ВладивостокскийГосударственный Медицинский Университет
Кафедра микробиологии,вирусологии и иммунологии
РЕФЕРАТ
Диагностика стафилококковыхинфекций
Выполнил: Новак А.Л.
301 гр., л/ф
Владивосток, 1998.
Предисловие
Несмотря на то, чтостафилококки принадлежат к числу наиболее легко обнаруживаемых и распознаваемыхмикроорганизмов, не требующих сложных диагностических приемов для их выявления,в практической работе микробиологи до сих пор испытывают определенныетрудности при установлении их причинной роли в ряде различных заболеваний. С однойстороны, присутствие патогенных стафилококков, обнаруживаемое в исследуемомматериале, не всегда является убедительным доказательством их этиологическогозначения. С другой, учитывая большое разнообразие проявлений биологическойактивности этих микробов, зависящее от разных, не всегда поддающихся учетуфакторов, широкую их изменчивость под влиянием лекарственных веществ и самого макроорганизма, довольно сложно бывает определить ихпотенциальную патогенность. Наконец, третья причина связана с тем, чтостафилококки являются представителями нормальной микрофлоры из группы условнопатогенных микроорганизмов и, наряду с непатогенными, патогенные представителиобитают в организме людей, распространяясь при этом весьма неравномерно наразные участки человеческого тела.
Если выделение патогенногостафилококка, из крови больных людей и различных полостей, которые принятосчитать стерильными, в подавляющем большинстве случаев может служитьдоказательством его роли как возбудителя болезни, то присутствие стафилококковна слизистых зева, носа и т. д. даже при явном болезненном состоянии их требуетбольшой осторожности исследователя в выводах об этиологии данных заболеваний.
Поэтому, естественно, неможет быть общих рекомендаций,как при диагностикеразличных стафилококковых инфекций, так и при микробиологических исследованияхучастков тела человека и разных объектов внешней среды. Широкий обмен мнениями междумикробиологами научных учреждений и практических лабораторий, осуществляемыйна съездах и конференциях, посвященных проблемам стафилококковых инфекций, атакже при личных контактах, казалось бы,должен был привести копределенным взглядам на различные методы исследования, предлагаемые для выделенияи идентификации стафилококков. Однако большое число запросов, поступающих излабораторий СЭС и лечебных учреждений, свидетельствует о явных затруднениях,которые возникают у исследователей при решении разных вопросов микробиологическойдиагностики стафилококков, а в ряде микробиологических учреждений бытуют ещенекоторые устаревшие методы и приемы, приводящие к неправильным оценкам и дажедосадным недоразумениям.
Важным условиемэффективности лабораторной диагностики является сочетанное определение качественныхи количественных критериев содержания патогенных стафилококков в исследуемомматериале. Исходя из этого, я считаю необходимым изложить ряд методов основныхмикробиологических исследований, наиболее простых и доступных для каждойпрактической и научной лаборатории, которыми мы пользуемся в течение многихлет.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫОБНАРУЖЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАТОГЕННЫХ СТАФИЛОКОККОВ
Предварительная диагностикастафилококков может основываться на бактериоскопическомизучении препаратов — мазков, окрашенных по Граму.Патогенные стафилококки, помимо гроздевидного расположения,характеризуются правильной сферической формой клеток. Обнаружениестафилококков, находящихся внутри клеток, позволяет дать ответ о наличиистафилококковой инфекции. В большинстве же случаев для точного установленияпатогенности обнаруженных стафилококков требуется выделить эти микроорганизмыв чистой культуре путем посева исследуемого материала на плотные питательныесреды.
В настоящее времяассортимент дифференциальных, элективных и накопительных сред, предложенныхдля выделения патогенных стафилококков, весьма значителен и продолжаетрасширяться. Многие исследователи на основе знания основных биохимическиххарактеристик и питательных потребностей патогенных стафилококков при конструированиисред стремятся повысить их высеваемость и обеспечитьвозможность осуществлять их количественный учет, получить надежный способотличать потенциально болезнетворные стафилококки от сапрофитов.
