为了实现终止结核病的目标，世界卫生组织提出了一系列侧重于对有症状的患者进行早期诊断和治疗，并对高危人群进行筛查和预防性干预的措施[1]。就目前情况来看，这些措施可能并不足以实现终止结核病的目标。新型冠状病毒肺炎已经让我们认识到无症状和轻微症状感染者在传播过程中的重要作用[2,3]。然而，在目前的结核病防治策略中，关注最多的是活动性结核病患者。结核病自然史（naturalhistoryoftuberculosis）是一种约定俗成的提法，准确地说是人体从感染结核分枝杆菌到发病的过程，这是一个复杂的连续的过程。一般人们将人体从感染结核分枝杆菌到发病作为线性的单一方向的连续过程，但实际上并不是所有人感染后都呈线性发展[4,5]，而且每个阶段的持续时间也因人而异[5]。随着对结核病的认识不断加深，同时为了不同的目的，人们将这个自然史划分为不同阶段。区分不同阶段的目的，是为了更好地研发新的诊断技术、制定精准的防治措施，以更好地控制和消灭结核病。本文中，笔者将就结核病自然史的划分、各个阶段的特征，以及各阶段诊断技术的现状和发展方向进行综述。

一、结核病自然史及分期

过去，由于对人体从感染结核分枝杆菌到发病整个过程的认识不足，结核病的自然史被简单二分为潜伏感染（无症状，无传染性）和活动性结核病（有症状，有传染性）[4]。然而，随着对结核病自然史认识的深入，大量无症状、细菌学阳性患者的发现让人们意识到，在潜伏感染和活动性结核病外，还应该定义额外的阶段[6]。

依据结核分枝杆菌感染到发病过程中人体免疫反应、病理生理变化和临床诊断意义，不同学者将结核病自然史划分成不同的更细致的阶段，Young等[7]在2009年根据细菌与宿主免疫反应的关系将结核病自然史划分成固有免疫（固有免疫直接清除感染）、获得性免疫（固有和获得性免疫共同清除感染）、静止期感染（免疫系统控制感染，细菌处于休眠状态）、活动期感染（免疫系统控制感染，细菌处于复制状态）和疾病（免疫反应失控，出现结核病症状和体征）5个阶段，但由于临床上很难界定这些阶段，这一定义并未被广泛使用。目前，世界卫生组织在2017年定义了潜伏感染[结核菌素皮肤试验（tuberculinskintest,TST）或γ-干扰素释放试验（interferongammareleaseassays,IGRA）阳性，没有微生物学、影像学等活动性结核病的证据]、临床前期（疾病开始进展，但无症状，没有微生物学、影像学等活动性结核病的证据）和活动性结核病3个阶段[8]。最近，Drain等[5]又在世界卫生组织定义的基础上，在临床前期和活动性结核病中间新增加了亚临床期。但是不管是潜伏感染还是临床前期，由于目前没有方法准确区分，实际意义不大。因此，笔者建议合并潜伏感染和临床前期，将结核病自然史划分成四个阶段：感染清除、潜伏感染、亚临床结核病和活动性结核病，各阶段关系见图1。

二、结核病自然史不同阶段的定义与特征

结核病自然史的第一阶段是感染清除，它是指宿主通过自身能力将结核分枝杆菌清除，或者结核病患者通过抗结核治疗完全治愈。此处针对前者进行讨论。理论上，感染清除应包括两部分人群。一类是细菌感染后没有引起免疫反应就被直接清除，即TST或IGRA持续阴性。过去，人们认为结核分枝杆菌在这类人群体内可能没有引起免疫反应。但是，近期Li等[9]通过对结核病医院IGRA持续阴性的医务人员的血液进行分析发现，部分研究对象对结核分枝杆菌产生了保护性抗体，对这一现象的具体机制还有待进一步研究。另一类人群在感染后激活了宿主的免疫细胞而导致细菌被清除，这类人群激活了特异性的效应T细胞而表现出TST/IGRA阳性。但是，这类人群与潜伏感染者难以鉴别。正因如此，到目前为止关于感染清除的研究寥寥无几。

