近40年我国细菌性角膜炎病原学及药物敏感性变化Meta分析

刘佳敏 曹凯 张子俊 王乐滢 韦振宇 梁庆丰

首都医科大学附属北京同仁医院 北京同仁眼科中心 北京市眼科研究所 眼科学与视觉科学北京市重点实验室，北京 100005

细菌性角膜炎是眼科常见的、威胁视力的感染性眼病之一，角膜接触镜配戴和眼部外伤是其发病的重要危险因素。在发展中国家，细菌性角膜炎是致角膜盲的主要原因，其主要致病菌是革兰阳性球菌和革兰阴性杆菌[1]。部分细菌性角膜炎发病急骤，需要及时、有效的抗生素治疗，否则病情恶化可能造成角膜溃疡穿孔，严重影响患者的视力。临床上，对疑诊为细菌性角膜炎的患者应尽早进行角膜刮片、细菌培养及药物敏感性试验，明确感染病因及合理选择抗生素，以利于后续治疗。我国地域辽阔，各地区自然环境、社会环境和生活习惯差异较大，且近年来由于人民生活水平的提高和卫生条件的改善，以及广谱抗生素和糖皮质激素的大量使用，细菌性角膜炎的致病菌谱及其对抗生素的敏感性不断发生变化[2]，因此了解与分析细菌性角膜炎致病菌谱的分布及其变化规律对其预防和治疗有重要的指导意义。多年来，国内各地区已有关于细菌性角膜炎病原菌谱和药物敏感性的阶段性研究，但尚缺乏全国范围及长时间段的综合分析资料。本研究拟采用二次文献分析方法评价我国1980—2020年细菌性角膜炎细菌培养的阳性率、致病菌谱及药物敏感性的变化规律，为临床诊疗提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 检索策略

采用Meta分析法对临床细菌性角膜炎细菌培养的阳性率、病原体菌种分布及药物敏感性进行分析。由2名研究者从PubMed、ScienceDirect、Embase、中国知网和万方数据知识服务平台共5个数据库检索1980年1月1日至2020年12月31日发表的文献，文献中英文不限。中文检索词为：细菌、角膜炎；英文检索词为：bacterial、keratitis、China。

1.2 文献纳入标准和排除标准

纳入标准：(1)文献类型 公开发表的论文，文献研究设计类型为横断面研究；(2)研究地点 文献进行研究的地点必须位于中国境内(包括中国台湾、中国香港和中国澳门)；(3)研究内容 文献研究的内容必须是疑诊为细菌性角膜炎的患者，进行如下任何1项研究：①角膜病灶细菌培养，给出培养阳性的例数，且培养分离出的细菌鉴定到属；②角膜病灶分离菌进行药物敏感性试验，给出敏感或耐药的例数；(4)研究样本量 需大于246例。计算依据：主要观察指标为阳性率，样本量N=(Z1-α/2/δ)2×p×(1-p)，其中Z指Z分布，即正态分布，δ代表允许误差，α代表检验水准，p代表阳性率。本研究取不低于0.8的把握度，检验水准取0.05，设计效应取1.5。根据前期的研究结果，总阳性率为36%，置信区间(confidence interval，CI)的一半为6%，代入公式计算可得N=246。

排除标准：(1)研究信息不完整，如无明确的细菌培养标本数、细菌培养阳性标准及阳性例数；(2)会议论文和学位论文；(3)研究数据为国外临床数据；(4)重复发表的研究文献。

1.3 资料提取和文献质量评价

数据提取前需对每篇文献进行质量评估，参考针对“率”的方法学评分系统制定本研究文献评分标准[3-4]，具体如下：(1)是否有明确的细菌性角膜炎诊断依据；(2)样本量(细菌培养的标本数)是否大于246例；(3)是否有明确的细菌培养阳性标准；(4)是否有明确的研究参数，如阳性率或药物敏感性结果；(5)数据是否完整。每个标准为1分，4分以上的研究为高质量研究。

