儿童化脓性关节炎病原菌分布及耐药性分析

Distribution and drug resistance of pathogenic bacteria in children with septic arthritis

摘要

目的 分析171例儿童化脓性关节炎病原菌的分布及耐药性，为临床诊治提供依据。 方法 回顾重庆医科大学附属儿童医院2012年1月至2022年12月化脓性关节炎患者的细菌培养及药敏试验结果，分析其病原菌分布及耐药性特点。 结果 171例患者共检出病原菌82株，其中革兰氏阳性菌（Gram-positive G⁺）74株，革兰氏阴性菌（Gram-negative G^-）8株。居前3位的细菌为金黄色葡萄球菌（54株，65.9%）、化脓性链球菌（7株，8.5%）、肺炎链球菌（5株，6.1%）。<2岁的患者主要病原菌为金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌（15例，71.4%），2~5岁的患者主要病原菌为金黄色葡萄球菌（9例，81.8%），5岁以上的患者主要病原菌为金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌（40例，88.9%）。所有G⁺对万古霉素和利奈唑胺耐药率0%，金黄色葡萄球菌对苯唑西林、阿莫西林/克拉维酸、头孢克洛、氟氯西林的耐药率<30%，化脓性链球菌对青霉素耐药率0%，肺炎链球菌对青霉素、头孢曲松耐药率20%。所有G^-对头孢他啶、头孢吡肟、左氧氟沙星、环丙沙星、亚胺培南耐药率均为0%。 结论 临床医师在治疗化脓性关节炎时可根据所在区域的主要病原菌及其耐药特点结合患者年龄分布特征选择适宜的抗菌药物。

Abstract

Objective To analyze the distribution and drug resistance of pathogenic bacteria in 171 children with septic arthritis，and to provide a basis for clinical diagnosis and treatment. Methods Based on bacterial culture and drug sensitivity test results，we analyzed the distribution and drug resistance of pathogenic bacteria in patients with septic arthritis in Children’s Hospital of Chongqing Medical University from January 2012 to December 2022. Results A total of 82 strains of pathogenic bacteria were detected in 171 patients，including 74 Gram-positive （G⁺） and 8 Gram-negative strains（G^-）. The top three bacteria were Staphylococcus aureus（54 strains，65.9%），Streptococcus pyogenes（7 strains，8.5%），and Streptococcus pneumoniae（5 strains，6.1%）. The predominant pathogens were Staphylococcus aureus and Streptococcus pneumoniae in patients under two years of age （15 cases，71.4%），Staphylococcus aureus in patients between two and five years of age（9 cases，81.8%），and Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes in patients over five years of age（40 cases，88.9%）. For all G⁺ bacteria，the rates of resistance to vancomycin and linezolid were 0%. The resistance rates of Staphylococcus aureus to benzoxacillin，amoxicillin/clavulanic acid，cefaclor，and flucloxacillin were <30%. The resistance rate of Streptococcus pyogenes to penicillin was 0%. Streptococcus pneumoniae was 20% resistant to penicillin and ceftriaxone. All G^- bacteria were 0% resistant to ceftazidime，cefepime，levofloxacin，ciprofloxacin，and imipenem. Conclusion Clinicians should choose appropriate antimicrobial drugs to treat septic arthritis according to the main pathogens and their resistance characteristics in local regions as well as the age distribution of patients.

