我国的结核发病形势依然严峻,寻求快速灵敏的诊断方法及准确的疗效评估方法,以制定更有效的治疗方案,可以降低发病率,减轻抗结核的负担。目前,抗结核的化疗方案包括2个月的强化期与4个月的巩固期,治疗过程中细菌载量的改变,一方面可能影响结核特异性细胞免疫应答水平,并伴随着患者临床症状的改善;另一方面,结核病作为一种消耗性疾病,机体代谢状况也将受到影响。因此,系统分析结核病患者治疗过程中免疫学和代谢组学的动态变化特征,有望为筛选其治疗疗效评价生物标志物提供依据,以制定个性化治疗方案。为此,我们完整收集了24例初治活动期结核病患者治疗前及治疗2、4、6个月外周血样本,采用酶联免疫斑点测定法(enzyme-linked immunospot assay,ELISPOT)测定了不同治疗阶段结核特异性抗原ESAT-6和CFP-10刺激下外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)中分泌IFN-γ的细胞数目,同时分析了抗原特异性T细胞分泌细胞因子的动态变化特征。结果显示:随着治疗的深入,ESAT-6及CFP-10刺激患者PBMCs后,释放IFN-γ的细胞数量显著下降趋势(P<0.05)。IFN-γ+CD4+和CD8+T细胞的比例在治疗前与治疗6个月时相比显著降低,且治疗后结果具有归一性。抗原特异性细胞免疫应答的动态变化谱可能与病原菌负荷下降存在密切关系,有望成为监测抗结核治疗的免疫学标志物。此外,我们利用上述收集的24个患者治疗过程中的外周血浆,采用基于核磁共振(NMR)技术的代谢组学测定方法,同步分析了患者外周血浆中的代谢组学特征,并对检测获得的代谢小分子进行了多元统计分析以寻找有效的疗效相关标志物。来自于NMR的检测数据经多元统计分析后发现,代谢组学分子可有效区分患者治疗前和治疗的不同阶段(2,4,6月)。细分不同代谢途径的小分子在其中的作用,发现与糖代谢和脂代谢相关的小分子作用不显著,但是基于氨基酸的多元统计分析具有显著差异。在检测到的15种氨基酸中,异亮氨酸、精氨酸、苏氨酸、4-氨基苯甲酸酯、苯丙氨酸五种氨基酸分别在不同的治疗阶段显著下降,且治疗六个月时的相对含量与正常人相当;基于选出的这五种氨基酸,我们对患者治疗前与治疗六个月时的样本进行了受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC curve)分析,结果发现其联合诊断的曲线下面积(aera under the curve,AUC)为0.670,表明五种氨基酸联合对活动性结核的治疗疗效具有一定的评估价值;五种氨基酸中的四种(精氨酸、苏氨酸、4-氨基苯甲酸酯、苯丙氨酸)其相对含量在验证组的活动性结核患者与健康对照组间差异显著,基于四种氨基酸联合的受试者工作特征曲线分析结果显示曲线下面积为0.867,即四种氨基酸联合对活动性结核具有较高的诊断价值。同时,五种氨基酸的变化趋势与释放IFN-γ细胞数目的变化趋势相一致,提示其含量可能直接或间接地影响机体的免疫功能。综上发现,本研究首次同步分析了活动期肺结核患者抗结核治疗过程中的免疫学与代谢组学特征,筛选所获得的抗结核化疗疗效的氨基酸标志物组合具有一定的治疗疗效评估价值并可以有效鉴别结核病患者;同时活动期结核患者在治疗过程中,机体的免疫水平动态变化与部分氨基酸分子具有一定的相关性,由此提出的结核病理状态下的免疫-代谢的相互作用模式有可能成为代谢调节结核特异性免疫应答的新机制。