根据本研究目的制定文献数据提取量表，内容包括文献来源、研究时间、观察人群年龄、细菌培养标本数、培养阳性例数、感染各类细菌例数、药物敏感性试验例数和药物敏感性结果等。文献评估及数据提取量表分别由2名研究人员按照文献纳入和排除标准独立进行文献筛选、资料提取和文献方法学评估。若评估结果不一致或数据提取有偏差，则由第3位研究者协助判定。

1.4 统计学方法

采用R语言(4.0.4)软件完成所有分析。在评估合并效应之前，首先使用Q检验和I2检验评估纳入的各个研究之间的异质性，如果I2<50%，则考虑存在较小的异质性并使用固定效应模型计算合并后的率指标；否则将采用随机效应模型完成Meta分析，并按文献发表年代进行亚组分析，以期寻找异质性的来源。采用线图、热点图直观展现各菌种阳性率随年代的变化趋势以及各菌种对药物敏感性的高低。

2 结果

2.1 纳入文献的研究情况

按照文献检索策略，初筛获得相关文献1 974篇，仔细查阅标题、摘要和全文后，去除重复文献472篇；对剩下的1 502篇文献，阅读标题和摘要，33篇研究内容与本研究一致；仔细阅读全文后，排除1篇研究对象非中国境内人群、2篇样本量不符合要求、3篇数据信息与本研究不符的文献，最终纳入27篇相关研究文献进行Meta分析。筛选文献流程见图1。

图1 文献筛选流程图Figure 1 Literature screening flow chart

27篇文献中，1980—1989年1篇，来自中国台湾，累计标本为314例；1990—1999年4篇，来自中国台湾和北京2个地区，累计标本为10 146例；2000—2009年5篇，来自北京、山东、广东和河北4个地区，累计标本为6 689例；2010—2020年17篇，来自北京、广东、河南、河北、山东、云南、浙江、黑龙江、四川和辽宁共10个地区，累计标本为32 897例。纳入文献研究基本情况见表1。

表1 纳入文献基本情况及细菌培养阳性率分析Table 1 Basic information of the included literature and analysis of the bacterialculture-positive rate文献出版年份地区研究时间段*患者例数年龄(x±s,岁)细菌培养阳性率(%)95% CIWang等[5]1998中国台湾1982—199231451±19430.37-0.48孙旭光等[6]2002北京1989—19982 220-220.20-0.24黎黎等[7]2008北京1989—20065 99545±16190.18-0.20Fong等[8]2007中国台湾1994—2005501-510.46-0.55张文华等[9]2002北京1995—20001 43044±15180.16-0.20钟文贤等[10]2007山东1999—200437642±17310.26-0.36梁艳闯等[11]2007北京2001—20041 98545 140.13-0.16Pan等[12]2016山东2003—201242552±4160.13-0.20何梅凤等[13]2011广东2004—20101 97542±15260.24-0.28张凤梅等[14]2014河北2007—20121 92834±17550.53-0.57张阳等[15]2017北京2006—20156 22045±22180.17-0.19吴建斌等[16]2013广东2009—201298043±19330.30-0.36Lin等[17]2017广东2009—20132 973-260.24-0.27赵凌军[18]2014河南2009—201426547±17350.30-0.42杜丽敏等[19]2012河北2010—2011300-640.58-0.69李孝才等[20]2013山东2010—201147845±12450.41-0.50闫俊琴等[21]2014河北2010—201236734±3240.20-0.29Lin等[22]2019广东2010—20187 229-230.22-0.24徐红云等[23]2017云南2011—20151 046-170.14-0.19乔秀莲等[24]2019河北2011—20161 200-240.22-0.27胡卫萍等[25]2019浙江2011—201895154±17110.09-0.13罗丹等[26]2018山东2013—20172 774-160.15-0.18杨到凤等[27]2018黑龙江2013—20172 85647±6200.18-0.21段芳等[28]2019广东2013—20173 91450±17210.20-0.22林红等[29]2020四川2015—201934646±26530.47-0.58李莹[30]2019辽宁2016—201868045±4340.30-0.37李孝才[31]2018山东201731846±10360.31-0.42合计1982—201950 046280.24-0.32 注:CI:置信区间;-:无数据 *:由于文献研究时间跨度较长,出版时间与研究时间段不一致,故本文根据文献研究时间段的中位数划分,非出版时间 Note:CI:confidence interval;-:no data *:Due to the long time span in the literature research,the inconsistent publication time and the research time period,the median time period based on the literature research was used,rather than the publication date