Употребление жидкихнакопительных сред для первичного выделения стафилококков нецелесообразно, таккак лишает исследователя возможности количественной оценки содержания микробовв обследуемых объектах, а при случайных загрязненияхспособствует ошибкам. Особенно это относится к таким исследованиям, какобнаружение носительства патогенных стафилококков, где доказательством являетсялишь массивный рост, либо определение этиологической роли этих микроорганизмов«при пищевых отравлениях или наружных воспалительных процессах. Если жеречь идет об исследовании крови, а также о тех немногих случаях, когда бываетнеобходимо выявить даже единичные жизнеспособные особи этих микробов, напримерпри контроле эффективности дезинфекции, проверке на стерильность или титрационных посевах, то в подобных случаях использованиенакопительных сред вполне оправдано.
Из большого числаразнообразных питательных сред, опробованных для первичного выделения стафилококков,в практике оправдал,;1' себя немногие. Обычный питательный агар(рН 7,2 7,4), приготовленный путем добавления 2% агар-агара к мясопептонномубульону или к триптическому перевару Хоттингера, может быть использован при исследованииэкссудатов из закрытых полостей. Стафилококки вырастают через 18—24 ч инкубациипри 37° С в виде гладких блестящих с ровными краями непрозрачных и слегкавыпуклых колоний. Характер пигмента выявляется лучше после дополнительногосуточного выдерживания чашек при комнатнойтемпературе (20° С) на свету. Если в исследуемом материале присутствуетпосторонняя флора, то по внешнему виду колонии стафилококков могут быть трудно отличимы.
Употребление кровяного агара дает возможность, кроме выявления пигмента,определить и гемолитическую активность стафилококков.При этом необходимо помнить, что гемолитическаяспособность, определяемая на чашках с кровяным агаром,зависит от многих факторов — вида крови, ее концентрации, наличия в нейантитоксинов, толщины слоя среды, содержания углекислого газа в атмосферекультивирования, густоты посева, присутствия и характера сопутствующей флорыи т. д.
При отборе колоний скровяного агара необходимо отвивать как гемолитические, так и не дающие гемолиза,особенно если исследование проводится на среде с человеческой или лошадинойкровью, а отсутствие гемолиза на таких средах непозволяет заключить об отсутствии вообще гемолитическойактивности. Поэтому использование кровяного агарадля первичного посева целесообразно только при обследовании объектов, несодержащих посторонней микрофлоры, и желательно добавлять в питательную средукровь кролика или барана.
Если же проводитсяисследование гноя открытых ран или отделяемого язв или свищей, то следуетпользоваться элективно-дифференциальной средойдля стафилококков — желточно-солевым агаром (ЖСА) Г. Н. Чистовича. Элективность этойсреды обеспечивается высоким содержанием хлористого натрия, а добавленныйяичный желток позволяет выявлять лецитовителлазную активность, которая является одним из показателей патогенности стафилококков и всилу этого ЖСА более четко дифференцирует патогенных представителей, чемкровяной агар. Приготовление ЖСА несложно.
Заготовляют впрок истерилизуют в автоклаве при 120 °С» в течение 20 мин питательный агар (МПА или Хоттингера) рН 7,2—7,4, содержащий 10% поваренной соли. Передупотреблением солевой питательный агар растапливают,остужают до 45—50 °С и добавляют к нему 20% по объему стерильной желточной взвеси(1 желток куриного яйца на 200 мл физиологического раствора). Для лучшего эмульсирования желательно иметь колбы со стекляннымибусами. После тщательного перемешивания среду разливают по 20—25 мл в чашки,которые могут храниться в холодильнике в течение нескольких дней.
Следует производитьмассивный посев исследуемого материала на чашки с ЖСА, а инкубацию вести втечение 2 суток при 35—37° С. Посторонняя флора резко подавляется, стафилококкиже на ЖСА вырастают практически в чистой культуре. Непосредственно припросмотре чашек вокруг колоний отмечается образование радужных венчиков имутной зоны — лецитовителлазная реакция. Такие колонии, не менее двух из каждого посева, отвивают на скошенный мясо-пептонный агар для последующейпроверки выросших культур в реакции плазмо-коагуляции.
