ESAT6-CFP10皮肤试验在监狱羁押人员潜伏结核感染诊断中的准确性研究

本刊推荐：本研究首次在中国监狱羁押人群中系统评估EC皮肤试验对LTBI的诊断效能，结果显示其与QFT-GIT具有高度一致性（κ=0.673，AUC=0.820），特异性达97.0%，且发现饮酒史、手术创伤史和吸毒史是LTBI的独立危险因素，为高危人群结核筛查提供了新策略。

　　

ABSTRACT

作为结核菌素皮肤试验（TST）和QuantiFERON-TB Gold In-Tube（QFT-GIT）的替代方案，ESAT6-CFP10（EC）皮肤试验是一种新兴的筛查方法，但其在中国羁押人员潜伏结核感染（LTBI）诊断中的价值尚不明确。研究纳入符合标准的新入监羁押人员，通过结构化问卷收集人口统计学和临床数据，并行TST、EC皮肤试验和QFT-GIT筛查，记录注射部位硬结和/或红晕直径及水疱反应。2022年10月至2023年10月共纳入1,038名羁押人员，其中236例（22.7%）确诊LTBI。TST、EC皮肤试验和QFT-GIT的阳性率分别为18.1%、10.6%和11.9%。EC的曲线下面积（AUC）为0.820，与QFT-GIT高度一致（κ=0.673）。以QFT-GIT为参照，EC的敏感性为66.9%，特异性为97.0%。EC的平均硬结直径显著大于TST（P<0.001）。回归模型显示，无饮酒史（aOR=0.433）、无手术创伤史（aOR=0.731）和无吸毒史（aOR=0.473）是LTBI的保护因素。EC表现出与QFT-GIT相当的高特异性和敏感性，在此类人群的LTBI筛查中需特别关注有饮酒史、手术创伤史和吸毒史的个体。

INTRODUCTION

结核病（TB）是全球最致命的传染病。2022年全球约1,060万人罹患结核病，其中中国占74.8万例，病例数估计位居世界第三。当前对潜伏结核感染（LTBI）的检测通过测量机体对结核分枝杆菌抗原刺激的持续免疫反应实现，且无结核病相关症状。全球约四分之一人口感染结核分枝杆菌，其一生中发展为结核病的风险约为5%–10%。为实现世界卫生组织（WHO）2035年终结结核病策略，应对结核分枝杆菌感染库至关重要。监狱人群的结核病负担异常沉重，其发病率和死亡率均高于一般人群。亚太地区监管人群的结核病患病率约为1,173/10万，全球患病率估计为2.8%。国家结核病防治指南强调，监狱结核病控制对结核病防治至关重要，其中潜伏感染筛查和早期干预对降低结核病风险起关键作用。目前关于这一特殊人群LTBI的研究相对有限且结果异质性较大。印度监狱的横断面研究显示LTBI患病率高达64%，而巴西狱警的LTBI感染率为23%。中国青岛的一项研究发现羁押人员LTBI患病率为23%。因此，了解羁押人员LTBI的当前分布及其相关影响因素至关重要。

目前LTBI筛查方法主要包括结核菌素皮肤试验（TST）和干扰素-γ释放试验（IGRA），各有优缺点。2022年WHO推荐了一种新型结核特异性抗原皮肤试验——EC皮肤试验（WHO 2022诊断整合指南），其基于两种特异性抗原ESAT6和CFP10。目前该皮肤试验在中国普通人群和结核病患者中均显示出良好的鉴别能力，并在某些特殊人群中表现出良好的诊断性能。然而，针对羁押人群该皮肤试验的研究目前有限。本研究分析了新入监成年女性羁押人员的感染状况，探讨该人群潜伏感染的危险因素，同时全面评估EC皮肤试验的诊断价值。

MATERIALS AND METHODS

研究对象

本研究系统评估了2022年10月1日至2023年10月31日中国东部某监狱所有新入监的女性羁押人员。受试者经过严格筛选标准纳入。纳入标准包括：（i）研究期间新收押的羁押人员；（ii）愿意参与并签署知情同意书；（iii）有能力遵守研究方案要求的潜伏结核感染筛查程序。排除标准：存在以下任一情况者排除：（i）显著器官功能障碍或确诊自身免疫性疾病；（ii）长期使用可能干扰结核筛查准确性的免疫抑制剂、免疫调节剂或皮质类固醇；（iii）结核感染史或当前活动性结核病；（iv）对结核菌素皮肤试验成分或筛查方案中任何生物制剂已知过敏。

