糖尿病和非糖尿病创面中多重抗生素耐药感染的患病率

摘要

糖尿病(DM)影响2360万美国人，大约20-25%的糖尿病患者会在他们的疾病过程中发生足部溃疡。多达四分之一的患者会出现感染，需要截肢。尽管许多研究报告称，在过去十年中，糖尿病人群中的抗生素耐药感染率急剧上升，但据我们所知，还没有直接比较糖尿病和非糖尿病伤口中的抗生素耐药感染率的报告。我们进行了一项回顾性研究，比较了41名糖尿病患者和74名非糖尿病患者的伤口感染，以验证多药耐药菌(MDRO)感染在糖尿病人群中更为普遍的假设。我们发现63.4%的糖尿病患者和50%的非糖尿病患者有MDRO感染，两者没有统计学差异。然而，61%的糖尿病患者患有糖尿病假单胞菌而非糖尿病患者中只有18.9%的人感染了糖尿病。此外，糖尿病患者同时感染这两种疾病的病例明显更多假单胞菌和金黄色葡萄球菌．虽然我们最初的假设是错误的，但我们证明了两者之间存在显著的相关性假单胞菌和假单胞菌/金黄色葡萄球菌右美沙芬伤口并发感染。

1.介绍

糖尿病(DM)目前影响约8.3%的人口，超过7900万人患有前驱糖尿病[1］．糖尿病患者更容易受到感染，因为血糖水平升高，免疫反应抑制，以及神经病变和四肢血流减少，导致伤口愈合缓慢[2］．例如，在美国2360万糖尿病患者中，约有20-25%的患者在患病期间会出现足部溃疡[3.］．这些患者中有四分之一的人会出现感染，通常是抗生素耐药性细菌，这就需要截肢。在美国，超过一半的下肢截肢发生在糖尿病患者中(大约82,000例/年截肢[4)，并与显著的发病率和死亡率有关。例如，多达50%的患者在截肢后的头18个月内死亡[3.，5]，幸存者在5年内面临严重的生活方式障碍和对侧肢体频繁丧失[6］．

糖尿病患者截肢通常是由于慢性伤口的发展，临床定义为30天内未愈合的伤口[7］．这些伤口的感染，通常是由耐多药生物体(MDRO)造成的，使伤口难以愈合。由于对相关微生物的无数研究，对糖尿病慢性伤口感染的流行病学了解甚多。虽然不同研究的具体百分比不同，但最主要的需氧菌是金黄色葡萄球菌coagulase-negative葡萄球菌,链球菌物种,肠球菌物种,棒状杆菌属物种,肠杆菌科,铜绿假单胞菌［8］．这些感染大多数是多微生物的，大约一半同时含有好氧菌和厌氧菌。最主要的厌氧菌是革兰氏阳性球菌，普氏菌物种,Porphyromonas物种,脆弱拟杆菌［8］．在过去十年中，人们注意到在DM人群中MDRO慢性伤口感染的发生率增加，这主要归因于甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌(MRSA)，但对抗生素有耐药性的革兰氏阴性菌尤其如此铜绿假单胞菌，亦牵涉其中[8- - - - - -10］．

MDRO被定义为对两类或两类以上抗菌药物具有耐药性的微生物[11］．对于糖尿病患者，与MDRO感染相关的危险因素已经确定，包括既往抗生素治疗及其持续时间、住院频率、住院时间、骨髓炎和增殖性视网膜病变[9，10，12］．这些危险因素表明MDRO在糖尿病人群中的感染率高于非糖尿病人群;然而，据我们所知，还没有直接比较糖尿病和非糖尿病创面MDRO感染率的报道。本研究的目的是确定MDRO感染是否在糖尿病人群中发生得更多，如果是，哪种细菌最普遍。

2.材料和方法

我们分析了18-89岁的患者的医疗记录，这些患者就诊于普通外科、血管外科、创伤和伤口诊所，并在大学医学中心(Lubbock, TX)就诊，诊断为慢性伤口感染，过去10年。德克萨斯理工大学健康科学中心机构审查委员会批准收集数据并报告其分析。该数据库保存了年龄、性别、肥胖、种族、住院时间(LOS)、性格和患者共病(吸烟、糖尿病(DM)、慢性肾脏疾病(CKD)或肾功能不全、充血性心力衰竭(CHF)、冠状动脉疾病(CAD)、慢性阻塞性肺疾病(COPD))等信息。血管外科手术史、免疫缺陷、既往心肌梗死(MI)。

