金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, SA)是一种革兰阳性球菌，为引起医疗机构相关感染和社区获得感染的常见病原体之一，其菌体成分及分泌的多种毒素参与致病。SA特别是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA)感染不仅对人类健康造成巨大危害，也显著增加感染的治疗费用^[1-2]。SA除可引起皮肤软组织感染、败血症、肺部感染等以外^[3-5]，也是骨与关节感染(bone and joint infection, BJI)最常见的致病菌，SA所致BJI比率高达75%^[6]。SA可通过黏附、定植、侵入宿主细胞等多种机制致病，并在局部增殖和释放毒素，导致急性及慢性迁延性感染^[6-7]。SA在医疗器械(如导管及假肢)中的繁殖能力极强，可通过形成生物膜方式长期存在并可释放游离菌体进一步引发强烈的炎症反应及骨损伤^[8-9]。SA可分为甲氧西林敏感性金黄色葡萄球菌(MSSA)及MRSA，MRSA对多种常见抗菌药物呈现耐药性，MRSA感染已成为医疗机构和卫生保健机构面临的重要难题。本文将对SA主要致病机制、SA定植与BJI相关性、不同去定植方案对SA所致BJI影响等内容进行综述，为SA所致BJI的防控提供参考依据。

1 SA致病机制 1.1 毒素分泌机制

分泌毒素是SA的主要致病机制之一。SA可分泌穿孔毒素、表皮剥脱毒素、超抗原等多种毒素^[10]。穿孔毒素包括溶血素、白细胞毒素等，可在低浓度下裂解细胞并显著影响疾病进展^[11]。临床上95%的SA菌株可分泌α-溶血素(Hemolysin-α, Hla)^[12]，Hla可介导上皮细胞、内皮细胞、T细胞等多种细胞损伤^[12]。白细胞毒素是一种双组分穿孔毒素，主要裂解白细胞。目前已从与人类感染相关的SA菌株中分离到LukAB、LukED、杀白细胞素和γ-溶血素等四种白细胞毒素^[13]。Scherr等^[14]应用小鼠骨科植入物生物膜感染模型分析，发现Hla和LukAB是SA生物膜形成的关键因子，同时Hla和LukAB可在诱导巨噬细胞功能损伤和生物膜形成过程中发挥协同作用。

此外，除以游离形态致病外，SA也可通过分泌含有穿孔毒素、超抗原等多种毒素在内的细胞外囊泡(Extracellular vesicles, EVs)引发细胞溶解和炎症反应^[15]。Zaborowska等^[16]发现从骨髓炎伤口分离的SA具有释放EVs的能力，EVs可作用于人类单核细胞系发挥免疫调节和毒性作用。同时，EVs也可内化入细胞，调节IL-1β、IL-18、NLRP3炎性小体等多种炎性因子活性，进一步加重炎症反应^[15]。可通过对EVs进一步深入研究探索SA毒素致病机制。

1.2 生物膜形成机制

生物膜形成是SA的另一个重要致病机制。生物膜是指由细菌分泌的胞外基质相互黏连所形成的膜状细菌群落，其作为一种受保护的细菌生长模式，降低宿主免疫反应，增强抗菌药物的耐药性^[17]。生物膜形成被认为是导致包括BJI在内的许多慢性及复发感染的重要机制，也是导致非骨性愈合的重要因素^[17]。Jeans等^[18]利用透射电镜观察SA定植的胫骨细胞和股骨细胞，发现在活的皮质骨骨小管和骨细胞陷窝内SA可成单链状或变成杆状从而形成生物膜。生物膜的结构和组成取决于骨环境参数。研究^[19]发现，氧含量、氨基酸量，以及某些元素如镁等对细菌生物膜形成有不同程度影响。清除生物膜是治疗慢性及复发感染的有效方法。既往研究^[8]显示，单用糖肽类抗生素万古霉素或联合利福平、利奈唑胺等是消除或抑制SA生物膜的经典手段。但是，由于抗菌药物耐药性导致的全球卫生健康危机，临床急需开发新型替代疗法清除生物膜。

