结核病实验室检验规程
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第一节 生化鉴定

一、分枝杆菌菌种(菌群)鉴定实验流程

1.经抗酸染色镜检确定是抗酸菌的培养阳性菌株,必须首先接种改良罗氏(L-J)培养基进行增菌传代。

2.进行分枝杆菌菌种鉴定,首先经对硝基苯甲酸(PNB)生长试验、28℃生长试验、耐热触酶试验、观察记录细菌的生长速度、菌落形态和菌落颜色确定该菌株属于结核分枝杆菌复合群还是非结核分枝杆菌(NTM)(图6-1)。

3.经菌群鉴定试验确定属于结核分枝杆菌复合群的菌株,需进行噻吩-2-羧酸肼(TCH)生长试验、硝酸还原试验和烟酸试验进行菌种鉴定(图6-1)。

4.属于NTM的菌株,首先根据生长速度的快慢确定属于快速生长还是缓慢生长的分枝杆菌。快速生长的分枝杆菌可通过生长特征和生化实验进行菌种鉴定;缓慢生长的分枝杆菌经色素产生试验确定菌株的产色特征后,再通过生长特征和生化试验确定菌株的种类(图6-1)。

5.由于临床分离的菌株生物特性不稳定,故对结核分枝杆菌菌群的分枝杆菌进行菌种鉴定时应至少同时使用以下三个鉴定实验中的两个,以便对结果进行综合判定。

二、分枝杆菌菌种(菌群)鉴定试验

(一)对硝基苯甲酸(PNB)生长试验
1.检验目的

主要用于区分非结核分枝杆菌和结核分枝杆菌复合群。

2.方法原理

结核分枝杆菌复合群在含有对硝基苯甲酸(PNB)的培养基中生长受到抑制;大多数非结核分枝杆菌(NTM)菌种对一定浓度的PNB有耐受性,利用PNB培养基可以区分结核分枝杆菌复合群与其他非结核分枝杆菌。

图6-1 分枝杆菌菌种(菌群)鉴定流程图

非结核分枝杆菌(NTM)指除结核分枝杆菌复合群、麻风分枝杆菌外的所有分枝杆菌。

3.检测样本

分枝杆菌的纯分离培养物。

4.仪器设备

Ⅱ级生物安全柜、恒温培养箱、涡旋振荡器。

5.试剂耗材
(1)试剂:

含PNB(500μg/ml)的改良罗氏培养基、中性改良罗氏培养基、生理盐水。

堪萨斯分枝杆菌(M.kansasii)ATCC 12478CMCC(B)95013、结核分枝杆菌H37Rv ATCC 27294CMCC(B)95053。

(2)耗材:

磨菌瓶(内含2mm无菌玻璃铺满一层瓶底,螺旋盖)、麦氏1号标准比浊管(MacFarland No.1)、22SWG标准接种环、无菌吸管、无菌吸头、移液器、无菌试管。

6.操作步骤
(1)菌液制备:

临床分离分枝杆菌的新鲜培养物(初生长1~2周)无需传代即可做PNB试验,初生长4周后和贮存培养物须在中性改良罗氏培养基上传代,取2~3周的亚培养物进行试验。

1)在磨菌瓶上标记样本编号,使用无菌吸管吸取生理盐水加2~3滴到磨菌瓶中,用接种环刮取1~2周的新鲜菌落放入磨菌瓶中。旋紧磨菌瓶盖,在涡旋振荡器上震荡1~2分钟,静置15分钟。

2)向磨菌瓶中加入1~2ml生理盐水,轻轻混匀后静置15分钟,使菌液中的大块物质沉淀。

3)用无菌吸管轻轻吸取磨菌瓶中上部菌液加入到一个新的无菌试管中,并通过加生理盐水与麦氏1号标准浊度进行比较,调节浊度,直至与标准麦氏比浊管一致,即为1mg/ml的菌液。

(2)稀释:

取无菌试管,标记好样品编号、稀释浓度,使用移液器加入4.5ml无菌生理盐水,使用移液器取0.5ml的1mg/ml菌液加入含4.5ml无菌生理盐水的试管中,终浓度到10-1 mg/ml。

(3)接种及培养:

取1管中性改良罗氏培养基和1管含PNB的改良罗氏培养基,标记好样品编号、姓名、接种日期,用22SWG标准接种环分别沾取1环(即0.01ml)10-1 mg/ml的菌液,用划线法均匀接种至培养基表面,应注意使菌液尽可能均匀分散于培养基斜面。最终接种菌量为10-3毫克/管。接种后的培养基置于培养架上,置于恒温培养箱37℃培养。