2.2 纳入文献的质量评价

纳入27篇文献均为横断面研究，对其采用率的方法学评分系统进行评价，所有文献评分均在4分以上。

2.3 细菌培养阳性率分析

本研究纳入1980—2020年我国不同医疗机构进行角膜病灶细菌培养的标本50 046例，培养阳性例数11 684例，阳性率为28%(95%CI：0.24～0.32)；尽管不同的研究其细菌培养阳性率差异较大(11%～61%)，但81.5%(22/27)的研究其细菌培养阳性率为18%～36%(图2)。分析不同年代我国细菌性角膜炎培养阳性率发现，除1980—1989年纳入的一项研究(来自中国台湾)阳性率为43%外，1990—2020年我国细菌性角膜炎细菌培养阳性率稳中有升，其中1990—1999年细菌培养阳性率为26%，2000—2009年为27%，2010—2020年为28%。

图2 不同研究角膜病灶刮出物细菌培养阳性率分布森林图 CI：置信区间Figure 2 Forest plot of bacterial culture-positive rate of corneal lesion scrapings in different studies CI：confidence interval

2.4 角膜病灶分离细菌的菌种分布

1980—2020年，我国细菌性角膜炎致病菌分布以革兰阳性球菌和革兰阴性杆菌为主，其占比分别为57%(95%CI：0.52～0.62)和32%(95%CI：0.28～0.37)(图3，4)；革兰阳性杆菌和革兰阴性球菌的占比分别为8%(95%CI：0.06～0.10)和1%(95%CI：0.01～0.02)。

图3 角膜病灶分离菌中革兰阳性球菌占比分布森林图 CI：置信区间Figure 3 Forest plot of the proportion of gram-positive cocci in corneal isolates CI：confidence interval

图4 角膜病灶分离菌中革兰阴性杆菌占比分布森林图 CI：置信区间Figure 4 Forest plot of the proportion of gram-negative bacilli in corneal isolates CI：confidence interval

近40年间，我国角膜病灶分离的革兰阳性球菌比例呈上升趋势，尤其是1990—2020年，革兰阳性球菌均为占比最高的菌种(1990—1999年为49%，2000—2009年为59%，2010—2020年为59%)。革兰阳性杆菌占比在1980—2009年间呈上升趋势，在2000—2020年间呈下降趋势。革兰阴性杆菌在40年间比例逐渐下降。革兰阴性球菌在1990—2009年间呈下降趋势，在2000—2020年间呈上升趋势(图5)。

图5 细菌分布百分比的年度变化Figure 5 Annual variation of the percentage of bacterial distribution

综合27篇文献，我国常见的角膜病灶分离菌分别为凝固酶阴性葡萄球菌(占23%)、铜绿假单胞菌(占18%)、肺炎链球菌(占8%)、金黄色葡萄球菌(占6%)、棒状杆菌(占4%)和大肠杆菌(占4%)(表2)。南方常见的角膜病灶分离菌为凝固酶阴性葡萄球菌(占32%)、铜绿假单胞菌(占20%)、肺炎链球菌(占9%)、金黄色葡萄球菌(占5%)、不动杆菌属(占4%)和大肠杆菌(占3%)等；北方常见的角膜病灶分离菌为凝固酶阴性葡萄球菌(占24%)、铜绿假单胞菌(占18%)、肺炎链球菌(占10%)、棒状杆菌(占8%)、金黄色葡萄球菌(占7%)和大肠杆菌(占4%)等，南北方角膜病灶分离菌无明显差异。

