人工关节感染与血培养中金黄色葡萄球菌的遗传背景一致性研究

本研究通过全基因组测序分析发现，人工关节感染（PJI）患者血液与组织活检分离的金黄色葡萄球菌（S. aureus）具有相同的核心基因组多位点序列分型（cgMLST）和低单核苷酸多态性（SNP）差异（中位数3个），证实了血源性传播是PJI的主要感染途径。

　　

引言

关节置换术显著改善患者生活质量，但1%-2%会发生人工关节感染（PJI）。金黄色葡萄球菌（S. aureus）是迟发性急性PJI的主要病原体，菌血症后发生PJI的风险高达30%-40%。本研究通过比较PJI患者血液与组织分离菌株的基因组特征，探讨其传播机制。

材料与方法

纳入2005-2020年瑞典?rebro大学医院同时存在S. aureus菌血症和PJI的23例患者（24次感染事件）。采用全基因组测序（Illumina平台，读长2×250/300 bp，深度≥50×）分析菌株的多位点序列分型（ST）、克隆复合体（CC）、cgMLST和SNP差异。耐药基因和毒素通过1928 Diagnostics平台预测。

结果

患者特征：中位年龄79岁，71%为髋关节感染，67%患者ASA分级≥3。血液与组织样本采集间隔中位数3天（0-950天）。
基因组分析：所有配对菌株ST、CC和cgMLST型一致，主要CC型为CC30（6例）、CC5（4例）和CC45（4例）。核心基因组SNP差异中位数3个（最大16个），且与采样间隔无相关性。
特殊病例：

• 1例患者两次PJI间隔523天，SNP差异仅18个，符合S. aureus每年2-10个SNP的进化速率。
• 1例组织分离株出现rpoB基因插入（导致利福平耐药），而血液分离株敏感，患者曾接受利福平和环丙沙星治疗。
• 质粒编码的blaZ基因在17/21患者中稳定存在，但2例患者配对菌株存在差异。

讨论

研究证实PJI与菌血症菌株的遗传同源性，支持血源性传播假说。CC30和CC45的流行与瑞典其他研究一致。值得注意的是：

1. 即使采样间隔>100天仍保持基因组稳定性，可能与长期鼻腔定植有关。
2. SNP主要位于非编码区，耐药基因差异（如blaZ丢失）可能与抗生素选择压力相关。
3. 局限性包括样本量小、回顾性设计及未采用长读长测序检测结构变异。

结论

基因组证据表明PJI中的S. aureus均来源于血源性播散，这对临床预防（如菌血症患者的关节监测）和治疗（针对生物膜策略）具有重要指导意义。