作者简介:余黄(1996—),男,硕士研究生,研究方向:临床检验诊断学。
目的 分析交叉引物恒温扩增技术(cross-primer isothermal amplification technology, CPA)在临床筛查、诊断结核病中的价值及其影响因素。方法 收集2018年1月1日—2021年12月31日在海南医学院第二附属医院的住院患者543例,其中结核患者179例、肺炎患者187例,其他疾病患者177例。对患者的痰液、肺泡灌洗液、胸水和中段尿等进行CPA检测、涂片镜检、培养法和基因检测,评估CPA检测对结核病诊断的价值及其影响因素分析,统计学分析采用SPSS 26.0进行。结果 CPA检测总阳性率为14.4%(78/543),其中痰液标本阳性率29.1%(39/134),在78例CPA检测阳性病人的分布中,结核组占首位69.2%(54/78),其次为肺炎组21.8%(17/78),其他疾病组占最低位9.0%(7/78);以CPA检测为参照方法,涂片镜检“灵敏度”低于基因检测和培养法,而“特异度”高于培养法和基因检测,涂片镜检“漏诊率”高于基因检测和培养法;CPA检测阳性与性别、血沉和肺炎均有关;CPA检测与培养法和基因检测具有较好的一致性( Kappa>0.9),CPA检测与涂片镜检也具有中等程度的一致性( Kappa=0.616)。结论 痰标本是CPA检测的最佳首选对象,而胸水检测的价值相对有限,筛查和诊断“结核组与其他疾病组”时可选用痰液、肺泡灌洗液和中段尿等作为CPA检测的临床标本,而筛查和诊断“结核组与肺炎组”时可选用痰液;性别、血沉和肺炎是CPA阳性患者的影响因素,因此,CPA检测值得在临床推广,但需要更多的临床研究数据。
Objective To analyze the value and influencing factors of cross-primer isothermal amplification technology(CPA) in clinical screening and diagnosis of tuberculosis (TB). Methods We collected 543 inpatients in the Second Affiliated Hospital of Hainan Medical College from January 1, 2018 to December 31, 2021, including 179 patients with tuberculosis, 187 patients with pneumonia and 177 patients with other diseases. The patients' sputum, alveolar lavage fluid, pleural effusion and midstream urine were detected by CPA, smear microscopy, culture method and gene detection. The value of CPA detection in the diagnosis of tuberculosis and its influencing factors were evaluated. Statistical analysis was performed using SPSS 26.0. Results The total positive rate of CPA was 14.4% (78/543), and the positive rate of sputum samples accounted for 29.1% (39/134). Among the 78 cases of CPA positive patients, the tuberculosis group accounted for 69.2% (54/78), followed by pneumonia group 21.8% (17/78), and other diseases group accounted for 9.0% (7/78). Taking CPA test as the reference method, the "sensitivity" of smear microscopy was lower than that of genetic testing and culture, while the "specificity" was higher than that of culture and gene testing, and the "missed diagnosis rate" of smear microscopy was higher than that of genetic testing and culture. CPA test positive was related to gender, ESR and pneumonia. There is a good agreement between CPA test and culture method and gene test ( Kappa>0.9), and a moderate agreement between CPA test and smear microscopy ( Kappa=0.616). Conclusions Sputum specimen is the best choice for CPA detection, while the value of pleural effusion detection is relatively limited. Sputum, alveolar lavage fluid and midcourse urine can be used as clinical specimens for screening and diagnosis of "tuberculosis group and other disease group", while sputum can be used for screening and diagnosis of "tuberculosis group and pneumonia group". Gender, ESR and pneumonia are the influencing factors of CPA positive patients. Therefore, CPA testing is worthy of clinical promotion, but more clinical research data are needed.
