糖尿病并發肺結核患者血清γ-干擾素與白細胞介素-10水平的研究

盛宇超 袁立 孟旭 陳誠 蔣偉利 趙琦

·論著·

糖尿病并發肺結核患者血清γ-干擾素與白細胞介素-10水平的研究

盛宇超 袁立 孟旭 陳誠 蔣偉利 趙琦

目的分析單純結核病患者(TB)、糖尿病并發肺結核患者(DM-TB)、糖尿病患者(DM)以及健康人群(HC)血清γ-干擾素(IFN-γ)與白細胞介素-10(IL-10)水平的差異，探討不同細胞因子在糖尿病并發結核病中的作用。方法選取江蘇、江西兩省4個縣(區)2013年4月1日至2014年3月31日期間確診的DM-TB患者71例作為DM-TB組；按照1∶1以及年齡、性別匹配的原則，選取同期診斷的涂陽TB患者71例(TB組)、社區DM患者71例(DM組)，以及社區健康人群71名(HC組)作為對照。收集研究對象的基本信息，采集血樣并用酶聯免疫吸附法檢測血清IFN-γ和IL-10水平，進行對比分析。結果DM-TB組、TB組、DM組、HC組血清IFN-γ水平中位數(四分位數)[M(Q1～Q3)]分別為7.51(4.64～14.47)、8.76(4.26～15.03)、9.15(2.47～13.72)、2.20(1.62～6.65) ng/L，數值經對數轉換后分別為2.06±0.91，2.15±1.13，1.73±1.35，1.26±1.62，各組間比較差異有統計學意義(F=6.98，P<0.01)；進一步兩兩比較后發現，與HC組相比，DM-TB組和TB的血清IFN-γ水平均明顯增高(P值分別為0.002、<0.01)。DM-TB組、TB組、DM組、HC組血清IL-10水平[M(Q1～Q3)]分別為16.44(6.25～33.31)、14.06(4.73～25.67)、7.55(2.53～21.25)、4.64(2.66～7.67) ng/L，數值經對數轉換后分別為2.67±0.99，2.20±1.59，1.63±2.02，1.58±0.99，各組間比較差異有統計學意義(F=7.96，P<0.01)；進一步兩兩比較發現，與DM-TB組相比，DM組和HC組的血清IL-10水平均明顯降低(P值分別為0.001、<0.01)。多因素線性回歸分析發現，DM-TB組患者血清IFN-γ濃度明顯高于HC組(P=0.001)，男性患者血清IL-10水平明顯高于女性(P=0.046)；DM-TB組血清IL-10水平明顯高于DM組(P<0.01)和HC組(P<0.01)。結論DM-TB患者體內的免疫應答情況較TB患者更為復雜，較高的血清IFN-γ水平可能提示DM-TB患者體內免疫應答延遲。

結核； 糖尿病； 干擾素γ； 白細胞介素10

糖尿病(diabetesmellitus，DM)與結核病(tuberculosis，TB)關系密切，DM患者并發TB的風險是健康人群的3.11倍[1]。在低收入、TB高負擔國家中，隨著DM患病率的增加，TB的患病率(OR=4.70)和發病率(OR=8.6)均呈上升趨勢[2-3]。有研究發現，TB患者罹患DM的風險比正常人群更高，且在并發DM后，其血糖控制較為困難[4]。TB并發DM(DM-TB)逐漸成為一個嚴重的公共衛生問題，但關于兩種疾病并發的危險因素尚不明確。有研究表明，細胞免疫在DM-TB中起了一定的作用，T細胞介導的細胞免疫反應是機體對結核分枝桿菌感染防御的主要機制，起到關鍵性作用；而DM患者因為體內免疫功能受損，不能完成正常的免疫過程，從而可能導致兩種疾病的發生，但其機制尚需研究[5]。γ-干擾素(IFN-γ)與白細胞介素-10(IL-10)分別通過1型輔助性T淋巴細胞(Th1)與2型輔助性T淋巴細胞(Th2)的數量及平衡狀態對維持機體正常免疫功能起著重要作用[6]。本研究將通過對比DM-TB、TB、DM和健康人群的IFN-γ和IL-10的血清水平，探索DM-TB患者體內免疫應答情況。

