實時熒光核酸恒溫擴增檢測技術在繼發性肺結核患者中的應用價值

侯艷杰 房宏霞 蔚鳴 閆朋 許雪薇 許鑫鑫 張寶慶 劉春濤 劉玉琴

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實時熒光核酸恒溫擴增檢測技術在繼發性肺結核患者中的應用價值

侯艷杰 房宏霞 蔚鳴 閆朋 許雪薇 許鑫鑫 張寶慶 劉春濤 劉玉琴

目的 評價實時熒光核酸恒溫擴增檢測 (simultaneous amplification and testing,SAT) 技術在繼發性肺結核患者中的臨床應用價值。方法 收集2014年1月至2015年9月在黑龍江省傳染病防治院結核內科住院的1036例臨床診斷為繼發性肺結核患者的晨痰樣本，同時使用痰抗酸桿菌顯微鏡檢查、分枝桿菌液體培養及SAT法3種技術進行檢測。采用χ2檢驗比較各方法間的陽性檢出率，以P<0.05為差異有統計學意義；用Kappa檢驗比較SAT與其他檢測技術間的一致性。結果 SAT、痰涂片、液體培養3種檢測方法的陽性檢出率分別為55.02%(570/1036)，47.30%(490/1036)和50.39%(522/1036),SAT法陽性檢出率較涂片、液體培養分別高7.72%(80/1036)、4.63%(48/1036)，差異有統計學意義(χ2值分別為32.505、13.470,P值均<0.05)。SAT與涂片、培養方法比較K值分別為0.63、0.68。結論 SAT法較痰涂片和液體培養的陽性檢出率高，與痰涂片和液體培養比較具有較高一致性，有助于快速篩查及診治繼發性肺結核。

結核, 肺/繼發性； 核酸擴增技術； 核酸探針； 實驗室技術和方法； 對比研究

結核病的傳染源主要是痰涂片陽性患者，傳染性的大小取決于痰內菌量的多少。直接涂片法查出結核分枝桿菌者屬于大量排菌，直接涂片法檢查陰性而僅培養出結核分枝桿菌者屬于微量排菌[1]。目前，我國菌陰肺結核患者占所有肺結核患者的60%～70%[2]，具有潛在的傳染風險，應用敏感度、特異度、準確度較高的檢測方法，能提高其陽性檢出率，在快速診治及發現傳染源方面起到輔助作用。

結核病的診斷方法目前主要包括痰涂片鏡檢、培養法、免疫學、分子診斷技術[3-4]。傳統的結核病實驗室診斷方法中，涂片顯微鏡檢查敏感度較低，雖然固體培養具有較高的敏感度，但是獲得實驗結果至少需要3～8周，耗時較長。隨著分子生物學技術的發展，近年來涌現出許多可用于MTB快速診斷及鑒定的方法[5]。在國外已將轉錄介導的擴增技術(transcription mediated amplification，TMA)作為結核病臨床診斷的常規檢查方法。實時熒光核酸恒溫擴增檢測 (simultaneous amplification and testing,SAT) 技術是TMA的同類技術，已有研究人員將其應用于結核分枝桿菌的檢測[6-7]，但其檢測效果尚無定論，有必要對其在臨床應用中做進一步的研究與驗證。本研究對同一患者標本采用痰抗酸桿菌顯微鏡檢查、分枝桿菌液體培養及SAT法3種技術同時進行檢測，分別以痰涂片和液體培養為金標準，評價SAT技術在繼發性肺結核快速診斷中的臨床應用價值。

