Application of gene chip technology combined with T-cell spot detection in diagnosis of pulmonary tuberculosis and drug resistance gene detection by gene chip technology
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摘要:目的
探讨基因芯片技术联合T细胞斑点试验(T-SPOT)对肺结核的诊断效能和基因芯片对结核分枝杆菌(MTB)耐药基因的检测效能。
方法选取感染科收治的108例高度疑似肺结核患者作为研究对象, 所有患者入院均接受基因芯片技术联合T-SPOT诊断。以痰MTB培养实验结果为"金标准", 评估基因芯片技术联合T-SPOT对肺结核的诊断效能。对所有确诊肺结核患者实施抗结核方案治疗, 以DNA测序检测结果为"金标准", 评估基因芯片对MTB耐药基因的检测效能。
结果108例高度疑似肺结核患者, 经痰培养确诊肺结核100例, 占92.59%;以痰MTB培养检测结果为"金标准", 基因芯片技术联合T-SPOT诊断肺结核的灵敏度、准确度均高于T-SPOT、基因芯片技术单一诊断, 差异有统计学意义(P < 0.05)。以DNA测序检测结果为"金标准", 基因芯片技术检测MTB耐药基因的灵敏度为92.31%, 特异度为97.37%, 准确度为96.08%。
结论基因芯片技术联合T-SPOT诊断肺结核的灵敏度、准确度较高, 且基因芯片技术对MTB耐药基因具有较高的检测效能。
Abstract:ObjectiveTo explore the application value of gene chip combined with T cell spot detection (T-SPOT) in diagnosis of pulmonary tuberculosis, and to analyze the detection efficiency of gene chip for drug resistance genes of Mycobacterium tuberculosis (MTB).
MethodsA total of 108 patients with highly suspected pulmonary tuberculosis treated in the Department of Infection were selected as research subjects, all patients were diagnosed by genechip combined with T-SPOT at admission.Sputum tuberculosis culture experiment was used as the"gold standard "to evaluate the diagnostic efficacy of gene chip combined with T-SPOT technology in pulmonary tuberculosis.All confirmed patients were treated with anti-tuberculosis regimen, DNA sequencing was used as the" gold standard "to evaluate the detection efficiency of gene chip for MTB resistance genes.
ResultsOf 108 patients with highly suspected pulmonary tuberculosis, 100 cases were confirmed as pulmonary tuberculosis by sputum culture, accounting for 92.59%;the results of sputum tuberculosis culture were taken as the" gold standard ", the sensitivity and accuracy of T-SPOT combined with gene chip in the diagnosis of pulmonary tuberculosis were higher than that of single diagnosis, the difference was statistically significant (P < 0.05).The results of DNA sequencing were taken as the" gold standard", the sensitivity, specificity and accuracy of gene chip combined with T-SPOT for detecting MTB resistance genes were 92.31%, 97.37% and 96.08%.
ConclusionThe sensitivity and accuracy of gene chip combined with T-SPOT in the diagnosis of pulmonary tuberculosis are high, gene chip has high detection efficiency in detecting MTB resistance genes.