對象和方法

1.研究對象：按照經濟狀況、涂陽TB報告發病率、人口分布以及參加項目的意愿，采用目的抽樣法選擇江蘇省的新沂和睢寧縣，以及江西省的興國和南康縣作為研究現場。研究對象共分為4組：(1)DM-TB組：選取2013年4月1日至2014年3月31日之間，上述4個地區TB防治定點機構新登記、確診的涂陽肺結核患者作為研究對象，對其進行空腹血糖篩查。TB診斷標準為每例患者留取3次痰，包括即時痰、夜間痰、晨間痰，行痰涂片抗酸桿菌檢查，痰涂片陽性者診斷為涂陽TB[7]。對篩查空腹血糖≥7.0 mmol/L的疑似患者進一步行糖化血紅蛋白檢測，糖化血紅蛋白≥6.5%的患者確診為DM-TB患者[8]，共確診71例，包括男54例，女17例。(2)TB組：按照1∶1的匹配原則，選擇同期診斷的、年齡相差5歲以內、相同診斷(初、復治)、相同性別，排除葡萄糖耐量異常者的單純TB患者作為研究對象，共71例。(3)DM組：按照1∶1的匹配原則，選擇同期診斷、年齡相差5歲以內、相同性別并排除TB患病史的糖尿病患者作為研究對象，共71例。(4)健康對照(health control，HC)組：在當地體檢中心接受體檢的人群中，選取排除TB、DM的健康人群，按照1∶1的匹配原則，年齡相差5歲并且相同性別，共71名。本研究獲得復旦大學公共衛生學院倫理學委員會的倫理學批文(IRB: 2012-03-0344)。所有研究對象在調查前均簽署書面知情同意書。參與項目的醫務人員在參與項目前均接受了復旦大學研究人員的培訓，并簽署資料保密協議。

2.排除標準：所有研究對象均排除自身免疫性疾病、肝腎疾病、過敏性疾病、惡性腫瘤等。同時，近3個月來患肺炎，或服用特殊藥物(如糖皮質激素、利尿劑等)，或抽血當日體溫超過38.5 ℃者均不入組。

3.資料收集：采用自行設計的問卷收集研究對象的信息，問卷內容包括調查對象的一般人口學特征，社會、經濟學信息，慢性病病史，飲食和運動習慣等。所有的研究對象采集外周靜脈血(5 ml)，離心分離血清后，于-20 ℃保存，并在抽取標本3個月內應用雙抗體夾心酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定標本中IFN-γ、IL-10濃度。試劑采用上海西塘公司人IFN-γ和IL-10的ELISA試劑盒(批號分別為201502141和201503061)。

結 果

1.一般情況：DM-TB組、TB組、DM組、HC組平均年齡分別(57.45±13.54)歲、(56.97±13.87)歲、(57.63±11.53)歲和(57.41±13.36)歲。DM-TB組、TB組、DM組、HC組中吸煙者的構成比分別為59.2%(42/71)、54.9%(39/71)、35.2%(25/71)和49.3%(35/71)，各組間差異未見統計學意義(χ2=4.45，P=0.217)；各組飲酒者的構成比分別為32.4%(23/71)、29.6%(21/71)、29.6%(21/71)和38.0%(27/71)，各組間差異未見統計學意義(χ2=1.29，P=0.732)。

2.各組人群血清IFN-γ和IL-10水平比較：調查對象總體的血清IFN-γ水平中位數為6.84 ng/L，其中DM-TB、TB、DM、HC組的血清IFN-γ水平中位數分別為7.51、8.76、9.15、2.20 ng/L(表1)。數據經對數轉換后比較，各組IFN-γ水平差異有統計學意義(F=6.98，P<0.01)；進一步兩兩比較后發現，DM-TB組明顯高于HC組(P=0.002)、TB組明顯高于HC組(P<0.01)，而DM-TB組與TB組及DM組(P值分別為1.000、0.837)、TB組與DM組(P=0.327)、DM組與HC組(P=0.187)間差異未見統計學意義。

調查對象總體的血清IL-10水平中位數為7.77 ng/L，其中DM-TB、TB、DM、HC組的血清IL-10水平中位數分別為16.44、14.06、7.55、4.64 ng/L(表1)。數據經對數轉換后比較，各組人群血清IL-10水平差異有統計學意義(F=7.96，P<0.01)；進一步兩兩比較后發現，DM-TB組明顯高于DM組(P=0.001)和HC組(P<0.01)，而DM-TB組與TB組(P=0.451)、TB組與DM組和HC組(P值分別為0.159、0.083)、DM組與HC組(P=1.000)間差異未見統計學意義。