第二阶段为潜伏感染，指有结核分枝杆菌接触史，理论上其体内存在活菌，对结核分枝杆菌抗原刺激有持续性免疫应答，但被机体免疫系统控制，没有活动性结核病的证据[10,11]。过去普遍认为潜伏感染者体内的结核分枝杆菌处于代谢不活跃的休眠状态，但最近在食蟹猕猴体内进行的研究及肺结核患者体内细菌的单克隆研究结果均表明，潜伏期结核分枝杆菌保持不断增殖的代谢活跃状态，宿主的免疫清除与细菌增殖处于动态平衡状态，导致细菌数量保持恒定[12,13]。关于潜伏感染状态下结核分枝杆菌在人体内的真实状态还需进一步研究。潜伏感染者进展为活动性疾病的风险为5%～10%[14,15]，其中，大部分在感染后6～24个月内发病[16]。虽然潜伏感染者的结核病发病风险相对较低，但这仍然构成了终止结核病的一大挑战。目前，世界卫生组织提出对潜伏感染者进行预防性治疗[10]，预防性治疗可以明显降低疾病进展的风险[17]。

第三个阶段是亚临床结核病或称无症状结核病，指有细菌学证据，即用现有检测方法可以发现体内存在结核分枝杆菌，但缺乏咳嗽、咳痰、发热、盗汗、体质量减轻等典型的结核病临床症状。早在20世纪40年代，Stiehm[18]就提出了亚临床结核病的概念；最近，Xu等[19]证明亚临床结核病患者具有传播性的研究再次引起大家的关注。Kendall等[4]和Drain等[5]将亚临床结核病定义为有结核分枝杆菌感染的影像学或细菌学证据，但无结核病临床症状。笔者认为，仅影像学异常的人划分为亚临床结核病是不恰当的。因为，结核分枝杆菌是诊断结核病的金标准，既然称为亚临床结核病，应该以检测到结核分枝杆菌为标准。目前，亚临床患者主要是在进行患者主动筛查（如社区全人群筛查和高危人群筛查）时发现的，而在主动就诊患者中的比例较少。如近期在乌干达利用GeneXpertMTB/RIFUltra于社区进行全民筛查时发现，30%的患者为亚临床患者[20]；我国2010年结核病流行病学抽样调查发现，43.1%的患者为亚临床患者[21]。由于亚临床患者无症状，很少主动就诊，同时细菌学证据受到多种因素的影响，如检测方法、痰液质量等，因此，这一比例很可能会被低估。

结核病的传播依赖于患者将结核分枝杆菌从肺部排出到环境中，一般认为实现排菌的条件为痰涂片阳性和有咳嗽症状[22]，大规模的人群调查和队列研究发现，亚临床患者更可能涂片阴性[23,24]，因此，其是否具有传染性存在争议。但涂片阴性培养阳性患者无疑是传染源，分子流行学研究提供了确凿的证据，不同地区其传播能力不同。在发达国家进行的研究发现，涂阴培阳患者相对于涂阳培阳患者的相对传播率为0.22～0.24[25,26,27,28]，我国研究的结果为0.89[29]。同时，根据基因组和临床数据重建的系统发育进化树表明，传播事件有可能发生在患者临床症状出现之前[19]。传播并不依赖于典型的临床症状[30]，这是因为一方面症状的报告具有主观性，无症状也许并非真的无症状，而是症状轻微未引起注意；另一方面，无症状患者在日常的谈话[22]、唱歌[31]等活动中也可能会产生含有结核分枝杆菌的飞沫。因此，虽然传播能力较低，但亚临床结核病患者也是结核病传播不可忽略的重要原因[32,33]。当然，随着诊断技术的进步，使用更加灵敏的方法将诊断出更多的亚临床患者。比如，目前的GeneXpertMTB/RIFUltra就发现很多弱阳性患者[20]，但这些弱阳性患者对结核病防控的意义还不明确。这些是正在自愈的患者，检测到的是体内死菌的DNA？还是体内仅有少量细菌，机体免疫系统可以控制而不需要治疗？这样的患者是否具有传播性？这些问题都还需要进一步研究，以明确这部分患者对于结核病防控的重要性。

结核病自然史的第四个阶段是活动性结核病，指不仅有细菌学和影像学证据，而且存在典型的结核病临床症状[8]。关于活动性结核病的研究很多，对其认识也比较全面，不再赘述。

需要注意的是，自愈在结核病自然史中是很常见的现象。一项对抗结核药物使用前的研究报告进行的荟萃分析发现，在抗结核药物出现之前，大约30%的涂片阳性和80%涂片阴性的肺结核患者能够长期存活[34]。这提示结核病自愈现象不是仅发生在潜伏感染阶段，也可以发生在结核病自然史的任一阶段。但由于对结核病患者进行观察而不予以治疗存在严重伦理问题，所以开展自愈现象的研究有很大困难。