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新生儿胎粪吸入综合征(MAS)是新生儿常见并发症，由胎儿宫内窘迫、胎粪吸入呼吸道、肺泡机械性阻塞等因素导致，具有较高病死率[1-2]。据统计[3], MAS患病率为1.2%~2.3%, 病死率占7.5%~15.0%, 存活者多伴中枢神经系统后遗症、颅内出血等并发症，预后欠佳。目前，临床治疗MAS尚无统一标准性方案，以呼吸机、高浓度氧疗、高频通气等方式为主，对MAS治疗有一定效果，但呼吸机因操作复杂、并发症多等，且呼吸机使用难以逆转肺表面活性物质(PS)失活现象，影响患儿恢复效果[4-5]。PS是肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌脂蛋白，具降低肺泡表面张力、改善肺氧合能力作用。因此有研究[6]提出，对MAS患儿采取PS治疗，以纠正广泛性肺泡萎缩、PS失活表现。本研究对本院2018年1月—2019年3月收治的200例MAS患儿采取PS联合呼吸机治疗，现将结果报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取本院2018年1月—2019年3月收治的200例MAS患儿，按数字随机表法分为2组。对照组100例，男53例，女47例; 胎龄38~41周，平均(39.50±0.41)周; 出生体质量2.07~4.01 kg, 平均(2.94±0.43) kg; 出生至发病时间2~10 h, 平均(5.41±0.42) h; 新生儿1 min Apgar评分(6.84±0.35)分。观察组100例，男55例，女45例; 胎龄38~42周，平均(39.51±0.42)周; 出生体质量2.05~4.02 kg, 平均(2.95±0.42) kg; 出生至发病时间3~10 h, 平均(5.45±0.40) h; 新生儿1 min Apgar评分(6.85±0.35)分。2组患儿基线资料比较无显著差异(P>0.05), 可进行比较。纳入标准: ①患儿羊水被胎粪污染、气管内吸出胎粪污染羊水，经临床表现、影像学技术等综合检查，与《实用儿科学》[7]中MAS诊断标准相符; ②符合《新生儿机械通气治疗学》[8]中呼吸机治疗标准; ③患儿家长或法定监护人知情研究，签署同意书; ④研究内容符合医学伦理委员会审批标准。排除标准: ①出生体质量 < 2.0 kg; ②出生至发病时间>12 h; ③出生10 min Apgar评分 < 3分; ④先天性畸形、血液系统疾病或先天性心脏病者; ⑤预计生存时间 < 3个月; ⑥中途退出研究者。
1.2 治疗方法
2组患儿入院常规治疗，常规保暖、祛痰、清理呼吸道分泌物、抗生素预防感染、营养能量供给、心功能支持、维持水电解质平衡。对照组患儿在常规治疗基础上接受呼吸机治疗，使用Stephanie型呼吸机(德国斯蒂芬公司生产)，设置压力控制、同步间歇指令通气模式，呼吸频率20~50次/min, 吸气时间0.4~0.5 s, 吸入气氧浓度(FiO2)0.5~0.8, 平均气道压(MAP)10~17 cmH2O, 呼吸峰压18~25 cmH2O, 呼吸末正压3~5 cmH2O, 同时依据经皮血氧饱和度(SaO2)调整呼吸机参数。观察组联合呼吸机与PS治疗，呼吸机治疗同对照组, PS治疗如下。取外源性PS(国药准字H20052128, 华润双鹤药业股份有限公司)一次性给药，剂量200 mg/kg, 先将药物复温，取仰卧位，吸尽呼吸道内分泌物，清洁消毒，气管内注入，取5 mL注射器抽取PS, 于气管导管内穿刺，药液匀速注入肺内，使用气囊加压给氧，于肺内充分弥散，维持SaO2≥90%, 给药6~8 h内不得吸痰。
1.3 观察指标
① 肺氧合功能: 氧合指数(OI); ②血气指标: 动脉血氧分压[p(O2)]、动脉血二氧化碳分压[p(CO2)]; ③呼吸机参数: MAP、FiO2及上机时间; ④统计2组患儿治疗并发症，包括呼吸机相关性肺炎、缺氧缺血性脑病、肺气漏等。
1.4 统计学方法
采用SPSS 23.0统计学软件包对研究数据进行处理。变量资料采用(x±s)表示，行t检验; 无序分类资料采用百分比表示，采取χ2检验; 以P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 2组治疗前后肺氧合功能比较
治疗前, 2组OI比较无显著差异(P>0.05); 2组治疗12、24 h OI较治疗前下降，观察组较对照组下降更显著，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 1。
表 1 2组治疗前后氧合指数比较(x±s)组别 治疗前 治疗12 h 治疗24 h 观察组(n=100) 22.10±1.96 14.28±1.41*# 11.05±1.29*# 对照组(n=100) 22.08±1.95 18.95±1.52* 15.96±1.31* 与治疗前比较, *P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05。 2.2 2组血气分析指标比较
治疗前, 2组血气分析指标比较无显著差异(P>0.05); 治疗12、24 h后，血气分析指标较治疗前改善，且观察组较对照组改善更显著(P < 0.05), 见表 2。
表 2 2组血气分析指标比较(x±s)mmHg 组别 p(CO2) p(O2) 治疗前 治疗12 h 治疗24 h 治疗前 治疗12 h 治疗24 h 观察组(n=100) 60.05±2.96 47.04±3.15*# 38.96±3.05*# 45.21±7.15 64.27±6.96*# 78.41±7.01*# 对照组(n=100) 59.96±2.84 53.41±3.08* 49.24±3.08* 45.30±7.16 54.04±6.98* 62.75±7.00* p(O2): 动脉血氧分压; p(CO2): 动脉血二氧化碳分压。与治疗前比较, *P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05 2.3 2组治疗前后呼吸机参数比较