為進一步控制潛在的混雜因素，分別以ln (IFN-γ)、ln (IL-10)作為因變量，采用多元線性回歸分析DM-TB與TB兩組人群血清IFN-γ和IL-10水平的影響因素。結果發現不同年齡、性別、是否吸煙、是否飲酒與血清IFN-γ濃度無關，DM-TB組血清IFN-γ濃度與TB組沒有差異(P=0.619)，但明顯高于HC組(P=0.001)。同時發現男性患者血清IL-10水平明顯高于女性患者(P=0.046)。DM-TB 組與TB組血清IL-10水平差異無統計學意義(P=0.104)，但DM-TB組明顯高于DM組(P<0.01)與HC組(P<0.01)，見表2。

討 論

TB并發DM正逐漸成為一個嚴重的公共衛生問題[9]。TB的免疫機制十分復雜，目前認為細胞免疫的作用較大，T細胞產生的細胞因子對結核分枝桿菌的控制發揮了巨大的作用[10]。而DM會影響機體免疫系統，DM患者本身處于慢性炎癥過程[11]，血糖增高有利于結核分枝桿菌的生長，使巨噬細胞的吞噬功能下降，破壞細胞因子間的平衡，從而增加TB的易感性[12]。IFN-γ是1型輔助性T淋巴細胞(Th1)分泌的細胞因子，是一種促炎因子，主要作用是誘導巨噬細胞、中性粒細胞的激活，清除病原體[13]，而并發DM會降低機體的免疫應答，阻礙T細胞分泌IFN-γ，因此DM-TB患者的血清IFN-γ應處于較低水平[14-15]。IL-10是2型輔助性T淋巴細胞分泌的細胞因子，主要功能是抑制1型輔助性T淋巴細胞產生細胞因子，減輕炎癥反應程度，抑制免疫調節[16]，根據既往研究假設，DM-TB患者的IL-10應處于較高水平[15]。

表1 各組研究對象血清中IFN-γ和IL-10水平比較

表2 各組研究對象血清IFN-γ與IL-10水平多因素線性回歸

本研究結果顯示，DM-TB患者和TB患者的血清IFN-γ水平均明顯高于健康人群，提示DM-TB患者與TB患者體內的免疫應答均升高，炎性反應較健康人群嚴重。單因素與多因素分析均提示DM-TB患者與TB患者的血清IFN-γ水平差異無統計學意義，這與DM能降低機體免疫應答的既往研究假設不相符。可能原因是DM能導致機體的固有免疫應答延遲。曾有動物研究對患有DM的小鼠的肺部引流低劑量的含有致病性結核分枝桿菌的噴霧，發現DM小鼠的引流淋巴結中分泌IFN-γ的T細胞出現了特異性增多，同時在肺部也出現了延遲性的T細胞增多和IFN-γ依賴的刺激性免疫應答[17]。國內綜述總結了多個動物實驗，發現由于攜帶結核分枝桿菌的抗原提呈細胞到達肺引流淋巴結時間延長，慢性DM小鼠固有免疫應答延遲，同時高血糖會導致肺泡巨噬細胞吞噬能力下降，也會引起免疫應答的延遲[18]，從而導致機體炎性反應處于較高水平，感染遷延不愈。同時本研究納入的DM-TB患者及TB患者均為初次診斷的涂陽患者，體內的細菌負載量較高，可能導致IFN-γ水平的增高。有研究表明，DM-TB患者涂陽率明顯高于單純TB患者[19]，也提示DM-TB患者體內細菌荷載量較高。李濟金等[20]的研究同樣選擇了DM-TB、TB、DM和HC組，結果顯示DM-TB組血清IFN-γ水平明顯高于其他組，與本研究結果相似。

在本研究中，DM-TB患者的血清IL-10水平明顯高于DM患者和健康人群，差異有統計學意義。單因素分析及多因素分析均顯示DM-TB患者的血清IL-10水平與TB患者無明顯差異。李濟金等[20]的研究結果顯示DM-TB組患者的血清IL-10值明顯高于TB、DM和HC組。Kumar等[21]的研究也發現DM-TB組血清IL-10的水平明顯高于TB組。本研究中DM-TB患者的血清IL-10水平也高于TB患者，但是差異并沒有統計學意義，樣本量過少可能為主要原因。本研究結果顯示，男性血清IL-10水平明顯高于女性，可能提示本研究中男性體內免疫抑制水平更高。

