)橹?，?/p>

11、滲出性病 變?yōu)橹骰蛞栽鲋承圆∽優(yōu)橹鳌?2 以細胞免疫缺陷為主要表現(xiàn)的HIV（）/AIDS患者是結核病高危人群，發(fā)病率為58/年，終生30。（HIV (-) 者，終生發(fā)病率為510%）?？鼓孓D錄病毒治療、CD4 T細胞恢復正常后結核病發(fā)病率降低。33 老年結核病增多，“免疫衰老（immunosenescence）”是重要原因之一。 糖尿病、矽肺、糖皮質激素或其它免疫抑制劑長期使用的非AIDS免疫缺陷宿主是結核病易感人群。 免疫功能高度低下者可發(fā)生臨床經過急劇、兇險、預后差的無反應性結核病。參與結核分枝桿菌感染參與結核分枝桿菌感染自然免疫自然免疫的免疫細胞的免疫細胞1 1 巨噬細胞巨噬細胞巨噬細胞

12、是結核分枝桿菌寄生的場所，也是自然免疫中抗結核分枝桿菌感染重要的免疫細胞。巨噬細胞作用：把結核分枝桿菌固定于巨噬細胞表面；吞噬溶酶體溶解病原體；殺傷細菌或抑制其生長；吸引、募集其他的免疫細胞到達炎癥發(fā)生部位并且把抗原提呈給T細胞激發(fā)獲得性免疫。34很多物質能夠提高巨噬細胞對抗結核分枝桿菌的反應。潘家華等發(fā)現(xiàn)阿糖腺苷(adenosine ADO)能夠增加單核巨噬細胞的數(shù)量，并且能夠通過促進吞噬作用提高這些細胞的抗菌作用。另一研究發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽對于細胞內結核分枝桿菌的生長抑制是十分重要的。35巨噬細胞在細胞免疫中起到很重要的效應器作用，在結核分枝桿菌和其他細胞因子的刺激下，能夠產生很多細胞因子，如：

13、IFN，TNF和IL23，這些細胞因子在抗結核分枝桿菌感染中起著很重要的作用。然而巨噬細胞也產生抑制性細胞因子如：IL6，IL10。36Bernadette等研究發(fā)現(xiàn)IL6能刺激早期IFN的產生，但這對抗結核分枝桿菌感染的保護性免疫反應并不重要。Nagabhushanam等發(fā)現(xiàn)與被感染的巨噬細胞相鄰的正常巨噬細胞在培養(yǎng)基中對IFN的反應性降低，這證明了被結核分枝桿菌感染的巨噬細胞分泌的IL6可以抑制正常的巨噬細胞對IFN的反應性。因此，巨噬細胞的不均一性可能是機體的免疫反應和細胞內病原菌感染疾病轉歸的重要決定因素之一。37參與結核分枝桿菌感染自然免疫的免疫細胞參與結核分枝桿菌感染自然免疫的免疫

14、細胞2 2 自然殺傷細胞自然殺傷細胞(NK(NK細胞細胞) )NK細胞是參與對細胞內病原體免疫的重要成員，多數(shù)人認為它主要是通過產生細胞因子和其他機制來調節(jié)獲得性免疫反應的。在機體對肺結核反應的早期階段NK細胞就被激活，并且是IFN和穿孔素產生的源泉。NK細胞通過激活CD8 細胞產生IFN裂解被感染的細胞，從而把自然免疫和獲得性免疫聯(lián)系起來。然而，有研究表明在結核分枝桿菌感染的晚期階段NK細胞對機體不僅起不到保護作用，甚至產生有害作用。383 3 中性粒細胞中性粒細胞結核分枝桿菌感染后，中性粒細胞的趨化作用增強，并且在結核結節(jié)中聚集。中性粒細胞是首先到達結核分枝桿菌復制場所的免疫細胞。研究表明

15、中性粒細胞能殺死結核分枝桿菌，但是Eruslanov等研究發(fā)現(xiàn)在TB感染中，中性粒細胞過多會導致病理過程的進一步發(fā)展，而不是對機體產生保護作用。39參與結核分枝桿菌感染自然免疫的免疫細胞參與結核分枝桿菌感染自然免疫的免疫細胞結核分枝桿菌是細胞內病原菌，血清中的抗體很難進入細胞內對其進行殺滅，所以細胞介導的免疫反應在控制結核分枝桿菌方面起到了非常重要的作用。在幼年時期功能性的體液免疫反應是感染結核分枝桿菌的重要標志。T細胞亞群在對結核分枝桿菌的抗原特異性免疫反應中起到關鍵性作用。感染TB后CD4和CD8 細胞的數(shù)量增加，并且募集到結核結節(jié)中控制感染、防止結核分枝桿菌的擴散。40 獲得性免疫反應獲