2 SA定植流行病学

鼻腔是人体干性环境到湿性环境的过渡区域，是SA最常定植的部位^[20]。人群中15%~32%存在鼻腔内MSSA定植，1%~3%存在鼻腔内MRSA定植^[21]。此外，在腋窝、腹股沟、胃肠道等部位也存在少量SA定植^[20]。Tsang等^[22]从273例接受关节置换手术的骨科患者中采集鼻拭子进行SA检测，发现MSSA鼻腔定植率为22.4%~35.6%。Skråmm等^[23]对骨科手术患者进行术前鼻腔SA定植筛查，并通过对鼻腔筛查定植菌株与发生感染的伤口分离菌株进行同源性分析，研究发现定植菌株与伤口分离菌株具有高度同源性，提示骨科感染的发生与鼻腔定植SA密切相关。另有多项研究^[24-26]表明，SA是导致骨科感染最常见的病原体之一。秦立友等^[24]分析骨外科就诊的231例患者，发生感染的85例患者中SA比率最高，占比28.24%。Muñoz-Egea等^[25]对某院感染性关节炎患者伤口分泌物进行培养，发现SA是感染性关节炎最常见的病原菌，占培养总数的58.54%。Morgenstern等^[26]为探究不同地区BJI患者的病原体感染与宿主免疫强度的地区差异，建立骨与关节SA感染的国际多中心生物样本库，对收集的292例不同地区BJI患者的临床数据及病原体进行分析，发现28.4%感染患者可检测到MRSA定植，其中北美地区患者比例最高，亚洲患者比例次之，欧洲地区比例最低。法国卫生部建立的BJI多中心参考网络数据表明，2014—2019年法国平均每年新增BJI病例5 726例，而SA是导致BJI的最主要病原体，占比达45.1%^[27]。一项多中心流行病学调查显示，MRSA所致BJI发病率在印度为12%~80%，在美国为28%~54%^[28]。中国东北地区一项多中心研究^[29]显示，2011—2020年骨折相关感染患者伤口分泌物中最常见的定植菌为SA，占培养总数的29.3%，且对多种常见抗菌药物呈现耐药性。SA定植已在全球范围内引起重视，其与BJI的相关性还需更深入的研究。

3 SA定植与BJI相关性研究

手术部位感染(surgical site infection, SSI)是指围手术期发生的手术切口、器官或者腔隙感染，是BJI最常见的感染类型之一。美国每年发生约16万~30万例SSI事件^[30]，其中6 000~20 000例SSI发生与关节置换手术相关^[31]，1例SSI患者的治疗成本高达118 500美元^[32]。另有研究^[30]发现SA是引起SSI最主要的病原体，占比达20.7%。与非定植患者相比，SA定植患者发生SSI的风险增加4~5倍^[33]。一项纳入10 650例脊柱手术患者的Meta分析评估SA定植对脊柱手术后SSI发生率的影响，发现接受脊柱融合手术的患者术后SSI发生率为2.4%~8.5%，且鼻内MRSA定植与脊柱手术后整体SSI发生风险增加有关，鼻内MRSA去定植可显著降低SSI风险^[34]。

假体关节感染(prosthetic joint infection, PJI)是关节置换术后的严重感染并发症。研究^[35]表明，PJI与SA定植的相关性为27%~43.6%。另有研究^[36]显示，初次全膝关节置换术后PJI发生率为1%~4%，全髋关节置换术后为1%~2%。患者术前鼻腔MRSA定植是术后PJI发生的独立危险因素，85%PJI患者切口分离菌群与鼻腔定植菌群一致，提示PJI主要为内源性感染^[18]。即使采取预防手段和无菌技术，特定部位骨与关节术后PJI发生率仍高达1%~2%，且50%以上PJI发生与MRSA定植有关^[35]。Jeans等^[18]对12 911例行膝、髋关节置换术的患者进行队列研究，结果表明MSSA定植患者术后PJI发生率为1.92%，而MSSA去定植后PJI可降至1.41%。

有些BJI，如慢性骨髓炎，以微生物持续存在、低炎症活动及骨组织进行性损伤为主要表现，病程可长达数月甚至数年^[6]。慢性感染迁延不愈延长住院时间，增加抗感染治疗费用，同时有发生危及生命的并发症风险。Mouton等^[6]应用可定植SA菌株与非定植菌株探究SA对骨髓炎患者成骨细胞分化过程中的细胞内作用，发现可定植菌株损伤成骨细胞转录及矿化基因的表达，用从同一骨髓炎患者感染初发及复发阶段分离出的两种菌株构建小鼠模型，发现感染初发及复发阶段定植SA菌株都可严重损伤骨组织。此外，SA所致BJI的复发率，一般情况下达20%，病情严重情况下甚至可达80%^[6]。因而，针对SA致病机制及流行病学特点采取合适的预防措施，对降低感染率，减轻患者痛苦，降低医疗成本具有重要意义。