資料和方法

一、患者來源

本研究為對黑龍江省傳染病防治院臨床檢查實驗室現有檢查結果的回顧性分析。以2014年1月至2015年9月在黑龍江省傳染病防治院結核內科住院且依據《肺結核診斷標準(WS288-2008)》[8]確診、依據《2004年中華人民共和國結核病分類標準》[9]分類的繼發性肺結核患者的晨痰樣本為研究對象。對收集到的晨痰樣本同時采用痰抗酸桿菌顯微鏡檢查、分枝桿菌液體培養及SAT法3種技術進行檢測。研究期間結核內科共確診繼發性肺結核患者1036例，其中男668例(64.48%)，女368例(35.52%)，年齡為10～85歲，年齡中位數為42(36，52)歲。所有患者均采集到合格痰樣本并納入研究。因本研究對象為去患者標識的痰樣本，不涉及倫理學要求范疇。

二、主要試劑與儀器

痰抗酸桿菌顯微鏡檢查采用熒光染色顯微鏡檢查法，金胺“O”染色液購自珠海貝索生物技術有限公司；分枝桿菌液體培養采用BACTECTMMGITTM960操作系統，由美國BD公司提供；SAT技術采用結核分枝桿菌(TB)核酸檢測試劑盒(RNA恒溫擴增)，由上海仁度生物科技有限公司提供；全自動實時熒光定量核酸擴增儀(Mx3005P)為美國安捷倫科技公司生產。

三、方法

(一)痰抗酸桿菌顯微鏡檢查、分枝桿菌液體培養

遵照《結核病實驗室檢驗規程》[10]中的標準化操作程序執行，并且該兩項檢測方法室間質量評價和室內質量控制合格。

(二) SAT技術方法

1.SAT技術原理： SAT使用莫洛尼鼠白血病病毒逆轉錄酶(M-MLV-RT)、T7 RNA多聚酶和優化探針技術來同時實現。反轉錄酶用于產生靶標核酸(RNA)的一個DNA拷貝，T7 RNA多聚酶從DNA拷貝上產生多個RNA拷貝，帶有熒光標記的優化探針和這些RNA拷貝特異結合，從而產生熒光，該熒光信號可由檢測儀器捕獲。

2.SAT檢測方法：嚴格按照試劑盒說明書標準操作程序操作。取1.5 ml痰液加入至1～2倍體積的NaOH(4%)，充分液化后，離心用TB稀釋液重懸，與陽性對照、陰性對照、臨界弱陽性對照分別取50 μl 進行超聲處理。取2 μl處理物加入30 μl擴增檢測液(按照30 μl反應液和2 μl檢測液配制)，60 ℃ 10 min，42 ℃ 5 min，隨后加入10 μl SAT酶液，轉置熒光檢測儀，進行42 ℃恒溫擴增檢測操作。結果判定檢測時間(detection time， dt)值≤35 min為陽性

四、統計學分析

記錄每例患者痰樣本的涂片、液體培養與SAT法的結果。使用SPSS 19.0軟件建立數據庫并進行統計學處理和分析。采用χ2檢驗比較痰涂片、液體培養與SAT法的陽性檢出率，以P<0.05為差異有統計學意義；采用秩和檢驗分析以液體培養為金標準時的SAT檢驗結果的敏感度、特異度的變化趨勢是否具有統計學意義；SAT與金標準(痰涂片或液體培養)檢測方法進行一致性檢驗(Kappa檢驗)，K≤0.40時,表明一致性較差；0.400.80認為兩者一致性極好。

結 果

在1036例患者痰樣本中，痰涂片陽性490例，培養陽性522例[培養陽性的時間為(28.37±9.58)d]，SAT陽性570例。涂片、培養及SAT的陽性檢出率分別為47.30%(490/1036)、50.39%(522/1036)、55.02%(570/1036)(表1)。