Чтобы избежать ошибок вопределении желточной реакции, необходимо иметь в виду, что иногда наблюдаетсяпомутнение среды без радужного ободка, в этом случае проба на лецитовителлазу считается отрицательной. Если же колонии,выросшие на ЖСА, не дают лецитовителлазной реакции,т. е. не окружены радужным венчиком, но имеется рост стафилококков, то их тожесчитают подозрительными и также отвивают не менее двух из каждого такого посевана чашки с простым питательным агаром пятнамидиаметром 5—10 мм. После суточного инкубирования при37° С полученные макроколонии проверяют в реакции плазмоагглютинации, для чего микробную массу размешиваютпетлей на стекле в каплях цитратной кроличьей или человеческой плазмы,разведенной 1 :4. Образование хлопьев учитывают в течение 30с—1 мин. Приналичии плазмоагглютинации такие штаммы считаютподозрительными и отвивают на скошенный агар длядальнейшего изучения в коагулазной реакции. Притаком отборе число пропускаемых штаммов патогенных стафилококков человеческогопроисхождения невелико, культуры же, выделенные от животных, требуется проверятьв реакции плазмокоагуляции.
Коагулазнаяпроба является основнымпризнаком, определяющим болезнетворность стафилококков, поэтому ее постановкатребует к себе максимального внимания. Для выявления коагулазнойактивности у стафилококков, выделенных от людей, можно пользоваться какцельной кровью, так и плазмой кроликов или человека. Можно использовать такжекровь или плазму, взятую непосредственно от человека. Консервированная плазмаили кровь, используемые для переливания, непригодны для реакции, так как к нимчасто добавляются консерванты, которые препятствуютжизнедеятельности стафилококков, проявлению коагулазнойактивности. Не следует применять кровь животных или людей, переносящих стафилококковыезаболевания, в особенности затяжные, так как она может оказаться нестерильной и содержать антикоагулазу.При работе со стафилококками, выделенными от рогатого скота, можнопользоваться бычьей кровью.
Асептичновзятую кровь стабилизируютс помощью 1—4% цитрата или 0,1% оксалата. Дляполучения плазмы нитратную кровь центрифугируют или отстаивают на холоду. Но,как уже говорилось, можно пользоваться и цельной кровью. Затем кровь разводятстерильным физиологическим раствором в соотношении 1: 3 или 1: 5 и разливаютпо 0,2—0,3 мл в стерильные пробирки, которые перед стерилизацией должны бытьтщательно вымыты, так как остатки химических веществ могут влиять на результат плазмокоагуляции.
Испытуемые агаровые культурыстафилококков вносят петлей в плазму и хорошо перемешивают. Бульонные культурывносят пипеткой в объеме 0,1 мл В каждом опыте необходимо ставить контроль скультурами заведомо патогенных стафилококков, дающих коагулазнуюреакцию, и штаммами коагулазоотрицатель-ныхмикроорганизмов. Кроме того, часть пробирок с разлитой плазмой следуетоставлять не засеянной микробами и выдерживать в термостате на протяжениивсего срока опыта. В случае наступления коагуляции хотя бы в одной из них весьопыт нужно переставить с новой порцией крови. Пробирки с исследуемымикультурами выдерживают в термостате при 37 °С в течение суток. Учетрезультатов проводится обязательно дважды: через 2—3 ч и 24 ч. Учитываютсвертывание плазмы и образование сгустков. Обычно культуры, активнопродуцирующие коагулазу, дают положительную реакциюуже через 2—3 ч. а если они обладают и выраженной фибринолитическойактивностью, то первоначально образовавшиеся сгустки могут подвергнуться расплавлению к концу суток. Слабокоагулирующиештаммы могут давать положительную реакцию в поздние сроки—к концу суток. Опыты,давшие сомнительный результат, необходимо повторить.
Некоторые исследователи, получивотрицательный или сомнительный результат, оставляют пробирки на столе. Этогоделать нельзя, так как свертывание плазмы в более поздние сроки может носитьне специфический характер и его не следует принимать во внимание.
Стафилококки, дающие положительнуюкоагулазную пробу, должны рассматриваться как потенциальнопатогенные, независимо от наличия или отсутствия у них гемолитическихсвойств и характера пигмента, их относят к видуSt.aureusи в дальнейшем подвергают фаготипизациии проверке на чувствительность к антибиотикам.
