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显色培养基在病原学诊断中的价值

发布时间:2022-05-05    浏览次数:122

近年来,造成人类感染的微生物日益复杂,常见的各种病原菌的威胁不但远未消除,而且又有一些新的病原菌不断出现,尤其是耐药菌株,如产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)革兰阴性杆菌,耐氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA),多重耐药菌(MDR)等耐药菌株的出现,给临床感染的诊断和治疗带来了极大的压力。

传统的病原微生物监测方法都以染色,培养,生化鉴定为主,这些方法较准确,目前仍然是许多病原体检测的"金标准"。但是,由于细菌的生长繁殖需要一定时间,使检测周期难以缩短;此外,很多病原体的培养受营养要求,抗菌药物应用及病原体含量等因素的影响。为解决这些问题,各种自动化培养和鉴定系统不断产生,在一定程度上加快了检测速度,但还是无法节省微生物的培养和分离过程中所花费的时间。

除传统的培养分离加生化鉴定方法之外,近年来还出现了诸如生物发光法,电阻抗法,免疫学方法和聚合酶链反应(PCR)等简便,快速的检测方法。在一定时期一定程度上促进了快速检测方法的发展,但在使用过程中,不足之处也经常显露出来,如利用PCR鉴定微生物,虽然可进行大量的快速测定,但阳性样本必须采用常规方法确认,且操作比较复杂,所需仪器设备条件较高。

如何既快速又准确完成病原微生物的鉴定,一直是困扰临床微生物检验工作人员的难题。而显色培养基将微生物的分离与鉴定合二为一,节省了传统方法中生化鉴定的时间,同时,显色培养基还兼具操作简便、敏感性和特异性都较高的特点,尤其是能与传统方法较好的接轨而越来越受到国内外学者的关注。

环凯显色培养基概述

一、显色培养基的基本原理

微生物具有复杂多样的酶系统,胞内酶的种类及反应条件可作为微生物分类鉴定的重要依据。显色培养基的根据酶的特征设计的对微生物进行快速检测的一种分离培养基,基本原理是:在分离培养基中加入检测某些菌种的特异性酶底物,该底物为人工合成,由产色基团和微生物可代谢物质组成,通常为无色,但在特异性酶作用下游离出发色基团并显示出一定颜色,直接观察菌落颜色即可对菌种做出鉴定。

显色培养基中常用的底物最先来源于生化反应中对酶动力学特征的研究,基本原理是:第五被特异性酶水解,释放出发色基团,然后根据吸收峰的变化用分光光度计检测。这一特征被广泛应用于微生物学实验中。显色酶的底物通常是苯酚的衍生物,常用的有o(p)-硝基酚、p-硝基苯酚、羟基吲哚、5-溴-4-氯-3-吲哚、5-溴-6-氯-3-吲哚、6-氯-3-吲哚、N-甲基吲哚、5-碘-3-吲哚等的化合物

微生物和这些化学物质间的相互作用依发色团的不同而有很大的区别,在每=酶反应过程中产生的物质可以扩散到培养基中而产生预期的颜色。在选择性培养基中加入这些底物,由于不必进行菌株的亚克隆和进一步的生化反应,可以节约时间,原材料和资金投入。

二、显色培养基的应用

显色培养基的用途主要有2个方面:(1)病原微生物的快速鉴定;(2)耐药细菌的快速筛查。

1、病原微生物的快速鉴定

从20世纪70年代显色培养基开始研发至今,不论是临床诊断领域还是工业生产过程中的微生物控制,显色培养基最主要的用途是快速准确的鉴定病原微生物。国内外关于这方面的报道很多,也涌现出许多性能优异的显色培养基,下面将选取2种详细介绍。

①,泌尿道显色培养基 — 尿路感染是一种临床常见感染,特别在女性患者,易引起肾盂肾炎、膀胱炎和尿道炎等疾病,由于尿路感染容易反复发作,而又难于治疗和预防,所以对引起尿路感染细菌的快速诊断对及时有效的治疗有很大的帮助。

尿路感染主要的致病菌包括大肠埃希菌、肠球菌属、克雷伯菌属、变形杆菌属、沙雷菌属等,其中大肠埃希菌是尿路感染中分离最多的细菌。

针对尿路感染主要主要致病菌的分布情况,国内外大培养基生产厂家相继开发出相应的泌尿道显色培养基。在这些培养基中,最为优异的无疑是法国生物梅里埃公司开发的ChromID CPS 培养基,该培养基配方为生产厂家专利,至今已研发至第四代,ChromID CPS 最为优异的性能是能100%直接鉴定大肠埃希菌,而无需其它任何附加试验。大肠埃希菌在平板上会显示粉色到暗红色菌落。除大肠埃希菌之外,ChromID CPS还能鉴定肠球菌属细菌(青绿色菌落)、变形杆菌属(浅棕色到深棕色菌落)、KESC(克雷伯菌、肠杆菌、沙雷氏菌、枸橼酸杆菌)菌群(蓝绿色到蓝灰色菌落)、无乳链球菌(紫色菌落)和腐生葡萄球菌(桃红色菌落)。据Ciragil等的研究表明,使用ChromID CPS培养基与传统方法相比,可节省大量的时间和成本。

念珠菌显色培养基

②,念珠菌显色培养基 — 随着糖皮质激素、免疫抑制剂和高效广谱抗菌药物的广泛利用,器官移植各种导管介入性治疗的深入开展以及获得性免疫缺陷综合征的出现,老龄人口的增多等,致使机体免疫力下降,微生态失衡,真菌感染日趋增多,严重危害人类健康,甚至危及生命。

传统的真菌检测常用沙保葡萄糖琼脂,这是一种非鉴别性培养基,只能支持多数酵母样真菌的生长,因而需要专业的检测人员从菌落及军体形态上进行鉴定。但利用显色培养基,仅从菌落颜色就能区别多种念珠菌属微生物。

2、耐药细菌的快速筛查

由于广谱抗菌药物的滥用以及细菌间耐药基因的转导,细菌对常用抗菌药物耐药的发展成为人类健康事业面临的严重问题之一。为了指导抗菌药物临床应用,为管理部门制定抗菌药物政策提供依据,卫生部成立了全国耐药监测网,全国各大三甲医院也已全部开展常规耐药监测工作。

三、显色培养基未来的发展方向

与传统的培养基相比,显色培养基具有较高的特异性和敏感性,且在某些菌株的鉴定上,已经可以实现无需任何附加试剂即可完成鉴定。然而,能直接在显色培养基在完成鉴定的毕竟是少数,其余大多数菌落还需要结合菌落形态、显微检查或传统的生化试验结果。

因此,未来的显色培养基的研发方向主要是机制方面的研究,即微生物特异性生化反应机制的研究。对微生物特异性生化反应机制研究的深入,将会促进新型显色培养基的开发,在特异性和敏感性方米纳会有长足的进步。