关键词

儿童 / 化脓性关节炎 / 病原菌 / 耐药性分析

Key words

children / septic arthritis / pathogenic bacteria / drug resistance analysis

化脓性关节炎是指细菌、病毒或真菌引起的关节感染^[1]，是小儿骨科危重的感染性疾病。不同年龄、不同部位、不同细菌感染的患儿临床表现轻重不一，加上阳性检出率仅在38%~55%^[2]，使得化脓性关节炎在早期诊断上存在挑战，如果诊断不及时可能引起患者严重的并发症、后遗畸形甚至死亡^[3]。一些队列研究提示引起化脓性关节炎的病原菌存在区域性特征，不同检测手段检出的病原菌种类存在差异^[4-5]，伴随抗菌药物的广泛使用和滥用，细菌的耐药性逐渐增加，提示针对化脓性关节炎的用药，临床需结合以上情况综合考虑。本研究就重庆医科大学附属儿童医院近11年收治的171例儿童化脓性关节炎患者的病原菌分布及耐药性进行分析为临床早期有效诊治提供借鉴和依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取本院在2012年1月至2022年12月收治的化脓性关节炎患者作为研究对象，本研究通过医院医学研究伦理委员会审查[批准号：（2022）年伦审（研）第（343）]。纳入标准：①经病史询问、临床表现评估、影像学检查、实验室检查及微生物学检查被确诊为化脓性关节炎的患者；②患者具备血培养或关节滑膜液细菌培养及药敏试验结果。排除标准：①合并肿瘤、免疫缺陷或其他身体炎症疾病的患者；②患者有邻近部位的外伤或手术史。

1.2 研究方法

1.2.1 病原菌及耐药性判定

将所收集的静脉血和关节滑膜液标本分别接种于血琼脂平板上进行细菌培养，根据菌株的形态和革兰染色结果分离菌株，采用梅里埃VITEK 2 Compact全自动细菌鉴定及药敏分析系统进行检测。

1.2.2 观察指标

观察分析儿童化脓性关节炎患者病原菌的检出率，检出率=检出株数/总株数×100%；患者年龄、受累部位与病原菌种类分布关系；革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌耐药率，耐药率=耐药株数/总株数×100%。

2 结果

2.1 病原菌分布

171例患者检出77例患者病原菌阳性，培养阳性率为45.0%，阴性率为55.0%。G⁺ 67例（87.0%），G^- 5例（6.5%），混合感染5例（6.5%）。共分离出82株病原菌，其中G⁺ 74株（90.2%），G^- 8株（9.8%）。居前3位的细菌为金黄色葡萄球菌（54株，65.9%）、化脓性链球菌（7株，8.5%）、肺炎链球菌（5株，6.1%）。在金黄色葡萄球菌中，有38株（46.3%）为甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌（methicillin sensitive staphylococcus aureus，MSSA），16株（19.5%）为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant staphylococcus aureus，MRSA）（含混合感染的1株）。77例细菌培养阳性的患者中髋关节受累50例（64.9%），膝关节23例（29.8%），踝关节4例（5.2%），未见其他关节感染。<2岁的患者主要病原菌为金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌（15例，71.4%），2~5岁的患者主要病原菌为金黄色葡萄球菌（9例，81.8%），5岁以上的患者主要病原菌为金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌（40例，88.9%）。见表1。

2.2 病原菌耐药菌情况

2.2.1 G⁺耐药率

所有G⁺对万古霉素和利奈唑胺耐药率为0%。检出率最高的3种细菌依据耐药性从低到高依次为：金黄色葡萄球菌对利福平耐药率0%，对庆大霉素、复方新诺明、四环素、氟氯西林、头孢克洛、阿莫西林/克拉维酸、苯唑西林的耐药率分别为5.6%、11.1%、14.8%、22.2%、24.1%、27.8%、29.6%，对青霉素的耐药率为94.4%。化脓性链球菌对青霉素、头孢曲松耐药率为0%，对红霉素、克林霉素的耐药率为100%。肺炎链球菌对利福平耐药率为0%，对青霉素和头孢曲松的耐药率20%，对红霉素耐药率为100%。见表2。

2.2.2 G^-耐药率

所有G^-对头孢他啶、头孢吡肟、左氧氟沙星、环丙沙星、亚胺培南耐药率均为0%。沙门氏菌、铜绿假单胞菌、弗氏柠檬酸杆菌、肺炎克雷伯杆菌对美罗培南耐药率为0%。见表3。

