Краткий курс микробиологии. Общая микробиология
 Скачать 379 Kb.
|
|
КУЛЬТУРАЛЬНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ Культуральный (бактериологический) метод исследования - совокупность методик, направленных на выделение и идентификацию чистых культур микроорганизмов (бактерий) с помощью культивирования на питательных средах. Чистая культура - совокупность микроорганизмов одного вида. Чаще всего чистую культуру получают путем отбора и культивирования изолированной колонии (потомство одной микробной клетки). ЭТАПЫ МЕТОДА: I. Забор материала для исследования. II. Выделение чистой культуры и ее идентификация. III. Заключение. I. Забор материала для исследования Вид исследуемого материала зависит от цели исследования (диагностика - от больного; эпиданализ - из внешней среды, продуктов питания, больного и/или бактерионосителя). II. Выделение чистой культуры включает 3 или 4 этапа 1. Посев материала (после предварительной микроскопии) на чашку с плотной питательной средой (лучше дифференциально-диагностической или селективной) с целью получения изолированных колоний. Посев производят чаще всего методом механического разобщения. В некоторых случаях (например, кровь) материал предварительно засевают в жидкую среду обогащения, с последующим пересевом на чашку с агаровой средой. Иногда до посева проводят селективную обработку материала (с учетом свойств выделяемого микроорганизма; например, обработка кислотой или щелочью для выделения устойчивых бактерий). Культивируют чаще всего при 37 50 0C 18-24 часа . Время культивирования для разных видов бактерий может колебаться. 2(3): а) Изучение колоний на чашке с агаром по культуральным признакам, отбор наиболее типичных; б) Приготовление мазков из этих колоний с окраской (по Граму или другими методами); в) Отсев остатка исследованной колонии на среду накопления и выращивание в термостате при оптимальной температуре. 3(4). Изучение чистоты культуры, полученной на среде накопления. С этой целью готовят мазок, окрашивают (чаще по Граму), микроскопически изучают морфологическую и тинкториальную однородность (в разных полях зрения). 4(5). Идентификация чистой культуры. III. Заключение По совокупности признаков в сравнении со свойствами эталонных (типовых) штаммов указывается вид выделенного из материала микроорганизма. Оценка метода: Достоинства: относительно высокая чувствительность и точность, возможность определить численность микробов в исследуемом материале, а также чувствительность к антибиотикам. Недостатки: относительная длительность, метод дорогостоящий. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР МИКРООРГАНИЗМОВ
а) Посев материала на чашки Петри шпателем или петлей (см. практикум). б) Посев пластинчатыми разводками - делают в пробирках десятикратные разведения материала в расплавленном и остуженном до 45 5о 0С МПА, а затем выливают содержимое пробирок в стерильные чашки Петри, дают агару застыть и инкубируют чашки в термостате. в) Разобщение на основе подвижности микробов. Материал засевают в каплю конденсационной жидкости скошенного МПА. При этом подвижные микробы как бы «мигрируют» вверх по агаровому скосу и вырастают в виде колоний, расположенных в верхней части агара. При 2-3-кратном пассировании этих колоний в конденсационную жидкость скошенного агара удается получить чистую культуру подвижного микроба (например, протея). г) Разобщение на основе различий в размерах микроорганизмов. Для этого смесь микроорганизмов фильтруют через микро- и миллипористые фильтры. Чистые культуры получают, как правило, в фильтрах. Этот метод используют для получения чистых культур вирусов и микоплазм.
Основан на избирательной чувствительности организма животного к микробам различных видов, что выражается в быстрой скорости размножения определенного вида при попадании его в кровь и внутренние органы, откуда его и выделяют. В то же время другие виды микробов погибают под действием защитных факторов организма. Таким образом выделяют, например, чистую культуру пневмококков из организма белой мыши, палочки туляремии из организма морской свинки.
микроорганизмов к воздействию внешних факторов. а) Температуры: спорообразующие микробы выживают при нагревании смеси микробов, в то время, как неспорообразующие - гибнут. б) Кислот: при обработке смесей кислотоустойчивых и неустойчивых к кислотам микробов, последние гибнут, а кислотоустойчивые остаются, как правило, в чистой культуре. Так выделяют возбудителя туберкулеза. в) Антибиотиков: основан на избирательной чувствительности определенных видов микробов к отдельным антибиотикам. При посеве смеси микробов на среду с добавлением антибиотика, вырастают нечувствительные к нему микробы. г) Анаэробных условий: дает возможность отделить группу анаэробных микроорганизмов от облигатных аэробов.
