结核病的发病机制

结核病炎症的发展取决于机体的反应性和防御状态、结核分枝杆菌的毒力及其在肺部的存活时间。感染过程中各种因素的作用可以解释呼吸道组织和细胞反应的多样性，其中特异性变化与非特异性变化相结合，以某种方式影响主要过程的表现和结果。

每个阶段都是一系列复杂的结构变化，发生在各种身体系统和呼吸器官中，伴随代谢过程的深刻变化，呼吸道代谢反应的强度也随之变化，并反映在其细胞和非细胞元素的形态功能状态中。近年来建立的结核病炎症发展的早期机制研究具有重要意义。

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微循环障碍和气血屏障状态

将结核分枝杆菌静脉注射到小鼠肺内24小时内，微循环床会出现特征性变化：毛细血管网扩张，红细胞淤积形成，多形核白细胞排列于壁层。对肺毛细血管内皮的电子显微镜分析显示，细胞腔表面活化，细胞内水肿发展，微胞饮小泡紊乱并融合成大空泡。内皮细胞水肿、胞浆澄清的区域在某些微血管中形成帆状突起，其数量和大小在不同微血管中有所不同。在某些情况下，可观察到其胞浆突起从其下的基底层局部脱落，基底层松弛增厚。

无论采用何种方式引入结核分枝杆菌，在所有模型实验中，在最初3-5天内均观察到气血屏障通透性的增加，这表现为间质液体积聚，不仅内皮细胞出现细胞内水肿，而且1型（A1）肺泡细胞也出现细胞内水肿。这些变化影响其胞质突起，其中出现透明、水肿性胞质区域，这些区域能够向肺泡内腔膨出。

在结核分枝杆菌广泛感染和出现肺炎灶的部位，单核细胞和多形核白细胞的原发性肉芽肿性积聚形成，A1型肺泡上皮细胞明显增厚，部分细胞胞质突起破坏，基底膜暴露。许多2型肺泡细胞（A2型）的顶端微绒毛肿胀，线粒体轮廓和胞质网扩张不均匀。肺泡上皮过度水合伴液体、血浆蛋白和炎症细胞成分释放到肺泡内。

现代微循环研究已证实血管系统在炎症早期发展中起着主导作用。在细胞因子的刺激下，内皮细胞分泌生物活性物质——粘附分子（选择素、整合素）、各种介质（花生四烯酸代谢物）以及生长因子、氧自由基、一氧化氮等，从而促进内皮细胞与多形核白细胞以及其他炎症细胞因子之间的相互作用。已证实L-选择素介导所谓的“滚动中性粒细胞”效应，这是这些细胞粘附于内皮细胞的初始阶段。另一种选择素，P-选择素，在组胺或氧代谢物作用于内皮细胞后，转移到细胞表面，促进中性粒细胞粘附。E-选择素也存在于细胞因子激活的内皮细胞表面；它参与毛细血管后小静脉内皮与T淋巴细胞相互作用的过程。

单核细胞和多核细胞分泌的细胞因子会导致内皮细胞骨架结构重排，从而导致内皮细胞收缩和毛细血管通透性增加。反过来，多形核白细胞穿过血管壁时，可能会伴随血管壁损伤以及体液和血浆蛋白通透性增加，而粘附分子的组成或活性改变会导致单核细胞和淋巴细胞迁移增加，从而进一步加剧炎症反应。结核分枝杆菌入侵呼吸器官后，该炎症反应会影响呼吸道的所有结构。

在结核性肉芽肿的形成和成熟过程中，即在特定过程的第二阶段，肺泡间隔的结构紊乱会加剧。间质水肿、细胞增生和纤维形成会显著改变呼吸道上皮的形态功能状态，尤其是在炎症反应灶附近。微环境条件和肺泡细胞生命活动的紊乱会对气血屏障的功能状态和肺部气体交换产生负面影响。

除了水肿区肺泡间隔的变化外，值得关注的是，肺泡上皮细胞显著的破坏性改变，这种改变在肺泡上皮的大部分区域都可见。这些改变会影响两种类型的肺泡细胞，并导致细胞器水肿性肿胀，从而导致功能障碍，最终导致细胞死亡。在肺泡内容物中可以检测到受损肺泡细胞的碎片，包括A2细胞。巨噬细胞、多形核白细胞以及大量的红细胞和嗜酸性粒细胞也位于此处，这反映了毛细血管网的高通透性。在受损细胞中可以检测到纤维蛋白丝及其聚集物。

在滞留空气的肺泡中，还可观察到肺泡间隔组织和细胞结构水肿的征象。此外，在肺泡上皮表面，出现气泡形成过程，这反映了气血屏障破坏和肺泡“溢流”的初始阶段。在结核性炎症发展的最终阶段，可观察到肺终末部分结构成分的营养不良性和破坏性改变逐渐加重，尤其是在与干酪样坏死灶或结核性肺炎灶相邻的肺实质区域。微循环障碍普遍存在。

血浆蛋白经毛细血管转运，促使循环免疫复合物（CIC）进入肺间质，从而促进肺间质中免疫学和继发性免疫病理学反应的发生。继发性免疫病理学反应在结核病发病机制中的作用已得到证实，其原因是CIC在肺内沉积、吞噬细胞系统缺陷以及调节细胞间相互作用的细胞因子产生失衡。