3 讨论

儿童化脓性关节炎是严重影响小儿生长发育的感染性疾病，治疗不及时可导致骨骺损伤和生长停滞，以及腿部长度差异或成角畸形。本研究回顾了本院2012年1月至2022年12月近11年收治的171例儿童化脓性关节炎患者资料，共检出77例患者病原菌阳性患者，培养阳性率为45.0%，与新加坡的1项16年回顾分析培养的阳性率53.3%（40/75）接近^[6]。本研究共分离出82株病原菌，其中G⁺ 74株，G^-8株，前3位病原菌金黄色葡萄球菌（54株，65.9%）、化脓性链球菌（7株，8.5%）和肺炎链球菌（5株，6.1%）均为G⁺，占病原菌总数的78%，在卓超和钟南山^[7]报道60%~90%范围内。Jeyanthi JC等^[6]的1项在1999年至2014年关于儿童化脓性关节炎回顾分析中报道金黄色葡萄球菌占比52.5%（21/40株），本组病例跨度2012年至2022年，金黄色葡萄球菌占比65.9%（54/82株），说明金黄色葡萄球菌仍是引起儿童化脓性关节炎的最常见病原菌。本组病例G^-引起的化脓性关节炎病例占比小于既往报道的10%~20%^[8]。另有5例患者表现为G⁺与G^-，或两种G⁺的混合感染，查阅病史可见患者起病无明显诱因，无邻近部位外伤或手术史。目前有报道认为骨关节呈混合感染的情况多见于有内置入物或关节假体手术^[7]，混合菌群比例达10%~11%，但儿童化脓性关节炎呈现混合感染的病例少有报道，其感染机制有待进一步观察研究。

本研究中患者仅表现为髋、膝、踝3个关节受累，其中髋、膝关节患病占比94.8%（73/77例），高于既往研究报道的69.3%、74.67%^[6，9]。国外有研究结果提示病原菌分布可能与年龄具有一定相关性^[10]，国内学者也发现患者<2岁多为金黄色葡萄球菌和链球菌感染，2~5岁多为金黄色葡萄球菌和布氏杆菌，>5岁主要为金黄色葡萄球菌^[11]。比较本组77例病例发现，本院<2岁患者21例，主要为金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌（15例，71.4%），2~5岁患者11例，主要为金黄色葡萄球菌（9例，81.8%），>5岁患者45例，主要为金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌（40例，88.9%）。本研究中共5株肺炎链球菌均在<2岁阶段检出，符合国外1项针对190例肺炎链球菌感染引起的化脓性关节炎回顾性研究结果，该研究显示在80例患者中有62例（78%）患者年龄小于2岁^[12]。结合以上不同年龄的主要病原菌特点，临床早期诊治可借鉴。

本研究中8类G⁺对万古霉素和利奈唑胺均无耐药。金黄色葡萄球菌是引起本组化脓性关节炎的主要病原菌，毒力强，其分泌的杀白细胞数（panton valentine leukocidin，PVL）不仅对骨关节局部侵袭力大，也容易导致败血症发生^[13]。国内有1项研究认为金黄色葡萄球菌对青霉素、红霉素、克林霉素等耐药性有逐年增加趋势^[9]，有学者尝试采用多种药物、口服与静脉抗菌素联合使用、疗程中加用地塞米松等方法减少耐药性产生并取得成效^[14]。该研究认为轻症化脓性关节炎疗程2周、合并骨髓炎3周、MRSA感染4周使用抗菌素即能达效果；对于能够口服用药的患者，短期2~4 d静脉用药后即改为口服疗效与长疗程静脉用药疗效一致；在急性化脓性关节炎早期使用地塞米松可以减轻关节局部炎性反应，减少后遗并发症，同时缩短住院周期。本研究显示54株金黄色葡萄球菌对利福平、万古霉素、利奈唑胺3种药物均无耐药，但利福平、庆大霉素、复方新诺明和四环素虽耐药率低，由于其具有毒性作用，儿童一般不宜选用。氟氯西林、头孢克洛、阿莫西林/克拉维酸和苯唑西林敏感性高（耐药率均低于30%），对青霉素最耐药（耐药率94.4%）。综合以上结果，针对本地区病例，临床医生可依据患者临床表现、实验室结果灵活用药。本研究中MRSA检出率为19.5%，低于北京的31.7%^[15]，高于新加坡的5.3%^[6]，MRSA对目前上市的所有β-内酰胺类抗生素耐药^[16]，对糖肽类抗菌药物万古霉素敏感，可作为MRSA的首选药物^[15]。有报道提示万古霉素对MRSA的最低抑菌浓度（minimun inhibitory concentration，MIC）有增高的趋势^[17]，建议临床使用万古霉素过程中注意监测其MIC值。

