非特异性椎间隙感染细菌学特征的研究进展

2022-11-27魏柏兴

中国实验诊断学 2022年4期

魏柏兴,武汉

(吉林大学中日联谊医院骨科，吉林长春130033)

椎间隙感染为涉及椎间盘及上下椎体软骨终板的感染，以腰椎最常见。临床表现为发热、患处疼痛压痛和肌肉痉挛，伴或不伴周围神经损害。疼痛于体位变换时加重[1-3]。发病机制以血行感染最常见[1-2]。椎间隙感染可分为特异性椎间隙感染和非特异性椎间隙感染。结核杆菌、布氏杆菌、真菌、寄生虫引起的感染为特异性椎间隙感染；其余病原菌引起的感染为非特异性椎间隙感染[1-4]。特异性椎间隙感染在病史、病理变化、影像表现、临床表现方面与非特异性椎间隙感染差异明显，易于分辨[1-3]。非特异性椎间隙感染的病原菌常是单一的[2]，血培养阳性率最低可达24.4%，穿刺活检阳性率在57.8%左右[5]。在常规治疗中，一般活检结果回报前不使用抗生素，但最新研究表明活检前使用抗生素并不会降低培养敏感性[2,5]。现依抗生素对不同病原菌的敏感性差异将病原菌分为三类来对非特异性椎间隙感染的发病特点展开综述。

1 革兰阳性菌

革兰阳性菌是椎间隙感染的主要病原菌，常见的病原菌为葡萄球菌及多种链球菌，其中金黄色葡萄球菌发病率最高。病史方面，社区获得性非特异性感染主要病原菌是革兰阳性菌，而医院获得性的主要致病菌为耐甲氧西林金葡菌及革兰阴性菌[6]。在非特异性椎间隙感染患者的MRI表现中，革兰阳性菌椎间隙感染并发硬膜外脓肿比革兰阴性菌椎间隙感染表现出更高的概率，并且在实验室检查指标中，血沉和C反应蛋白更高[7]。对革兰阳性菌敏感抗生素为第一代头孢菌素，克林霉素，氟氯西林，万古霉素等[2]。

1.1 葡萄球菌

金黄色葡萄球菌是人体皮肤，软组织脓肿的最常见的病原菌，极易形成菌血症经血行传播，造成机体其他位置形成感染。无论是继发于脊柱术后的感染，还是继发于机体原发脓肿病灶的感染，金黄色葡萄球菌都是椎间隙感染最常见的病原菌，占椎间隙感染病原菌的40%-60%[7]。临床特点方面，由于其具有致组织化脓的特性，金黄色葡萄球菌所致的椎间隙感染比其他病原菌更容易发生硬膜外脓肿，并且在实验室检查中，白细胞计数，C反应蛋白也更高，并且导致截瘫或四肢瘫痪等神经功能障碍的风险比其他病原菌高18.5%[8]。治疗方面，有报道表明院内感染的金黄色葡萄球菌中30%-40%是对甲氧西林耐药的，而社区获得性感染的金黄色葡萄球菌中耐甲氧西林比例不到1%[9]。

凝固酶阴性葡萄球菌椎间隙感染的大多数是由在人类皮肤和黏膜上的定植菌引起的，例如表皮葡萄球菌，为人体正常菌群。研究表明，3%-12%的椎间隙感染病原菌是凝固酶阴性的葡萄球菌[10]。Julien曾在涉及56例葡萄球菌椎间隙感染患者的回顾性研究中证明[11]，凝固酶阴性葡萄球菌组比金黄色葡萄球菌组年龄更大，诊断时间窗更长，发热概率更低，白细胞水平与C反应蛋白也更低。凝固酶阴性椎间隙感染常继发于院内病原菌感染，如植入的医疗器械，导尿管等。在Bucher的报道中[12]，3名椎间隙感染患者的共同特点为，皆是心脏疾病患者，都曾在椎间隙感染发病前植入了起搏器，并且经椎间隙活检和取出起搏器检测的病原菌相同，都是凝固酶阴性的葡萄球菌。其中1例患者产生了起搏器感染所致的心内膜炎。故若患者曾有起搏器放置病史，若出现椎间隙感染典型临床症状，应考虑到感染可能为凝固酶阴性的葡萄球菌所致的情况。而在LeMoal的涉及92例心内膜炎患者的研究中[13]，14名患者存在既往椎间隙感染病史，其中凝固酶阴性葡萄球菌4例，在这些患者中，同时发现了存在起搏器或人工瓣膜。

