假体周围关节感染中的病原体特异性生物标志物谱

《Diagnostic Microbiology and Infectious Disease》：Pathogen-Specific Biomarker Profiles in Periprosthetic Joint Infection

血清和滑液炎症标志物水平因感染病原体不同而显著差异，人类β-防御素-1（hBD-1）和C-反应蛋白（CRP）在革兰氏阳性菌感染中尤为突出，为早期诊断和精准治疗提供新依据。

　　关节置换手术已被广泛认为是骨科领域最有效的治疗手段之一，能够显著缓解疼痛、恢复关节功能，并提升全球数百万患者的生活质量。然而，这一手术仍伴随着一定的风险，其中最严重的是关节周围感染（PJI），其发生率在初次关节置换手术中约为1-2%，而在翻修手术中则上升至4%。PJI不仅导致患者病情恶化，还显著增加了死亡率和并发症的发生风险。因此，PJI的早期诊断和有效治疗对于改善患者预后至关重要。

目前，PJI的诊断仍面临较大挑战，因为尚无明确的诊断标准。临床医生通常需要结合患者的主观症状、体格检查结果以及多项实验室检测数据，如滑液细胞计数、血清和滑液炎症标志物以及微生物培养等。为了提高诊断的准确性，Musculoskeletal Infection Society（MSIS）和European Bone and Joint Infection Society（EBJIS）已经制定了主要和次要的诊断标准。其中，主要标准包括两个阳性滑液培养结果，且微生物表型一致，或存在与关节相通的窦道。次要标准则包括血清C反应蛋白（CRP）和红细胞沉降率（ESR）升高，以及滑液中白细胞（WBC）计数增加或白细胞酯酶试纸检测异常。尽管这些标准在临床实践中被广泛应用，但它们仍存在一定的局限性，尤其是在低度感染或患者存在与感染无关的全身炎症时，其特异性较低，难以准确区分感染类型。

近年来，研究者开始关注天然抗菌肽，如人类β-防御素-1（hBD-1），作为一种潜在的诊断工具。与α-防御素和钙蛋白等其他滑液生物标志物相比，hBD-1在PJI中的特异性和敏感性表现出更大的潜力。然而，现有研究大多将这些生物标志物视为通用的诊断指标，而未能充分探讨它们在不同病原体感染中的特异性反应。因此，了解特定病原体引起的hBD-1变化，有助于揭示宿主与病原体之间的相互作用机制，从而为感染的持续性和临床结果提供更深入的理解。

本研究的目的是评估特定病原体对炎症标志物水平的影响，特别是hBD-1、CRP、ESR和WBC的变化。通过对105例疑似PJI患者的滑液样本进行回顾性分析，研究发现，由某些特定细菌引起的感染与显著的生物标志物变化相关。例如，hBD-1在由铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）、表皮葡萄球菌（S. epidermidis）和肠球菌（Enterococcus sp）引起的感染中显著升高，这表明这些病原体可能引发更强的宿主免疫反应。相比之下，由某些其他细菌引起的感染则表现出更明显的血清CRP和ESR升高，而滑液中WBC的变化也与这些病原体密切相关。

这些发现表明，生物标志物的反应在不同病原体感染中存在显著差异，这提示建立病原体特异性的生物标志物图谱可能有助于提高PJI的诊断准确性，并为经验性抗生素治疗提供指导。此外，这些图谱的引入还可能优化临床决策流程，使医生能够更早地识别感染，并制定个性化的治疗方案。值得注意的是，本研究中未发现多菌种感染的情况，这意味着每个样本中仅由单一病原体引起感染，从而有助于更准确地分析病原体与生物标志物之间的关系。

在临床实践中，hBD-1作为滑液中的生物标志物，具有更高的特异性和敏感性，尤其在感染诊断不明确或培养结果阴性的情况下，其作为辅助诊断工具的价值尤为突出。然而，现有研究仍缺乏对hBD-1在不同病原体感染中的具体表现的系统性分析。因此，本研究通过对多种细菌引起的PJI进行回顾性分析，探讨了hBD-1、CRP、ESR和WBC在不同病原体感染下的变化情况，以期为PJI的早期诊断和治疗提供新的思路。

此外，本研究还强调了不同病原体在感染过程中对宿主免疫系统的影响可能不同。例如，某些细菌可能通过激活更强的炎症反应，导致宿主产生更高的CRP和ESR水平，而另一些细菌则可能通过其他机制影响hBD-1的表达。这些差异可能为临床医生提供更丰富的诊断信息，从而在面对复杂感染情况时做出更准确的判断。因此，了解病原体特异性的生物标志物反应，不仅有助于提高PJI的诊断效率，还可能为制定个体化的治疗策略提供依据。

在方法学方面，本研究采用回顾性观察性设计，收集了135例患者的滑液样本，并通过标准化方法对hBD-1、CRP、ESR和WBC进行定量分析。所有样本均通过MSIS标准进行分类，其中64例被诊断为PJI，41例为非感染性失败（AF）。研究结果表明，hBD-1在PJI患者中的浓度显著高于AF患者，这提示hBD-1在PJI的诊断中具有重要的应用价值。同时，CRP、ESR和WBC在不同病原体感染中的变化也表现出一定的差异，这些差异可能有助于区分不同类型的感染，并指导临床治疗。

本研究的伦理审查得到了墨西哥国立康复研究所（INRLGII）伦理委员会的批准，研究过程遵循赫尔辛基宣言的伦理原则。所有患者在手术前均签署了知情同意书，确保了研究的合法性和伦理性。在数据收集和处理过程中，研究团队采用了严格的标准化流程，以确保数据的准确性和可靠性。此外，研究团队还使用了DeepL和DeepL Write工具进行翻译和语言润色，以提高论文的表达质量，同时确保所有内容的准确性和一致性。

在作者贡献方面，JFT负责研究的设计和撰写，并进行了统计分析和基因分型。YZC和KMF负责ELISA检测和患者病历的回顾性分析，并参与了数据库的构建。RFC负责样本的收集和处理，并参与了数据库的构建和病原体的鉴定。所有作者均对最终的论文版本进行了审阅和批准，确保了研究的科学性和严谨性。此外，研究团队还特别强调了hBD-1在不同病原体感染中的特异性反应，这可能为未来的PJI诊断和治疗提供新的方向。

本研究的发现具有重要的临床意义，尤其是在PJI的早期诊断和治疗策略制定方面。通过识别不同病原体引起的生物标志物变化，医生可以更准确地判断感染的类型，并根据这些变化选择更合适的抗生素治疗方案。此外，这些生物标志物的变化可能还为感染的持续性和临床结果提供预测依据，从而帮助医生制定更有效的治疗计划。然而，本研究的样本量相对较小，且仅在单一中心进行，因此其结果的普遍适用性仍需通过多中心研究进行验证。

综上所述，本研究通过回顾性分析，揭示了不同病原体感染对PJI患者生物标志物水平的影响。研究结果表明，hBD-1、CRP、ESR和WBC在不同病原体感染中表现出不同的变化趋势，这提示建立病原体特异性的生物标志物图谱可能有助于提高PJI的诊断准确性，并为经验性抗生素治疗提供指导。这些发现不仅为临床实践提供了新的诊断工具，还可能推动PJI的个体化治疗策略的发展。未来的研究需要进一步扩大样本量，并在多中心环境中验证这些发现，以确保其在更广泛的临床应用中的有效性。