交叉引物恒温扩增技术(cross-primer isothermal amplification technology, CPA)属于新型分子诊断技术, 是一种利用多个引物, 包括至少1个交叉引物和链置换DNA聚合酶在恒温下快速扩增目标DNA序列的方法[1], 具有灵敏度高、快速等分子生物学检测特点。由于结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, MTB)体外培养条件苛刻, 速度缓慢, 医务工作者一直在寻找快速、准确的结核病(tuberculosis, TB)诊断方法。CPA对TB的诊断价值已有少量报道, 但报道的灵敏度各不相同, 范围在56.84%~98.94%之间[2, 3, 4], 检测样本也不一致。为此, 本研究以不同疾病患者的痰液、肺泡灌洗液、胸水和尿液等为样本, 评估CPA法检测MTB在筛选、诊断和预防结核病中的应用价值, 结果如下。
收集2018年1月1日— 2021年12月31日在海南医学院第二附属医院的住院患者543例, 其中结核患者179例、肺炎患者187例, 其他疾病患者177例。研究经本单位伦理委员会审核通过(伦理号:LW2022193)。
1.2.1 结核病组 (1)入选标准:参照2017年中华医学会结核分会《肺结核诊断和治疗指南》, 临床诊断符合原发性肺结核, 血行播散性肺结核, 继发性肺结核, 气管、支气管结核, 结核性胸膜炎以及肺外结核的患者[5]。(2)排除标准:其他非结核分枝杆菌(nontuberculosis mycobacteria, NTM)感染者和问卷调查与结核患者有流行病学接触史的患者。
1.2.2 肺炎组 符合社区获得性肺炎诊断标准《内科学(第9版)》[6], 均行X线检查、痰液涂片检查或血清支原体IgG抗体检测确诊。
1.2.3 其他疾病组 临床已排除肺炎, MTB、NTB感染者和问卷调查与结核杆菌患者有流行病学接触史的同期患者。
痰液134份(结核组47份, 肺炎组49份, 其他疾病组38份)、肺泡灌洗液144份(结核组48份, 肺炎组47份, 其他疾病组49份)、胸水124份(结核组39份, 肺炎组43份, 其他疾病组42份)、中段尿141份(结核组45份, 肺炎组48份, 其他疾病组48份), 分别进行抗酸染色(以下称为涂片镜检)、CPA检测、改良罗氏固体培养法(以下简称培养法)和博奥基因芯片DNA微阵列技术(以下简称基因检测)。
留取足够量标本, 确保每份标本能够满足涂片镜检、CPA检测、培养法和基因检测。
1.4.1 涂片镜检 0.8%石碳酸复红染液盖满玻片至少10 min→ 自来水冲洗沥干→ 3%~5%酸性酒精溶液盖满玻片1~2 min摇一摇→ 自来水冲洗沥干→ 滴加0.06%亚甲基蓝溶液染盖满玻片30~60 s→ 自来水冲洗沥干。
1.4.2 培养法 先用N-乙酰-L-半胱氨酸(N-acetyl-L-cysteine, NALC)液化剂处理合格痰标本, 再用无菌吸管取0.1 mL分别接种至改良固体罗氏培养基、对硝基苯甲酸培养基和噻吩-2-羧酸肼培养基, 使菌液均匀布满各个培养基斜面, 置(37± 2) ℃培养4~8周后观察结果。
1.4.3 CPA检测
1.4.3.1 原理 以多拷贝的IS6110插入序列作为MTB检测DNA靶标, 通过反应体系中2对特异性引物和1对特异性探针, 以及bst脱氧核苷酸聚合酶, 在(63± 2) ℃下1 h的条件下一次性完成MTBIS6110基因片段的扩增和杂交, 利用一次性核酸检测密闭装置, 通过免疫层析乳胶标记试纸条显色技术再次检测扩增产物的目标基因。
1.4.3.2 结果判读 (1)阳性:若同时出现质控线(C)与检测线(T), 或者仅出现T线显色。表明样本中含有结核分枝杆菌, 并且水平已经达到或者超出了试剂盒的最低检出限; (2)阴性:仅出现质控线(C)。表明样本中并不含有结核分枝杆菌, 或者其含量水平在试剂盒最低检出限以下; (3)无效:质控线(C)与检测线(T)均未出现。表明操作有误、试剂盒受损或者在扩增处理期间出现了扩增抑制物。
1.4.4 基因检测 核酸DNA提取→ PCR扩增→ 芯片杂交→ 芯片扫描及结果判断读取。