问卷

标准化问卷通过全面文献回顾和专家咨询严格制定，包含三个主要领域：（i）人口统计学特征（如年龄、民族）；（ii）行为与生活方式因素（如吸烟、饮酒）；（iii）病史（如高血压、糖尿病）。问卷在全面部署前经过三次序贯预试验（总N=150；n=50/阶段）广泛验证，这些初步评估证实了可接受的可行性和实用性，参与者完成问卷的平均时间为12±3分钟。评估显示良好的测量特性：优异的内部一致性信度（Cronbach’s α=0.875）和通过重测信度证明的强时间稳定性（组内相关系数[ICC]=0.830；2周重测间隔）。

流程

由训练有素的专业护士进行面对面结构化纸质问卷调查，然后由两名学生双重检查并录入数据库。问卷调查同时拍摄胸片。胸片异常者需进一步行CT以确认是否为活动性结核病患者。排除活动性结核和禁忌症后，进行潜伏结核感染筛查。在实施EC皮肤试验和TST前，按照试剂盒制造商说明对采集的血样进行QuantiFERON-TB Gold In-Tube（QFT-GIT）检测。

TST和EC皮肤试验同时于每名受试者双上肢进行，记录任何异常硬结、红晕、水疱或其他反应的直径。

皮肤试验

TST由成都生物制品研究所生产，按照国家标准指南实施。以TST硬结反应平均直径≥5 mm为阳性，≥10 mm为中度阳性，≥15 mm或存在水疱或其他反应为强阳性。EC皮肤试验由安徽智飞龙科马生物制药开发。EC抗原接种于一侧前臂屈侧，TST接种于另一侧前臂。EC抗原为智飞龙科马公司开发的重组ESAT-6和CFP-10试剂。EC皮肤试验中，操作者抽取0.1 mL（5单位）抗原，采用Mantoux技术注射于前臂屈侧皮肤。在注射后48至72小时测量并记录硬结和红晕的横纵径毫米数，取平均直径较大值。EC皮肤试验阳性定义为硬结或红晕平均直径≥5 mm，存在水疱或其他反应定义为强阳性。

QFT-GIT

在实施EC皮肤试验或TST前采集受试者QFT-GIT检测血样。随后，使用肝素锂抗凝采血管采集受试者6 mL外周血，然后分装至每管1 mL（QFT-GIT需要三管：nil、TB和mitogen）。样本在37°C培养16–24小时。培养后，样本离心10分钟，收集上清液转移至酶联免疫吸附测定（ELISA）微孔板。清洗步骤后，对上清液进行酶标检测以定量IFN-γ浓度。使用QFT-GIT（Qiagen，Hilden，Germany）试剂盒和Cellestis Limited的A-QFT软件（v2.62）按制造商方案解释结果。根据说明书判断结果：当Nil≤8.0 IU/mL，且TB-Nil≥25% Nil值且≥0.35时，结果为阳性。

LTBI

LTBI定义为在无活动性结核病的情况下符合以下任一阳性诊断标准：（i）TST平均硬结直径≥10 mm或存在水疱或其他反应；（ii）EC皮肤试验硬结或红晕平均直径≥5 mm或存在水疱或其他反应；或（iii）QFT-GIT结果阳性。

统计分析

使用SPSS软件（版本25.0；IBM Corporation，Armonk，NY，USA）进行统计分析。分类变量以百分比表示。组间比较采用独立样本t检验和Pearson相关系数分析。通过受试者操作特征（ROC）曲线分析评估EC皮肤试验的诊断准确性，以曲线下面积（AUC）作为主要性能指标。使用Cohen’s kappa（κ）系数评估QFT-GIT检测、TST和EC皮肤试验二分类结果的一致性，一致性水平分类为：差（κ≤0.20）、一般（0.20＜κ≤0.40）、中等（0.40＜κ≤0.60）、良好（0.60＜κ≤0.80）和优秀（0.80＜κ≤1.00）。所有分析定义P<0.05为统计学显著性。对于LTBI风险因素评估，采用多变量逻辑回归方法。单变量分析中显示边缘显著性（P<0.2）的变量随后纳入多变量模型。构建了四个逻辑回归模型以评估与LTBI相关的因素，每个模型使用不同的阳性LTBI病例定义：（i）三种检测（TST、EC皮肤试验或QFT-GIT检测）任一阳性；（ii）QFT-GIT检测阳性；（iii）EC皮肤试验阳性；和（iv）TST硬结直径≥10 mm。