SAT與涂片總符合率為81.47%(844/1036)；SAT與液體培養的總符合率為84.17%(872/1036)。以液體培養為金標準SAT法的敏感度為88.89%(464/522),其中涂片(+)培養(+)、涂片(-)培養(+)、涂片(+)培養(-)、涂片(-)培養(-)患者中敏感度分別為93.92%(386/411)、70.27%(78/111)、60.76(48/79)、13.33%(58/435)；以液體培養為金標準SAT法的特異度為79.38%(408/514)；其中在涂片(-)培養(-)、涂片(+)培養(-)、涂片(-)培養(+)、涂片(+)培養(+)的患者中特異度分別為86.67%(377/435)、39.24%(31/79)、29.73%(33/111)、6.08%(25/411)，敏感度隨痰菌量增加而升高，特異度隨痰菌量增加而降低(Z=-23.635,P<0.05)。采用配對資料χ2檢驗對SAT法與痰涂片、培養進行比較，χ2值分別為32.505、13.470，P值均<0.05，差異有統計學意義。SAT法與痰涂片、培養檢測方法的結果進行一致性檢驗的Kappa值分別為0.63、0.68(表2)。

討 論

本研究結果顯示3種方法中，SAT法簡單快速，具有較高的敏感度。以液體培養為金標準時，SAT的敏感度為88.89%(464/522),敏感度隨痰菌量增加而升高,在涂片(+)培養(+)患者中敏感度達93.92%(386/411),與文獻[11]報道相似；在菌陰繼發性肺結核中仍有13.33%(58/435)的陽性檢出率，與文獻報道在初診患者涂片陰性標本采用SAT法的陽性檢出率為10%左右的結果相符[12]。這說明SAT法可提高涂陰患者的陽性檢出率，減少漏診，對于臨床診斷肺結核具有重要的意義。

以液體培養為金標準時，SAT法的特異度為79.38%(408/514)，特異度隨痰菌量的升高而降低。由于部分繼發性肺結核患者間斷排菌，使SAT法的特異度受到不同程度的影響，陰性結果排除結核感染的能力下降。

痰涂片、培養及SAT法的陽性檢出率依次升高，SAT法較痰涂片和培養的陽性檢出率分別高7.72%(80/1036)、4.63%(48/1036)。SAT與痰涂片、培養檢測方法的結果進行一致性檢驗的Kappa值分別為0.63、0.68。說明SAT法與涂片、培養法比較具有較高的一致性，同時SAT法較傳統金標準檢測技術的陽性檢出率高，有助于早期快速發現傳染源、及時診治繼發性肺結核患者。

在涂片(+)培養(-)的79例患者中，SAT(+)48例，占60.76%(48/79)。有數據表明痰標本中菌量少的情況下，痰涂片較培養的陽性檢出率略高，原因是痰涂片是濃集法且可反復多次檢查，而痰培養的前處理會對菌體的活力及數量有減損，從而導致涂片(+)培養(-)現象的發生。

有資料表明非結核分枝桿菌(NTM)和結核分枝桿菌復合群(MTC)在形態、臨床表現及X線特征具有極高的相似性，但由于二者的臨床治療方案有很大差別，大部分NTM對抗結核藥物具有耐藥性，因此錯誤的診斷往往會延誤治療[13-14]。本研究中痰涂片(+)痰培養(-)SAT(-)的31例患者中，證實NTM病4例，提示多次涂片(+)而且陽性級別“+”以上但SAT(-)的結果，高度可疑NTM感染，建議采用分子生物學方法進行分枝桿菌菌種鑒定，以正確區分NTM與MTB，避免誤診；對于早期診斷與精準治療具有重要意義。

本研究中涂片(+)培養(+)SAT(-)的患者25例，占6.08%(25/411),而且本組患者的培養陽性時間為(28.37±9.58)d,普遍較長。多數為經過反復治療，菌體活力下降，培養時復蘇時間長。在進行SAT法檢測時，初始模板少，擴增效率低，擴增曲線不規則易判為陰性；另外也不排除存在未知核酸擴增抑制物的可能。以上兩種情況與文獻報道一致[15]，因此建議臨床發現此類情況應及時與實驗室人員聯系復檢，如果是由于核酸擴增抑制物的原因，經標本10倍稀釋后檢測，去除干擾后會得到標準的擴增曲線，對避免漏檢意義重大。

表1 1036例繼發性肺結核患者痰涂片、液體培養和SAT技術檢測結果(例數)