16、得性免疫反應獲得性免疫反應獲得性免疫反應1 CD4 T淋巴細胞CD4 T細胞是介導細胞內免疫反應的主要免疫細胞，識別MHC類分子提呈的抗原，這在抗結核分枝桿菌感染的免疫保護中非常重要。CD4 T細胞另一個重要作用是分泌IFN，IFN是抗結核分枝桿菌感染免疫反應中的關鍵性細胞因子。除分泌IFN外，CD4 T細胞還有非IFN依賴性的抑制細胞內病原體的機制，且在2次應答中占優(yōu)勢。41獲得性免疫反應獲得性免疫反應幼稚型CD4 T細胞可以分化為1型和2型輔助T細胞，尤其是1型在抗結核分枝桿菌感染的免疫中起到非常重要的作用。兩種輔助性T細胞分泌不同的細胞因子，在免疫反應中起到不同的作用。Thl細胞能夠分泌

17、IFN，IL2和IL12等，這些細胞因子在抗結核分枝桿菌感染中對機體起到保護性作用。Th2細胞分泌IL4，IL5，IL10和IL13，這些細胞因子能夠抑制1型T細胞介導的免疫反應，并且能夠使巨噬細胞失活。有的研究發(fā)現(xiàn)隨著病程的進展，Th1型反應向Th2型反應轉化，同時細胞介導的免疫反應受到抑制。42獲得性免疫反應獲得性免疫反應2 CD8 T淋巴細胞CD8 T淋巴細胞也參與抗結核分枝桿菌感染的免疫反應，識別與抗原提呈細胞相聯(lián)的MHC類分子提呈的抗原。CD8 T淋巴細胞能夠分泌IFN，IL4。由于其有抗原特異性溶解細胞的特性，能夠裂解被感染的巨噬細胞，使得結核分枝桿菌的生長受到抑制。43Wang等

18、研究發(fā)現(xiàn)用BCG免疫6和12周后，CD4T細胞缺陷的小鼠產生很好的保護作用，這種保護作用是由CD8 T細胞產生的，這表明CD8 T細胞的初次、再次激活及數(shù)量的維持是不依賴CD4 T細胞的，而且也不需要活的結核分枝桿菌的存在。在結核分枝桿菌感染的后期階段，CD8活躍并產生IFN。除產生細胞因子外，CD8 T細胞通過產生穿孔素，對靶細胞發(fā)揮細胞毒性作用(CTL)。穿孔素在CTL高度表達，使得被結核分枝桿菌感染的靶細胞發(fā)生過早凋亡。44獲得性免疫反應獲得性免疫反應3 3 細胞因子細胞因子-干擾素 (IFN)白介素12 (IL12) 腫瘤壞死因子 (TNF )白介素 4 (IL4)白介素 6 (IL6

19、)白介素10 (IL 10)453-1 干擾素(IFN)IFN是控制結核分枝桿菌感染的一種關鍵性的1型細胞因子，主要由激活的CD4和CD8 T細胞以及NK細胞產生。缺少IFN，機體對結核分枝桿菌的殺傷作用減弱。463-2 白介素12(IL12)IL12也是1型細胞因子，主要由激活的T細胞、B細胞、NK細胞和單核細胞產生。IL12能夠誘導IFN的產生，抑制IL4的產生，調節(jié)l型細胞因子和2型細胞因子之間的平衡，這對于幼稚性T細胞向Th1分化是十分重要的。IL12也是NK細胞和T細胞的激活劑，尤其對NK細胞激活作用顯著。47Feng等研究發(fā)現(xiàn)IL12P40缺陷的小鼠在開始時表現(xiàn)出抑制結核分枝桿菌的

20、生長，生存天數(shù)延長，但最后不可避免地感染上結核分枝桿菌，這表明IL12的產生對于維持肺內Th1細胞的數(shù)量是必需的。阻斷IL12的產生會造成疾病復發(fā)。483-3 腫瘤壞死因子(TNF)TNF由很多免疫細胞分泌，如巨噬細胞和T細胞，在宿主抗細胞內病原體的免疫反應中起到很重要的作用。TNF對于機體包圍感染部位防止擴散起到重要作用。它可以使很多免疫細胞游走并定位在結核分枝桿菌存在的部位。還可以影響?zhàn)じ剿胤肿蛹捌渌馨鸵蜃拥谋磉_，這對于在感染的組織里形成結核結節(jié)非常重要，結核結節(jié)的形成對于包圍感染部位防止擴散是必不可少的。493-4 白介素4(IL4)IL4主要由CD4T細胞分泌，介導Th2型免疫反應，

21、激活Th0型細胞向Th2型細胞分化，并抑制Th1型細胞免疫反應。503-5 白介素6(IL6)IL6是B細胞刺激因子，也能夠激活巨噬細胞；它不僅僅由T細胞產生，而且也可由巨噬細胞、成纖維細胞、上皮細胞等以及其他非淋巴系統(tǒng)細胞產生。IL6可以作用于B細胞和肝細胞、雜交瘤細胞、漿細胞等多種細胞，并通過它的促炎癥反應活性和對其他細胞因子產生的影響來增加機體的抵抗力。5136 白介素10(IL10)IL10也是一種2型細胞因子，由Th2細胞、Th0細胞、單核巨噬細胞系及B細胞產生。據(jù)報道，IL10可以降低CD4和CD8 T細胞的活性，下調單核巨噬細胞的協(xié)同刺激分子的表達，從而使抗原提呈途徑減少，因此說