Углубленное изучениестафилококков показало, что основной признак па-тогенности— коагулазная реакция может подвергаться изменчивости при воздействии различныхфакторов (Г. Н. Чистович, 1961; Е. М. Падерина, 1966), поэтому в ряде случаев, при выделении коагулазонегативных стафилококков в монокультуре изпатологических очагов, целесообразно изучить у них другие признакипотенциальной болезнетворности и прежде всего — способность ферментировать маннит в анаэробных условиях. Известно, что среди коагулазоотрицательных часть культур обладает способностьюрасщеплять маннит в анаэробных условиях (8,4% —поданным А. А. Акатова и М. Л. Хатеневер,1974).
Определение ферментации маннита в анаэробных условиях технически очень просто иосуществляется путем посева уколом исследуемых культур в пробирки с высокимстолбиком полужидкого агара Хоттннгера,содержащего 1% маннита и 0,004% индикатора бромкрезолпурпура или бромтимолблау(рН == 7,2). Эту среду перед посевом «регенерируют»,т. е. кипятят в водяной бане, быстро охлаждают, а после посева заливают слоемстерильного вазелинового масла. Посевы инкубируют при 37 °С в течение 5 дней.Однако в значительном числе случаев результаты могут быть учтены уже черезсутки.
Наряду с реакцией плазмокоагуляции, большое значение приобрела еще однаважная способность стафилококков, характеризующая их потенциальнуюпатогенность, —дезоксирибонуклеазная активность. Многие исследователи сообщают овысокой корреляции этого признака с коагулазнойактивностью и токсигенностью изучаемых культур;отмечают, что стафилококки, выделенные из патологического материала, какправило, обладают ДНК-азой. Коагула-зопозитивныештаммы, полученные от носителей, могут не иметь этого фермента, и обычноотсутствие дезоксирибонуклеазной активностисочетается с низкой биохимической способностью и атоксигенностьютаких культур стафилококков.
По наблюдениям некоторыхисследователей, среди коагулазонегативных штаммовстафилококков, но обладавших другими признаками патогенности, выделенных вряде случаев от больных с различными гнойными инфекциями, дезоксирибонуклеазнуюактивность проявляли от 10 до 29% таких культур (И. И. Панышеваи сотр., 1967;Franklinи соавт., 1966;LierdиGolde,1970).
В настоящее время этот тестможет служить надежным дифференциальным признаком между патогенными инепатогенными стафилококками и в то же время может помочь в дифференциациистепени патогенности коагулазопозитивных штаммов и,безусловно, привлечет внимание к коагулазонегативным,но обладающим этим ферментом культурам стафилококков и в ряде случаев позволитотнести последние к болезнетворным формам с большей уверенностью.
Методика определения дезоксирибонуклеазной активности несложна, в основу ееположен метод Джеффриса. Готовят впрок 2% МПА (рН—8,6), содержащий ДНК (2 мг/мл среды), разливают пофлаконам и стерилизуют текучим паром в течение 30 мин. Перед разливом в чашки ксреде добавляютCaCIa(0,8 мг/мл). На подсушеннуюсреду засевают суточные культуры стафилококков. После инкубации в течение18—20 ч при 37°, на поверхность среды наливаютINраствор НС1 и через 7—10мин учитывают зоны просветления, которые оценивают крестами (Н. Б. Мордвинова и соавт., 1967).
Нами предложен болееэкономичный метод для обнаружения ДНК-азы у микроорганизмов. Этот способ,помимо уменьшения в 2 раза расхода ДНК на каждый опыт, позволяет использоватьболее дешевую низкополимерную нуклеиновую кислоту,изготовляемую Олайнским заводом химических реактивов.Предлагаемая методика широко апробирована на кафедре микробиологии ЛСГМИ и покачеству результатов не уступает общепринятой. Поэтому мы приводим ее подробноеописание.