表2 SAT法分別以痰涂片、液體培養為金標準比較所得出的敏感度和特異度等統計學指標結果

注 表中括號外數值為百分率(%)，括號內分子與分母數值依據表1數據按照各指標公式計算后得出

為了最大程度地降低誤差，提高各檢查方法結果的一致率，本研究統一采用陽性檢出率最高的晨痰樣本作為檢測標本。但在日常臨床工作中難以做到一份痰樣同時進行多個項目的檢測(包括傳統細菌學及快速分子生物學檢查)，由于每個痰杯中的痰樣并不均一，出現有的結核檢測項目陽性，有的項目未檢出(除外每種檢測方法敏感度的差異)，導致產生同一患者同一時間橫向比對結果不相符現象。筆者了解到，中國醫科大學附屬盛京醫院借助醫院信息系統(HIS)和實驗室信息系統(LIS)，對患者血標本進行全程條碼管理，同時建立自動化患者標本運送和分配通道，實現一份標本可同時檢測相同條件的多個檢測項目。同理，能否借助信息自動化平臺來將一個痰杯內的痰樣混勻后，自動傳輸分配給不同的檢測平臺，來達到用一份痰液做幾項結核檢測項目，以此去除由于痰樣不均一(分析前質量控制不達標)而產生的分析誤差？筆者期盼結核界也有類似的方法和策略解決工作中這個難題。

綜上所述，進入分子診斷時代，結核病的早期診斷也進入了一個新的時代，以16s RNA為靶標的SAT技術在不同程度上提高了檢測結果的敏感度和精確度，2～3 h即可獲得檢測報告[16-17]。而且SAT檢測在耗時和檢測成本上均低于另一種快速分子檢測方法Xpert MTB/RIF法[18]，試驗要求較熒光PCR擴增法低[19]，在肺結核的早期診斷中是一種快速、準確、敏感的方法[20]。因此，聯合應用細菌學檢測及SAT分子生物學檢測方法，對早期診斷繼發性肺結核患者，盡早發現傳染源、及早有效實施治療管理、降低高危人群的感染風險、保護易感人群等均具有重要意義。

[1] 陸再英，鐘南山．內科學. 7版.北京：人民衛生出版社，2008：46-50.

[2] 中華醫學會結核病學分會．肺結核診斷和治療指南.中華結核和呼吸雜志，2001，24(2)：70-74.

[3] Anochie PI, Onyeneke EC, Ogu AC, et al. Recent advances in the diagnosis ofMycobacteriumtuberculosis. Germs, 2012, 2(3): 110-120.

[4] Palomino JC. Current developments and future perspectives for TB diagnostics. Future Microbiol, 2012, 7(1): 59-71.

[5] 歐喜超,夏輝,李強,等. 快速核酸提取環介導等溫擴增檢測技術在肺結核診斷中的應用評價. 中國防癆雜志, 2016,38(5): 393-397.

[6] 蔡杏珊, 馬品云, 張院良, 等. 實時熒光核酸恒溫擴增檢測技術在結核病診斷中的臨床應用. 中國防癆雜志, 2014, 36(6):458-461.

[7] 楊景卉, 陳晉. 實時熒光核酸恒溫擴增技術在肺結核診斷中的應用價值. 臨床肺科雜志, 2015, 20(2): 199-201.

[8] 中華人民共和國衛生部疾病預防控制局,中華人民共和國衛生部醫政司,中國疾病預防控制中心. 中國結核病防治規劃實施工作指南(2008年版). 北京:中國協和醫科大學出版社,2009:25-27.

[9] 中華人民共和國衛生部.中華人民共和國結核病分類標準.中華人民共國衛生行業標準(WS196-2001).

[10] 中國防癆協會基礎專業委員會. 結核病診斷實驗室檢驗規程.北京:中國教育文化出版社,2006.

[11] 崔振玲,沙巍,黃曉辰,等.RNA恒溫擴增技術快速檢測痰標本中結核分枝桿菌的研究.中華結核和呼吸雜志,2011,34(12):894-897.