7.结果判读
于接种后第3、7天观察,以后每周观察一次结果,直至孵育4周,同时记录PNB培养基和中性改良罗氏培养基上菌落生长情况。快速生长的非结核分枝杆菌一周左右可见菌落;缓慢生长的分枝杆菌4周报告结果。结核分枝杆菌复合群在PNB培养基上不生长。
8.注意事项

(1)刮取菌落时尽可能刮取斜面各个部位的菌落,避免挑选1~2个单独菌落进行试验。

(2)所有操作步骤严格在生物安全柜内进行。

(3)使用过的试管、磨菌管、吸头、吸管、消毒缸等废弃物品均要高压灭菌,确保无菌后再处理。

(4)生物安全柜台面要使用5%苯酚或75%乙醇进行消毒严格按照消毒,柜内紫外照射2小时,对分离培养实验室紫外照射2小时消毒。

9.质量控制

(1)试验必须有阳性对照菌株堪萨斯结核分枝杆菌和阴性对照菌株结核分枝杆菌H37RV。

(2)有进行菌种鉴定的临床分离株,必须经过传代增菌,菌龄为1~2周且生长良好。

(3)有实验涉及的培养基、试剂必须符合规定的使用期限。

(4)有标明有对照的鉴别实验,在实验时参照系的结果符合相应标准后方可判定待测菌株的结果。

(5)如阳性对照不生长或阴性对照生长,本次实验结果为无效。

10.临床意义
PNB阳性结果判断为非结核分枝杆菌(NTM)菌种,但PNB阴性结果初步认定为结核分枝杆菌复合群。
(二)28℃生长试验
1.检验目的

主要用于区分非结核分枝杆菌和结核分枝杆菌复合群。

2.方法原理
结核分枝杆菌复合群在28℃的孵育环境中不能生长;而非结核分枝杆菌菌群的大部分分枝杆菌可以生长。
3.检测样本

分枝杆菌的纯分离培养物。

4.仪器设备

Ⅱ级生物安全柜、恒温培养箱、涡旋振荡器。

5.试剂材料
(1)试剂:

中性改良罗氏培养基、生理盐水。

堪萨斯分枝杆菌(M.kansasii)ATCC 12478CMCC(B)95013、结核分枝杆菌H37Rv ATCC 27294CMCC(B)95053。

(2)耗材:

磨菌瓶(内含2mm无菌玻璃铺满一层瓶底,螺旋盖)、麦氏1号标准比浊管(MacFarland No.1)、22SWG标准接种环、无菌吸管、无菌吸头、移液器、无菌试管。

6.操作步骤
(1)菌液制备:

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

(2)稀释:

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

(3)接种及培养:

取2管中性改良罗氏培养基,标记好样品编号、姓名、接种日期,用22 SWG标准接种环分别沾取1环(即0.01ml)10-1 mg/ml的菌液,用划线法均匀接种至培养基表面,应注意使菌液尽可能均匀分散于培养基斜面。最终接种菌量为10-3 mg/管。接种后的培养基置于培养架上,一管置于恒温培养箱28℃培养,一管置于37℃培养。

7.结果判读
于接种后第3、7天观察,以后每周观察一次结果,直至孵育4周,同时记录28℃和37℃培养的培养基上菌落生长情况。结核分枝杆菌复合群在28℃不生长。
8.注意事项
要严格控制28℃和37℃的生长温度,其他同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。
9.质量控制

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

10.临床意义
在28℃生长阴性而37℃生长阳性的认定为结核分枝杆菌复合群;在28℃和37℃生长均阳性的为非结核分枝杆菌。
(三)耐热触酶试验
1.检测目的

主要用于区分非结核分枝杆菌和结核分枝杆菌复合群。

2.方法原理
过氧化氢酶是胞内、可溶性酶,能够分解过氧化氢为水和氢,可以通过向培养物中加入过氧化氢,来观察反应混合物中是否有气泡产生来检测酶的活性。多数非结核分枝杆菌经68℃处理一定时间后,其过氧化氢酶仍保持活性,可分解过氧化氢。
3.检测样品

分枝杆菌的纯分离培养物。

4.仪器设备

Ⅱ级生物安全柜、恒温水浴锅、涡旋振荡器。

5.试剂耗材
(1)试剂:

生理盐水、磷酸盐缓冲液(pH=7.0、0.067M)、15%H2O2(双氧水)。

堪萨斯分枝杆菌(M.kansasii)ATCC 12478CMCC(B)95013;结核分枝杆菌H37Rv ATCC 27294CMCC(B)95053。

(2)耗材:

磨菌瓶(内含2mm无菌玻璃铺满一层瓶底,螺旋盖)、麦氏1号标准比浊管(MacFarland No.1)、22SWG标准接种环、无菌吸管、无菌吸头、移液器、无菌试管。

6.操作步骤
(1)菌液制备:

临床分离分枝杆菌的新鲜培养物(初生长1~2周)无需传代即可做PNB试验,初生长4周后和贮存培养物须在中性改良罗氏培养基上传代,取2~3周的亚培养物进行试验。

1)在磨菌瓶上标记样本编号,使用无菌吸管吸取生理盐水加2~3滴到磨菌瓶中,用接种环刮取1~2周的新鲜菌落放入磨菌瓶中。旋紧磨菌瓶盖,在涡旋振荡器上震荡1~2分钟,静置15分钟。

2)向磨菌瓶中加入1~2ml生理盐水,轻轻混匀后静置15分钟,使菌液中的大块物质沉淀。

3)用无菌吸管轻轻吸取磨菌瓶中上部菌液加入到一个新的无菌试管中。

(2)反应:

将装有菌悬液的试管放于68℃水浴20分钟,取出后立即冷却,缓缓加入0.5ml 15%的双氧水。

7.结果判读
试管中有持续小气泡产生的为阳性;10~20分钟仍无气泡产生的为阴性;
8.注意事项

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

9.质量控制

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

10.临床意义
耐热触酶试验阳性结果判断为非结核分枝杆菌(NTM)菌种,但耐热触酶试验阴性结果为结核分枝杆菌复合群和部分的NTM,即耐热触酶试验结果阴性并不能认定为结核分枝杆菌复合群。

三、结核分枝杆菌复合群菌种鉴定试验

(一)噻吩-2羧酸肼(TCH)培养基生长试验
1.检验目的

主要用于区分牛核分枝杆菌和结核分枝杆菌。

2.方法原理
一定浓度的噻吩-2-羧酸肼(TCH)对牛分枝杆菌有抑制生长的作用;而对核分枝杆菌无抑制作用。
3.检测样品

分枝杆菌的纯分离培养物。

4.仪器设备

Ⅱ级生物安全柜、恒温培养箱、涡旋振荡器。

5.试剂材料
(1)试剂:

含TCH(5μg/ml)的改良罗氏培养基、中性改良罗氏培养基、生理盐水。

牛分枝杆菌(M.boive)CMCC(B)93006;结核分枝杆菌H37Rv ATCC 27294CMCC (B)95053。

(2)耗材:

磨菌瓶(内含2mm无菌玻璃铺满一层瓶底,螺旋盖)、麦氏1号标准比浊管(MacFarland No.1)、22SWG标准接种环、无菌吸管、无菌吸头、移液器、无菌试管。

6.操作步骤
(1)菌液制备:

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

(2)稀释:

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

(3)接种及培养:

取1管中性改良罗氏培养基和1管含TCH的改良罗氏培养基,标记好样品编号、姓名、接种日期,用22SWG标准接种环分别沾取1环(即0.01ml)10-1 mg/ml的菌液,用划线法均匀接种至培养基表面,应注意使菌液尽可能均匀分散于培养基斜面。最终接种菌量为10-3毫克/管。接种后的培养基置于培养架上,置于恒温培养箱37℃培养。

7.结果判读
于接种后第3、7天观察,以后每周观察一次结果,直至孵育4周,同时记录TCH培养基和中性改良罗氏培养基上菌落生长情况。结核分枝杆菌在TCH培养基和中性改良罗氏培养基上菌落的生长情况相同;牛分枝杆菌在中性改良罗氏培养基生长良好,在TCH培养基上生长受到抑制。
8.注意事项

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

9.质量控制
每次试验必须有阳性对照菌株结核分枝杆菌H 37RV和阴性对照菌株牛结核分枝杆菌,其他同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。
10.临床意义
TCH阳性结果判断为结核分枝杆菌,TCH阴性结果可能为牛结核分枝杆菌。
(二)硝酸还原试验
1.检验目的

主要用于区分牛核分枝杆菌和结核分枝杆菌。

2.方法原理
结核分枝杆菌能够产生硝酸盐还原酶,可使硝酸盐还原为亚硝酸盐;在酸性条件下,亚硝酸盐与氨基苯磺胺、N-甲萘基乙烯二胺盐酸盐形成红色偶氮化合物。牛分枝杆菌和部分NTM因不能产生硝酸盐还原酶,因此可用于结核分枝杆菌与牛分枝杆菌的鉴别。
3.检测样本