(СМ. ФАЙЛ «СХЕМА ИНДЕНТИФИКАЦИИ) ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МИКРОБОВ Этот метод предусматривает изучение ферментативной деградации различных субстратов (углеводородов, аминокислот и белков, мочевины, перекиси водорода и др.) с образованием промежуточных и конечных продуктов. КАРБОГИДРАЗЫ - ферменты, разлагающие углеводы. Определяя карбогидразы, выявляют т.н. сахаролитические свойства микробов. С этой целью используют следующие среды: а) Среды Гисса (жидкие и полужидкие с индикаторами). В качестве последних используют реактив Андреде, бромтимоловый синий или ВР. О ферментативной активности бактерий судят по изменению цвета среды и образованию газа. б) Дифференциально-диагностические среды с лактозой (Эндо, Левина, Плоскирева и др.). в) Полиуглеводные среды (типа Олькеницкого, Клиглера и др.). ПРОТЕАЗЫ - ферменты, разлагающие белки. а) Исследуемая культура может расщеплять белки субстрата с образованием пептона, альбумоз, аминокислот. Этот процесс идет за счет ферментов-протеиназ и пептидаз. Для выявления указанных ферментов исследуемую культуру засевают на ряд сред: свернутая сыворотка, столбик желатина (разжижение в положительных случаях), молочный агар в чашке Петри (в положительных случаях вокруг колоний появляются зоны помутнения). б) Расщепление аминокислот микробами может идти путем декарбоксилирования, либо путем дезаминирования. В первом случае из той или иной аминокислоты образуются амины, которые выявляются либо методом элекрофореза, либо по подщелачиванию среды. О наличии дезаминаз у микроба судят по образованию аммиака в среде, как результат процесса дезаминирования аминокислоты. в) Расщепление аминокислоты триптафана за счет действия фермента триптафаназы сопровождается образованием индола. Последний выявляется с помощью бумажки, смоченной щавелевой кислотой и укрепленной под пробкой над питательной средой. В положительных случаях бумажка краснеет. г) Для выявления ферментов расщепления серосодержащих аминокислот (цистин, цистеин) ставят пробы на H 42 0S, как продукт расщепления этих аминокислот десульфуразами. Наличие H 42 0S выявляется и в среде Олькеницкого. д) Для выявления уреазы - фермента, расщепляющего мочевину - в питательную среду нейтральной рН добавляют мочевину и индикатор. В положительных случаях среда изменяет цвет за счет сдвига рН в щелочную сторону в связи с образованием аммиака. ЛИПАЗЫ - ферменты разложения липидов и липоидов. Чаще всего определяют лецитиназу посевом на желточный агар. Лецитиназа расщепляет лецитин на фосфохолин и диглицерид в этих случаях при росте колоний вокруг них появляются опалесцирующие зоны, отражающие лецитиназную активность. ФЕРМЕНТЫ-ТОКСИНЫ Гемолизины - ферменты расщепления фосфолипидной мембраны эритроцитов. Они выявляются посевом культуры на кровяной агар (5-10%). Различают 7 b 0-гемолиз или полный гемолиз, когда образуются зоны просветления вокруг колоний, 7a 0-гемолиз, неполный гемолиз, при наличии зон зеленого цвета вокруг колоний. Отсутствие гемолиза обозначается как 7 g 0-гемолиз. Цитотоксины- ферменты оказывающие токсический эффект на клетки мишени. Цитотоксичность токсина В анаэробных микроорганизмов определяют на культуре клеток. С этой целью 1 гр испражнений разводят в фосфатном буфере 1:1О вес/объем, центрифугируют 3О минут при 4ООО об/мин. Супернатант фильтруют на фильтре 2О нм и вносят в монослой культуры клеток МакКоя и инкубируют при 37 5о 0С 24-48 часов до достижения токсического эффекта (округление клеток). Иммунохимическое определение продукции токсинов. Используется, как правило, иммуноферментный метод определения многих экзотоксинов - дифтерийного, холерного, стафилококкового и др. Для этого применяются тест-системы на основе моноклональных антител к определенному экзотоксину. Плазмокоагулаза - фермент, свертывающий плазму крови животных. Определяют в пробирочной реакции. В 1 мл цитратной плазмы кролика или человека (цельной или разведенной в 2 и 4 раза физраствором) размешивают петлю суточной агаровой культуры микроба. Смесь инкубируют в термостате при 37 5о 0С. В положительных случаях через 2-4 часа плазма свертывается (появляется сгусток). Лецитиназа - см. выше. ОКСИДО-РЕДУКТАЗЫ 1. Определение оксидаз. На фильтровальную бумагу, смоченную 1% раствором тетраметилпарафенилендиамина, петлей наносят полосы испытуемой культуры. В положительном случае появляется фиолетовое окрашивание полос (в течение 1 минуты). 