RESULTS

筛查试验结果

2022年10月1日至2023年10月31日期间，共有1,096名新收押羁押人员，其中38人拒绝知情同意，3人影像学检查确认为活动性结核，17名羁押人员报告有活动性结核病史。最终，1,038名羁押人员纳入研究。本研究使用TST、EC和QFT-GIT筛查试验检测LTBI。对于TST，平均硬结直径的截断值设定为5、10和15 mm。结果显示，850名羁押人员硬结<5 mm，29名硬结在5至10 mm之间，53名硬结在10至15 mm之间，106名羁押人员硬结≥15 mm或呈现水疱。对于EC皮肤试验，应用平均硬结或红晕直径5 mm的截断值。结果显示，928名羁押人员直径<5 mm，44名测量≥5 mm，66名出现水疱或其他相关现象。在QFT-GIT检测中，124名羁押人员阳性，914名阴性。TST、EC皮肤试验和QFT-GIT的阳性率分别为18.1%、10.6%和11.9%。

EC皮肤试验的敏感性、特异性和一致性

表1展示了以QFT-GIT检测为参照标准，EC皮肤试验与TST诊断性能的综合比较分析。结果显示EC皮肤试验的性能特征明显优于TST。EC皮肤试验的敏感性为66.9%（95% CI：58.7%–75.2%），特异性为97.0%（95% CI：95.9%–98.1%），曲线下面积（AUC）为0.820（95% CI：0.778–0.862）。相比之下，TST表现较差，敏感性为46.8%（95% CI：38.0%–55.6%），特异性为85.8%（95% CI：83.5%–88.0%），对应AUC为0.663（95% CI：0.617–0.708）。EC的阳性预测值显著更高（75.5% vs 30.9%），而两种检测的阴性预测值相当（95.6% vs 92.2%）。评估者间一致性分析显示EC具有良好一致性（κ=0.673），而TST仅具一般一致性（κ=0.266）。EC皮肤试验与TST的诊断性能总结于表S1。EC皮肤试验的AUC为0.672（95% CI：0.637–0.708），表明诊断准确性中等。

EC皮肤试验的诊断价值

观察到EC皮肤试验反应与TST（r=0.4435，P<0.001）和QFT-GIT检测结果（r=0.4257，P<0.001）呈正相关。类似地，TST反应与QFT-GIT结果正相关（r=0.2049，P<0.001）。此外，TST和EC皮肤试验平均硬结直径比较显示EC皮肤试验平均直径显著更大（t=6.524，P<0.001）。使用分类QFT-GIT结果作为结果变量，连续TST和EC皮肤试验结果作为预测变量生成ROC曲线。计算每种试验的AUC。TST的AUC为0.663（95% CI：0.617–0.708），而EC皮肤试验的AUC为0.820（95% CI：0.778–0.862），表明EC皮肤试验结果与QFT-GIT结果具有更高一致性。

LTBI与非LTBI组比较

在1,038名羁押人员中，236名通过筛查试验确认为LTBI，其余802名归类为非LTBI。所有羁押人员中位年龄40岁（四分位距[IQR]：32–51），中位体重指数（BMI）23.6（IQR：21.5–26.0）。羁押人员中汉族占比最高，达95.8%。关于生活习惯，82.1%的羁押人员报告无吸烟史，84.6%否认饮酒，96.2%否认吸毒。在236名LTBI中，6.4%报告当前饮酒习惯，1.7%报告吸烟史。此外，6.4%的LTBI报告吸毒史，41.1%报告手术/创伤史，而非LTBI组分别仅为3.0%和33.5%。组间在吸毒史（χ2=5.704，P=0.017）和手术/创伤史（χ2=4.566，P=0.033）上观察到显著差异。

LTBI的影响因素

在联合TST/EC/QFT-GIT标准模型中，无饮酒史（调整后比值比[aOR]=0.433，95% CI [CI]：0.200, 0.938）被确定为LTBI的保护因素。相反，无手术创伤史（aOR=0.731，95% CI：0.539, 0.991）和无吸毒史（aOR=0.473，95% CI：0.233, 0.961）被确定为LTBI的保护因素。在以QFT-GIT检测阳性为结果的模型中，无饮酒史（aOR=0.264，95% CI：0.104, 0.670）是保护因素，少数民族（aOR=2.230，95% CI：1.042, 4.771）是风险因素。在以TST阳性（≥10 mm）为结果的模型中，无肝炎史（aOR=0.431，95% CI：0.225, 0.825）是保护因素。在以EC阳性（≥5 mm）为结果的模型中，无饮酒史（aOR=0.252，95% CI：0.101, 0.628）被确定为保护因素。