三、结核病自然史各阶段诊断技术的现状与展望

笔者将结核病自然史分为4个阶段，这样有利于深入了解各个阶段的细菌学和免疫学特征，明确不同阶段的诊断目的和需求，更好地为精准防控服务。

（一）潜伏感染与感染清除的鉴别

目前仍没有特异性诊断感染清除的方法，也没有直接诊断潜伏感染的方法。目前临床上常用的间接诊断潜伏感染的方法是TST和IGRA检测，以及新的EC检测[结核分枝杆菌早期分泌性抗原靶6(ESAT-6）和培养滤液蛋白10(CFP-10）重组融合蛋白][35]，这三种方法都是通过检测宿主的记忆性T细胞间接反映结核分枝杆菌感染情况[36]，其检测阳性只能提示人体曾经感染过结核分枝杆菌，但不能鉴别体内的细菌是否被清除，无法区别潜伏感染和感染清除。因此，目前将上述检测结果阳性判定为潜伏感染者，显然是不合理的。这些人群里包括一部分体内已经没有结核分枝杆菌，即感染清除的，这样将过高估计潜伏感染的数量。同时，由于人体抗结核免疫的复杂性，即使是活动性结核病患者，也有近10%～15%的患者其检测结果呈阴性[37]；另外，本身这种检测方法的可重复性也存在一定的问题，IGRA重复检测存在近10%的前后结果不一致的现象[38]。因此，研发能够鉴别感染清除和潜伏感染的新方法，并进一步提高检测方法的敏感性和重复性是亟待解决的问题。

（二）预测潜伏感染者的发病风险

诊断潜伏感染者的目的是更精准地进行预防性干预。由于潜伏感染者的发病风险并不相同，因此，怎样从潜伏感染者中鉴别即将发病的高危人群是目前研究的重点。目前大量的研究结果证明TST和IGRA都不能预测潜伏感染者的发病风险。最近的一项荟萃分析发现，IGRA阳性预测值仅为4.5%(95%CI:3.3%～5.8%),TST为2.3%(95%CI:1.5%～3.1%)[39]；在南非HIV感染者中进行的长达15个月的随访研究发现，IGRA阳性和阴性的参与者发病风险没有差异[40]；用IGRA对美国移民进行筛查，也未发现检测阳性和阴性参与者的发病风险存在明显差异[41]。目前，研发新的潜伏感染者发病风险的分子标志物是研究热点，其中，以人体血液中特定基因的表达水平作为分子标记表现出良好的预测能力。在南非的青少年中进行的队列研究发现，检测血液中16个基因的表达谱，可以预测感染者12个月内结核病的发病风险，敏感度和特异度分别为53.7%和82.8%[42,43]；利用这16个基因中的11个（RISK11）基因的表达水平，也可以较好地预测15个月内结核病的发病风险，其敏感度达到88.6%，特异度为68.9%[40]。

对于以血液中的17个mRNA作为预测标志物的荟萃分析发现，其中8个可以较好地预测未来3个月内的发病风险，敏感度为47.1%～81.0%，特异度均超过90%[44]。在撒哈拉以南非洲地区进行的多中心研究发现，在结核病患者确诊前12个月可观察到血液中皮质醇、谷氨酰胺、犬尿氨酸等代谢变化，用这些标志物预测5个月内发病风险的敏感度和特异度分别为69%和75%[45]。这些分子标志物的发现和进一步验证，将对精准干预高危人群，阻止其发展成为活动性结核病具有重大意义。另外，目前的研究表明，大多数潜伏感染者是在感染后的6～24个月内发病，而潜伏感染时间越长其发病风险越低[16,46]。因此，研发可以鉴别新近感染和远期感染的诊断方法对于预防潜伏感染也有很重要的意义。最新的一项研究用QuantiFERON-TBGold定义新近和远期感染（6个月内转阳定义为新近感染，持续阳性1.5年以上定义为远期感染），研究者利用流式细胞仪对结核分枝杆菌特异性CD4+T细胞进行分型，发现激活型CFP-10/ESAT-6特异性CD4+T细胞可以较好区分新近感染和远期感染[47]。

（三）亚临床结核病的诊断

目前还没有特异针对亚临床结核病的诊断技术。过去由于结核病诊断技术相对落后，主要采取对有症状或者胸部X线摄片异常的人进行细菌学检测，使得人们对于亚临床患者的严重性认识不足。随着技术的发展，利用更灵敏的技术可以发现更多的亚临床患者。比如，利用GeneXpertMTB/RIFUltra对社区人群进行全民筛查，发现了一些过去无法发现的亚临床患者[20]。因此，研发简单的、快速的、适用于大规模人群筛查的、高敏感度的结核分枝杆菌检测方法对于诊断亚临床结核病患者具有重要意义。同时，研发基于宿主免疫反应或不基于痰液样本的分子标志物也将是亚临床结核病诊断技术的努力方向。