Для приготовления рабочегораствора ДНК, навеску нуклеиновой кислоты из расчета 10 мг/мл помещают вдистиллированную воду, добавляют 0,5 мл 0,2% (или 0,8%) раствораNaOHна каждые 10 мл воды. Для лучшего растворения ДНКсмесь либо нагревают до кипения в водяной бане при постоянном перемешиваниистеклянной палочкой, либо оставляют на ночь при 37 °С в термостате. Красплавленному и остуженному до 50 °С МПА добавляют рабочий раствор ДНК израсчета 1 мг/мл (на 9 мл МПА—1 мл раствора ДНК), перемешивают, разливаютпо10л(л в пробирки, стерилизуют текучим паром в течение 30 мин или в автоклавепри 0,5 атмосферы в течение 20 мин. Срок хранения— 1—2 мес.
При постановке опытастолбики агара с ДНК растапливают, в водяной банедобавляют 0,1 мл официнального стерильного 10% р-ра СаСЬ, перемешивают ивыливают на слой хорошо подсушенного питательного агарав чашки Петри и вновь подсушивают. Суточную агаровую культуру засеваютмаленькими бляшками (диаметр равен 2—2,5 мм) или штампом-репликатором не более20—25 бляшек, во избежание слияния зон деполимеризации ДНК. После18—20-часовой инкубации поверхность агара заливают 5млINраствора НС1 и через 3—5 мин учитывают зоны просветления. Реакцииоценивают в крестах.
При этом следует учесть, чтоинтенсивность зоны деполимеризации на плотной среде не всегда совпадает сколичеством продукции этого фермента у исследуемых стафилококков в жидких средах.
Для обнаружения фибринолизина используют несколько усовершенствованныйметод Кристи с сотр.
Среда Кристи—Чепмена имеетследующий состав: мясной экстракт—0,45 г, пептон—0,75 г, хлористый натрий—1,2г, агар—2,75 г, вода—130 мл, рНсреды == 7,0. Стерилизуется в автоклаве и сохраняется впрок.
Перед опытом средурастапливают, остужают до 50 °С и добавляют 15—20% стерильной цитратнойчеловеческой плазмы. Смесь прогревается в водяной бане при 65—70°С в течение 2—5 мин до появления ясной мути, а затем разливается в чашки. Испытуемые культурызасевают «пятнами» по 15—20 на чашку. Посевы инкубируют при 37 °С. Учитывается образование зон просветлениявокруг колонии первоначально через 14 ч, затем через 24 и 48 ч, так как реакцияу различных культур течет неодинаково быстро и у ряда штаммов она развиваетсяв более поздние сроки.
Фибринолитическийтест мы считаем весьма пригоднымдля определения потенциальной болезнетворности стафилококков, но оцениваемтолько в комплексе с другими признаками активности.
Гиалуронидазнаяактивность определяется по методу Мак-Клинав модификации М. Ш. Могилевского и Л. С. Коган (1949).
Раствор гиалуронатадающий в присутствии 2 N уксусной кислоты типичный сгусток, разливается по 0,5мл в стерильные пробирки. Добавляется 0,5 мл суточной культуры стафилококка в пептонной воде. Контролями служат: гиалуропат+ дистиллированная вода и гиалуропат + незасеяннаясреда. Смеси встряхиваются и выдерживаются при 37 °С 15—20 мин. Затем в каждуюпробирку добавляется по две капли 2 N раствора уксусной кислоты ивстряхивается. В контролях должен образоваться слизистый комочек. В опыте приналичии гиалуронидазы он отсутствует, чтосвидетельствует о деполимеризации гиалуроновой кислотымикробным ферментом.
Для изучения токсигенности стафилококков удобно пользоваться методом,предложенным Илеком и Леви (1950), позволяющим определитьтипы гемолизинов.
С этой целью готовятся чашкис питательным агаром, содержащим 5% отмытыхфизиологическим раствором эритроцитов барана, кролика и человека.
На поверхность питательнойсреды по диаметру помещают стерильную полоску фильтровальной бумаги, смоченную альфа-антитоксической сывороткой. Отступив 1—2 мл от краяполоски, перпендикулярно к ней засеивают штрихами исследуемые культуры. Посевыинкубируют при 37 °С в течение суток, после чего учитывают результаты.