綜上所述，DM-TB患者體內的免疫應答情況較TB患者更為復雜，較高的血清IFN-γ可能提示DM-TB患者體內免疫應答延遲。需要進一步研究不同病程DM-TB患者血清IFN-γ水平，探索DM-TB 患者病程中的免疫變化情況。在本次研究中，采用TB患者、DM患者和HC組同時作為對照人群，對血清細胞因子水平在疾病并發的作用進行研究，具有創新性。但是本研究中4個調查地點并發率較低，導致樣本量較小，這在一定程度上可能對研究結果的精確性產生影響，還有待進一步大樣本的研究對結果進行證明。

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Serumlevelsofinterferon-gammaandinterleukin-10inpatientswithdiabetesmellituscomplicatedwithpulmonarytuberculosis

SHENGYu-chao*,YUANLi,MENGXu,CHENCheng,JIANGWei-li,ZHAOQi.

*SchoolofPublicHealth,FudanUniversity,Shanghai200032,China

Correspondingauthor:ZHAOQi,Email:zhaoqi@shmu.edu.cn

ObjectiveTo compare the serum levels of interferon-gamma (IFN-γ) and interleukin-10 (IL-10) in patients with tuberculosis (TB), tuberculosis with diabetes mellitus (DM-TB), diabetes mellitus (DM) and healthy control (HC) people, and to analyze the role of different cytokines in DM-TB.MethodsA total of 71 DM-TB patients in four counties of Jiangsu and Jiangxi provinces were selected between April 1, 2013 to March 31, 2014. At the same study period, 71 age- and gender-matched smear-positive TB patients, community DM patients and community healthy controls were selected, respectively, according to the ratio of 1∶1∶1.The baseline characteristics of all subjects were collected, and the serum levels of IFN-γ and IL-10 were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The levels were compared among different subject groups.ResultsThe median (quartile) levels of serum IFN-γ of DM-TB, TB, DM patients and HC were 7.51 (4.64-14.47), 8.76 (4.26-15.03), 9.15 (2.47-13.72), 2.20 (1.62-6.65) ng/L, respectively. The numbers were 2.06±0.91, 2.15±1.13, 1.73±1.35 and 1.26±1.62 after logarithmic conversion. There were significant differences among four groups (F=6.976,P<0.01). The results of multiple comparison post hoc test showed that concentration of IFN-γ was increased in DM-TB and TB patients compared with HC group (P=0.002,P<0.01). The median (quartile) level of serum IL-10 of DM-TB, TB, DM and HC were 16.44 (6.25-33.31), 14.06 (4.73-25.67), 7.55 (2.53-21.25) and4.64 (2.66-7.67) ng/L, respectively. The numbers were 2.67±0.99, 2.20±1.59, 1.63±2.02 and 1.58±0.99 after logarithmic conversion. There were significant difference among groups (F=7.96,P<0.01).The results of multiple comparison post hoc test showed that serum level of IL-10 in DM and HC group were significantly lower than that in the DM-TB group (P=0.001,P<0.01).Multivariate linear regression analysis showed that the serum IFN-γ in patients with DM-TB was significantly higher than that in HC subjects (P=0.001).The level of serum IL-10 in male patients was higher than that in female patients (P=0.046).The level of serum IL-10 in DM-TB group was significantly higher than that in DM group (P<0.001) and HC group (P<0.001).ConclusionThe immune response in DM-TB patients is more complex than that in TB patients. The higher serum levels of IFN-γ may suggest that the immune response is delayed in DM-TB patients.

Tuberculosis; Diabetes mellitus; Interferon-gamma; Interleukin-10

10.3969/j.issn.1000-6621.2017.11.010

國家自然科學基金(81202256)；江西省科技廳對外科技合作計劃項目(20141BDH80030)

200032 上海，復旦大學公共衛生學院(盛宇超、袁立、蔣偉利、趙琦)；江西省贛州市疾病預防控制中心結核病防治科(孟旭)；江蘇省疾病預防控制中心慢性傳染病科(陳誠)

趙琦，Email：zhaoqi@shmu.edu.cn

2017-05-05)

(本文編輯：李敬文)