实验数据均采用SPSS 26.0进行统计学分析; 计数资料以采用率[n(%)]表示, 组间比较采用“ χ 2检验” 或“ Fisher确切概率法” 以及“ 配对设计卡方检验” , 影响因素分析采用“ 方差分析” , Kappa检验分析一致性, P< 0.05表示差异有统计学意义。
结核组179例, 其中男性133例, 女性46例, 年龄在8~89岁之间, 平均年龄为(50.33± 16.80)岁; 肺炎组187例, 其中男性118例, 女性69例, 年龄在2~95岁之间, 平均年龄为(58.21± 18.14)岁; 其他疾病组177例, 其中男性112例, 女性65例, 年龄在10~97岁之间, 平均年龄为(53.57± 18.36)岁; 三组性别之间差异均无统计学意义(P> 0.05)。
CPA检测总阳性率为14.4%(78/543), 在78例CPA检测阳性病人中, 结核组阳性率69.2%(54/78)> 肺炎组21.8%(17/78)> 其他疾病组9.0%(7/78)。结核组CPA检测阳性54例(28例痰液、14例肺泡灌洗液、4例胸水和8例中段尿); 肺炎组CPA检测阳性17例(8例痰液、7例肺泡灌洗液和2例中段尿); 其他疾病组CPA检测阳性7例(3例痰液、3例肺泡灌洗液和1例中段尿)。痰液CPA检测的总阳性率为29.1%(39/134), 其中结核组CPA检测的阳性率59.6%(28/47)> 肺炎组16.3%(8/49)> 其他疾病组7.9%(3/38)。肺泡灌洗液CPA检测的总阳性率为16.7%(24/144), 其中结核组CPA检测的阳性率29.2%(14/48)> 肺炎组14.9%(7/47)> 其他疾病组6.1%(3/49)。胸水CPA检测的总阳性率为3.2%(4/124), 结核组检测出4例阳性, 而肺炎组和其他疾病组均未检测到阳性的例数。中段尿CPA检测的总阳性率为7.8%(11/141), 其中结核组CPA检测的阳性率17.8%(8/45)> 肺炎组4.2%(2/48)> 其他疾病组2.1%(1/48)。
以CPA检测为参照方法, 涂片镜检的灵敏度和特异度都低于基因检测和培养法, 涂片镜检的漏诊率高于基因检测和培养法, 培养法的Kappa值则高于基因检测和涂片镜检。见表1。
![]() | 表1 不同检测方法的效能评价 Table 1 Efficiency evaluation of different detection methods |
影响因素分析:患者的年龄段、白细胞(white blood cell count, WBC)、降钙素原、C-反应蛋白、中性粒细胞(neutrophilicgranulocyte, NE)百分比、糖尿病、贫血、高血压和低蛋白血症, 均无统计学意义(P> 0.05), 而其性别、血沉和肺炎均有统计学意义(χ 2=4.209、7.655、4.190, P均< 0.05), 见表2。
![]() | 表2 78例CPA阳性患者的影响因素分析 Table 2 Analysis of the influencing factors of 78 CPA positive patients |
本研究表明, CPA检测总阳性率为14.4%(78/543), 其中痰液标本阳性率最高(29.1%), 其次为肺泡灌洗液(16.7%)和中段尿(7.8%), 胸水阳性率最低(3.2%), 在78例CPA检测阳性患者中, 结核组占69.2%、肺炎组占21.8%以及其他疾病组占9.0%, 说明本次研究有以下几点值得注意:首先, 痰液标本CPA检测阳性率虽稍高于国内安徽省泾县(23.2%)[7]、但与山西省运城市(56.3%)[8]相比相差较大, 这可能跟纳入研究的对象不一样有关, 但并不防碍痰液是CPA检测的临床最佳送检标本; 其次, 从肺炎组和其他疾病组的胸水中均未检测到CPA阳性的结果, 可能跟患者在胸水中释放菌的浓度不够有关; 再者, 本次研究通过CPA技术可筛查出少部分肺炎组和其他疾病组的阳性病例, 说明该技术具有一定的优势, 临床上应根据标本类型选择合适的检测技术, 特别是中段尿或胸腹水等体液标本, 建议选择灵敏度强的PCR法[9, 10], 或者CPA技术联合结核培养与涂片抗酸染色同时检测, 可以提高体液标本中结核分枝杆菌的检出率。