气肺实质面积减少至截面积的30%，其区域与明显的肺泡内水肿、肺不张和肺不张以及肺泡气肿性扩张的区域交替出现。尽管未经治疗的结核性炎症呈进行性发展，但在无病灶的肺实质中仍会发生代偿和修复过程。正如我们的研究表明，在炎症灶周围区域，A2的功能活性主要是为了维持肺泡上皮的完整性，恢复对结核病灶因素作用最敏感的A1细胞群。A2作为呼吸道上皮细胞的细胞来源参与再生过程的事实如今已得到普遍认可。这些区域内A2细胞增殖活性显著增强，可通过在附近检测到6-10个年轻的肺泡细胞——“生长芽”——其细胞核结构均匀、发育良好，胞质中线粒体和多核糖体含量丰富，分泌颗粒数量较少。有时在这些细胞中可见有丝分裂图。同时，反映A2细胞向A1细胞转化的中间型肺泡细胞极为罕见。由于肺泡肥大、生长点的形成以及肺实质远端区域A2细胞向A1细胞的转化，器官的气体交换功能得以维持。在此区域还观察到A2细胞活跃分泌功能的超微结构特征。

这些数据与手术材料中肺泡上皮的电子显微镜检查结果相符。结核感染灶愈合的患者，会形成类似肺泡管的腺瘤结构。其内衬细胞具有A2型超微结构，保留单个分泌颗粒。其特征是未发生A2型向A1型的转化（未检测到中间型肺泡细胞），因此这些结构不能被归类为新形成的肺泡，正如一些作者所指出的那样。

呼吸道上皮的修复过程和移行性肺泡细胞的形成仅在较远的肺实质中观察到，其中确定了与“生长芽”相对应的肺泡细胞的结节性生长。肺的主要气体交换功能也在这里进行，气血屏障的细胞具有发达的超微结构，并含有大量的微吞饮囊泡。

对各种结核性炎症模型的研究表明，肺部特异性炎症的发展不仅与感染灶中呼吸道部分的某些破坏性变化直接相关，而且影响整个肺实质，可观察到微循环受损的征象。肺泡间隔血管通透性增加。随着炎症过程的进展，水肿现象增加，这会影响肺泡细胞的状态，尤其是A1。许多肺泡的管腔部分或完全充满了液体和炎症细胞成分。肺泡间隔的缺氧和纤维化改变影响气血屏障的气体交换功能，导致呼吸衰竭的发展和实验动物的死亡。

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肺巨噬细胞的作用

肺巨噬细胞是单核吞噬细胞系统的一部分，该系统遍布全身，源自骨髓的多能干细胞。在干细胞分裂过程中，会产生单核细胞前体——单核细胞和幼单核细胞。单核细胞在血液中循环，部分进入肺间质组织，在那里它们可以保持一段时间的不活跃状态。在分化诱导剂的作用下，它们被激活，迁移到呼吸道和支气管上皮的表面，在那里经历几个成熟阶段，分别发育成为肺泡巨噬细胞和支气管巨噬细胞。这些细胞的主要功能——吸收——与其吞噬异物的能力有关。作为人体天然抵抗力的因素之一，它们保护着肺部最先接触微生物和非生物因素的区域，也就是说，它们维持着整个肺上皮的无菌状态。大多数外来物质以及被破坏的细胞元素碎片，在巨噬细胞（坏死细胞、噬铁细胞）的吞噬体空泡与含有蛋白水解酶的溶酶体结合后，几乎完全被消化。肺巨噬细胞的特点是酸性磷酸酶、非特异性酯酶、组织蛋白酶、磷脂酶A2和克雷布斯循环酶（尤其是琥珀酸脱氢酶）含量高。同时，已知许多传染病的病原体，尤其是结核分枝杆菌，能够在肺泡巨噬细胞的细胞质中长期存活，因为它们具有高度抵抗溶酶体酶作用的细胞壁。在未经治疗的动物模型实验中，尽管酸性磷酸酶和其他水解酶明显活化，但在肺泡巨噬细胞的细胞质中仍可观察到结核分枝杆菌一定的增殖活性以及病原体形成的小菌落状簇。

肺巨噬细胞的低杀菌活性与吞噬细胞的器官特异性特征有关，因为它们在高氧环境中发挥作用。其细胞质中的能量过程主要由脂蛋白的氧化磷酸化支持，而脂蛋白的分解代谢是这些细胞（作为肺表面活性物质系统的一部分）的主要功能之一。能量提取和氧化过程的定位会影响线粒体系统，而线粒体的发育与吞噬细胞的功能状态相关。超氧化物歧化酶也位于此处——一种抗氧化保护酶，可催化呼吸链中电子传递过程中形成的单线态氧的歧化。这从根本上将肺巨噬细胞与多形核白细胞区分开来，后者主要通过糖酵解获得氧气和生物能。在后一种情况下，底物的裂解直接发生在细胞质中，在髓过氧化物酶的帮助下形成的活性氧和过氧化氢构成了对细菌作用的主要杀菌潜力。

肺巨噬细胞的低杀生物能力可以被视为适应有氧运作条件的一种代价。因此，它们显然与多形核白细胞和渗出性单核细胞（也称为炎性巨噬细胞）一起对抗结核分枝杆菌。从致病机理上讲，并非所有捕获结核分枝杆菌的肺巨噬细胞都会随着表面活性剂和支气管分泌物的漂移而从肺部排出——其中一些巨噬细胞会在间质中发育，从而引发特征性细胞簇——肉芽肿。

