结核分枝杆菌基因多样性及其耐药特点的研究进展

·１５２·　２０１８年３月第３５卷第３期Ｊ　Ｃｌｉｎ　Ｉｎｔｅｒｎ　Ｍｅ　！　！．　：　·综述与讲座·　结核分枝杆菌基因多样性及其　耐药特点的研究进展　杨松陈耀凯　［关键词］　耐药；结核分枝杆菌；基因分型；基因突变　近年来分子流行病学研究结果显示，我国结核病　（ＴＢ）近期传播率高达３１．０％，提示近期传播较为严　重，且耐多药结核病（ＭＤＲ—ＴＢ）更容易传播，耐多药结　核分枝杆菌（ＭＴＢ）的外源性传播是导致我国ＭＤＲ—ＴＢ　传播和难以控制的原因之一。基因分型研究有力地助　推了ＴＢ、ＭＤＲ．ＴＢ流行原因的阐明。ＭＴＢ为ＭＤＲ—ＴＢ　和广泛耐药结核病（ＸＤＲ－ＴＢ）的病原体，耐药基因突　变是ＭＴＢ产生耐药最主要的分子机制。但敏感或耐　药ＭＴＢ基因型与表型不完全一致，不同敏感ＭＴＢ菌　株之间、不同耐药ＭＴＢ菌株基因型之间，其毒力、传播　强度、耐药表型等方面存在很大异质性，这给ＭＴＢ耐　药机制、基因诊断、新药研究和防控策略的制定带来挑　战。我们对国内外ＭＴＢ基因多样性、基因分型和耐药　特点研究新进展进行综述。　一、ＭＴＢ基因分型及技术种类　ＭＴＢ基因多样性是ＭＴＢ菌群内和菌群间遗传结　构的变异，各菌群由于突变、自然选择或其他原因，往　往在遗传上不同，这些遗传差异使得ＭＴＢ能在局部环　境中的特定条件下更加成功地适应、生存和繁殖。　ＭＴＢ基因分型就是利用基因序列多样性对ＭＴＢ菌株　间差异进行区分，研究ＭＴＢ菌种鉴定、耐药和耐多药　检测，了解ＴＢ的病原学演变，跟踪和确定传染源，明　确引起ＭＴＢ传播的机制，揭示ＭＴＢ耐药产生原因，深　入阐明分子流行病学和进化等问题，对于ＴＢ和耐药　结核病的防控具有重要意义¨Ｊ。　基因分型技术种类多，但不同的基因分型方法各　有特点，应根据不同研究目的选择合适的方法，或联合　应用多种方法，并结合传统流行病学资料综合分析得　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９０５７．２０１８．０３．００２　基金项目：“十三五”国家科技重大专项项目（２０１８ＺＸ１０３０２１０４）　重庆市卫生与计划生育委员会医学科研项目（２０１６ＨＢＲＣ００８）　作者单位：４０００３６重庆市公共卫生医疗救治中心　通讯作者：陈耀凯，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｏｋａｉｃｈｅｎ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ　出可靠结论。全基因组测序是目前ＭＴＢ基因多态性　研究方法中最好的技术，可对基因多态性提供最详细　的描述，但缺乏国际标准、通用的软件分析方法和数据　库工具，且费用高　。多位点可变数目串联重复序列　分析是一种较好的方法，具有更快速、容易和高效的鉴　定特点［３－５　３。其他方法包括间隔区寡核苷酸分型　Ｊ、　分枝杆菌散布重复单元．可变数量串联重复序列分　析　引、多重聚合酶链反应（ＰＣＲ）　等。　二、国内ＭＴＢ基因多样性与地理分布　全球ＭＴＢ分为７个与地理和宿主有关的种系，其　中于１９９５年首次发现与耐药性有关的北京株在多个　国家或地区流行，是全球流行最广泛的ＭＴＢ种系之　一　。该株毒力强，常引起全球性ＭＤＲ／ＸＤＲ．ＴＢ大　范围传播。