1.2 链球菌

草绿色链球菌，也称甲型溶血性链球菌。同表皮葡萄球菌，因毒力较低，患者发病的症状常不严重。其造成的椎间隙感染常呈亚急性过程，在Weber的11个草绿色链球菌椎间隙感染病例的回顾性研究中[14]，草绿色链球菌椎间隙感染者比金黄色葡萄球菌椎间隙感染者在就诊时合并为发热，寒颤的概率更低，更易以腰痛作为唯一症状前来就诊。草绿色链球菌椎间隙感染可能与心内膜炎因果相关。在Weber研究中[14]，其中的1个草绿色链球菌椎间隙感染者继发了心内膜炎。Dadon[15]曾报道过在9例草绿色链球菌感染性心内膜炎患者，其中2例伴发了继发于心内膜炎的椎间隙感染。值得一提的是，在一项涉及58例链球菌性脊柱骨髓炎的回顾性研究中[16]。草绿色链球菌组50%的患者存在心内膜炎，这要比非草绿色链球菌组患者测得的7%高得多。虽然椎间隙感染并非化脓性脊柱炎，但同为脊柱感染，这一结论还是具有参考价值的。

变形链球菌，为草绿色链球菌的一种，在Perna的回顾性研究中[17]，7例变形链球菌椎间隙感染患者中有3例并发赘生物性心内膜炎，1例存在起搏器植入史。并且，血源性感染做为椎间隙感染的最常见机制，其中感染性心内膜炎可占这一机制的12%[17]。综合上文，表皮葡萄球菌和草绿色链球菌椎间隙感染与心内膜炎在一定程度上存在互为因果关系。提示存在感染性心内膜炎病史的患者若产生腰痛和发热等症状，或者椎间隙感染继发了感染性心内膜炎。这两种情况下应考虑到葡萄球菌或草绿色链球菌导致的椎间隙感染。而在一项回顾性研究中表明，草绿色链球菌引起的心内膜炎比葡萄球菌更常见[9]。

目前还没有基于大样本的研究可以描述除草绿色链球菌外的链球菌脊柱感染的特定的临床特点。然而，在上文提到的对链球菌性脊柱骨髓炎临床特点的研究中[16]，非草绿色链球菌的链球菌脊柱骨髓炎患者同金黄色葡萄球菌脊柱骨髓炎患者相比，除菌血症概率较低外临床特点相似，都易有发热，周围神经受累，椎旁脓肿。而草绿色链球菌脊柱骨髓炎患者比非草绿色脊柱骨髓炎患者更少有糖尿病史，C反应蛋白更低，因呈亚急性临床表现，所以从症状出现到诊断确立的时间更长。

肺炎链球菌，在椎间隙感染病原菌中是罕见的，但具有特别的临床特点。肺炎链球菌脊柱感染常有呼吸道感染史或肺部的基础疾病，如肺炎，鼻窦炎和慢性阻塞性肺疾病等[18]。患者常源于社区感染所致的肺炎链球菌菌血症，而院内获得性感染，如脊柱手术术后感染等比较少见。

2 革兰阴性菌

在椎间隙感染中，病原菌15%-23%为革兰阴性菌[7]。在Lee的涉及54例椎间隙感染患者的回顾性研究[7]中，病原菌为革兰阴性菌患者的平均年龄明显高于革兰阳性的患者。革兰阴性菌椎间隙感染常存在免疫缺陷，糖尿病，胃肠道和泌尿生殖道感染病史。比起革兰阳性菌，革兰阴性菌椎间隙感染患者存在恶性肿瘤史更常见[1-3]。临床表现方面，以腰痛为唯一症状的患者中，革兰阳性组比革兰阴性组的占比更大。革兰阴性组的患者表现出更易合并发热，嗜睡等症状[7]。常见的对革兰阴性杆菌敏感，治疗效果良好的抗生素为第三，四代头孢菌素，氨基糖苷类抗生素等[2]。

2.1 大肠杆菌

在革兰阴性杆菌椎间隙感染中，最常见的病原菌是大肠杆菌[19]。大肠杆菌是人肠道定植菌，正常情况下不致病，而在引入泌尿道后可引起感染。引起椎间隙感染以血行性感染常见，而由创伤或脊柱手术接种感染则较少见[19-20]。现已知盆腔器官相关医疗操作可造成定植菌入血形成菌血症，其中以大肠杆菌最为常见[20]。例如，直肠超声引导下的前列腺活检可造成椎间隙感染[20]，推测其机制为穿刺针将直肠处的大肠杆菌种植于前列腺。这是由于前列腺与椎体间的静脉丛无瓣膜，当腹压增高时，大肠杆菌就随血液循环流向椎间隙而造成感染。另有报道表明[4]，阴道后穹窿穿刺也存在通过血行感染或直接蔓延的途径导致大肠杆菌椎间隙感染。而血行感染的途径也是通过无静脉瓣的椎旁静脉丛传播的。提示存在盆腔或肠道的感染或医疗操作史的可疑椎间隙感染患者应考虑到致病菌是大肠杆菌的情况。

2.2 铜绿假单胞菌

研究表明，铜绿假单胞菌脊柱感染者常见于静脉及脊柱穿刺的人群中[21]。但目前还没有基于大样本量的关于铜绿假单胞菌椎间隙感染临床特点的回顾性研究。而仅有散发的个案报道及综述性回顾[22-23]。报道的8名患者存在类似的特点，即都曾有硬膜外穿刺及小关节突穿刺注射操作史，或多次静脉穿刺史。提示有上述两种病史的(如吸毒者)患者中若出现可疑的椎间隙感染，应考虑病原菌为铜绿假单胞菌的情况。