化脓性链球菌是致病力最强的1种链球菌^[18]，其分泌的链球菌溶血素O可抑制破骨细胞的分化、融合，限制骨吸收，促进破骨细胞凋亡，加重骨关节感染病情^[19]。本研究发现化脓性链球菌对青霉素100%敏感，提示化脓性链球菌感染首选青霉素等β-内酰胺抗菌药物。肺炎链球菌引起化脓性关节炎病例总体偏少^[20]，本研究中肺炎链球菌对青霉素的耐药率为20%，提示临床可以作为首选药物使用。

本组病例G^-检出率低，且病原菌种类分散，没有优势菌株。6类G^-对头孢他啶、头孢吡肟、左氧氟沙星、环丙沙星、亚胺培南耐药率均为0%。另外，沙门氏菌、铜绿假单胞菌、弗氏柠檬酸杆菌、肺炎克雷伯杆菌对美罗培南耐药率也为0%。左氧氟沙星等喹诺酮类可破坏软骨，对儿童生长发育不利，临床需忌用或慎用。可将三、四代头孢作为G^-感染患者首选药物，对于严重感染及多重耐药的患者可选择美罗培南和亚胺培南类碳青霉烯类。

4 结语

儿童化脓性关节炎细菌谱有区域性，随时间推移细菌耐药性会产生变化。本研究选择本院11年化脓性关节炎病例进行分析，明确了引起本地儿童化脓性关节炎的主要病原菌是以金黄色葡萄球菌为代表的G⁺，G^-菌株分布分散无优势菌株，未检出金氏杆菌、真菌。临床可结合患者年龄、区域的主要病原菌及其耐药特点选用适宜的抗菌药物。本研究不足在于目前聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）检测方法可能有效提高检出率，但本研究是1项单中心的回顾性研究，受到检测条件及医保物价因素影响，仅采用常规琼脂板培养方法进行实验室检测，未来可增加检测手段（如PCR检测）并联合多中心医院扩大样本量开展研究。

参考文献

[1] Cohen E， Katz T， Rahamim E，et al. Septic arthritis in children：updated epidemiologic，microbiologic，clinical and therapeutic correlations[J]. Pediatr Neonatol，2020，61（3）：325-330．

[2] Arieli MM， Fowler ML， Lieber SB，et al. The profile of the causative organisms which lead to septic arthritis of native joints over the last two decades in a single tertiary medical center in the east coast of the United States[J]. Int J Clin Pract，2021，75（12）：e15003．

[3] Aitkens L， Winn M， Waller JL，et al. Septic arthritis in the end-stage renal disease population[J]. J Investig Med，2022，70（2）：383-390．

[4] Cohen D， Natshe A， Ben Chetrit E，et al. Synovial fluid culture：agar plates vs. blood culture bottles for microbiological identification[J]. Clin Rheumatol，2020，39（1）：275-279．

[5] Nossent JC， Raymond WD， Keen HI，et al. Septic arthritis in children：a longitudinal population-based study in western Australia[J]. Rheumatol Ther，2021，8（2）：877-888．

