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小菌落变异体葡萄球菌引起的假体关节感染的临床特征和结果

期刊:mBioDOI:10.1128/mbio.01910-14

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研究作者与机构
本研究的主要作者包括Aaron J. Tande、Douglas R. Osmon、Kerryl E. Greenwood-Quaintance等,他们来自美国明尼苏达州罗切斯特市梅奥诊所(Mayo Clinic)的多个部门,包括感染病科、骨科和临床微生物学实验室。该研究于2014年9月30日发表在期刊《mBio》上,文章标题为“Clinical Characteristics and Outcomes of Prosthetic Joint Infection Caused by Small Colony Variant Staphylococci”。

学术背景
该研究的主要科学领域是微生物学和感染病学,特别是关于人工关节感染(Prosthetic Joint Infection, PJI)的研究。PJI是一种严重的并发症,尽管发生率较低(约1.5%),但其相关的发病率、死亡率和经济成本使其治疗成为优先事项。葡萄球菌是PJI最常见的病原体,而小菌落变异体(Small Colony Variants, SCVs)是葡萄球菌中的一种亚群,具有小菌落和低生长速率的特征。SCVs在体外研究中表现出更强的细胞内持久性、对纤维蛋白原或纤维连接蛋白的附着能力,以及与生物膜形成相关的基因表达增加。然而,关于SCVs在临床感染中的影响及其治疗结果的研究较少。因此,本研究的目的是描述由SCVs引起的PJI的临床特征和治疗结果,并与由正常表型(Normal-Phenotype, NP)葡萄球菌引起的PJI进行比较。

研究流程
研究分为以下几个主要步骤:
1. 研究对象的选择
研究回顾了2001年6月至2012年7月期间在梅奥诊所接受手术的PJI患者的声波处理液样本。纳入标准为单一致病菌感染且葡萄球菌浓度≥20 CFU/10 mL。最终纳入113名患者,其中38名(34%)患者感染了SCVs,75名(66%)患者感染了NP葡萄球菌。

  1. SCVs的鉴定
    通过声波处理液培养和双盲评估方法鉴定SCVs。具体步骤包括:将声波处理液接种到含5%羊血的胰蛋白酶大豆琼脂(TSA)上,培养24-48小时后,通过高分辨率数字摄影记录菌落形态。SCVs的定义为:菌落直径小于正常菌落的1/10,或在48小时后出现新的小菌落。

  2. 微生物学分析
    对SCVs和NP菌株进行物种鉴定和药敏试验。使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)进行物种鉴定,药敏试验采用Etest法和纸片扩散法。此外,还对SCVs进行了营养缺陷型(auxotrophy)测试,以评估其对CO2、甲萘醌(menadione)和血红素(hemin)的依赖性。

  3. 临床数据分析
    通过回顾性病历记录收集患者的临床特征、治疗方法和结果。治疗失败的定义包括:因任何原因进行后续翻修手术、首次手术后再次发生PJI、因持续感染未重新植入假体,或截肢。

  4. 统计分析
    使用Wilcoxon秩和检验比较连续变量,Fisher精确检验比较分类变量。采用Kaplan-Meier生存曲线和Cox比例风险模型分析治疗失败的风险。

主要结果
1. SCVs的临床特征
感染SCVs的患者更可能在手术前接受长期抗菌治疗(p=0.048),有更长的症状持续时间(p=0.0003),并且距离关节植入时间更长(p=0.007)。

  1. 微生物学结果
    在38名感染SCVs的患者中,共分离出76株菌株,其中42株(55.3%)为SCVs,34株(44.7%)为NP菌株。SCVs和NP菌株在药敏试验中表现出一定的不一致性,尤其是在甲氧西林(oxacillin)敏感性方面。

  2. 治疗结果
    在中位随访30.6个月后,SCVs组和NP组的治疗失败率分别为24%和32%,差异无统计学意义(p=0.51)。然而,感染金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的患者比感染表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)的患者更容易治疗失败(风险比[HR]=4.03,95%置信区间[CI]=1.80-9.04)。

结论
研究表明,尽管SCVs在PJI患者中较为常见,并且与较长的症状持续时间和更多的既往治疗相关,但其治疗失败率与NP感染相比并无显著差异。因此,SCVs不应被视为“难治性微生物”,并且在两阶段关节置换术中使用抗菌骨水泥间隔物是安全有效的。这一发现对临床管理具有重要意义,提示无需对SCVs感染采取特殊治疗策略。

研究亮点
1. 重要发现
本研究首次系统地比较了SCVs和NP葡萄球菌引起的PJI的临床特征和治疗结果,发现SCVs并未增加治疗失败的风险。

  1. 方法学创新
    研究采用了严格的SCVs鉴定标准和双盲评估方法,确保了结果的可靠性。此外,通过声波处理液培养和MALDI-TOF MS技术,提高了微生物学分析的准确性。

  2. 临床意义
    研究结果为SCVs感染的临床管理提供了重要依据,提示无需对SCVs感染采取特殊治疗策略,支持在两阶段关节置换术中使用抗菌骨水泥间隔物。

其他有价值的内容
研究还发现,感染金黄色葡萄球菌的患者比感染表皮葡萄球菌的患者更容易治疗失败,这提示病原菌种类在PJI治疗结果中可能比SCVs表型更为重要。此外,研究强调了长期抗菌治疗和局部使用氨基糖苷类药物可能与SCVs的形成有关,为未来研究提供了方向。


以上是本研究的主要内容及其学术价值,希望能为相关领域的研究者提供参考。

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