进入富含血管的间质后，吞噬功能不完全的肺巨噬细胞开始产生炎性细胞因子，激活邻近的内皮细胞。内皮细胞膜上免疫球蛋白的表达增加，并借此选择性地粘附单核细胞。这些细胞离开血管床后转化为渗出性巨噬细胞，产生炎性介质，不仅吸引单核细胞，还吸引多核细胞到病灶处。

与此同时，肉芽肿反应的信号来自致敏T淋巴细胞——迟发型超敏反应的效应细胞。在这些细胞开始产生的淋巴因子中，抑制单核细胞迁移的因子和IL-2对肉芽肿的形成至关重要。它们加速单核细胞的流入，并将其固定在感染部位，调节其转化为吞噬、分泌和抗原呈递的巨噬细胞。

需要强调的是，作为呼吸器官防止病原体侵入的细胞保护机制，结核性炎症时肺部的肉芽肿反应最终反映了单核吞噬细胞无法抵抗结核分枝杆菌。因此，巨噬细胞被迫不断增殖（增加群体数量）并分化为更大的吞噬细胞（提高蛋白水解的质量）。它们是异物类型的巨细胞。在后者的吞噬体中，在电子显微镜下，不仅可以看到结核分枝杆菌，还可以看到大的凋亡细胞，即被破坏的多形核白细胞的碎片。同时，此类吞噬细胞每单位细胞质面积的蛋白水解活性的超微结构迹象（溶酶体装置的发育程度）与单核吞噬细胞没有显着差异。肺巨噬细胞不断吸引具有更强杀菌能力的多形核白细胞到病变部位。后者的激活伴随着大量水解酶和氧化剂释放到细胞外环境中，导致组织分解并在病变中心形成干酪样肿块。

急性进展型肺结核患者代谢紊乱最为显著，以渗出性和改变性炎症反应为主。进展型肺结核的病程通常以明显的T细胞免疫抑制为特征。T细胞免疫抑制和明显的淋巴细胞减少导致细胞间相互作用紊乱，肉芽肿反应受到抑制。

活化单核细胞和淋巴细胞的缺乏，加上其形态功能缺陷，可能是细胞凋亡增多的结果。在这种情况下发生的细胞因子失衡可能作为免疫系统缺陷的标志。细胞凋亡过程具有特征性的形态学特征：染色质在核膜上凝聚，核仁崩解，细胞碎片（凋亡小体）的形成以及巨噬细胞对其的吞噬。

肺巨噬细胞功能的特殊性不仅在于其吞噬能力，还在于其能够产生大量细胞因子，这些细胞因子对于激活和调节结核病灶炎症中发生的许多细胞外反应和过程至关重要。在它们的帮助下，单核细胞的更新和分化得以自我调节，并在特定过程和再生的条件下建立细胞间相互作用。

细胞间相互作用的通用介质是IL-1，其作用靶点包括淋巴细胞、多形核白细胞、成纤维细胞、内皮细胞和其他细胞因子。同时，肺巨噬细胞的分泌功能基于自我调节原则，即同一细胞不仅分泌调节细胞外过程的物质，还分泌阻断其作用的抑制剂。分泌性巨噬细胞与吞噬性巨噬细胞在超微结构组织方面存在显著差异。分泌性巨噬细胞很少含有吞噬体空泡和次级溶酶体，但具有发达的囊泡器和其他分泌的超微结构特征。它们在上皮样细胞中表达尤其丰富，而上皮样细胞是高活性的分泌性巨噬细胞。

在光学显微镜下，尤其是在电子显微镜下，可以在支气管肺泡灌洗液中清晰地观察到肺巨噬细胞分化的某些阶段。根据细胞核和细胞质的结构，可以确定其中存在年轻的未激活和生物合成的单核细胞，以及成熟的吞噬和分泌巨噬细胞。年轻的未激活细胞（直径15-18微米）通常占所有巨噬细胞成分的约1/5。它们具有圆形、轮廓光滑的细胞核：细胞质呈弱嗜碱性，不含任何内含物。在电子显微镜下，这些细胞中可见稀疏的细胞质网和线粒体轮廓、一些小的溶酶体样颗粒和游离核糖体。

活化的生物合成巨噬细胞体型较大（直径18-25微米），细胞核呈波状轮廓，核仁清晰可见。其胞质嗜碱性，包含发达的颗粒状胞质网络长管和大量多聚核糖体。层状复合体的结构可同时在两个或三个区域内检测到，初级溶酶体在此聚集。次级溶酶体为单个内含体；吞噬体很少被检测到，这反映了细胞已准备好进行吞噬功能。

成熟肺巨噬细胞的直径差异很大（30-55 μm），取决于细胞的活性和功能定位。最大的巨噬细胞是具有明显吞噬功能结构特征的巨噬细胞的特征。此类细胞表面形成许多微生长和长伪足。卵圆形或圆形的细胞核通常位于中心，具有波状轮廓。大量浓缩的染色质位于核膜附近，核仁较小（1-1.2 μm）。细胞质中存在内含体、颗粒状胞质网的短管、层状复合体的池和空泡以及游离核糖体。细胞含有大量线粒体、初级（0.5-1 μm）和次级（1.2-2 μm）溶酶体，以及大小和数量各异的吞噬体空泡。后者含有被破坏的细胞元素和结核分枝杆菌的碎片（“坏死噬菌体”、“血铁噬菌体”）、磷脂性质的层状内含物（“磷脂噬菌体”）和/或中性脂肪颗粒（“脂噬菌体”）、灰尘颗粒、烟草树脂、高岭土（“锥噬菌体”、“吸烟者巨噬细胞”）。