本研究表明, 结核组中, 痰液、肺泡灌洗液、胸水和中段尿CPA检测的阳性率均高于涂片镜检但低于培养法, 痰液、肺泡灌洗液和中段尿CPA检测的阳性率等同于基因检测, 但胸水CPA检测的阳性率则低于基因检测; 肺炎组和其他疾病组中, 痰液、肺泡灌洗液和中段尿CPA检测的阳性率均高于涂片镜检、培养法和基因检测, 胸水未检测到CPA阳性的病例数, 说明结核组、肺炎组和其他疾病组对痰液、肺泡灌洗液和中段尿等分别进行CPA检测的阳性率均高于涂片镜检, 与国内的研究基本相符[11]; 肺炎组和其他疾病组分别进行CPA检测的阳性率均高于培养法, 主要与不同方法学对MTB检测最低检测限的要求有关, 规范指出[12], 培养法的敏感度为100条左右/mL, 明显低于分子生物学诊断技术的10条左右/mL, 同国内报道保持一致[13], 而结核组对4种标本分别进行CPA检测的阳性率均低于培养法, 其原因可能与标本留取的时机和质量有关, 因为检验结果的准确性与临床标本的采集以及送检时间是否符合要求有直接相关[14]。
本研究表明, CPA检测与三种方法(涂片镜检、培养法和基因检测)进行配对比较中, 培养法灵敏度最高(98.2%), 其次为基因检测(94.5%)和涂片镜检(69.0%), 而漏诊率最高的是涂片镜检(31.0%), 其次为基因检测(5.5%)和培养法(1.79%), 说明CPA检测与培养法和基因检测具有极好的一致性检验(Kappa> 0.9), 高于国内的报道(Kappa=0.74~0.79)[8], 同时, CPA检测与涂片镜检也具有同文献报道[10]的中度一致性检验(Kappa=0.592)。
本研究表明, 年龄、WBC、降钙素原、C-反应蛋白、NE%、糖尿病、贫血、高血压和低蛋白血症不是CPA阳性患者发生的危险因素, 而性别、血沉(红细胞沉降率)和肺炎是CPA阳性患者发生的可疑影响因素。既往文献报道[15, 16, 17, 18], 结核病阳性率男性患者明显高于女性, 原因可能与男性社交相对比较广泛、常具有吸烟和饮酒的不良嗜好、同时因工作性质和环境原因有较多的机会暴露于大量粉尘以及接触有毒化学气雾等危险因素相关。本研究中, CPA阳性率男性(18.0%)高于女性(10.8%), 并且两者差异有统计学意义(P< 0.05), 不仅充分表明男性结核病的危害性明显大于女性, 而且充分表明了这种危害的特点具有普遍性, 因此, 临床应重点关注男性病患的诊断和治疗; 在本研究中, WBC的异常率(18.8%)稍高于正常(15.8%), 两者差异无统计学意义(P> 0.05), 而血沉异常率(43.1%)明显高于正常(16.2%), 两者差异有统计学意义(P< 0.01), 分析原因可能是患者被MTB感染并侵入人体后导致患者的巨噬细胞不断增殖, 进而聚集杀灭繁殖的病原菌, 此时由于T淋巴细胞形成众多的细胞因子不断加剧了免疫反应, 致使患者的红细胞沉降率持续升高, WBC也会随之增高, 但并不明显[19]。有研究指出[20], 感染性肺炎是呼吸道疾病的主要死因, 并呈逐年上升的趋势, 主要是感染性肺炎患者尤其是老年人T淋巴细胞的增殖及活性随胸腺退化而降低, 且老年人血清抗体和细胞免疫均降低引起患者产生抗体的组织萎缩, 最终抵抗结核杆菌的免疫能力持续下降, 不仅使得老年人易患结核病, 而且提高了患病后致病情加重的风险, 由于老年人的免疫系统功能下降, 加上不可忽视人口流动密集、空气污染和慢性病发病率攀升, 容易感染结核等传染性的疾病。
综上所述, CPA技术已越来越被临床实验室广泛应用于结核病的辅助诊断, 痰液、肺泡灌洗液、胸水和中段尿等标本能够用于筛选和诊断结核病, 具有与培养法和基因检测具有较好的一致性, 能够明显缩短结核病的确诊时间, 同时, 患者的性别、血沉和肺炎是CPA阳性患者发生的可疑影响因素, 因此, CPA技术值得在临床上推广, 但以后要注意加大标本量的研究。
利益冲突声明 所有作者声明不存在利益冲突
编辑:陈景丽 黄艳
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