分枝杆菌的纯分离培养物。

4.仪器设备

Ⅱ级生物安全柜、恒温水浴锅、涡旋振荡器。

5.试剂耗材
(1)试剂

A试剂:硝酸盐溶液NaNO3(0.085g)溶100ml PBS(pH7.0、0.067M)内,121℃灭菌20分钟,每管分装2ml。

B试剂:35%的浓盐酸等倍稀释。

C试剂:0.2%氨基苯磺胺水溶液(4℃保存,4周内使用)。

D试剂:0.1%N-甲萘基乙烯二胺盐酸盐水溶液(4℃可保存4周);E试剂:锌粉:0.1g。

牛分枝杆菌(M.boive)CMCC(B)93006;结核分枝杆菌H37Rv ATCC 27294CMCC (B)95053。

(2)耗材:

磨菌瓶(内含2mm无菌玻璃铺满一层瓶底,螺旋盖)、22SWG标准接种环、无菌吸管、无菌吸头、移液器、无菌试管。

6.操作步骤
(1)菌液制备:

同耐热触酶试验。

(2)反应:

将装有菌悬液的试管和含2ml试剂A的空白对照试管放于37℃水浴2小时,试管取出后立即冷却;缓缓加入1滴试剂B和试剂C、D各2滴;混匀。

7.结果判读
试剂混匀后试管内液体1分钟内呈红色为阳性;若试剂混匀后1分钟内颜色无变化,再加入0.1g锌粉混匀观察5分钟,颜色无变化者为强阳性,出现红色或淡红色者为真阴性;空白对照从无色变为红色。
8.注意事项

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

9.质量控制

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

10.临床意义
硝酸还原试验阳性结果判断为结核分枝杆菌,硝酸还原阴性结果可能为牛结核分枝杆菌和其他非结核杆菌。
(三)烟酸试验
1.检验目的

主要用于鉴定结核分枝杆菌。

2.方法原理
由于结核分枝杆菌缺乏烟酸酶,故不能分解代谢过程中产生的烟酸,在培养中,结核分枝杆菌生长时的烟酸聚集量较牛分枝杆菌及其他分枝杆菌高,烟酸吡啶环的氮与联苯胺及溴化氰作用后,呈现桃红色或红色沉淀反应。
3.检测样本

分枝杆菌的纯分离培养物。

4.仪器设备

Ⅱ级生物安全柜、通风橱、恒温培养箱、涡旋振荡器。

5.试剂耗材
(1)试剂

A:3%联苯胺乙醇溶液。

B:10%溴化氰溶液(剧毒!在通风橱内配制)。

注:上述试剂必须存放于褐色试剂瓶中,瓶口密封,4℃可保存2周。溴化氰溶液如发生沉淀,应在室温下溶解后使用。

4%NaOH溶液。

牛分枝杆菌(M.boive)CMCC(B)93006;结核分枝杆菌H37Rv ATCC 27294CMCC (B)95053。

(2)耗材:

无菌吸管;无菌试管

6.操作程序
取在中性改良罗氏培养基孵育1~2周且生长旺盛的培养管一支,将菌落用无菌吸管刮到培养基斜面一边,在暴露出的培养基斜面上加入2ml沸水,振荡数次后,将培养基平放在37℃孵箱中孵育30分钟(应注意使蒸馏水铺满斜面)。无菌吸管取浸提液0.8ml平分到2支试管中,各加入0.1ml试剂A,混匀后向其中一支试管中加入0.1ml试剂B,观察颜色变化。阳性对照菌株为H37Rv;阴性对照菌株为牛分枝杆菌(M.bovis);生理盐水做为空白对照。
7.结果判读
加入两种试剂的试管内菌液呈现红色或桃红色沉淀为阳性;白色沉淀为阴性;空白试剂对照不变色。