[6] Jeyanthi JC， Yi KM， Allen JC Jr，et al. Epidemiology and outcome of septic arthritis in childhood：a 16-year experience and review of literature[J]. Singapore Med J，2022，63（5）：256-262．

[7] 卓　超，钟南山. 骨关节外科相关感染国外指南述评[J]. 中华关节外科杂志（电子版），2015，9（1）：128-132．

[8] Zhuo C， Zhong NS. Review of foreign guidelines on osteoarticular surgery-related infections[J]. Chin J Jt Surg Electron Ed，2015，9（1）：128-132．

[9] He M， Arthur Vithran DT， Pan LY，et al. An update on recent progress of the epidemiology，etiology，diagnosis，and treatment of acute septic arthritis：a review[J]. Front Cell Infect Microbiol，2023，13：1193645．

[10] Zhang TJ， Yu S， Lv X，et al. Paediatric osteomyelitis and septic arthritis pathogen distribution and antimicrobial resistance in a single centre：a 15-year retrospective analysis[J]. J Trop Pediatr，2022，68（3）：fmac038．

[11] Faust SN， Clark J， Pallett A，et al. Managing bone and joint infection in children[J]. Arch Dis Child，2012，97（6）：545-553．

[12] 崔硬铁，冯彦华，王　康，等. 儿童髋化脓性关节炎病原体及药物敏感分析[J]. 国际生物医学工程杂志，2017，40（6）：432-436．

[13] Cui YT， Feng YH， Wang K，et al. Pathogens and drug susceptibility test of septic arthritis of hip in children[J]. Int J Biomed Eng，2017，40（6）：432-436．

[14] Ross JJ， Saltzman CL， Carling P，et al. Pneumococcal septic arthritis：review of 190 cases[J]. Clin Infect Dis，2003，36（3）：319-327．

[15] Congedi S， Minotti C， Giaquinto C，et al. Acute infectious osteomyelitis in children：new treatment strategies for an old enemy[J]. World J Pediatr，2020，16（5）：446-455．

[16] Pääkkönen M. Septic arthritis in children：diagnosis and treatment[J]. Pediatric Health Med Ther，2017，8：65-68．

[17] 郭　宇，梁玉龙，魏　莹，等. 儿童化脓性骨与关节感染的细菌耐药分析[J]. 国际检验医学杂志，2021，42（13）：1618-1621．

[18] Guo Y， Liang YL， Wei Y，et al. Bacterial drug resistance analysis of suppurative bone and joint infection in children[J]. Int J Lab Med，2021，42（13）：1618-1621．

[19] Lade H， Joo HS， Kim JS. Molecular basis of non-β-lactam antibiotics resistance in Staphylococcus aureus [J]. Antibiotics，2022，11（10）：1378．

[20] Chang C， Lo W， Chan M，et al. An investigation of vancomycin minimum inhibitory concentration creep among [J]. Journal of Microbiology Immunology & Infection，2017,50(3）:362-369.

[21] Siemens N， Lütticken R. Streptococcus pyogenes （“group A Streptococcus”），a highly adapted human pathogen-potential implications of its virulence regulation for epidemiology and disease management[J]. Pathogens，2021，10（6）：776．

[22] 易　进 ．化脓性链球菌SLO对破骨细胞分化及其功能影响的研究[D]. 重庆：陆军军医大学，2018．

[23] Yi J. Effects of Streptococcus pyogenes SLO on osteoclast differentiation and function[D]. ChongQing ：Army Medical University，2018．

[24] Trobisch A， Schweintzger NA， Kohlfürst DS，et al. Osteoarticular infections in pediatric hospitals in Europe：a prospective cohort study from the EUCLIDS consortium[J]. Front Pediatr，2022，10：744182．

基金资助

国家自然科学基金资助项目(82072346)