记录在大学医学中心(Lubbock, TX)患者伤口护理过程中临床实验室鉴定的任何微生物及其抗生素敏感性。根据临床和实验室标准研究所的抗菌药物敏感性测试标准，如果一种微生物分离物对一种或多种抗菌药物具有耐药性，则该微生物分离物被认为是多药耐药微生物(MDRO)。进行了单因素分析，以确定获得MDRO伤口感染的危险因素。皮尔森相关,学生的-检验，卡方检验。所有对然后进入二元逻辑正向逐步回归分析。在多变量分析中也检验了显著的交互作用和共线性。最终分析。采用Graphpad Prism和SPSS 18.0进行分析。

3.结果

共确定115例慢性伤口患者(41例糖尿病患者和74例非糖尿病患者)。表格1比较DM和非DM伤口组的人口学信息。与非糖尿病组相比，糖尿病组明显更老，更肥胖;然而，他们的性别和种族具有可比性。包括周围血管疾病(PVD)、CKD/肾功能不全、CHF、CAD和COPD在内的共病在DM组中均明显更常见。

本研究共分离出63株多药耐药菌株。金黄色葡萄球菌是最普遍的MDRO，其次是肠球菌和假单胞菌(图1)．这三个属也是最普遍的非mdro感染的原因假单胞菌第一，其次是肠球菌和金黄色葡萄球菌．总共52个金黄色葡萄球菌30例(57.7%)为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)，其中26例对至少一种其他类抗生素也有耐药性。有44肠球菌其中18株为MDRO, 8株万古霉素耐药(VRE)。39个假单胞菌12株为MDRO。超过一半的感染是多微生物(52.2%)和好氧菌/兼性厌氧菌占细菌种群的绝大多数;厌氧菌仅从6个伤口中分离出来拟杆菌)．从伤口中分离出的革兰氏阴性属较多，革兰氏阳性属(如金黄色葡萄球菌和肠球菌)在人口分布中所占的比例要高得多。在多种微生物感染中，假单胞菌和金黄色葡萄球菌合并感染与糖尿病呈正相关(表2,图2)．

我们对这项研究的假设是，MDRO感染在糖尿病患者的慢性创面中更为普遍2)．63.4%的糖尿病患者和50%的非糖尿病患者的伤口中分离出MDRO(图)2)，不代表显著相关(卡方，)．此外，通过多因素logistic回归分析，DM未被确定为MDRO感染的危险因素(表)3.)．

假单胞菌是糖尿病患者伤口中最常见的细菌属(图2)．假单胞菌61%的糖尿病患者从伤口中分离，而非糖尿病患者仅18.9%(图2)，这代表了显著的相关性，对于MDR-也是如此假单胞菌(表2)．金黄色葡萄球菌和肠球菌分离株在糖尿病和非糖尿病人群中分布更均匀，与两组均无相关性。

纳入的变量及多元分析结果如表所示3.和4．有趣的是，吸烟是MDRO创面感染的唯一独立危险因素3.)．DM是获得MDR-的独立危险因素假单胞菌伤口感染()(表4)．在任何一个多元模型中，变量之间都没有显著的交互作用。

4.讨论

慢性创伤MDRO感染率在不同机构之间差别很大。本研究发现，在过去10年收治的慢性创伤患者中，MDRO感染的总体患病率为54.8%，处于我们已报道的比率的中范围(18.2-72%，[9，10，13，14])。总的来说，我们研究中微生物种群的构成也反映了那些经常被报道的[15- - - - - -17，其中最普遍的MDRO是金黄色葡萄球菌(22.6%)。亦与先前的研究结果一致[18]，革兰氏阳性菌占获得的分离株的大多数，而且略多于一半的感染是多微生物的假单胞菌和金黄色葡萄球菌是最常见的联系。

我们的研究有一个明显的缺点，从所获得的数据可以明显看出，那就是缺乏分离的厌氧菌。厌氧菌仅从6个伤口中获得，这显然与其他报告从大约一半的伤口培养中分离厌氧菌的研究不一致[15］．虽然在我们的研究中取样的方法尚未确定，但从表面拭子培养的依赖仍然困扰着许多机构，尽管许多研究已经证明了获取深层组织活检用于培养的优越性[19，20.］．此外，传统的临床微生物技术依赖于培养，偏向于在实验室中生长良好的微生物(例如，不挑剔的、需氧的微生物)。最近的策略绕过培养，通过DNA测序来识别微生物，揭示了伤口中高达90%的细菌是兼性或专性厌氧菌[21，22，尽管它们在发病机制和抗生素耐药性中的作用尚不清楚。