北京株构成了我国绝大多数ＭＤＲ菌株，　致使我国ＭＤＲ－ＴＢ耐药率高于全球平均水平。北京　株在我国分布也存在一定地理差异，具有显著多样性。　２００７年中国报告的３　１３３株ＭＴＢ菌株中，９２％属于东　亚种系（主要为北京株）或欧美种系，其中北京株广泛　流行强度高达７０％＿２　Ｊ。我国不同地区均从临床标本　中分离出ＭＴＢ北京株，包括北京　、浙江　、新疆　、　四川自贡　等。　三、世界其他地区ＭＴＢ基因多样性与地理分布　２０１４年印度北部分离的ＭＤＲ—ＴＢ菌株存在广泛　的基因多样性，其中北京株最常见，该株在印度北部持　续传播¨　。蒙古国５９．５％菌株为北京株，非北京株　占４０．５％Ｈ　。俄罗斯西北部ＭＤＲ—ＭＴＢ基因型主要　是北京株　。Ｕｒａｌ是伊朗最常见基因型¨　。伊朗西　部北京株多于伊朗其他地区，而且存在北京株和非北　京株混合感染。北京株是越南最常见菌株，越南北部　和南部显著高于中部地区＿ｌ　。印度尼西亚ＭＴＢ基因　型分布也表现高度多样性，不同地区变化大　Ｊ。埃塞俄　比亚中部均为欧美系¨　。巴基斯坦大多数（８０．３％）　查　生　箜　鲞　３期Ｊ　Ｃｌｉｎ　Ｉｎｔｅｍ　Ｍｅｄ，Ｍａｒｃｈ　２０１８．Ｖｏ１．３５．Ｎｏ．３　·１５３·　为非北京株，存在北京株和非北京株混合感染　，　２００６年的３４．９％，ＨＲＥＳｍ和Ｏｆｘ耐药率、耐多药发生　率显著增加　。北京株耐药基因突变不是ＭＴＢ耐药　的唯一分子机制，可能存在多样性特点。一、二线抗结　Ｍｏｈａｊｅｒｉ等　研究显示，１０％为北京株，９０％为非北京　株。墨西哥最常见的流行株为Ｔ（３８．２％），北京株仅　１．５％［　。　四、ＭＴＢ耐药及其与ＭＴＢ基因多样性的关系　北京株ＭＴＢ和耐药之问的相互关系尚未完全阐　明，各项研究结果并不完全一致。如北京地区分离的　１　２８６株北京株ＭＴＢ和耐药无关　，北京株在４种　一线抗结核药物（ＨＲＥＳｍ）中的耐药性比较差异无　统计学意义。浙江省分离的菌株中７１．６％为北京株，　北京株和非北京株分别对一线抗结核药（ＨＲＥＳｍ）的　耐药率比较差异也无统计学意义　５　Ｊ。新疆耐药结核　病患病率和ＭＤＲ—ＴＢ患病率都高于其他省份，北京／ｗ　家系是其主要菌株，全部４个亚系与耐药性均无相关　性　。四川自贡ＭＴＢ基因型主要为北京株（５３．９６％），　北京株和非北京株耐药率分别为２８．４７％和２５．６２％，　两株问对ＨＲＥＳｍ及Ｏｆｘ耐药率比较差异无统计学意　义　。然而，也有证据显示，北京株ＭＤＲ与耐药存在　相关性　’　。　。浙江省的一项研究发现，北京株对　利福平和异烟肼产生耐药的最常见基因突变位点分别　为ｒｐｏＢ５３１和ｋａｔＧ３１５，ｒｐｏＢ５３１和ｋａｔＧ突变在北京株　比非北京株更常见，且非北京株缺乏利福平耐药决定　区突变，表明耐药突变及耐药性与北京株存在相关　性　。　２０１４年在印度北部持续传播的北京株与ＭＤＲ．ＴＢ　强相关¨　。蒙古国北京株对所有一线药物均耐药，　ＭＤＲ．ＴＢ流行由ＭＤＲ—ＴＢ菌株原发传播所致　Ｊ。俄罗　斯西北部ＭＤＲ—ＭＴＢ主要是北京株，北京株和非北京　株对ＥＭＢ耐药率分别为７１％和４０％，差异有统计学　意义。无论何种基因型均对Ｓｍ耐药，伴乙硫异烟胺　（５６％）、ＡＭＫ（３１％）、ＫＡＮ（４０％）和ＣＡＰ（３３％）耐　药¨　。在伊朗与ＭＤＲ和ＥＭＢ耐药相关的北京株　ｅｍｂＢ突变全部发生于第３０６位密码子¨　。