在存在恒定吞噬作用的情况下，会出现具有五个或更多细胞核的多核巨噬细胞（直径超过 70 μm）。典型的异物细胞 - 具有吞噬功能的巨噬细胞分化的最后阶段 - 在结核病灶的肉芽肿和肉芽组织中确定。具有明显分泌活性的肺巨噬细胞（直径 25-40 μm）通常没有典型的伪足。表面的性质可以比作由许多相对较短的微突起形成的薄花边凹痕。圆形或椭圆形的细胞核含有少量浓缩的染色质，清晰的大核仁（1.5-2 μm）。透明的细胞质几乎不含有大的内含物。颗粒状胞质网络的短管呈单一轮廓，而层状复合体中发达的结构则由大量空泡和囊泡组成，内含电子透明或嗜锇性物质。在胞质外质中也检测到了相同的结构，它们直接与质膜融合。即使在长期吸烟者中，所有吞噬细胞都含有特征性的烟焦油内含物，分泌型巨噬细胞也只有少量的次级溶酶体和单个吞噬体样结构，也就是说，它们几乎不吸收异物。正常情况下，具有分泌活性超微结构特征的巨噬细胞占支气管肺泡灌洗液的比例不超过4-8%。由于这些细胞的功能与多种生物活性物质的代谢、合成和释放到细胞外环境有关，因此，特异性和非特异性保护机制的任何紊乱都会导致其数量增加，形成具有增强分泌潜力的巨噬细胞——上皮样细胞。它们形成共质体，或者由于有丝分裂不完全而转变为特征性的多核皮罗戈夫-朗汉斯细胞——具有分泌活性的巨噬细胞的最终分化。

根据机体抵抗力、作用性质和微环境条件，吞噬、分泌或抗原呈递活性积累的转化过程各有特点。研究表明，计算支气管肺泡灌洗液中形态功能型巨噬细胞的相对百分比（确定巨噬细胞组成）有助于结核病和其他肺肉芽肿病的鉴别诊断，并可评估针对病因的治疗效果。

主动吞噬和合成的肺巨噬细胞数量比例不仅反映了结核病炎症区域的组织反应性质，而且可以作为病理过程活动性的指标。结核病中吞噬功能的完成问题仍然具有现实意义。我们对实验和临床材料的研究结果表明，吞噬作用与病原体相互作用的结果取决于巨噬细胞的功能状态和微生物的生物学特性。

表面活性剂体系状态

肺表面活性物质研究的实验和理论方向所取得的成就使得我们能够形成一种现代表面活性剂概念，即由细胞和非细胞元素组成的多组分系统，其结构和功能的统一性确保了正常的呼吸生物力学。

到目前为止，已经积累了一定数量的事实材料，这不仅证明了表面活性物质系统在肺通气和血液动力学深度重组条件下的显著适应能力，而且还证明了其组分对结核病过程中许多不利因素的显著敏感性，这些不利因素的具体性质取决于病原体持续存在的持续时间、过程的波动性过程以及微循环床的严重紊乱。在这种情况下观察到的变化不仅影响感染灶的形成区域，还影响肺实质的远程活跃功能区域。在这方面，评估表面活性物质系统各种组分的形态功能效用极其重要，以强调那些可用于诊断表面活性物质依赖性呼吸功能障碍并及时纠正的变化。

肺表面活性物质破坏的早期迹象可以在采用特殊肺固定方法的模型实验中观察到。在结核性炎症发展的初期，这些迹象具有局限性，主要表现在肺泡内水肿区域。在电子显微镜下，可以观察到外膜——表面活性物质膜——被水肿液剥离和破坏的不同阶段。这些变化在结核性炎症病灶中得到充分体现，在病灶中，被破坏的表面活性物质在肺泡内内容物的组成成分中随处可见。

肺泡细胞外膜的显著变化见于各种细菌性肺炎的病灶中。在这种情况下，A2 细胞的一部分（主要位于病灶周围肺泡）会代偿性地产生表面活性剂。在结核性炎症发展过程中，呼吸器官的情况有所不同，因为病原体会对细胞内表面活性剂的合成过程产生不利影响。将结核分枝杆菌直接引入狗的肺中（胸腔穿刺），结果显示，在最初 15-30 分钟内，A2 细胞中就已出现细胞质网和线粒体结构的紊乱；数小时后，感染部位的肺泡细胞完全被破坏。表面活性剂缺乏的快速发展会导致肺泡塌陷，炎症过程会迅速蔓延至周围实质。在病灶附近的肺泡中，主要以单个小分泌颗粒的小型A2细胞或细胞内结构呈空泡状（有时胞质完全破坏）的大细胞为主。在胞质网络和层状复合体发达的肺泡细胞中，可检测到巨嗜锇层状体（GLB），这表明细胞内表面活性剂向肺泡表面的释放延迟（或抑制）。

