结核病(TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,简称MTBC)引起的一种传染病。结核病作为人类病原体的历史悠久(Buzic和Giuffra,2020年),最早的结核病古病理学病例可追溯到近东的新石器时代革命时期(Baker等人,2015年,2021年)。在意大利,最早的骨骼证据来自新石器时代的利古里亚地区(Formicola等人,1987年;Canci等人,1996年;Sparacello等人,2017年)。然而,最近的生物分子研究表明,人类MTBC至少在7万年前就已存在于非洲的早期人类群体中(Comas等人,2013年)。因此,MTBC与人类经历了数千年的共同进化,成为一种适应人类的典型传染病模型(Nerlich和L?sch,2009年;Ba?uls等人,2015年)。
尽管全球范围内已采取措施减少结核病的负担,并在诊疗和预防方面取得了进展,但它仍是导致疾病和死亡的主要原因之一。抗生素耐药性结核菌株的出现,尤其是多重耐药和完全耐药菌株,给抗击该疾病带来了重大挑战(Glaziou等人,2018年)。古病理学通过研究病原体的演变和分布情况,可以为了解这一重要病原体做出重要贡献。尽管结核病是古病理学研究中最受关注的疾病之一,但其检测率仍然较低,因为只有那些出现骨骼病变的病例才能被发现。现代临床数据显示,全球仅有1%至3%的活动性结核病患者会出现肌肉骨骼系统症状(Subramanian等人,2025年);而在欧洲和美国,骨骼和关节结核病占所有结核病病例的2%至5%(Pigrau-Serrallach和Rodríguez-Pardo,2013年)。
目前,结核病的古病理学诊断基于特定骨骼特征的识别,包括椎体上的溶解性病变(导致塌陷)、强直和驼背(波特病);肋骨内表面的新骨形成;脊柱外的单灶性溶解性病变(无新骨形成);以及主要发生在髋部、膝盖和手腕的单个关节强直(Roberts和Buikstra,2019年)。近几十年来,古微生物学技术利用古代DNA(aDNA)在多个病例中验证了古病理学诊断结果,从而加深了对古代人类遗骸中病原体的认识(Donoghue,2016年;J?ger等人,2022年;Murphy等人,2026年;Sabin等人,2020年;V?gene等人,2022年)。最近的研究重点关注颅内表面的颗粒状印记(GIs),这些细微的骨骼变化可能是结核病的征兆(Spekker等人,2020年;2021年;2022年;2023年)。在抗生素治疗时代之前,这些骨骼印记仅在尸检中被观察到,并在少数研究中被描述(Bandelier和Roepke,1914年;Huebschmann,1928年;Lange,1939年)。它们未被重视的原因可能是这些变化难以通过常规影像学检查发现。
GIs表现为边缘光滑的圆形病变,直径介于0.5至1.0毫米之间,深度小于0.5毫米(Schultz,1999年;2001年;2003年;Schultz和Schmidt-Schultz,2015年;Templin,1993年;Teschler-Nicola等人,1996年),且仅影响颅骨的内表面,不涉及颅骨的板层结构。这些病变与脑膜血管网络相关,因此可出现在额骨的眶部、蝶骨的大翼、枕骨的小脑窝和大脑窝、颞骨的鳞状部分以及顶骨的鳞状缝合处(Genchi等人,2025年)。GIs可以是孤立存在的,但更常见的是成簇出现(Rich和McCordock,1933年),因此会在颅内表面形成聚集(Genchi等人,2025年)。它们可以影响骨骼的单一区域(单灶性表现)或多个区域(多灶性表现)(Genchi等人,2025年;Spekker等人,2020年)。GIs是由于结核杆菌在血液中扩散时在硬脑膜上形成的结节施加的压力导致的萎缩作用而产生的,类似于肺部肉芽肿(Bandelier和Roepke,1914年;Huebschmann,1928年;Lange,1939年),这一现象在古病理学文献中也得到了认可(Templin和Schultz,1994年;Schultz,1999年;2001年;2003年;Schultz和Schmidt-Schultz,2015年;Spekker等人,2020年;2021年;Spekker等人,2022年;Genchi等人,2025年)。结节可能潜伏数月甚至数年(Jain等人,2018年),并在颅内板上留下细微的印记(即GIs)。在临床文献中,这些结节被称为Rich灶(Rich和McCordock,1933年首次描述;Rich,1944年)。
先前的研究将GIs视为结核性脑膜炎(TBM)的典型特征(Schultz,1999年;2001年;2003年;Schultz和Schmidt-Schultz,2015年),但其他学者对其诊断价值提出了质疑(Roberts等人,2009年)。最近对罗伯特·J·特里解剖骨骼收藏(Robert J. Terry Anatomical Skeletal Collection)中个体的GIs的宏观形态特征和出现频率的研究表明,这些病变是TBM的特异性标志(Spekker等人,2020年);实际上,在被诊断为结核病的个体中,GIs的出现频率(30%,238例中的68例)显著高于其他原因死亡的个体(3.1%,193例中的6例)(Spekker等人,2020年)。在同一骨骼收藏中的进一步研究通过计算GIs的敏感性和特异性评估了其诊断价值,结果表明GIs的存在足以确诊TBM(Spekker等人,2021年)。
对中世纪托斯卡纳(Pava,10-12世纪)大型骨考古集合的首次古病理学研究记录了出乎意料的GIs高出现频率,占所有研究个体的53.7%(114例中的114例)(Genchi等人,2025年)。现代临床数据表明,TBM是结核病的罕见并发症,仅影响1%至5%的患者(Schaller等人,2019年)。现代临床文献描述TBM通常为亚急性过程,症状在诊断前数周甚至数月内逐渐发展(Kent等人,1993年;Marx和Chan,2011年)。然而,在缺乏抗结核治疗的情况下(如过去的情况),TBM的病程非常迅速,持续数天或数周(McClelland,1922年)。中世纪Pava地区GIs的高出现频率对将GIs视为TBM的典型特征提出了挑战。通过研究结核分枝杆菌的传播机制可以推断,GIs是在细菌血症阶段由于Rich灶对颅内表面的压力形成的;而在骨骼遗骸中无法确定Rich灶的破裂情况。因此,Pava骨骼集合的研究结果表明,这些病变可以被视为结核感染的标志,而非活动性TBM(Genchi等人,2025年)。此外,一项在接种结核杆菌的豚鼠身上进行的实验研究表明,在24只动物中有11只出现了Rich灶(MacGregor和Green,1937年)。此外,GIs不能作为结核病的特异性标志,因为无法确定接触过细菌的个体是否发展为出现临床症状的活动性结核病,或者感染是否保持潜伏状态(Drexler,2010年)。
本研究旨在分析死于流行性疾病的个体骨骼集合中的GIs出现频率,具体来说是17世纪上半叶意大利托斯卡纳卢卡地区的疫情。历史上,自近代早期以来,结核病的传播范围有所增加。为探讨卢卡疫情中GIs的病因,可以提出以下两种假设:
(1) 如果GIs是TBM的特异性标志(一种致命率较高的结核病表现),那么卢卡骨骼集合中的GIs出现频率应该较低。
(2) 如果GIs更广泛地反映了结核感染(不仅限于脑膜炎),那么17世纪卢卡骨骼集合中的GIs出现频率应该较高。