[12] Cui Z, Wang Y, Fang L, et al. Novel real-time simultaneous amplification and testing method to accurately and rapidly detectMycobacteriumtuberculosiscomplex. J Clin Microbiol, 2012, 50(3): 646-650.

[13] Reves R, Schluger NW. Update in tuberculosis and nontuberculous mycobacterial infections 2013. Am J Respir Crit Care Med, 2014, 189(8): 894-898.

[14] Schlossberg D. Tuberculosis and nontuberculous mycobacterial infections. 6thed. Washington DC: American Society for Microbiology Press, 2011.

[15] 倪麗麗，羅柳林，陳晉，等. 恒溫擴增實時熒光檢測技術在肺結核診斷中的臨床價值.中華檢驗醫學雜志，2012，35(8):702.

[16] Sharma N, Nautiyal SC, Kaur P, et al. Advent in technologies for molecular diagnosis of tuberculosis. Adv Appl Sci Res, 2013, 4(3): 146-149.

[17] 范琳,王鵬,楊妍,等. RNA恒溫擴增實時熒光檢測技術檢測支氣管肺泡灌洗液對涂陰肺結核的快速診斷價值. 中國防癆雜志, 2015,37(2): 140-144.

[18] 宋世森.恒溫擴增熒光檢測法檢測痰標本結核分枝桿菌復合群核酸的應用分析. 結核病與肺部健康雜志, 2016, 5(1): 42-46.

[19] 白廣紅, 朱蕾, 高漫. 7種實驗方法診斷結核病的臨床應用價值. 臨床薈萃, 2014, 29(6):608-611.

[20] 許光輝, 趙柳嬋, 陳華, 等. 實時熒光核酸恒溫擴增技術在肺結核診斷中的價值分析. 臨床肺科雜志, 2015, 20(8): 1487-1489.

(本文編輯：薛愛華)

The application value of real time fluorescent nucleic acid amplification technology in patients with secondary pulmonary tuberculosis

HOUYan-jie*,FANGHong-xia,WEIMing,YANPeng,XUXue-wei,XUXin-xin,ZHANGBao-qing,LIUChun-tao,LIUYu-qin.

*HeilongjiangInfectiousDiseasePreventionandControlHospital,Harbin150500,China

LIUYu-qin,Email：liuyuqin_ssy@163.com

Objective To evaluate the application value of real time fluorescent nucleic acid amplification technology-simultaneous amplification and testing(SAT) in patients with secondary pulmonary tuberculosis. Methods One thousand and thirty six morning sputa were collected and detected with smear, culture and SAT technology from 1036 patients admitted in Heilongjiang Infectious Disease Prevention and Control Hospital during Jan. 2014 to Sep. 2015. The positive rate was tested with Chi-square and the consistency between SAT and other testing techniques were compared byKappatest.P<0.05 was considered significant difference. Results The positive rates were 55.02% (570/1036) in SAT, 47.30% (490/1036) in smear, and 50.39% (522/1036) in culture, respectively. The difference was significant statistically (χ2=32.505,13.470,P<0.05). TheKappavalues were 0.63 and 0.68 when compared SAT with smear and culture. Conclusion The positive rate in SAT is higher than those of smear and culture. SAT has high consistency when compared with smear and culture. It is helpful to screen and diagnose secondary pulmonary tuberculosis.

Tuberculosis, pulmonary/secondary； Nucleic acid amplification techniques； Nucleic acid probes； Laboratory techniques and procedures； Comparative study

10.3969/j.issn.1000-6621.2016.09.008

150500 哈爾濱，黑龍江省傳染病防治院(侯艷杰、蔚鳴、閆朋、許雪薇、許鑫鑫、張寶慶、劉春濤、劉玉琴)；深圳市龍華新區慢性病防治中心(房宏霞)

劉玉琴，Email：liuyuqin_ssy@163.com

2016-07-18)