对功能负荷增加的无灶性肺实质中 A2 分泌功能的数学建模表明，尽管成熟分泌颗粒的体积和数量密度增加，但群体的储备潜力并未发生显著变化。研究发现，在血管通透性增加、缺氧发展和肺泡间隔发生纤维化的情况下，OPT 形成和成熟过程的平衡被打破，而成熟过程占主导地位。OPT 的加速成熟通常导致分泌颗粒组成中基质的电子透明物质增加，而其中嗜锇表面活性物质的含量可能微不足道；表面活性物质的层状物质堆积松散，仅占分泌颗粒体积的 1/3-1/5。大量 A2 和空泡 OPT 的出现可以通过分泌形成初始阶段的中断来解释。此类细胞通常具有超微结构破坏的迹象（细胞质基质的清除，线粒体、细胞质网和层状复合体的管水肿性肿胀），这表明细胞内表面活性剂的产生过程减少。

其特征是，表面活性磷脂合成的减少伴随着A2细胞质中中性脂质颗粒的出现。实验动物和人类结核病患者肺部脂质代谢紊乱的充分反映是不同成熟度的巨噬细胞-噬脂细胞（泡沫细胞）在肺泡和支气管肺泡灌洗液中的积聚。同时，在灌洗液中观察到中性脂质含量的显著增加和总磷脂比例的下降。

在呼吸器官结核病的实验和临床表现中，表面活性剂破坏的早期迹象之一是其膜丧失形成储备物质结构的能力。相反，在肺泡表面、肺泡巨噬细胞的吞噬体中以及支气管肺泡灌洗液中，我们可以看到扭曲成球状的膜（“巨型层状球”），失去了特征性的三维结构。表面活性剂系统破坏性变化的深度也可以通过冲洗液中排出的A2的检测频率来证明。这些数据与肺表面活性剂的生化和物理化学研究结果相关。

综合所有已识别的特征，目前将其疾病分为三个级别，以表征表面活性物质系统的状态：轻度、重度和广泛性。广泛性反映了患有广泛性破坏性疾病的患者发生表面活性物质依赖性呼吸衰竭的风险增加。

研究结果表明，结核病期间肺部表面活性物质系统发生紊乱的基础是与气血屏障通透性增加相关的过程：

• 肺泡表面表面活性剂的损伤；
• 代谢变化和 A2 损伤；
• 破坏从肺泡中清除废弃表面活性剂的机制。

同时，研究已证实，支持结核性炎症改变的肺表面活性物质系统功能潜能的主要细胞学机制是肥大性A2数量的增加，主要在远离特定病灶的肺实质中。

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结核病易感性的遗传因素

在我们开始分析抗结核免疫机制和结核病免疫遗传学领域的研究现状之前，我们认为有必要阐述一些普遍的立场。

• 首先，已知分枝杆菌主要在巨噬细胞中增殖和被破坏。很少有数据（且数据相互矛盾）表明存在任何能够在细胞外破坏分枝杆菌的因素。
• 其次，没有令人信服的证据表明中性粒细胞吞噬细胞系统在防御结核病感染中发挥重要作用。
• 第三，没有令人信服的证据表明抗结核抗体能够在细胞外破坏分枝杆菌，或者在巨噬细胞或任何其他细胞类型中促进其在细胞内破坏。
• 第四，有大量事实支持抗结核免疫的中心环节是T淋巴细胞，并通过吞噬细胞系统发挥调节作用的观点。
• 第五，有大量证据表明，遗传因素在结核病感染中起着重要作用。

有数据表明，遗传因素在人类结核病易感性中发挥着重要作用，这一点令人信服。首先，结核分枝杆菌感染率极高（约占全球成年人口的三分之一），但只有一小部分人患上该病。不同种族群体对结核病的易感程度不同，以及在有多例结核病病例的家族中，结核病易感性和抗性的遗传性质也证明了这一点。最后，同卵双胞胎中临床表现的结核病发病率显著高于异卵双胞胎，这也佐证了这一点。

传统的结核病基因检测

主要组织相容性复合体和 NRAMP* 的作用

确定决定对结核病敏感性或抗性的基因及其等位基因的表达，不仅可以深入了解免疫的基本机制和结核病的病理过程的发展，而且还可以使利用基因分型方法在健康人群中识别出具有感染结核病遗传风险的个体更接近现实，从而需要采取优先预防措施，特别是特殊的疫苗接种方法。

* - 天然抗性相关巨噬细胞蛋白 - 与天然抗性相关的巨噬细胞蛋白。

大量实验研究表明，多种遗传系统和单个基因（H2、BCG1、Tbc1、xid 等）在小鼠结核病抗性（敏感性）中发挥着作用。在人类中，研究最多的基因包括主要组织相容性复合体 (MHC) II 类基因，其中 HLA-DR2 家族（人类）等位基因复合体与多个种族间差异较大的人群中结核病发病率升高具有相当高的关联性，而 HLA-DQ 基因座的等位基因则会影响结核病的临床表现。最近，在分析 NRAMP1 基因与人类结核病之间的关联方面取得了初步成功。这些数据尤其值得注意，因为该基因与 NRAMP1 基因（以前称为 BCG 1，因为它控制对 M. bovisBCG 的易感性）具有高度同源性，该基因在小鼠巨噬细胞中选择性表达，并且无疑会影响对细胞内病原体（包括分枝杆菌）的易感性。