4 SA去定植方法及对BJI治疗和预后的作用

早在2003年，美国卫生保健流行病学协会(SHEA)发布的《SHEA多重耐药金黄色葡萄球菌及肠球菌院内感染防治指南》中指出MRSA的管理应采取包括主动筛查、患者及医护人员监测、确诊或疑似定植者严格隔离，以及针对定植者采取去定植处理等综合措施^[37]。术前筛查和去定植的联合处理已被作为降低SSI发生率的重要措施^[37]。2018年世界卫生组织(WHO)发布的《2018版WHO全球指南: 手术部位感染的预防》^[38]及2019年亚太感染控制协会(APSIC)发布的《APSIC外科手术部位感染预防指南》^[39]中均强调去定植处理的重要性，并指出医院应在充分评估SA所致SSI发生率以及去定植增加耐药性的基础上，围手术期合理应用去定植药物如莫匹罗星(mupirocin, MUP)或联合氯己定(chlorhexidine, CHX)等降低感染发生率。除指南中规定的去定植药物以外，多项研究^[40-42]发现某些替代药物如聚维酮碘(povidone iodine, PI)、瑞他莫林等在SA去定植方面也可发挥积极有效作用，其临床应用值得进一步探究。

4.1 MUP

MUP是1971年从假单胞菌中提取的一种巴豆酸衍生物^[43]。MUP通过与细菌异亮氨酰-tRNA合成酶结合从而抑制细菌蛋白质合成，对包括葡萄球菌和链球菌在内的革兰阳性菌有抑制作用^[43]。1976年Khoshnood等^[43]第一次将其作为抑制革兰阳性菌的药物应用于临床。《2018版WHO全球指南：手术部位感染的预防》提出术前鼻用MUP作为预防SA所致SSI的重要方案，并建议术前5 d，每天2次用MUP涂拭双鼻孔来完成去定植^[38]。另有研究^[44]表明，该方案可使94%的MRSA定植患者在治疗一周后达到去定植。研究^[45]显示，70%SA定植患者接受该方案去定植后，术后156 d仍可保持去定植状态。

Stambough等^[46]回顾分析2011—2015年某院4 186例全关节置换术患者，2011—2013年手术患者术前常规使用预防抗感染治疗方案；而2013—2015年手术患者，术前除了常规应用预防抗感染治疗以外，联合术前5 d的去定植处理，处理方案为每天2次双侧鼻腔内MUP用药并辅以CHX擦拭颈部以下皮肤。研究显示，术前去定植组术后总SSI发生率显著降低，且患者两年内关节翻修手术比例及感染所需的后续治疗比例均下降。Schweizer等^[47]纳入美国9个州20所医院，对42 534例行髋、膝关节置换术及心脏手术的患者进行术前SA筛查，MRSA及MSSA阳性者术前5 d采用鼻腔内涂MUP联合CHX清洁皮肤，结果显示去定植使术后总SSI发生率下降0.15%，其中髋、膝关节手术后SSI发生率下降0.17%。

近几十年来，MUP的临床应用很大程度上降低了SA感染率。但随着抗菌药物的广泛使用，MUP耐药问题持续存在并日益严重。陈舒影等^[48]对2007—2013年收集的899株SA检测MUP耐药性，结果显示6年间MUP耐药率从1.56%上升至5.02%。陈雯静等^[49]收集1 037株MRSA进行分析，发现MRSA对MUP的耐药率已从2010年的0.9%上升至2015年的8.5%。更有数据显示MRSA对MUP耐药率在0~65%，有逐年上升趋势^[43]。作为经典SA去定植药物，MUP在降低BJI发生率方面已取得较好效果。MUP去定植率较高并且维持去定植时间较长，为临床预防包括BJI在内的多种感染提供了选择。但抗菌药物耐药问题愈发严峻，因此在选择去定植方案时需结合临床多方面综合考量。