2.3 肺炎克雷伯杆菌

肺炎克雷伯杆菌，一种存在于人体肠道，胆道，呼吸道，泌尿生殖道的条件致病菌。菌血症者多见于院内感染，常发源于胆道，肠道而血行播散。而其作为椎间隙感染的病原菌则罕见到仅有少量个案报道[24-25]，所以目前还没有研究可以明确肺炎克雷伯杆菌椎间隙感染特异性的临床特点。但综合分析以上报道中提及的5例患者，其中3例患糖尿病，3例有肠道手术史并存在瘘管等复杂术后并发症。1例曾行ERCP检查，后证实病原菌源于胆道形成的菌血症。除上述外，并无其余临床表现或预后方面的共同点。而另一方面，慢性肝病、器官移植、癌症、糖尿病在既往研究中被证实是肺炎克雷伯菌血症的独立危险因素[25]。

2.4 沙门氏菌

沙门氏菌，一种食源性致病菌。椎间隙感染在伤寒沙门氏菌肠道外感染时罕见。患者常有免疫缺陷病史。临床表现常与结核椎间隙感染类似。在Barnini[26]的回顾性研究中，10名伤寒沙门氏菌椎间隙感染患者的共同特点为，患者相对年轻(70%小于50岁)，大多数患者主诉无伤寒病史，全血细胞计数一般呈轻度升高或正常，病理学检查病灶呈肉芽肿性炎。伤寒沙门氏菌和结核椎间隙感染在就诊早期的鉴别困难。所以，临床中怀疑结核椎间隙感染患者如果经验性应用抗结核药症状不缓解时，应考虑到是否为沙门氏菌感染的情况，详细询问病史，行肥达试验对诊断有积极意义。

2.5 嗜血杆菌

嗜血杆菌，为口腔定植菌，具有条件致病性，毒力较低。菌血症常与口腔感染或手术相关。嗜血杆菌作为脊柱感染病原菌罕见。临床表现常为亚急性或慢性过程，症状较轻[27]。在Chien的报道及文献复习中[27]，18例嗜血杆菌脊柱感染患者中有6例曾有口腔感染和手术史，7例无病史。18例中5例为椎间隙感染。其中2例为既存在口腔感染或手术史又是椎间隙感染。广义的看，近半数的嗜血杆菌骨与关节感染患者曾有口腔手术病史[27]。综上，嗜血杆菌可以作为椎间盘感染病原体，并且特别是要留意那些近期牙科手术史或感染史的患者。

3 厌氧菌

厌氧菌是一种罕见的椎间隙感染病原体。所占比例小于3%。由厌氧菌所致的骨髓炎中，累及脊柱的发病率仅有2%左右[28]。除了要选用特异性的抗生素之外，厌氧菌椎间隙感染在治疗和预后方面与需氧菌椎间盘感染并无大异[28]。常见的对厌氧菌敏感且有效的抗生素为氯霉素，阿莫西林联用克拉维酸，美罗培南/亚胺培南等[2]。由于发病率非常低，厌氧菌椎间隙感染许多仅有个案报道。

3.1 痤疮杆菌

痤疮杆菌，一种革兰阳性厌氧耐氧芽孢杆菌，是正常人类菌群的一部分，它居住在皮肤毛囊、眼黏膜、口腔或其他胃肠道中，是厌氧菌椎间隙感染中最常见的病原体[2,29]。痤疮杆菌椎间隙感染常见表现为伴随有1型Modic改变的下腰痛，并患者常合并腰椎间盘突出症[29]。有学者认为痤疮杆菌与腰椎间盘退变可能存在着相关性[29-30]。痤疮杆菌椎间隙感染患者的临床表现常症状较轻，并常与脊柱手术相关。在一项回顾性研究中[31]，29例痤疮杆菌椎间隙感染患者中，仅有7例患者发热。仅有1例患者血培养阳性。其中28例存在手术史，其中22例患者放置了内固定物。青霉素为代表的β-内酰胺类抗生素和利福平联合应用被公认为治疗痤疮杆菌性椎间隙感染的有效方法[29]。

3.2 梭杆菌

梭杆菌是在人体口腔，上呼吸道，胃肠道定植的一种厌氧菌，为机会性致病菌，可在多处身体部位都可以造成感染，但是其引起的菌血症在临床中少见，并且由其引起的椎间隙、椎体，椎旁组织感染可无脊柱感染的典型症状，如发热、腰背部疼痛压痛等[32]。Latta[32]在回顾梭杆菌椎间隙感染的报道中总结:患者常有口腔、呼吸道、消化道等的感染史或医疗操作史。临床症状较轻，多不典型。行内科或外科治疗预后良好。病原菌来源于胃肠道的椎间隙感染患者，其中18%～20%的患者存在腹腔内感染或肠瘘，感染可通过瘘管的直接扩张或静脉向脊柱扩散的方式促进了胃肠道病原体的传播[33]。