１５例北京　株ＴＢ患者中，１４例为北京株和非北京株混合感染，耐　药与北京基因型呈强相关，而且该基因型更多见于年轻　人　Ｊ。越南北京株与耐药相关，而ＥＡＩ基因型与耐药可　能性最小　。越南北京株与ｓｍ耐药有关。印度尼西　亚北京株对一线抗结核药物耐药性高于其他种系¨　。　俄罗斯首次报道脊柱结核ＭＴＢ耐药性，是全球最大的　脊柱结核ＭＴＢ耐药性研究，１０７株中北京株占大多数，　耐多药表型更多见于北京株，泛耐药表型仅存在于北京　株　。墨西哥非北京株ＭＤＲ—ＴＢ传播率较低¨　。　ＭＴＢ耐药率因时间演变而发生相应变化。２０１２　年北京胸科医院ＭＴＢ耐药率为５４．４％，显著高于　核药物耐药基因突变模式存在多样性，我国北方　９５．３％为北京株，在非北京株中未发现ｒｐｏＡ或ｒｐｏＣ　突变，北京株中２７．８％利福平耐药株存在非同义ｒｐｏＡ　或ｒｐｏＣ基因突变，ｒｐｏＣ突变率在新病例和ｒｐｏＢ￥５３１Ｌ　突变株中显著升高＿２４］。伊朗Ｒｅｚａｅｉ等［】　发现大多数　ＥＭＢ耐药突变发生于第３０６位密码子。ＩＪｉ等　在全　敏感株中未发现ｅｍｂＢ３０６突变，ＥＭＢ耐药株中仅　５６．５％存在ｅｍｂＢ第３０６位突变，提示ｅｍｂＢ３０６位点　突变不是ＥＭＢ耐药的唯一原因。ｒｐｓＬ、ＩＴＳ和ｇｉｄＢ基　因突变与链霉素耐药有关，耐药性可能与ＭＴＢ基因家　族有关。四川ｒｐｓＬ基因Ｋ４３Ｒ突变与高水平链霉素耐　药显著相关，而ＩＴＳ和ｇｉｄＢ基因突变与低水平链霉素耐　药有关。２００６年和２０１２年耐药基因ｋａｔＧ、ｍａｂＡ．ｉｎｈ　启动子、ｏｘｙＲ—ａｈｐＣ基因间隔区、ｒｐｏＢ、ｒｐｓＬ和ｅｍｂＢ的　基因突变率相似，但２０１２年比２００６年耐药基因位点　的突变模式更加多样化　。ａｌｒＡ和ｃｙｅ基因非同义　突变是ＭＴＢ环丝氨酸＿２　耐药机制，北京株和非北京　株与环丝氨酸耐药性无关。丙硫异烟胺（ＰＴＨ）广泛用　于治疗ＴＢ，尤其是ＭＤＲ—ＴＢ的治疗，Ｔａｎ等　评价了　我国南方ＰＴＨ耐药与北京株之间的关系，共计从广州　胸科医院分离获得２８２株ＭＴＢ菌株，其中４６株　（１６．３％）对ＰｒＩ１Ｈ耐药，统计学结果显示，ＰＴＨ耐药更　可能与左氧氟沙星（ＬＦＸ）有关。３７株ＰＴＨ耐药菌株　（８０．４％，３７／４６）具有１９种不同突变类型，包括１０株　（２１．７％）双核苷酸突变和２７株（５８．７％）单核苷酸突　变。ｅｔｈＡ突变为ＰＴＨ耐药株最常见类型（５１．４％，　１９／３７），其次为ｉｎｈＡ启动子（４３．２％，１６／３７）和ｉｎｈＡ　（１６．２％，６／３７）。北京株和非北京株之间比较差异无　统计学意义（Ｐ＞０．０５）。以上结果提示我国南方耐　ＭＴＢ　ＰＴＨ基因突变具有高度多样性，ｉｎｈＡ、ｅｔｈＡ、ｍｓｈＡ　和ｎｄｈ基因突变与　Ｈ耐药率增高有关。我国　ＭＤＲ—ＴＢ菌株对利奈唑胺（ＬＮＺ）的耐药率达１０．８％，　ＸＤＲ．ＴＢ菌株中ＬＮｚ耐药率较高（６０．Ｏ％），ＭＤＲ－ＴＢ　分离菌株亦达２９．４％。北京株与ＬＮＺ耐药性相关，　ＬＮＺ耐药与２３ＳｒＲＮＡ和ｒｐｌＣ基因突变有关，但可能存　在其他耐药机制　Ｊ。我国ＭＤＲ—ＴＢ患者中的卡那霉　素、卷曲霉素及阿米卡星耐药株中北京株和非北京株　问无差异　。高水平卡那霉素和阿米卡星耐药最常　见突变位点为ＩＴＳ基因第１４０１的Ａ被Ｇ取代，ｅｉｓ启动　子和ｔｌｙａ基因突变导致ＣＡＰ低水平耐药，发生于　Ａ１４０１　Ｇｒｒｓ基因突变８３．３％为北京株。　ＴＢ是ＨＩＶ感染患者最常见的机会性感染，ＨＩＶ