表2 细菌性角膜炎患者角膜病灶分离细菌菌属分布Table 2 Distribution of bacterial genera isolated from the cornea of patients withbacterial keratitis细菌分类标本数百分比(%)95% CI文献出处革兰阳性球菌 金黄色葡萄球菌49360.04-0.08[5-9,11,14,20,22,24-26,29-30] 凝固酶阴性葡萄球菌3 746230.17-0.30[5-9,11,13-20,22-27,29-31] 肺炎链球菌49080.06-0.12[5-9,11,14-16,19-21,23-25,29-31] 微球菌属35130.02-0.05[6-7,11,13-15,17-18,22,24,27-29]革兰阳性杆菌 棒状杆菌属31840.03-0.07[6-8,11,13,16,22-24,26,28,30] 枯草芽孢杆菌7520.02-0.04[5,13,16-17,22,29-30]革兰阴性杆菌 铜绿假单胞菌1 794180.14-0.23[5,7-9,11-20,22-27,29,30] 大肠杆菌19840.02-0.06[5,13-14,16-17,19-20,22,27,29-30] 变形杆菌属4430.02-0.04[5,13,16,21,25,29-30] 不动杆菌属12520.01-0.04[5-6,14-15,18,21-22,24,25,28-29] 肠杆菌属6530.01-0.05[5-6,15,21,23-24,28] 克雷伯菌属3310.00-0.04[14-15,21,28] 沙雷菌属8920.01-0.03[5,8,14-15,22,25,27-28]革兰阴性球菌 卡他莫拉菌属5410.00-0.04[6,15,24-25,27,29] 奈瑟菌属3420.01-0.03[15-16,25,27,29-30] 注:CI:置信区间 Note:CI:confidence interval

凝固酶阴性葡萄球菌从2000年开始呈上升趋势，2000—2009年其占比为12%，2010—2020年为28%；铜绿假单胞菌的变化与之相反，从1990年开始呈下降趋势，1980—1989年其占比为33%，1990—1999年、2000—2009年和2010—2020年其占比分别为31%、17%和16%。2010年以后凝固酶阴性葡萄球菌取代铜绿假单胞菌，成为细菌性角膜炎感染的首位致病菌种(图6)。

图6 常见角膜分离细菌百分比随年代变化规律图Figure 6 Variation pattern of the percentage of common corneal isolates with time

2.5 角膜病灶分离细菌的药物敏感性分析

2.5.1革兰阳性球菌的药物敏感性 分析本研究纳入的27篇1980—2020年细菌性角膜炎中药物敏感性研究数据发现，革兰阳性球菌对万古霉素最为敏感，敏感率均超过95%，其中金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、肺炎链球菌对万古霉素的敏感率分别为95%(95%CI：0.79～0.99)、97%(95%CI：0.93～0.99)和98%(95%CI：0.94～0.99)。此外，革兰阳性球菌对莫西沙星、左氧氟沙星和氧氟沙星均具有较高的敏感率，金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌和肺炎链球菌对莫西沙星的敏感率分别为80%(95%CI：0.59～0.92)、76%(95%CI：0.62～0.86)和84%(95%CI：0.69～0.92)；对左氧氟沙星的敏感率分别为77%(95%CI：0.68～0.84)、65%(95%CI：0.51～0.76)和86%(95%CI：0.77～0.92)；对氧氟沙星的敏感率分别为80%(95%CI：0.70～0.87)、68%(95%CI：0.57～0.78)和84%(95%CI：0.75～0.90)。金黄色葡萄球菌和凝固酶阴性葡萄球菌对青霉素敏感率最低，分别为12%(95%CI：0.07～0.19)和10%(95%CI：0.06～0.16)。肺炎链球菌对妥布霉素的敏感率最低，仅为10%(95%CI：0.03～0.31)(图7A)。

2.5.2革兰阴性杆菌的药物敏感性 常见革兰阴性杆菌中，铜绿假单胞菌对妥布霉素最敏感，敏感率达88%(95%CI：0.79～0.93)，其次为左氧氟沙星，敏感率为85%(95%CI：0.80～0.89)；对氧氟沙星和环丙沙星敏感率分别为82%(95%CI：0.77～0.87)和82%(95%CI：0.72～0.89)。大肠杆菌对氧氟沙星最敏感，敏感率达88%(95%CI：0.70～0.96)，其次为左氧氟沙星，敏感率为80%(95%CI：0.56～0.94)。这2种菌对庆大霉素及头孢他啶敏感率最低，分别为71%(95%CI：0.62～0.78)和58%(95%CI：0.38～0.76)(图7B)。

