贪婪皮肤杆菌致人工肩关节置换术后感染1例并文献复习

郭庆昕,曾慧意,郭超龙,庄智勇,郭金花,蔡丽龙,李炳钻

(泉州市正骨医院 1. 检验科; 2. 小儿骨科; 3. 手外科; 4. 关节科,福建 泉州 362000)

贪婪皮肤杆菌(Cutibacteriumavidum)旧称贪婪丙酸杆菌(Propionibacteriumavidum),属于放线菌纲丙酸杆菌目,是一种在厌氧环境中发酵乳糖为丙酸的革兰阳性无芽孢杆菌。2016年Scholz等[1]提出了一个重要的分类学修订,将皮肤微生物群中的所有丙酸杆菌物种归为皮肤杆菌属。通常认为该菌为皮肤正常共生菌,很少引起人类感染。近年来随着基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)技术在微生物检测中的应用,检测人员对该菌的认识更为深入,其临床分离率逐渐增加,大多数阳性标本来自血培养、瓣膜、骨、组织和植入物[2]。本文就某院诊治的1例人工肩关节置换术后贪婪皮肤杆菌感染病例进行报告并文献复习。

1 病历资料

1.1 病史 患者女性,65岁,10个月前外伤致左肱骨近端骨折在当地医院行“左肱骨头假体置换术”,术后伤口愈合不良,伴渗出,左肩关节活动受限。既往“高血压病”病史10余年,身体质量指数(BMI)为31.1 kg/m2。2022年12月9日就诊某院,以“左肱骨头假体置换术后伴感染”收治入院。

1.2 辅助检查 X射线复查显示左肱骨头假体置换术后假体固定在位,周围可见高密度骨水泥影填充,假体未见明显松动,左肩关节位置对合良好;左肩关节骨质未见明显异常,周围软组织稍肿胀。入院实验室检查:白细胞计数(WBC)3.36×109/L,血小板计数(PLT)89.00×109/L,葡萄糖测定(GLU)9.31 mmol/L,C反应蛋白(CRP)9.60 mg/L,红细胞沉降率(ESR)50 mm/h。入院后采集2份窦道分泌物标本送微生物室培养,其中一份培养出表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis),另一份培养阴性。

1.3 诊疗过程 根据2018年费城人工关节假体周围感染(PJI)共识[3],该病例符合人工肩关节置换术后感染。为更好地制定诊疗方案,2022年12月15日开展多学科联合会诊(MDT)。因患者先前已使用头孢曲松1周,MDT认为窦道分泌物培养出表皮葡萄球菌无法作为感染证据,决定停用抗菌药物两周后,在彩超引导下穿刺关节液,先进行细菌培养,再根据培养结果制定手术方案。两周后,患者于2022年12月29日再次就诊,在彩超定位下多次穿刺仅吸出0.5 mL左右的血性穿刺液,易凝固,将穿刺液注入血培养瓶培养,同时将棉拭子探入窦道深部采集2份深部分泌物标本送检。穿刺液培养7 d未见生长,而2份分泌物在培养第5天检出淡黄色、β溶血的革兰阳性杆菌。根据培养结果制定手术及微生物检测方案,于2023年1月7日在全身麻醉下行“左肩关节感染扩创病灶清除术+假体取出术”。

1.4 微生物检验 术中采集从窦道到假体共6份组织,1份骨水泥及1份假体标本。组织/骨水泥标本:取1～2 g组织/骨水泥直接投入双相血培养瓶培养;另取2份组织放入无菌生理盐水充分振荡后,用注射器吸取漂洗液注入厌氧血培养瓶。假体标本:取出的关节假体放入无菌容器,加入含0.5%二硫苏糖醇(dithiothreitol, DTT)的PBS缓冲液[4],涡悬振荡15 min,4 000 r/min离心10 min,弃上清,取沉渣分别接种于需氧、厌氧血培养瓶,并另取10 μL接种于血平板用于菌落计数。阳性血培养瓶转血平板继续培养3～4 d,可见淡黄色、β溶血的菌落和灰白色不溶血中等菌落,见图1A;CAMP试验阳性见图1B。经MALDI-TOF分别鉴定为贪婪皮肤杆菌和表皮葡萄球菌,见表1。贪婪皮肤杆菌提取核酸送上海生工进行16S rRNA测序,登陆NCBI比对,结果与贪婪皮肤杆菌ATCC 25577 DSM 4901 16S rRNA一致。