功能丧失突变

已鉴定出数个基因，这些基因的改变导致其完全丧失编码功能活性产物的能力（基因敲除），尤其影响了小鼠对分枝杆菌感染产生保护性免疫反应的能力。这些基因编码IFN-γ、IL-12、TNFα以及上述细胞因子的免疫系统细胞受体。另一方面，敲除IL-4和IL-10编码基因后，结核病感染过程与野生型（初始）小鼠几乎没有区别。这些数据在基因水平上证实了免疫系统（主要是T1淋巴细胞）通过产生1型细胞因子而非2型细胞因子来应对感染的能力在结核病中起着主要保护作用。

这些数据已证实适用于人类分枝杆菌感染。在极少数情况下，儿童从小就患有复发性分枝杆菌感染和沙门氏菌病，其极高的易感性是由于编码IFN-γ和IL-12细胞受体基因的纯合非保守突变所致，这些突变遗传自携带这些突变的杂合父母；不出所料，由于遗传了这种罕见突变，婚姻关系密切。然而，这种严重的违规行为导致儿童极易感染，几乎无法存活超过几年，而且只能在几乎无菌的环境中生存。

同样的考虑也引发了人们对在具有主要保护机制的基因敲除突变的动物中模拟感染方法的质疑。此类突变会导致在正常条件下无法生存的表型，并很快被自然选择淘汰。因此，不表达MHC II类产物，从而导致CD4淋巴细胞库不正常的小鼠，在感染结核分枝杆菌后短时间内死于播散性感染。人类结核病的病程与此非常相似，在艾滋病晚期，CD4淋巴细胞数量会显著下降。在解决风险人群的遗传学决定问题，以及通常理解正常人群分布中易感性增加的遗传学原因时，研究人员处理的是那些虽然并非最佳（根据这一特征）但仍然具有相当生存能力的个体。问题的这一方面有利于使用更传统的实验模型进行遗传学分析，例如，小鼠结核病病程的线性差异。

基因组筛查和先前未知的结核病易感基因

早在20世纪50年代和60年代，人们就已发现实验动物结核病易感性和抗性性状的遗传机制复杂且由多基因调控。在这种情况下，首先，需要筛选出易感和抗性动物或个体之间表达明确、“差异显著”的表型，即疾病特征，并研究其遗传机制。其次，必须考虑到我们事先并不清楚有多少基因参与疾病控制，以及它们在基因组中的位置。因此，要么需要预先降低研究群体的遗传多样性，利用遗传技术（这仅在动物实验中可行）根据研究性状进行分离，要么使用数量遗传学的统计方法（而非孟德尔遗传学）筛选整个基因组，要么结合这两种技术。随着利用PCR对微卫星DNA区域进行基因组扫描的方法以及对结果进行统计处理和解释的发展，结核病易感性的遗传分析开始进入一个新的水平。

最近，两组研究人员已将上述方法成功应用于线性小鼠的遗传实验。俄罗斯医学科学院中央结核病研究所的一组作者与来自加拿大蒙特利尔麦吉尔大学宿主抗性研究中心和斯德哥尔摩皇家研究所的同事首次对小鼠进行基因组筛查，以了解静脉注射高剂量结核分枝杆菌菌株 H37Rv 所致疾病严重程度的遗传性。A/Sn（抗性）和 I/St（敏感）系被用作对结核病易感性相反的亲本系。发现女性的易感性与位于 3、9 和 17 号染色体上的至少三个不同基因座存在可靠的连锁。最近，还发现男性也与 9 号染色体近端和 17 号染色体中部的基因座存在连锁。发现与易感性最强的连锁是9号染色体上的基因座。美国另一组研究人员筛选了小鼠基因组，以确定M. tuberculosa Erdman菌株易感性特征的遗传模式。在C57BL/6J（其模型中为抗性）和C3HeB/FeJ（敏感）小鼠品系的组合中，在F2杂交和BC1后代的分析中，控制疾病严重程度的1号染色体中心部分基因座被定位。在初步定位之后，使用重组分析实现了基因座的更精确定位，并且在回交小鼠（BC3代）中确定了它对肉芽肿性肺组织损伤严重程度等重要表型性状的影响，即在使用遗传技术显着降低所研究动物之间的遗传多样性之后。值得注意的是，已定位的基因座。 sst1（结核病易感基因1）虽然位于1号染色体上，但显然与NRAMP1基因座不同。这一点既体现在它在1号染色体上的定位，也体现在C57BL/6小鼠携带NRAMP1基因中对卡介苗（BCG）敏感的等位基因，而携带sst1基因座中对结核分枝杆菌（MTB）耐药的等位基因。

近年来，关于小鼠基因组中存在一些对结核病发生发展本质产生根本影响的位点的数据，让我们对这一领域以及人类遗传易感性分析取得重大进展充满希望。基因组分析的飞速发展很可能使从小鼠结核病遗传学到人类结核病遗传学的快速转变成为可能，因为人类和小鼠基因组的完整序列实际上已被破译。

巨噬细胞-分枝杆菌相互作用

巨噬细胞在抗原识别和消除分枝杆菌的阶段，在防御结核病感染中起着极其重要的作用。

分枝杆菌进入肺部后，情况可按照四种主要模式发展：

• 原发性宿主反应可能足以完全消除所有分枝杆菌，从而消除结核病的可能性；
• 在微生物快速生长繁殖的情况下，就会发生一种称为原发性结核病的疾病；
• 在潜伏感染中，疾病不会发展，但分枝杆菌以所谓的休眠状态存在于体内，并且它们的存在仅以对结核菌素的阳性皮肤反应的形式表现出来;
• 在某些情况下，分枝杆菌能够从休眠状态转变为生长期，潜伏感染被结核病的再激活所取代。