图7 角膜常见分离菌对抗生素药物敏感性分析热图 A：革兰阳性球菌 B：革兰阴性杆菌Figure 7 Heat map of sensitivity analysis of common corneal isolates to antibiotics A：Gram-positive cocci B：Gram-negative bacilli

2.5.3角膜病灶分离菌药物敏感率随时间的变化规律 进一步分析角膜病灶分离菌药物敏感率随时间的变化规律，发现近年来金黄色葡萄球菌对妥布霉素的敏感性呈下降趋势，表现为2010—2020年金黄色葡萄球菌对妥布霉素的敏感率为52%(95%CI：0.38～0.65)，明显低于2000—2009年的65%(95%CI：0.43～0.82)。凝固酶阴性葡萄球菌药物敏感率与金黄色葡萄球菌类似，其对左氧氟沙星[61%(95%CI：0.45～0.75)与73%(95%CI：0.58～0.84)]、氧氟沙星[64%(95%CI：0.49～0.76)与72%(95%CI：0.54～0.85)]、庆大霉素[(72%(95%CI：0.55～0.84)与83%(95%CI：0.78～0.87)]的敏感性下降。相比于1990—1999年的56%(95%CI：0.33～0.76)，肺炎链球菌在2010—2020年对庆大霉素的敏感性也呈明显下降趋势[40%(95%CI：0.13～0.75)]。相较于2000—2009年，铜绿假单胞菌在2010—2020年间对环丙沙星[80%(95%CI：0.65～0.89)与72%(85%CI：0.65～0.95)]和庆大霉素[70%(95%CI：0.58～0.80)与80%(95%CI：0.70～0.87)]的敏感性呈下降趋势。

3 讨论

本文通过二次文献分析方法评价我国1980—2020年细菌性角膜炎病原菌谱及药物敏感性的变化规律，发现近40年来我国细菌性角膜炎主要以革兰阳性球菌和革兰阴性杆菌为主，凝固酶阴性葡萄球菌、铜绿假单胞菌和肺炎链球菌为细菌性角膜炎常见的3种分离菌。随着经济水平的提高、生活环境和卫生条件的改善，2010年以后凝固酶阴性葡萄球菌取代铜绿假单胞菌，成为我国细菌性角膜炎首位感染的病原体；同时细菌对抗生素的敏感性也在发生变化，表现为2010—2020年细菌对氨基糖苷类和喹诺酮类抗生素的敏感性较2000—2009年下降。

尽管我国不同医疗机构角膜炎细菌培养阳性率差异较大，但是平均阳性率仅约为28%，而国外的细菌培养阳性率均超过50%[32-33]。细菌培养阳性率偏低与临床医生诊疗经验、标本质量及检验医师专业水平密切相关，分析欧洲及美国细菌性角膜炎诊疗指南可以发现，我国感染性眼病病原学诊断路径建设需要加强，如医生疑诊角膜细菌感染后，其标本取材最好在抗生素使用前进行；眼科医生最好开出临床疑诊，实验室检验人员针对不同临床疑诊，选择特异性高的培养基接种；眼部微量标本应进行床旁培养，检验人员应该与临床医生密切沟通，以上这些要点对角膜标本细菌培养阳性率的提高具有重要价值。

菌种分布上，我国主要以革兰阳性球菌及革兰阴性杆菌为主，这与英国、加拿大相关研究的数据相似，其中凝固酶阴性葡萄球菌为常见的角膜分离菌(加拿大、英国、印度和中国的检出率分别为36.7%、25.8%、32.5%和23.0%)。Termote等[34]分析原因可能为凝固酶阴性葡萄球菌是皮肤正常菌群的主要成分，一方面，临近皮肤的细菌可以增加角膜组织感染的机会；另外，在角膜刮片取材时，也可造成污染，导致凝固酶阴性葡萄球菌的检出率增加。然而，在其他一些东南亚地区，如马来西亚、新加坡等均发现铜绿假单胞菌为细菌性角膜炎常见的菌种，占比分别为64%和79%[35-36]。这可能与该地区人群频繁使用角膜接触镜有关，而铜绿假单胞菌是与角膜接触镜相关角膜炎的常见病原体；也有研究认为与这些地方的热带气候相关[37-39]。