（四）不依赖于痰液的结核病诊断技术

目前结核病的诊断还主要基于痰样本的多种细菌学检测方法，其中，痰液质量对检测结果的影响很大[48]，而且儿童患者很难得到痰样本[49]。因此，目前结核病诊断技术的重点是研发不依赖于痰样本的诊断技术，如血液、尿液、呼吸气体等标本。目前，比较成熟并被世界卫生组织认可的方法是检测尿液中的脂阿拉伯甘露聚糖（lipoarabinomannan,LAM）。LAM是结核分枝杆菌细胞壁的组成成分，能够被肾小球滤过存在于尿液中并被其特异抗体检测。荟萃分析结果表明，在免疫功能严重缺陷患者（CD4+T细胞≤100个/μl）中的诊断效果较好，敏感度和特异度分别为56%和90%[50,51]，而在CD4+T细胞≥100个/μl人群中，其敏感度较低，为26%[51]。新的FujiLAM的最低检测浓度比之前的AlereLAM低30倍，在儿童结核病患者中两者诊断特异度相当，但敏感度从30.7%提高到64.9%[52]。赛沛公司的基于检测血液中3个基因表达水平的Xpert-MTB-HR-Prototype试剂盒，其诊断敏感度为90%，特异度为70%[53]；利用白细胞介素（IL)-6、IL-8、IL-18和血管内皮生长因子诊断结核病的敏感度和特异度分别为85%和65%[54]。

目前以游离DNA作为分子标志物的研究仍处于起步阶段，通过检测血液、胸腔积液等体液中游离的结核分枝杆菌DNA诊断结核病的敏感度可以达到63.1%～79.7%[55,56,57]；最近Oreskovic等[58]开发了一种高度敏感的序列特异性纯化方法，高效提取尿液中结核特异性游离DNA，以GeneXpertMTB/RIF检测结果为金标准，其敏感度为83.7%，特异度为100%。此外，利用二维气相色谱法检测患者呼出气体中特征性挥发性代谢产物也是一种新的诊断方法。研究发现，结核病患者和健康人呼出气体中2-丁基-1-辛醇、酒精等碳氢化合物含量存在明显差异，可以作为新的诊断分子标志物[59]。该方法可以与机器学习相结合，识别最具鉴别力的挥发性代谢物，与GeneXpertMTB/RIF相比，其诊断准确率可达到80%～90%[60]。另外，目前已经研发出更方便快捷的微型传感器电子鼻（eNose-TB），可以对呼出气体进行实时的检测分析，但其作为筛查工具的效果有待观察[61]。

研发诊断分子标志物，特别是预测疾病进展风险的分子标志物，难度很大。如对研究对象观察随访时间长，投入大，在发病率低的地区难以开展，而且即使研发出了新产品，也需要在不同的人群中花费长时间和巨大投入进行验证。因此，目前新的诊断和预测产品的研发进展并不理想。最近的一项大规模临床队列研究对血液转录标志物进行了验证[62]，发现所有发病风险预测标志物均未达到世界卫生组织制定的敏感度和特异度要求[8]。新的诊断技术还需要进一步优化。

四、总结

结核病从感染到发病的自然史是一个连续的动态变化过程，并不能简单地分为潜伏感染和活动性结核病两个阶段。人为地将这一过程进行细致的划分，是希望能够明确结核病各阶段的特征，为早期诊断和制定防控措施服务，实现终止结核病的目标。但是，关于结核病自然史还存在很多需要探索的问题，如潜伏感染和亚临床患者的疾病进展风险因素是什么？亚临床患者对结核病传播的贡献有多少？现有的针对自然史各阶段的诊断技术存在很多不足，新技术的开发也面临巨大挑战。我国仍然是结核病高负担国家，早期诊断和高危人群干预对于控制结核病非常重要。因此，我们应该加强对结核病自然史的研究，开发针对结核病不同阶段的早期诊断技术，完善结核病预防干预措施，为终止结核病做出中国的贡献。

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文章来源：李蒙,高谦.结核病自然史的阶段划分及其诊断的现状与展望[J].中国防痨杂志,2021,43(11):1125-1131.