4.2 CHX

CHX是一种合成双胍类广谱消毒剂，主要通过破坏细菌胞浆膜使细菌胞浆内容物渗漏而发挥抗菌作用^[50]。CHX在较低浓度下具有抑菌功效，在较高浓度下可迅速杀菌^[51]。通常在手术开始前5 d，用CHX浸泡的毛巾或用CHX溶液擦洗身体，并联合鼻用MUP进行去定植处理。一项多中心随机对照试验^[52]对6所医院7 727例行骨髓移植的患者采用CHX浸泡的毛巾或非抗菌毛巾擦浴6个月，研究发现与使用普通毛巾相比，使用CHX浸泡的毛巾可以更好地预防医院获得性血源性感染和多重耐药菌感染。一项Meta分析^[53]评估CHX沐浴对重症监护患者医院感染发生的影响，研究显示与单独CHX沐浴相比，鼻用MUP与CHX沐浴联合可显著降低MRSA感染率。此外，我国SSI预防指南中建议在手术日前一晚(或更早时候)使用抗菌/非抗菌肥皂或其他抗菌剂进行淋浴或全身淋浴，但抗菌皂与非抗菌皂在降低SSI的疗效上无显著差异^[54]。CHX的去定植作用还需进行深入研究。

另外，CHX耐药性问题不容忽视。CHX耐药主要由qacA、qacB等多个耐药基因介导^[50]。Hughes等^[50]对1 244株临床分离的SA进行为期12个月的培养和保存后随机抽取包括MRSA和MSSA在内的188株SA，采用琼脂稀释法测定SA菌株对CHX的最低抑菌浓度(MIC)，发现相比保存前，10%菌株对CHX的MIC值升高，表明菌株对CHX抗性增加。

此外，CHX的临床过敏反应也须引起重视。CHX可引发皮肤刺激、迟发反应，例如接触性皮炎、光敏症及超敏反应等^[38]。据报道^[51]，CHX引起的围手术期过敏反应在英国为7.7%~9%，在比利时为9%，在丹麦为9.6%。围手术期CHX过敏的症状和体征发病时间和严重程度方面差异明显，可表现为局限于皮肤的荨麻疹，或全身的过敏症状，甚至危及生命^[51]。CHX常作为MUP的联合用药应用于临床，在BJI预防中取得了一定成效，但其引发的耐药问题和过敏反应需得到更多关注。

4.3 PI

PI是碘和可溶性聚合物载体聚乙烯吡咯烷酮组成的水溶性复合物^[44]。小分子碘可迅速渗透到细菌体内，氧化细菌蛋白、核苷酸和脂肪酸，最终导致细菌死亡^[44]。Phillips等^[55]在一项随机试验中比较鼻用MUP和PI的治疗效果，发现PI与MUP疗效水平相当，其中MUP组763例手术患者中5例发生SA导致的深部SSI，PI组776例手术患者中无SSI发生。骨科手术中，由于骨折入院的患者病情往往更加紧急，需要尽快实施手术。此种情况下，短周期的去定植方案更能满足临床需求。有研究^[40]将1 892例骨折患者分为干预前组及干预组，干预前组进行常规术前处理；干预组除常规处理外，还在术前用蘸取5%PI溶液的棉签涂拭患者双侧鼻孔，重复涂3次，每次15 s，条件允许情况下可配合使用CHX浸泡的毛巾进行皮肤清洁。研究结果显示，930例干预前组患者术后SSI发生率为1.1%，963例干预组患者术后SSI发生率为0.2%。应用PI去定植显著降低了接受骨折修复手术患者的SSI发生率。另一项研究^[32]对骨科手术患者在手术当日用5%的PI溶液涂拭鼻腔1次，并辅以CHX溶液擦拭身体、清洁口腔，术后30 d随访显示使用该去定植方案手术患者的术后SSI发生率降低50%以上。

此外，随着钛合金材料在骨科创伤固定及假体植入方面的广泛应用，临床上对植入材料的清洁要求越来越严格。罗延智等^[41]采用细菌悬液定量杀灭试验观察PI溶液对浮游态SA，以及钛合金表面SA生物膜的体外抗菌效果，发现在0.1%~0.5%有效碘浓度的作用下PI溶液30 s即可杀灭游离SA，而钛合金表面生物膜内的活菌数随着试验所用PI溶液浓度的增高及材料浸泡时间的延长逐渐降低，在浓度达到0.5%并持续浸泡10 min后可达灭菌状态。同时，患者的药物使用感受也是临床关注的问题。Maslow等^[56]随访使用MUP及PI去定植后患者情况，相比于使用MUP，使用PI患者的不适感及不良反应更少。与传统的去定植药物相比，PI去定植周期更短、药物成本较低、抗菌药物耐药发生率低^[44]。一项随机对照试验^[57]显示，10%PI制剂在单次应用1、6 h后可显著抑制鼻腔内MRSA，但在12 h或24 h后抑制作用消失。SA去定植最常用的药物是MUP和CHX，但细菌耐药、过敏反应、患者依从差、需要时间长等问题影响效果。近年来PI作为经典去定植药物的替代用药在预防BJI等感染方面已初见成效，但需要更多研究进行验证。