22、IL10能夠抑制細胞介導的抗結核分枝桿菌感染免疫反應。IL10使慢性結核分枝桿菌感染者肺內的結核分枝桿菌快速大量復制，使在抗結核分枝桿菌感染的反應中起保護作用的TNF，IL12p40和抗原特異性IFN產生減少。52與之相反，有的研究發(fā)現(xiàn)IL10能夠通過使樹突狀細胞轉化為類巨噬細胞，來抑制結核分枝桿菌的生長，因為后者對結核分枝桿菌有更強的吞噬作用。由此看來，這些細胞因子的作用并不是單一的，而是多方面的，不能僅僅注意一方面的作用而忽視了另一方面的作用。53通過越來越多的實驗研究，人們更清楚地認識了結核分枝桿菌感染引起的免疫反應機制。免疫細胞和細胞因子的作用是復雜的、多方面的；在機體不同的狀態(tài)時，它

23、們所起的作用也不相同，并且能夠被很多物質調節(jié)。尤其是有些細胞因子在對抗結核分枝桿菌感染的反應中不僅不能保護宿主，反而起到相反的作用。系統(tǒng)、全面的了解這些免疫成分的作用對于構建疫苗是十分必要的，并且為診斷和治療此病提供了依據(jù)。5455 結核休眠菌（持留菌）結核休眠菌（持留菌） 人體受結核菌感染后，10感染者可發(fā)生結核病，而大多數(shù)以潛伏感染形式存在。 結核菌以潛伏狀態(tài)存在取決于機體的免疫狀態(tài)，取決于細菌的毒力、數(shù)量等多種因素。M. tb能在宿主體內以休眠狀態(tài)存在的能力也是一個重要方面。56休眠菌（持留菌）的提出：1、INH、PZA治療小鼠結核12周，脾、肺組織勻漿培養(yǎng)（），但中斷治療后，M. tb

24、又重新生長。2、組織勻漿培養(yǎng)（）的標本，PCR（），為死菌的DNA？休眠菌的DNA？3、休眠菌是殘存在單核巨噬細胞內極微量代謝靜止期的M. tb57休眠菌（持留菌）的生物學特性： 非增殖期1（NRP1）及非增殖期2（NRO2） 總蛋白合成DNA合成異檸檬酸水解酶、觸酶、超氧化物歧化酶活性小分子熱休克蛋白（16kDa）高度表達58休眠菌（持留菌）如何逃避巨噬細胞的殺滅機制（1）M. tb巨噬細胞吞噬（巨噬細胞表面的特異性受體）加工處理提呈抗原給T細胞致敏T細胞再次遇到M. tb迅速成為效應性T細胞、釋放一系列淋巴因子巨噬細胞聚集于細菌周圍，活化巨噬細胞釋放活性氧代謝產物殺滅結核菌。 已吞噬M.

25、tb的吞噬體和溶菌酶融合吞噬溶酶體溶解殺傷M. tb59(2) M. tb逃避巨噬細胞的吞噬和殺滅 1）通過選擇巨噬細胞表面不同的受體而抑制巨噬細胞活化 2）抑制吞噬體與溶酶體的融合 3）細胞壁的脂阿拉伯甘露糖（LAM）的抵抗作用： 可清除具有細胞毒的氧自由基；抑制蛋白激酶C的活性；阻斷IFN誘導巨噬細胞樣細胞系的基因轉錄；誘導TNF的生成。 4）小分子熱休克蛋白的抵抗作用60三、肺結核病的發(fā)病機理61內源性“復燃”學說淋巴液郁滯學說氧分壓學說血流學說外源性再感染學說62 內源性“復燃”學說1、 Medlars體位學說 鑒于人類結核病好發(fā)于肺尖部，家兔、牛等動物好發(fā)于脊背部；蝙蝠結核則以肺底部多見等事實，Medlar等提出：直立位時，肺尖部肺動脈壓較低，血流量明顯減少，該區(qū)組織液、淋巴液循環(huán)減少，導致結核菌毒素、代謝產物積聚，有利于結核菌生長。632、淋巴液郁滯學說 鑒于Dock的觀察結果，Goodwin等提出：肺尖 部肺動脈血流減少，呼吸運動時，由于后肋骨固定，前肋骨擴張度也小，而組織淋巴液在淋巴管的流動是被動的，因此該區(qū)淋巴引流最不充分，因而淋巴液郁滯，清除抗原物質能力降低，而成為易發(fā)病的主要原因。643、氧分壓學說 West等采用放射性同位素技術測定直立位時人肺自上而下的九個水平的血