分枝杆菌到达下呼吸道后，抵御感染的第一道防线是肺泡巨噬细胞。这些细胞能够通过吞噬细菌直接抑制细菌生长。它们还参与多种细胞抗结核免疫反应——通过抗原呈递、刺激T淋巴细胞在炎症部位聚集等。值得注意的是，强毒力和相对弱毒力的分枝杆菌菌株与吞噬细胞结合的具体机制可能有所不同。

有充分证据表明，结核分枝杆菌与单核吞噬细胞相互作用过程中形成的空泡或吞噬体，是由该微生物与补体受体（CR1、CR3、CR4）、甘露糖受体或其他细胞表面受体结合介导的。吞噬细胞与分枝杆菌的甘露糖受体之间的相互作用，显然是由分枝杆菌细胞壁的糖蛋白——脂阿拉伯甘露聚糖介导的。

2型辅助性T细胞因子——前列腺素E2和IL-4——刺激CR和MR的表达，而IFN-γ则相反，抑制这些受体的表达和功能，导致分枝杆菌对巨噬细胞的粘附性降低。关于表面活性蛋白受体参与细菌与细胞粘附的数据也在不断积累。

利用分枝杆菌与小胶质细胞（脑组织驻留吞噬细胞）相互作用的模型，证明了CD14分子（吞噬细胞标记物）的作用。研究发现，抗CD14抗体可阻止小胶质细胞感染实验室强毒株H37Rv。由于CD14分子不穿透细胞膜，因此不直接与细胞质接触，它无法独立传递脂蛋白诱导的信号，而是需要辅助受体来激活细胞内信号传递途径。这类辅助受体最有可能的候选者是Toll样受体家族的代表。微生物脂蛋白通过激活这些受体，一方面可以增强宿主生物体的防御机制，另一方面可以通过诱导细胞凋亡造成组织损伤。同时，细胞凋亡能够通过清除参与免疫反应的细胞来抑制免疫反应，从而减少对组织的损伤。

除上述内容外，所谓的“清道夫”受体在分枝杆菌附着于吞噬细胞的过程中发挥着重要作用，这些受体位于巨噬细胞的表面，对许多配体有亲和力。

结核分枝杆菌在被吞噬后，最终会被巨噬细胞抑制生长。进入吞噬体后，致病菌会受到多种旨在破坏其的因子的影响。这些因子包括吞噬体与溶酶体的融合、活性氧自由基的合成以及活性氮自由基（尤其是一氧化氮）的合成。巨噬细胞内的分枝杆菌死亡可能通过多种机制实现，这些机制是淋巴细胞和吞噬细胞之间复杂的细胞因子介导相互作用的结果。分枝杆菌逃避活性氧和氮自由基毒性作用的能力可能是其向感染潜伏期转变的关键步骤。巨噬细胞抑制结核分枝杆菌生长的能力在很大程度上取决于细胞活化的阶段（至少部分如此）以及细胞因子的平衡（主要可能是血小板衍生的生长因子α (TGF-α) 和干扰素-γ (IFN-γ)）。

巨噬细胞抗分枝杆菌活性机制的一个重要组成部分显然是细胞凋亡（程序性细胞死亡）。在单核细胞中培养牛分枝杆菌BCG的模型中，结果表明巨噬细胞凋亡（而非坏死）伴随被吞噬的分枝杆菌活力的下降。

T淋巴细胞在抗结核免疫中的作用

已知T淋巴细胞是结核病感染获得性免疫的主要组成部分。实验动物接种分枝杆菌抗原后，以及结核病感染过程中，都会产生抗原特异性淋巴细胞CD4 ⁺和CD8 ⁺。

在 CD4、CD8、MHCII、MHCI 基因敲除小鼠中观察到 CD4 和（较小程度上）CD8 淋巴细胞的缺乏，以及施用针对 CD4 或 CD8 抗原的特异性抗体后，导致小鼠对结核分枝杆菌感染的抵抗力显着下降。已知以 CD4 ⁺淋巴细胞缺乏为特征的艾滋病患者对结核病具有极高的敏感性。CD4 ⁺和 CD8 ^{+ 淋巴细胞对保护性免疫反应的相对贡献会随着感染的不同阶段而发生变化。因此，在感染牛分枝杆菌 BCG 的小鼠的肺肉芽肿中，CD4+ T 淋巴细胞在感染早期（2-3 周）占主导地位，而 CD8+}淋巴细胞的含量在后期增加。在过继转移过程中，CD8 ^{+ 淋巴细胞，尤其是其 CD44hl}亚群，具有很强的保护活性。除了 CD4 ⁺和 CD8 ⁺淋巴细胞外，其他淋巴细胞亚群，特别是 γδ 和 CD4 ⁺ CD8 ^{+ 淋巴细胞，}，受 MHC CD1 类非多态性分子限制。显然，也有助于对抗结核病感染的保护性免疫。T 淋巴细胞效应作用的机制主要归结为产生可溶性因子（细胞因子、趋化因子）或细胞毒性。在分枝杆菌感染中，主要形成 T1，其特征是产生细胞因子 IFN-γ 和 TNF-α。这两种细胞因子都能刺激巨噬细胞的抗分枝杆菌活性，这主要负责 CD4 淋巴细胞的保护作用。此外，IFN-γ 能够抑制肺部炎症反应的严重程度，从而降低结核病感染的严重程度。TNF-α 是肉芽肿形成、巨噬细胞和淋巴细胞的充分合作以及组织免于坏死性变化所必需的。 TNF-α 除了具有保护作用外，还具有“病理”效应。它的产生会导致发烧、体重减轻和组织损伤——这些都是结核病感染的特征性症状。T 淋巴细胞并非 TNF-α 的唯一来源。其主要产生者是巨噬细胞。TNF-α 的作用很大程度上取决于炎症病灶中其他 1 型和 2 型细胞因子的产生水平。在以 1 型细胞因子为主且 2 型细胞因子不产生的情况下，TNF-α 具有保护作用；而在同时产生 1 型和 2 型细胞因子的情况下，TNF-α 则具有破坏作用。如上所述，由于分枝杆菌主要刺激 T1 淋巴细胞，因此分枝杆菌感染过程中通常不会伴随 IL-4 和 IL-5 产生的增加。同时，在严重感染以及晚期感染中，IL-4 和 IL-5 的产生可能局部和全身增加。2 型细胞因子的增加是导致结核病感染加重的原因还是其后果尚不清楚。