本研究的目的是确定患有糖尿病的慢性伤口患者是否比未患糖尿病的慢性伤口患者更容易感染MDRO。虽然在我们的患者群体中，MDRO感染并非如此，但我们观察到DM与MDRO密切相关假单胞菌感染(包括耐多药和非耐多药)。其他人也注意到，糖尿病创面的微生物定植似乎与非糖尿病创面不同，发病率增加链球菌，葡萄球菌,和假单胞菌，除其他外[13，22］．造成这些差异的可能原因包括糖尿病创面环境的改变(如缺氧、高血糖等)、感染持续时间更长、更频繁的医院暴露、抗生素使用时间更长，所有这些都可能影响创面微生物群的变化。虽然我们没有收集以前使用抗生素的信息，但年龄也被确定为获得MDR-的一个危险因素假单胞菌感染(表4)．

另一个能极大影响伤口感染解决能力的因素是伤口中生物膜的数量和/或类型。生物膜是附着在表面或彼此之间的微生物细胞群落，被多糖基质包围。有人提出，创面中大量生物膜的存在作为细胞迁移、肉芽化和再上皮化的机械屏障，并刺激一种慢性炎症状态，从而减缓愈合[23- - - - - -26］．已经证明了在体外居住在生物膜中的细菌对抗生素的耐受性比自由漂浮的浮游细菌高1000倍[27］．传统的抗生素耐药性通常是由可转移的基因改变引起的，从而提供对抗生素的保护，而耐药性意味着一种短暂的、不可遗传的表型。三种主要机制被认为可以解释生物膜内的细菌耐受性。首先，许多细菌细胞生活在生物膜中时处于固着或休眠状态，这使得它们对只对增殖细胞起作用的抗生素不那么敏感。其次，生物膜周围的多糖基质可能会干扰抗菌素的渗透，最后，细菌改变的微环境(如渗透梯度和pH差异)可能会拮抗抗生素的疗效。这种耐受性完全取决于是否在生物膜环境中;因此，一旦微生物被除去(例如，通过拭子培养)并进行增殖在体外，随后的几代浮游细胞将恢复到它们易受影响的表型。因此，即使一种临床分离物通过常规药敏试验看起来是MDRO，这并不意味着它不显示生物膜相关的耐受性在活的有机体内．

在我们的研究中，生物膜的形成可以解释为什么吸烟被确定为MDRO感染的危险因素(见表)3.)．而吸烟会引起宿主免疫反应的许多改变，使吸烟者更易感染和/或延迟伤口愈合[28，29，我们感到困惑的是，它没有被确定为一个风险因素假单胞菌感染。对这一发现的一个可能的解释是，我们研究中的大多数MDRO感染是由金黄色葡萄球菌,一种因引起与生物膜有关的感染而臭名昭著的微生物[30.］．最近有研究表明，香烟烟雾增加了人的能力金黄色葡萄球菌附着于宿主细胞并形成生物膜在体外［31］．虽然这项研究是利用人类上呼吸道上皮细胞进行的，试图解释吸烟者上呼吸道感染的高水平，但吸烟可能会增加患上呼吸道感染的可能性金黄色葡萄球菌吸烟者伤口粘附并形成生物膜。

宿主的环境条件也大大影响其能力铜绿假单胞菌形成生物膜。我们最近证明了铜绿假单胞菌与非糖尿病小鼠相比，糖尿病小鼠伤口的生物膜形成更明显，尤其是在糖尿病小鼠接受胰岛素治疗时。这些显著增加的生物膜导致抗生素耐受性增加和愈合延迟[32］．虽然涉及的机制还不完全清楚，但我们证明了胰岛素刺激铜绿假单胞菌细胞采用生物膜的生活方式，胰岛素治疗调节糖尿病免疫系统有利于铜绿假单胞菌生物膜的形成(32，33］．因此，基于这些发现，我们有理由推测铜绿假单胞菌在糖尿病创面中更普遍不仅是因为糖尿病患者简单地接触它更频繁，而且还因为在糖尿病创面的环境中有一些选择性压力有利于假单胞菌殖民和/或持久性。

利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

致谢

本研究由美国糖尿病协会研究基金资助。1-08-RA-165和CH基金会对Kendra P. Rumbaugh Urvish Trivedi和Shamini Parameswaran的资助是共同的第一作者。

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