2组治疗前MAP、FiO2比较无显著差异(P>0.05); 治疗12、24 h MAP、FiO2下降，观察组较对照组下降更显著，差异有统计学意义(P < 0.05), 观察组上机时间短于对照组，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 3。
表 3 2组治疗前后呼吸机参数比较(x±s)组别 MAP/cmH2O FiO2 上机时间/h 治疗前 治疗12 h 治疗24 h 治疗前 治疗12 h 治疗24 h 对照组(n=100) 17.28±1.64 16.96±1.10* 15.05±1.51* 0.55±0.11 0.50±0.11* 0.46±0.12* 85.46±24.08 观察组(n=100) 17.30±1.65 14.36±1.05*# 12.15±1.48*# 0.56±0.12 0.42±0.10*# 0.31±0.10*# 42.05±9.63# FiO2: 吸入气氧浓度; MAP: 平均气道压。与治疗前比较, *P < 0.05; 与对照组比较, #P < 0.05。 2.4 2组并发症及病死率比较
观察组呼吸机相关性肺炎、肺气漏发生率及病死率均低于对照组，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 4。
表 4 2组并发症及病死率比较[n(%)]组别 呼吸机相关性肺炎 肺气漏 缺氧缺血性脑病 死亡 观察组(n=100) 5(5.00)* 7(7.00)* 8(8.00) 2(2.00)* 对照组(n=100) 16(16.00) 21(21.00) 11(11.00) 13(13.00) 与对照组比较, *P < 0.05。 3. 讨论
MAS是因胎儿宫内吸入混有胎粪羊水，导致小气道机械性梗阻，在吸入12~24 h刺激小气道，引起肺部高炎症反应、肺间质水肿及气道完全或不完全梗阻。呼吸机是治疗MAS的常用手段，可有效纠正机体缺氧、酸中毒状态，增加肺泡面积、提高肺顺应性，减少肺内分流，改善呼吸道塌陷，减少呼吸阻力，促使肺通气功能改善[9]。但MAS患儿在呼吸机治疗期间，会损伤气道黏膜，促使细菌迁移及繁殖，增高呼吸机相关性肺炎、肺气漏等并发症发生率，因此联合其他方式成为当前临床研究重点。
MAS患儿多存在PS灭活现象，因胎粪中溶蛋白酶、磷脂、游离脂肪酸等物质使PS灭活，造成继发性PS缺乏，肺泡萎陷、肺急性损伤、肺顺应性下降等[10]。PS物质主要覆盖于肺泡内面，是维持肺通气功能的重要物质，具降低肺泡内压、减少肺泡渗出等作用[11]。王娴等[12]对MAS患儿重复使用PS, 结果患儿治疗后血氧分压升高, MAP、FiO2下降，较治疗前比较有显著差异(P < 0.05), 所有患儿存活，无死亡病例。黎敏等[13]对PS患儿采取机械通气联合PS治疗，联合组患儿机械通气时间、氧暴露时间、住院时间较机械通气组患儿缩短，存活率为95.24%, 高于机械通气治疗组的90.47%。樊晓艳等[14]对MAS患儿采取PS气管内注射，机械通气时间、氧暴露时间及住院时间缩短, OI指数下降。本研究中，观察组治疗后肺氧合功能、血气分析指标较对照组改善，治疗12、24 h MAP、FiO2低于对照组，上机时间短于对照组。结果发现，对MAS患儿采取呼吸机联合PS治疗，可提高肺顺应性，增强肺氧合功能，改善肺通气功能，且能缩短患儿上机时间，使患儿尽快接受治疗。
外源性PS给药能拮抗肺组织间隙内蛋白渗出，减轻肺炎症反应，并能减少胎粪中胆固醇、胆红素等有害物质，在最大程度上改善肺部功能，减轻肺部炎症程度[15-16]。对MAS患儿采取外源性PS给药，能够缓解因高氧暴露、正压通气造成的气道损伤、肺部损伤; 增强肺表面活性物质代谢能力，抑制蛋白渗入肺泡间隙，抑制该物质合成及分泌[17]; 降低核转录因子Kb表达，调控炎症反应[18]。本研究观察组呼吸机相关性肺炎、肺气漏发生率、病死率低于对照组。因此, PS联合呼吸机可降低肺损伤发生率，提高患儿存活率。综上所述, PS联合呼吸机治疗MAS能获得理想效果，可改善肺功能，降低并发症发生率，提升MAS存活率，临床价值高。
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表 1 T-SPOT的诊断结果
例 T-SPOT诊断结果 痰MTB培养结果 合计 阳性 阴性 阳性 88 4 92 阴性 12 4 16 合计 100 8 108 T-SPOT: T细胞斑点试验。 
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表 3 基因芯片技术联合T-SPOT的诊断结果
例 基因芯片技术
联合T-SPOT诊断结果痰MTB培养诊断结果 合计 阳性 阴性 阳性 98 2 100 阴性 2 6 8 合计 100 8 108 T-SPOT: T细胞斑点试验。
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表 4 基因芯片技术、T-SPOT单独及联合应用的诊断效能比较
% 检测方法 灵敏度 特异度 准确度 T-SPOT 88.00* 50.00 85.19* 基因芯片技术 90.00* 50.00 87.04* 联合应用 98.00 75.00 96.30 T-SPOT: T细胞斑点试验。与联合应用比较, *P < 0.05。
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表 5 基因芯片技术对MTB耐药基因的检测结果
基因芯片技术
检测结果DNA测序检测结果 合计 耐药 敏感 耐药 24 2 26 敏感 2 74 76 合计 26 76 102 表中计数为基因检出个数(包含同一患者检出多个基因和患者未检出的情况)。
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