基于血培养、组织培养与分子方法的脊柱感染细菌谱：系统评价与荟萃分析

《Scientific Reports》：The bacterial spectrum of spinal infections based on blood culture, tissue culture, and molecular methods: a systematic review and meta-analysis

本研究针对脊柱感染(SI)病原体检出率低、诊断难度大的问题，系统评价了血培养、组织培养和分子生物学方法在SI病原诊断中的效能。结果显示，金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是最主要病原体；宏基因组下一代测序(mNGS)对结核分枝杆菌(MTB)的检出率(9.7%)显著高于组织培养(1.3)，OR=4.24。该研究为优化SI诊断路径和经验性抗生素治疗提供了重要依据。

　　

脊柱，作为人体的“顶梁柱”，一旦发生感染，后果可能非常严重。脊柱感染(SI)是一类包括椎体骨髓炎、椎间盘炎和椎间盘椎体炎在内的感染性疾病。在发达国家，其发病率已达每年每百万人4至24例，并且呈现上升趋势。这背后有多重原因：人口老龄化使得易感人群增加；免疫抑制患者、糖尿病患者以及接受侵入性脊柱手术的患者增多；同时，诊断技术的进步也让更多病例被识别出来。如果得不到及时有效的治疗，脊柱感染可能导致脊柱结构破坏、神经功能损伤、败血症甚至死亡。

然而，准确诊断脊柱感染并揪出“元凶”病原体并非易事。目前，微生物学诊断主要依赖传统的血培养和组织培养，以及分子生物学方法如16S rRNA聚合酶链式反应(PCR)和宏基因组下一代测序(mNGS)。每种方法都有其优势和局限。传统培养是金标准，并能提供关键的药物敏感性结果，但耗时长，且对生长条件苛刻的病原体（如结核分枝杆菌MTB）检出率低。分子方法快速、灵敏，但成本较高，且无法提供药敏信息。因此，厘清不同诊断方法下的脊柱感染细菌谱，对于指导临床医生在获得确切病原学结果前合理选择经验性抗生素，以及针对性地应用诊断技术至关重要。

为了回答这些问题，由张睿、王梦蝶、刘欣雨等研究人员组成的团队在《Scientific Reports》上发表了一项系统评价与荟萃分析。他们旨在全面描绘基于血培养、组织培养和分子方法的脊柱感染细菌谱，为优化诊断和治疗策略提供高级别证据。

研究人员遵循系统评价和荟萃分析的首选报告项目(PRISMA)指南，系统检索了EMBASE、PubMed和Web of Science数据库（截至2024年5月9日）。他们纳入了报告疑似脊柱感染患者病原体类型和数量的研究，检测方法限定为血培养、组织培养、16S rRNA PCR或mNGS。最终，从初始检索到的14639篇文献中，纳入了156项研究，共涉及13539名患者。两位研究者独立提取数据并使用乔安娜布里格斯研究所(JBI)循证卫生保健中心质量评价工具评估研究质量。采用随机效应模型计算合并感染率及其95%置信区间(CI)，并使用I2统计量评估异质性。

3.1. 研究筛选与特征

纳入的156项研究中，73项来自亚洲，45项来自欧洲，35项来自北美。50项研究使用了血培养，135项使用了组织培养，16项使用了分子生物学方法。质量评估显示，大多数研究为中等质量。

3.2. 细菌感染谱

3.2.1. 传统培养方法

传统培养方法揭示了一致的病原体谱，其中组织培养通常具有更高、更广的检出率。革兰氏阳性(Gram-positive)细菌，特别是葡萄球菌，最为普遍。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是优势病原体，在血培养和组织培养中的合并感染率分别为17.6%和16.8%。组织培养进一步将金黄色葡萄球菌分离株区分为甲氧西林敏感(MSSA, 6.7%)和耐甲氧西林(MRSA, 5.2%)菌株。凝固酶阴性葡萄球菌(CoNS)在组织培养中的检出率(6.4%)显著高于血培养(3.5%)。在其他革兰氏阳性菌中，链球菌的检出率在血培养和组织培养中分别为3.9%和4.0%。

在革兰氏阴性(Gram-negative)菌中，肠杆菌目(Enterobacterales)是主要检出的菌群，其中大肠埃希菌(Escherichia coli)最为突出，在组织培养中的检出率(2.9%)高于血培养(1.8%)。组织培养还能检测到一些血液中很少分离到的特定病原体，包括痤疮角质杆菌(Cutibacterium acnes, 0.7%)和结核分枝杆菌(MTB, 1.3%)。

3.2.2. 分子生物学方法

分子生物学方法显示出独特的诊断优势，特别是对于传统方法难以培养的病原体。对于常见的化脓性细菌，其检出率与培养法有所不同。例如，金黄色葡萄球菌的合并感染率为12.0%，低于组织培养，而链球菌属(Streptococcus spp., 6.1%)的检出率相对较高。

最显著的发现是分子方法对结核分枝杆菌(MTB)极高的检出率，合并感染率达9.7%，远高于组织培养(1.3%)和血培养(0.0%)。同样，对于布鲁氏菌(Brucella)，分子方法的检出率(1.5%)也高于血培养或组织培养。

3.3. 亚组分析

亚组分析发现了一些显著的异质性来源。分子检测中结核分枝杆菌(MTB)的感染率在结核高负担地区显著高于低负担地区（16.8% vs 1.2%）。对于细菌性病原体，样本量与分子检测的检出率呈负相关（例如大肠埃希菌，样本量>50：4.2% vs ≤50：0.8%），提示可能存在小样本效应。布鲁氏菌病负担是血培养中布鲁氏菌检出的特定预测因子。

3.4. 分子生物学方法与常规培养的比较

在感染率最高的六种细菌的亚组分析中，比较了16S rRNA PCR和mNGS与常规培养的检出率。值得注意的是，使用mNGS检测结核分枝杆菌(MTB)的检出率为18.5%，显著高于常规培养的2.8%。mNGS检测相对于常规培养的优势比(OR)为4.24。在其他细菌的检测率上，分子生物学方法与常规培养技术相比未观察到显著差异。

这项荟萃分析量化了脊柱感染(SI)的细菌谱以及关键诊断方法的性能。微生物群落以革兰氏阳性菌为主，主要是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。研究结果证实了培养和分子技术具有互补的诊断作用：组织培养为化脓性细菌提供了最全面的病原谱，而mNGS对结核分枝杆菌(MTB)和布鲁氏菌(Brucella)表现出卓越的敏感性。

基于这些发现，研究人员推荐采用分层优化的诊断路径以提高效率。首先，当临床鉴别诊断包括结核时，mNGS应被视为与组织培养并列的一线诊断工具，特别是在流行地区或具有相关流行病学史的患者中。其次，对于常规细菌培养阴性的感染病例，分子检测应作为必要的补充步骤，以发现难以培养或受先前抗生素使用影响的病原体。需要强调的是，智能地结合具有成本效益的传统培养（它对于提供抗菌药物敏感性试验仍然不可或缺）和高灵敏度的分子技术，可以在快速诊断、精准治疗和成本控制之间取得最佳平衡。

该研究也存在一些局限性，例如未能对不同类型的脊柱感染进行详细的亚组分析，且无法考量原始研究中诊断方法的分析灵敏度，这可能会影响结果的可比性。此外，纳入研究的质量多为中等，且存在显著的异质性。尽管如此，这项研究为临床实践提供了重要的证据，强调了根据流行病学背景和临床表现，合理选择和组合不同诊断方法的重要性，以期最终改善脊柱感染患者的预后。