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4 · 第2學期臨床微生物學/病毒學細菌疾病

結核病

Tuberculosis

難度 3 · 進階clinical-microbiology

Mtb 的致病與持留(persistence)策略是分子微生物學的經典模型。

ESX 分泌系統與免疫逃避
Mtb 擁有五套 Type VII secretion system(ESX-1 至 ESX-5)。ESX-1 分泌的 ESAT-6/CFP-10 異二聚體是關鍵致病因子:ESAT-6 在酸性環境下插入 phagosomal membrane 形成孔洞,導致 phagosome 破裂→cytosolic access→cGAS-STING 途徑活化→Type I IFN 生成(有利於 Mtb 存活而非宿主防禦)。RD1 缺失(即 ESX-1 缺失)是 BCG 減毒的分子基礎(Mahairas et al., 1996, J Bacteriol 178:1274)。

肉芽腫的異質性
非人靈長類模型(NHP)的 PET-CT 追蹤顯示,同一宿主內不同肉芽腫有截然不同的命運——有些自行滅菌、有些持續帶菌、有些發展為空洞。Barry et al.(2009, Nat Rev Microbiol 7:845)提出肉芽腫是「獨立的微生態系」,由局部免疫微環境(Th1/Th17 balance、hypoxia、lipid metabolism)決定結局。此觀點改變了 TB 免疫學從「全身免疫」到「局部免疫」的思維轉換。

持留菌(Persisters)與藥物靶點
Mtb 在低氧、低營養的肉芽腫中心進入非複製持留狀態(Wayne model in vitro 模擬)。Isoniazid(INH)靶向 InhA(enoyl-ACP reductase),需 KatG 活化為自由基→NAD adduct 形成。Rifampin 靶向 RNA polymerase β 亞基(rpoB)。Pyrazinamide(PZA)在酸性環境被 PncA 轉化為 pyrazinoic acid → 干擾膜能量代謝與 trans-translation(ribosomal rescue pathway),是殺 persister 的關鍵藥物,解釋了為何加入 PZA 可將療程從 9 個月縮短到 6 個月(Zhang & Mitchison, 2003, Int J Tuberc Lung Dis 7:6)。

Bedaquiline 與新藥進展
Bedaquiline(TMC207)靶向 ATP synthase 的 c subunit(atpE),阻斷氧化磷酸化——這是 40 年來第一個全新機制的抗結核藥(Andries et al., 2005, Science 307:223)。BPaL 方案(Bedaquiline + Pretomanid + Linezolid)在 TB-PRACTECAL trial 中對 MDR/XDR-TB 達到 89% 治癒率,療程僅 6 個月(Nyang'wa et al., 2024, NEJM 390:1522)。

分子流行病學
MIRU-VNTR(24-locus)是傳統分型工具,現已被 WGS 取代。Mtb 基因體高度保守(SNP rate ~0.5/genome/year),使 WGS 可精確追蹤傳播鏈並區分 reactivation vs recent transmission(Walker et al., 2013, NEJM 368:2155)。

文獻:Barry CE et al. 2009. Nat Rev Microbiol 7:845-855. / Andries K et al. 2005. Science 307:223-227. / Walker TM et al. 2013. NEJM 368:2155-2166.

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