1980—2020年我国细菌性角膜炎致病菌分布表现为革兰阳性球菌比例呈上升趋势，尤其是凝固酶阴性葡萄球菌属检出率升高；革兰阴性杆菌呈下降趋势，主要表现为铜绿假单胞菌检出率降低。分析原因可能为凝固酶阴性葡萄球菌是结膜囊正常菌群，属于机会性致病菌，致病菌检出率升高除与细菌本身致病性有关外，还与广谱抗生素使用、正常菌群失调及眼部微环境改变有关；而假单胞菌属所致角膜炎患病率下降可能与妥布霉素、氟喹诺酮类及头孢拉定等抗生素的应用，以及生活环境和卫生条件的改善等因素有关[6]。

体外药物敏感性试验研究显示，我国革兰阳性球菌对万古霉素最为敏感，敏感率均超过95%；此外，革兰阳性球菌对莫西沙星、左氧氟沙星、氧氟沙星等喹诺酮类药物具有较高的敏感率，革兰阴性杆菌对妥布霉素和喹诺酮类药物均较敏感，但敏感度略低于国外报道的结果。近40年间，我国角膜病灶分离菌对喹诺酮类药物和氨基糖苷类药物敏感性呈逐渐下降趋势，与国外报道的结果基本相符[40-42]。分析其原因，可能是由于我国广谱抗生素大剂量、重复给药等引起多重耐药的现象普遍[30]。因此，建议眼科医生针对药物敏感性结果制定适宜的用药方案，正确合理地使用抗生素。角膜病灶分离菌的敏感率与全身其他部位分离细菌的药物敏感性试验相比无明显差异，抗生素耐药现象较普遍[43-45]。

综合分析近40年我国各区域细菌性角膜炎致病菌谱和药物敏感性的研究数据，揭示了我国细菌性角膜炎的致病菌属分布及其变化规律，为眼科医生对细菌性角膜炎的正确诊断和合理选择抗生素提供重要指导。然而，本研究尚存在一些局限性：(1)文献质量不高；(2)角膜分离菌种不同文章差异较大，可能与不同机构细菌培养方法不完全一致、微生物取材前有无抗生素使用及临床诊断水平参差不齐有关；(3)1980—1989年仅筛选到1篇符合要求的文献，这可能会对菌种变化规律的分析造成一些影响；(4)药物敏感率差异较大，可能与不同研究机构使用的药物敏感性试纸、研究方法、判断折点不同有关。但这些不会影响整个菌种分布及药物敏感性的趋势，本研究依然可以为临床提供有益的指导。

综上所述，本研究结果显示近40年我国细菌性角膜炎平均培养阳性率为28%，角膜分离的革兰阳性球菌比例呈上升趋势，革兰阴性杆菌比例逐渐下降。目前，凝固酶阴性葡萄球菌和铜绿假单胞菌为我国细菌性角膜炎感染的常见致病菌，各种菌属对常用抗生素的敏感性均有下降，临床医生应根据角膜病灶培养结果确定致病菌，并根据药物敏感性试验选择适宜的用药方案，减少抗生素耐药现象的发生。我国细菌性角膜炎病灶分泌物培养阳性率普遍偏低，建议参考欧洲及美国细菌性角膜炎诊疗指南，加强感染性眼病病原学诊断路径建设，提高角膜标本细菌培养阳性率，进而提高我国细菌性角膜炎的诊治水平。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明刘佳敏：酝酿和设计研究方案、实施研究、采集数据、起草文章；曹凯：采集数据、分析/解释数据；张子俊、王乐滢：分析/解释数据、统计分析；韦振宇：统计分析、对文章的知识性内容作批评性审阅；梁庆丰：对文章的知识性内容作批评性审阅、获取研究经费、支持性贡献