CD8 ⁺细胞以及受 CDlb 分子限制的“非经典”CD8 ^{+淋巴细胞、CD4+} CD8 ⁺淋巴细胞和 CD4 ^{+淋巴细胞均表现出对感染靶细胞的细胞毒性。与健康供体相比，结核病患者的 CD8+}淋巴细胞细胞毒活性和穿孔素含量降低，表明细胞毒性在预防结核病方面的重要性。必须回答以下问题：感染靶细胞的裂解如何影响感染过程：它是否会导致细胞内寄生虫分枝杆菌的繁殖强度降低，或者相反，它是否会促进分枝杆菌从感染的巨噬细胞中释放并感染新细胞。S. Stronger（1997）的数据似乎有助于理解这个问题。作者表明，细胞毒性淋巴细胞含有颗粒溶素分子，该分子对分枝杆菌具有杀菌作用。为了使颗粒溶菌素渗透到受感染的细胞中，淋巴细胞必须分泌能够在靶细胞膜上形成孔隙的蛋白质。因此，首次获得了T淋巴细胞直接杀灭分枝杆菌（在巨噬细胞中）的数据，从而证明了T淋巴细胞可能直接参与对抗分枝杆菌感染的保护作用。

T细胞免疫反应的调节

T淋巴细胞的应答及其效应细胞因子的产生受抗原呈递细胞（包括受感染的巨噬细胞）产生的细胞因子调控。IL-12促使T淋巴细胞分化为Th1细胞，并刺激IFN-γ的产生。小鼠感染IL-12 ^%牛分枝杆菌卡介苗后，感染逐渐加重，分枝杆菌播散增多，且肺部未出现肉芽肿。IL-12p40 ^%感染结核分枝杆菌的小鼠，可见分枝杆菌失控生长，导致天然抵抗力和获得性免疫力受损，并由促炎细胞因子IFN-γ和TNF-β的产生显著减少所致。相反，给小鼠注射重组IL-12后再感染埃德曼结核分枝杆菌，可增强其抗感染能力。

IL-10 是一种调节性细胞因子，可刺激体液免疫反应的发生，并抑制多种细胞免疫反应。据信，IL-10 对 T 细胞应答的影响可能是通过其对巨噬细胞的作用介导的：IL-10 抑制巨噬细胞抗原呈递，并抑制巨噬细胞合成促炎细胞因子 TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8 和 IL-12、GM-CSF 和 G-CSF。IL-10 还具有抗凋亡作用。这种作用范围似乎应该决定 IL-10 对抗结核免疫强度的显著影响，然而，关于保护性免疫对 IL-10 产生的依赖性的数据却截然不同。

TGF-β是抑制细胞免疫的独特因子。其产生水平与结核病的严重程度相关，给感染结核分枝杆菌的小鼠注射抗TGF-β抗体或天然TGF-β抑制剂可纠正T细胞反应的降低。

值得注意的是，T淋巴细胞的效应作用不仅限于产生细胞因子和细胞毒性。在T淋巴细胞与巨噬细胞建立直接接触过程中发生的其他过程，以及T淋巴细胞产生的趋化因子，都可能对局部炎症反应的发展产生重大影响。而后者不仅由巨噬细胞和T淋巴细胞的反应引起。中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、成纤维细胞、上皮细胞和其他细胞都可能积极参与结核病感染期间肺部发生的进程。

我们认为，通过对肉芽肿形成过程的形态学研究以及对特异性T细胞反应形成动力学的测定，可以区分分枝杆菌与大生物体相互作用的几个阶段。第一阶段的特征是分枝杆菌在没有T淋巴细胞特异性反应的情况下进行性增殖，持续约2-3周。第二阶段发生在成熟T淋巴细胞形成之后，其特征是分枝杆菌生长趋于稳定。通常，此后会进入失代偿期，该阶段与淋巴组织破坏和肺部出现坏死性病变的时间一致。疫苗效果可能是由于免疫反应第一阶段的减弱所致。