表1 患者标本微生物培养结果

注:A为假体DTT液10 μL需氧培养4 d;B为CAMP试验需氧培养2 d。

采用纸片扩散法(K-B法)对本例分离的贪婪皮肤杆菌进行药物敏感性(药敏)试验,结果判读参照欧盟药敏试验标准委员会(EUCAST) v 13.0中痤疮皮肤杆菌的标准执行,结果显示该菌对克林霉素、红霉素耐药,对青霉素、万古霉素和美罗培南敏感。表皮葡萄球菌采用bioMérieux VITEK 2 Compact及配套试剂进行药敏试验,并参照美国临床实验室标准化协会(CLSI)M100判读,显示其对苯唑西林、青霉素、环丙沙星、左氧氟沙星和莫西沙星耐药,对红霉素、克林霉素、庆大霉素、利福平、四环素、万古霉素和利奈唑胺敏感。

1.5 预后 术后予头孢唑林抗感染治疗,经积极治疗后相关指标明显好转,1周后根据两种菌药敏试验结果,调整为万古霉素+利福平继续抗感染治疗,于2023年1月18日出院,改用头孢克洛缓释片联合利福平继续抗感染治疗。术后4个月复查,患者伤口愈合良好,血清标志物正常。

2 文献复习

应用NoteExpress软件,以“贪婪丙酸杆菌”“贪婪皮肤杆菌”“人工关节假体感染”检索中国知网、万方数据库及维普数据库,以“Cutibacteriumavidum”“Propionibacteriumavidum”“periprosthetic joint infection”检索PubMed数据库,共检索到25篇文献,经筛选共8篇文献与本研究主题相符,其中4篇涉及病例分析[5-8],2篇为感染控制研究[9-10],1篇为检测方法的改进[11],1篇为手术方式的队列研究[12]。

2.1 贪婪皮肤杆菌PJI患者临床特征分析 共研究30例病例,29例(96.7%)表现为疼痛,13例(43.3%)有瘘/脓肿形成,仅5例(16.7%)有发热,BMI≥30 kg/m2的患者22例(73.3%),人工肩关节假体感染2例(6.67%),人工髋关节假体感染28例(93.3%),其中22例(78.6%)的人工髋关节假体置换手术方式采用直接前入路(DAA),见表2。一篇关于人工关节手术路径的队列研究[12]显示,72例PJI病原学分布中有9例髋关节术后确诊为贪婪皮肤杆菌感染,8例手术方式为DAA,仅1例为侧入路。

表2 30例贪婪皮肤杆菌PJI患者的临床特征分析

PJI的治疗包括外科治疗和抗菌药物治疗等,29例(96.7%)患者采用外科手术治疗,仅1例患者单纯抗菌药物治疗。不同研究外科治疗方案差异较大:Zeller等[6]的研究中14例患者进行了一期置换,仅1例进行了二期置换;另外三项研究[5,7-8]中一期置换仅2例,二期置换7例,清创-抗菌药物-冲洗-保留(DAIR)方案(包括部分置换假体)5例。PJI抗菌药物治疗一般分为两个阶段,即住院期间的静脉治疗和出院的口服治疗。见表2。

2.2 贪婪皮肤杆菌PJI患者实验室检查结果 共15例病例有相对完整的实验室检查结果。病例1～12来源于文献[7],病例13来源于文献[8],病例14、15来源于文献[5],病例16来源于本研究。血清CRP中位数62.7(15.2～119) mg/L,ESR中位数54(37～82) mm/h,关节液WBC中位数48 800(3 800～24 800)/μL,关节液培养阳性率71.4%,组织培养阳性率93.8%,关节假体超声裂解液培养阳性率83.3%,同时有7例合并其他细菌感染,见表3。

表3 16例贪婪皮肤杆菌引起的PJI患者实验室检查结果分析

2.3 贪婪皮肤杆菌PJI医院感染防控 共2篇文献涉及贪婪皮肤杆菌PJI医院感染防控研究。Böni等[9]对初次接受髋关节置换术患者的腹股沟、大腿前部和外侧的皮肤刮拭,并采用厌氧培养检测皮肤杆菌,32.3%的患者有贪婪皮肤杆菌定植,腹股沟(16例,24.6%)高于大腿前侧(5例,7.7%,P=0.009)与外侧(6例,9.2%,P=0.019),贪婪皮肤杆菌定植者的BMI(30.1 kg/m2)高于非定植者(25.6 kg/m2,P=0.019)。另一项单中心的前瞻性研究[10]共纳入60例髋关节置换术患者,术前经抗菌药物预防使用和三次皮肤消毒后采集真皮进行微生物学培养及贪婪皮肤杆菌荧光原位杂交(FISH),结果显示51例(85.0%)患者皮肤上仍有各种细菌定植,12例(20.0%)患者仍有贪婪皮肤杆菌定植,提示标准的皮肤消毒并不能完全消除贪婪皮肤杆菌定植,髋关节置换术仍有感染风险。