4.4 其他方法

其他可用于SA去定植的药物还有瑞他莫林、利福平、乙醇类消毒剂等^[42]。瑞他莫林是一种治疗皮肤局部感染的抗菌剂，对SA、化脓性链球菌等具有高度活性，通过与核糖体50 S亚基相互作用发挥抗菌作用^[42]。除了用于治疗SA引起的皮肤软组织感染外，该药物也可作为MUP的替代药物，每天2次, 持续5 d涂拭双侧鼻腔，用于SA去定植^[42]。据报道，在英国和美国，SA或耐MUP的MRSA对瑞他莫林的耐药率低于2.6%^[58]。在中国，MRSA对MUP耐药率为5.1%，对瑞他莫林耐药率为0.3%^[58]。瑞他莫林或可在耐MUP情况下作为替代用药，但目前瑞他莫林用于骨科感染患者的相关报道较少，需要更多研究来验证其临床价值。

利福平是在临床上被广泛用于治疗结核病口服的抗生素，同时，也可用于SA去定植^[59]。利福平具有较强的抗生物膜能力，是SA所致PJI患者治疗成功的有力预测因子^[60]，近年来有研究^[60]显示，与其他新型抗生素相比，联合利福平治疗PJI显示出较好疗效。Lindgren等^[59]发现在接受口服利福平(10 mg/kg，1次/d，连续7 d)治疗的患者中，61%的患者在治疗6个月后仍保持去定植状态，而仅接受MUP治疗的患者中仅有12%的人群在治疗6个月后可维持去定植化。但是，利福平单用耐药发生率很高，而且在没有感染的情况下，口服抗菌药物并不推荐用于SA的常规去定植^[42]。因此，针对BJI尤其是PJI患者的治疗，在何种情况使用及如何使用利福平进行去定植，需要更多临床经验的判断及科学研究的支持。

由于抗菌药物耐药性的存在，乙醇类制剂作为非抗菌药物消毒剂可为患者提供替代选择。Mullen等^[61]一项单中心为期15个月的试验，采用乙醇类鼻消毒剂与CHX沐浴相结合的综合去定植方案，使脊柱手术患者术后感染率下降1.43%。乙醇类消毒剂替代去定植药物的使用对于降低耐药性有显著作用，但其在BJI去定植方面的疗效仍需进一步研究。

5 总结与展望

近年来，随着手术技术的发展，接受骨与关节手术患者人数增多，患者发生感染的概率也大幅增高。鼻腔内SA定植已被认为是导致BJI的独立危险因素，术前采取合理的去定植方法可降低患者术后感染的发生率。经典去定植药物产生的耐药率逐年增加，替代药物的使用、新型去定植药物的研发及临床联合用药方案的实施或对降低耐药率，减少BJI具有前瞻性意义。但SA特别是某些高毒力MRSA菌株在一定条件下可导致医院内传播甚至区域内暴发流行，可显著增加患者感染发生率和病死率。

近年来，通过微生物技术与基因分型及检测技术的结合，研究区域内人群，尤其是高危人群如BJI患者中定植菌株的基因分型、流行克隆特征及毒力基因携带情况可为去定植策略的制定提供更有力参考。一项多中心队列研究^[62]检测导致PJI的SA菌株基因型及表型特征，发现多种不同基因型背景的SA菌株均可引起PJI，但不同遗传背景菌株所致感染的临床表现存在差异，与MSSA菌株相比，MRSA菌株携带更多毒力基因并具有更强的生物膜形成能力。孙梦媛等^[63]对四川成都地区骨科感染患者伤口处定植SA菌株进行基因分型及耐药性分析，成都地区的优势SA菌株与其他地区存在一定差异，并且通过耐药分析提示某些抗菌药物可在骨科感染患者经验性治疗中作为优先选择。地理因素是SA流行病学差异的重要原因，需要开展更多研究分析不同地区SA分子流行病学特征，为制定防控患者SA围手术期感染，医院内传播及区域内暴发流行的去定植策略提供更多依据。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。