Альфа-гемолизпроявляется в виде полногопросветления среды вокруг штриха культуры и нейтрализуется альфа-антитоксическойсывороткой. Он выявляется на средах с кроличьими и бараньими эритроцитами
Бета-гемолизна агарес бараньей кровью дает частичное просветление, зона которого имеетбуровато-пурпурный оттенок. Это «тепло-холодовый»токсин и лучше выявляется после дополнительного суточного выдерживаниячашек в холодильнике при температуре +4 °С по характерному послойному гемолизу бараньих эритроцитов и не централизуется альфа-антитоксической сывороткой. На кроличьих эритроцитахон не активен. Дельта-гемолизин определяется по узкойполоске гемолиза бараньих и кроличьих эритроцитов, ненейтрализуется альфа-антитоксической сывороткой.Однако образование дельта-гемоли-зина на этих чашкахможет быть замаскировано действием альфа-токсина ипоэтому его следует проверять на средах с эритроцитами человека или лошади.Таким образом, для определения всех 3 типов гемолизиновдостаточно использовать эритроциты барана и человека или лошади.
Для определениявирулентности стафилококков существуют несколько различных методов заражениябелых мышей.
Наиболее простым являетсявведение 0,1 мл суточной бульонной культуры испытуемого стафилококка вхвостовую вену. Учет гибели животных осуществляется в течение 10 суток,регистрируют наличие абсцессов в почках.
Удобно пользоваться способомBadenskiи сотр. (1958), Суточнаябульонная культура центрифугируется при 3000 об/мин — 30 мин. Полученный осадокресуспендируется в половинном объеме декантата и в количестве 0,05 мл вводится 6 мышам позадиглазного яблока в окологлазничную клетчатку. Культуру, вызывающую гибельполовины и более зараженных мышей в течение 6 дней, считают вирулентной.
При этих методах заражениявирулентной культурой у животных развивается общин септический процесс спреимущественным поражением почек. Основная гибель мышеи происходит на 3—5-йдень после заражения.
Другие способы заражениябелых мышей (внутрибрюшинный и интраназальный)требуют в десятки
раз большей заражающей дозы,максимум гибели мышей приходится на 1—2-е сутки, что характеризуетпреимущественно токсический компонент процесса (С. А. Анатолий, И. И. Антоновская, 1967).
В то же время рядисследователей отдают предпочтение более простому технически внутрибрюшинномуспособу заражения мышей, который одновременно позволяет изучать клеточные игуморальные механизмы развития инфекции.
Сопоставление вирулентностистафилококков для белых мышей с отдельными факторами их патогенности показало,что вирулентность штаммов, по данным большого числа исследователей, коррелирует с уровнем альфа-гемотоксина.Что касается других признаков патогенности и их корреляции с вирулентностью,то получены разноречивые сведения. Так, по данным С. А. Анатолия (1969),вирулентность штаммов коррелировала с продукцией бета-гемолизина, летального фактора, лецитовителлазы,гиалуронидазы и коагулазы.А. К. Акатов (1968) не отмечает корреляциивирулентности с коагулазной, лециговител-лазной,фибринолитической активностью, не установленакорреляция с дельта-токсигенностью.
Для сравнения вирулентностистафилококковых культур можно использовать их способность вызывать дермонекротическую реакцию у кроликов.
Готовят 4-миллиардную взвесьсуточной агаровой культуры стафилококка в физиологическом растворе, а изполученной густоты делают разведения, чтобы получить 2- и 1-миллиардныевзвеси. Из каждого разведения в объеме 0,1 мл, что составляет 100, 200, 400миллионов микробных тел, вводят кролику в выстриженную или депилированнуюнакануне кожу. На одном кролике можно одновременно поставить до 8 внутрикожныхпроб. Ежедневно отмечают проявления дермонекротическойреакции, а окончательно на 4-е сутки. За минимальную дермонекротическуюдозу принимают то наименьшее количество культуры, которое дает некроз на 4-есутки (Г. В. Выгодчиков, 1963).
Список использованнойлитературы
1. А.М.Смирнова,А.А.Трояшкин, Е.М.Падерина: микробиология ипрофилактика стафилококковых инфекций– «Медицина», 1977.
2. Стафилококковые инфекции:российский сб. науч.тр. – С.-П.,1991.
3. А.М.Смирнова: вопросыиммунологии и микробиологии стафилококковых и стрептококковых инфекций –Ленинград, 1975.
4. Лекция по теме.
5. Методическая разработкакафедры.