3 讨论

贪婪皮肤杆菌主要分布于油性和皮脂腺丰富的区域,如腹股沟、腋窝、鼻沟、直肠等,肥胖患者皮脂腺更为发达,加上有大量皮肤褶皱,更易于皮肤杆菌定植。近年来,经DAA行全髋关节置换术,能保留更多的组织,更安全可靠,已成为常见的手术路径[13]。有研究[9]表明,贪婪皮肤杆菌在腹股沟与大腿前侧或外侧的真皮微生物定植模式不同,在腹股沟的皮肤定植有明显的“肥胖现象”。另一项研究[12]表明,髋关节置换术(THA)中皮肤切口的定位可能影响PJI的微生物谱和耐药模式,与侧向入路相比,DAA患者更容易感染贪婪皮肤杆菌。现有的皮肤消毒及抗菌药物预防方案,不能完全消除腹股沟区域真皮内的贪婪皮肤杆菌[10]。因此,对皮肤消毒方案进行有效评估,以减少手术部位贪婪皮肤杆菌污染是预防其引起PJI的重要措施。

贪婪皮肤杆菌引起的PJI患者临床表现不典型,最常见为疼痛,其次是形成窦道,发热相对少见。与痤疮皮肤杆菌引起的PJI不同,贪婪皮肤杆菌引起的慢性感染多见于肥胖(BMI>30 kg/m2)患者THA术后两年内[6]。影像学检查无特异性,外周血WBC大多数正常,CRP和ESR升高不明显且缺乏特异性,而关节液培养阳性率达71.4%。贪婪皮肤杆菌虽然归属厌氧菌范畴,但其在分离培养中表现出很强的耐氧性,在含有血液的培养基或营养丰富的液体培养中生长良好[14],3～5 d可以形成明显的菌落,加上明显的β溶血,不容易被忽略,因此关节液培养是术前诊断贪婪皮肤杆菌引起PJI的有效方法。本例为左肩关节PJI,虽然在超声引导下穿刺,但未穿刺出合格的关节液(疑为穿刺出血),不过深部的窦道分泌物培养出贪婪皮肤杆菌,为术中微生物培养方案的制定提供了重要参考。术中从窦道由外向内共取8份标本,进行10份独立的微生物检测(7份为需氧、3份为厌氧),不管是需氧还是厌氧培养均培养出贪婪皮肤杆菌,还有4份同时培养出表皮葡萄球菌。传统鉴定方法主要根据菌落形态、镜下形态、β溶血、CAMP形成及硝酸盐还原试验等。近年来MALDI-TOF技术应用于临床微生物鉴定,使该菌的鉴定十分便捷[2]。本病例分离菌通过MALDI-TOF鉴定,并经16S rRNA测序技术确认,证实为贪婪皮肤杆菌。肩部手术中分离出的痤疮皮肤杆菌存在较大的污染风险[15],然而本文所纳入的文献中的临床病例显示,术前关节液培养出的贪婪皮肤杆菌,在手术中取出的组织或假体标本中得到了证实,是导致PJI感染的真正病原体。

贪婪皮肤杆菌对β-内酰胺类、克林霉素、利福平、万古霉素和达托霉素等抗菌药物高度敏感,对甲硝唑天然耐药,美国感染病学会[16]推荐以青霉素或头孢曲松作为首选治疗方案,万古霉素或克林霉素作为替代治疗方案,但近年来克林霉素耐药性增加[17],因此,选择克林霉素单药时应谨慎。大部分皮肤杆菌携带编码生物膜的基因,体内外试验表明利福平有利于皮肤杆菌生物膜的溶解,增加其他抗菌药物的抗菌活性[7],但Bayston等[18]比较了39例接受利福平联合治疗的患者和21例未接受利福平治疗的患者,发现结果没有差异。Achermann等[7]的研究中,接受初始DAIR手术或单独使用抗菌药物治疗的患者治疗均失败,需对假体进行二期翻修,并获得良好的临床结局;Zeller等[6]的研究首先进行关节穿刺微生物培养,确定为该菌感染后进行针对性抗菌药物治疗,并根据治疗效果候选一期置换的病例,这种手术策略也取得了良好的效果。

综上所述,贪婪皮肤杆菌引起的PJI常见于肥胖且采用DAA的THA患者,少数病例也见于人工肩关节置换术后。术前受累关节穿刺微生物培养敏感性较高,可为手术策略与抗感染方案的制定提供重要依据。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。