2. Определение каталазы. Каплю 3% раствора перекиси водорода наносят на предметное стекло и туда вносят петлю испытуемой культуры. В присутствии каталазы образуются пузырьки водорода. 3. Определение дегидраз. О наличии дегидраз судят по редуцирующей способности микроба, т.е. способности восстанавливать некоторые органические красители (например, 1% водный раствор метиленовой синьки). К столбику сахарного агара (донатор водорода) добавляют краситель (акцептор водорода) и засевают микробную культуру уколом. В положительных случаях растущий на такой среде микроб ее обесцвечивает. 4. Определение спектра коротко-цепочечных жирных кислот (КЦЖК). Анаэробные микроорганизмы продуцируют промежуточные продукты включающие короткоцепочечные жирные кислоты и спирты, спектр (профиль) которых различен у разных видов микроорганизмов и позволяет проводить идентификацию микроорганизмов до уровня рода. Наиболее часто исследуют уксусную, пропионовую, бутиловую, изобутиловую, валериановую, изовалериановую, капроновую и изокапроновую аминокислоты. Для определения КЦЖК используют метод газо-жидкостной хроматографии. Идентифицируют такие микроорганизмы как актиномицеты, пропионобактерии, эубактерии, бифидобактерии, клостридии (перфрингенс, спорогенес, дифициле, тертиум). В последние годы в бактериологических лабораториях применяются коммерчески выпускаемые тест-системы для быстрой биохимической идентификации (для определения биохимической активности разных групп микроорганизмов: например, 2О тестов для энтеробактерий и 3O тестов для анаэробов. Схема идентификации включает следующие этапы: Колонии---Приготовление---Внесение---Инкубация---Учет(+ -)—Интерсуспензии-- суспензии 4 часа 37 5о 0С –претация в среду В качестве материала для идентификации используют хорошо изолированную колонию на чашке или чистую культуру в пробирке, из которой готовят суспензию в концентрации стандарта оптической плотности N4, затем по 55 мкл данной суспензии вносят в лунки со средами данной тест-системы. Планшета со стрипами инкубируется при 35 5о 0С 4 часа. Учет может осуществляться либо автоматически (используя прибор АТB) или визуально. Результат биохимической реакции оценивают в виде + или - и вносят в референс-таблицу, в которой положительному результату соответствует численное выражение, в результате чего получается определенный числовой профиль, соответствующий специально разработанному индексу аналитического профиля, позволяющему быстро идентифицировать тот или иной микроорганизм. БИОЛОГИЧЕСКИЙ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ) МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ Биологический метод исследования - совокупность способов искусственного воспроизведения клинической картины инфекционных болезней или их синдромов на лабораторных животных. Этот метод преследует также ряд других целей: 1. Диагностика инфекционных болезней. 2. Выделение и идентификация чистой культуры. 3. Определение вирулентности. 4. Выделение и идентификация экзотоксинов. 5. Культивирование вирусов. 6. Получение иммунопрепаратов. 7. Проверка безвредности и эффективности лечебных препаратов (в т.ч. химиопрепаратов, иммунопрепаратов) и другие. Этапы метода: 1. Забор материала (виды материала см. Бактериоскопический метод) 2. Обработка материала. 3. Выбор лабораторного животного, исходя из его чувствительности к предполагаемому возбудителю, его стандартизация и маркировка. 4. Заражение животных одним из способов (подкожный, внутрикожный, внутрибрюшинный, внутримышечный, интрацеребральный, внутривенный, в желудок интраназальный и др.) в зависимости от тропизма микроба. 5. Регистрация признаков болезни зараженного животного или его смерти. 6. Прижизненный забор материала от животного и проведение бактериологического и серологического исследования, постановка аллергической пробы. 7. Вскрытие, изучение паталогоанатомической и патоморфологической картины, протокольный посев органов павших или убитых животных (для выявления обсемененности и выделения чистой культуры). Приготовление мазков-отпечатков из внутренних органов. 8. Идентификация выделенной культуры. 9. Заключение по результатам исследования. Оценка метода: Метод высокочувствителен, специфичен, может быть использован на ранних этапах болезни, но не всегда доступен, дорог, длителен, небезопасен. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ К АНТИБИОТИКАМ Для определения чувствительности микроорганизмов применяют три метода: диффузии препарата в агар из бумажных дисков, серийных разведений в бульоне и в плотной питательной среде. Имеются также ускоренные методы. В качестве критерия чувствительности микробов к антибиотикам избирают их терапевтические концентрации в крови и др. биотопах животного организма после введения определенных доз препарата. Мерой чувствительности микробов является минимальная концентрация препарата (мкг/ед/мл), которая подавляет рост микробов на питательных средах в стандартных условиях постановки опыта (минимальная подавляющая концентрация - МПК). Метод бумажных дисков Для проведения этого метода нужны стандартные заводские диски, пропитанные антибиотиками в определенной концентрации и стандартная питательная среда. Из суточной микробной культуры готовят взвесь на физрастворе густой 1 млрд. микробных тел. в 1 мл, которую затем разводят в 10 раз. На поверхность плотной среды наливают 1-2 мл указанной культуры и покачиванием чашки равномерно распределяют ее по всей поверхности среды. Остаток удаляют пипеткой. Среду подсушивают 10-15 мин при комнатной температуре, после чего на поверхность газона стерильным пинцетом накладывают диски (не более 6 на чашку) на расстоянии 2 см друг от друга и от краев чашки. Инкубируют в термостате при 37 5о 0С - 24 часа. Учет: в падающем свете на фоне темной поверхности измеряют диаметр (с учетом диаметра диска) задержки роста. Оценку результатов проводят по специальной таблице путем сопоставления диаметра зон задержки роста испытанной культуры с пограничными значениями диаметра зоны в таблице. Культуру относят к одной из трех категорий: чувствительная, умеренно-устойчивая и устойчивая. Указанные категории предложены клинической химиотерапией исходя из отношения между МПК и концентрацией препарата в крови при введении терапевтических доз. К чувствительным относят культуры, рост которых подавляется концентрациями препарата, создаваемыми в сыворотке крови больного в процессе назначения обычных доз антибиотика. Умеренно-устойчивыми считаются культуры, подавляемые концентрациями, которые могут быть достигнуты при введении максимальных доз препарата. Устойчивые - культуры, рост которых не подавляется при введении даже максимально допустимых доз препарата. Указанный метод является полуколичественным. Для получения количественных результатов используют методы серийных разведений. Метод серийного разведения антибиотик в бульоне Готовят ряд убывающих разведений антибиотика в пробирках с бульоном (кратные 2). В пробирки добавляют испытуемую культуру Контролем служит пробирка с бульоном и культурой без антибиотика. Через сутки инкубации в термостате определяют МПК, которая соответствует концентрации препарата в последней пробирке с видимой задержкой роста. Для определения бактерицидного действия из нескольких пробирок с задержкой роста делают высев петлей на сектора чашки Петри с МПА. За бактерицидную концентрацию принимают концентрацию препарата в последней пробирке, высев из которой не дал роста. Метод серийных разведений в плотной питательной среде. Этот метод более чувствителен и точен. Каждый антибиотик испытывают в трех концентрациях (исходя из уровней чувствительности микроорганизмов), которые добавляют к расплавленному и охлажденному агару. Агар с антибиотиками разливают в три чашки Петри (по одной чашке на каждую концентрацию). Контролем служит чашка с агаром без антибиотика. Посев производят петлей или лучше штампом-репликатором, который позволяет одновременно определить чувствительность к трем концентрациям антибиотика 25-50 культур (в зависимости от числа лунок в штампе). Учет производят спустя сутки роста в термостате. Культура считается чувствительной, если на месте посева нет ни одной колонии. Микроорганизмы, рост которых подавлен всеми 3 концентрациями, рассматривают как чувствительные (в этом случае можно применять антибиотик в терапевтической дозе) - 2-й и 3-й концентрациями, как среднечувствительные (антибиотик можно применять только в увеличенной дозе) - 3-й; как умеренно-устойчивые микроорганизмы (антибиотик можно применять только местно), растущие на всех трех концентрациях относят к устойчивым (антибиотик нельзя применять). |