DISCUSSION

本研究旨在分析监狱羁押人员EC皮肤试验筛查结果。我们发现EC皮肤试验在LTBI筛查中具有广泛应用的潜力。

中国是广泛接种卡介苗（BCG）的国家，这可能影响TST结果的准确性。另一方面，QFT-GIT不受BCG接种影响且具有高特异性。然而，QFT-GIT检测需要实验室处理且成本较高。作为替代方案，新引入的EC皮肤试验显示出前景，并有可能替代TST或QFT-GIT用于LTBI筛查。TST、EC皮肤试验和QFT-GIT的阳性率分别为18.1%、10.6%和11.9%。我们的研究结果表明EC皮肤试验与QFT-GIT筛查试验高度一致，观察到EC具有高敏感性和特异性。此外，II期临床试验结果揭示了EC皮肤试验应用期间良好的安全性特征。而且，一项比较对照试验证明EC皮肤试验不良事件发生率低于TST。

尽管EC相对于QFT GIT的敏感性中等，但EC的整体诊断性能优于TST，具有更高的AUC（0.820 vs 0.663）、显著更高的特异性、更高的PPV和NPV，以及与QFT GIT明显更好的一致性（κ=0.673 vs 0.266）。这些发现可能反映了EC皮肤试验的抗原特异性，其减少了来自BCG接种和环境分枝杆菌的交叉反应。应注意的是，没有血清学或免疫学检测是LTBI的明确金标准，测量的敏感性和特异性取决于宿主和时间依赖性免疫反应。因此，观察到的中等敏感性并不否定EC在最小化假阳性至关重要的环境中的潜在效用。未来需要进行纵向随访以评估对活动性结核病进展的预测，并与复合临床终点进行比较的研究，以更好地确定EC在LTBI筛查中的临床作用。

筛查试验的选择需要考虑各种因素，如政策和经济，因此不同地区可能选择不同的筛查方法或其组合。因此，本研究分别分析了不同策略（TST/EC/QFT-GIT、EC、TST、QFT-GIT）下LTBI的危险因素。我们发现结核病史是不同策略下的常见危险因素。既往研究表明，有结核病史的个体更可能经历结核病复发或后遗症，如结核相关阻塞性肺病。此外，结核病患者使用抗结核药物和频繁结核暴露是增加结核再感染和发病风险的因素。此外，联合策略表明无饮酒史是保护因素，而手术创伤史和吸毒史是风险因素；QFT-GIT和EC模型的回归分析结果与联合应用的结论重叠。已观察到饮酒量较高的人群在HIV感染者中可能有较高的潜伏结核感染率。手术创伤这一亚组特征在以往LTBI相关研究中较少涉及。然而，临床研究表明，接受过手术或经历创伤的个体在术后或伤后更可能出现不同程度的并发症，并在较长的恢复期表现出免疫功能降低，可能增加结核分枝杆菌感染风险。导致潜伏结核感染风险增加的结果与Nagot等人的发现一致，其中吸毒人群发生结核病的风险至少是一般人群的20倍。此外，TST模型还确定无肝炎史是潜伏结核感染的保护因素。传染性肝炎的发病通常伴有高风险行为（如输血、危险性行为等），这也可能导致恶心和肝损伤等并发症。因此，在不良行为暴露和个体免疫受损条件下，潜伏结核感染风险增加。既往研究也表明，感染HBV的个体潜伏结核感染风险更高。羁押人员潜伏性肺结核筛查应优先关注有手术创伤史、结核病史、吸毒史或肝炎史的个体。此外，应特别关注筛查羁押人员中长期饮酒或过量酗酒的情况。这种针对性筛查方法有助于识别更多潜伏结核感染个体。

本研究存在一些局限性。首先，我们的样本仅包含女性参与者。鉴于LTBI率存在显著的性别差异，女性特异性发现不能推广至男性。因此，未来研究应包括专门的男性队列调查或在异质人群中进行性别分层分析。其次，我们皮肤试验阳性羁押人员的规模相对较小。为解决此问题，未来研究可考虑扩大筛查人群总样本量以增加皮肤试验阳性个体数量。

总之，监狱羁押人员是结核病风险升高的脆弱人群，需要及时有效的LTBI筛查。EC皮肤试验显示出作为传统诊断方法（如TST和QFT-GIT检测）替代方案的潜力，用于LTBI筛查。该人群的LTBI筛查工作应优先关注有手术创伤史、既往结核病史、吸毒史或肝炎史的个体。针对性筛查策略可促进LTBI的早期检测、诊断和管理。

ACKNOWLEDGMENTS

我们感谢研究现场教职员工和工作人员的支持。

本研究得到江苏省医学重点学科（ZDXK202250）、国家自然科学基金（82003516）和江苏省卫生健康委医学科研一般项目（M2020020）资助。

刘巧和唐培军构思研究；费馨茹、王珊珊和刘巧分析数据并起草手稿；朱立梅参与研究设计；王展和胡新松实施现场调查；Leonardo Martinez和陈成参与研究设计并帮助起草手稿。所有作者均对研究有贡献，并阅读和批准了最终手稿。