结果观察完毕后,加入4%NaOH溶液,加塞混匀后放置24小时后方可消除溴化氰的毒性。如阳性对照或阴性对照无结果,本次实验结果为无效。

烟酸试验结果阳性为结核分枝杆菌,结果阴性为其他分枝杆菌。

8.注意事项

(1)由于烟酸含量在2g以上才出现阳性结果,故培养基上生长的菌落数一般必须在50个以上,否则可能出现假阴性结果。

(2)对INH高度耐药的结核分枝杆菌可能此实验为阴性,届时需结合硝酸还原实验结果判定。

(3)使用过的试管、磨菌管、吸管、消毒缸等废弃物品均要要高压灭菌,确保无菌后再处理。

(4)生物安全柜台面要使用5%苯酚或75%乙醇进行消毒严格按照消毒,柜内紫外照射2小时,对分离培养实验室紫外照射2小时消毒。

9.质量控制

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

10.临床意义

同噻吩-2-羧酸肼(TCH)培养基生长试验。

四、非结核分枝杆菌菌群生长特征鉴定试验

(一)生长速度试验
1.检验目的

主要用于区分快速和缓慢生长分枝杆菌。

2.方法原理
生长速度指在固体培养基上细菌形成成熟、肉眼可见菌落的时间,分枝杆菌菌群中不同菌种生长速度不同,一周内形成菌落的为快速生长分枝杆菌;反之则为缓慢生长分枝杆菌。
3.检测样本

分枝杆菌的纯分离培养物。

4.仪器设备

Ⅱ级生物安全柜、恒温培养箱。

5.试剂耗材

(1)试剂:中性改良罗氏培养基;无菌生理盐水。

缓慢生长对照菌株:堪萨斯分枝杆菌(M.kansasii)ATCC 12478CMCC(B)95013;快速生长对照菌株:草分枝杆菌(M.phlei)ATCC 111758CMCC(B)95024

(2)耗材:磨菌瓶(内含2mm无菌玻璃铺满一层瓶底,螺旋盖)、麦氏1号标准比浊管(MacFarland No.1)、22SWG标准接种环、无菌吸管、无菌吸头、移液器、无菌试管。

6.操作步骤

(1)菌液制备:同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

(2)稀释:同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

(3)接种及培养:取2管中性改良罗氏培养基,标记好样品编号、姓名、接种日期,用22 SWG标准接种环分别沾取1环(即0.01ml)101 mg/ml的菌液,用划线法均匀接种至培养基表面,应注意使菌液尽可能均匀分散于培养基斜面。最终接种菌量为10-3毫克/管。接种后的培养基置于培养架上,1只置于恒温培养箱28℃培养,另一只置于37℃培养。

同样接种快速和缓慢对照菌株培养。

7.结果判读
于接种后第3、7天观察,以后每周观察一次结果,直至孵育4周,同时记录中性改良罗氏培养基上菌落生长情况。在28℃和37℃培养一周左右可见菌落的为快速生长的非结核分枝杆菌;仅在37℃培养4周左右可见菌落的为结核分枝杆菌复合群,在28℃和37℃培养4周可见菌落的为缓慢生长的非分枝杆菌。

如快速对照不生长或缓慢生长对照菌株不生长,本次实验结果为无效。

8.注意事项
要严格控制28℃和37℃的生长温度,其他同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。
9.质量控制

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

10.临床意义

在临床中作为生长速度的测试方法。

(二)色素产生试验
1.检验目的

主要用于区分光产色、暗产色和不产色分枝杆菌。

2.方法原理
根据色素的产生可以将分枝杆菌分为三组,光产色菌在暗条件下生长产生不含色素菌落,只有在暴露于光照条件下才产色;暗产色菌无论在暗及光照下均产生深黄至橘橙色素菌落(一些菌株持续暴露于光照条件下能提高色素产生);非产色菌,无论在有光照还是暗的情况下都不产生颜色,或产生淡黄色、浅黄褐色、黄褐色色素,这些颜色在光照下颜色不会加深。
3.检测样本

分枝杆菌的纯分离培养物。

4.仪器设备

Ⅱ级生物安全柜、恒温培养箱、涡旋振荡器。

5.试剂耗材
(1)试剂:

中性改良罗氏培养基、生理盐水。

光产色对照菌株:堪萨斯分枝杆菌(M.kansasii)ATCC 12478CMCC(B)95013;暗产色对照菌株:戈登分枝杆菌(M.gordonae)ATCC 14470CMCC(B)95018;不光产色对照菌株:胞内分枝杆菌(M.intracellulare)ATCC 13950CMCC(B)95002;颜色随温度变化菌株:苏加分枝杆菌(M.szulgai)NTCT10831

(2)耗材:

磨菌瓶(内含2mm无菌玻璃铺满一层瓶底,螺旋盖)、麦氏1号标准比浊管(MacFarland No.1)、22SWG标准接种环、无菌吸管、无菌吸头、移液器、无菌试管。

6.操作步骤
(1)菌液制备:

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

(2)稀释:

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

(3)接种及培养:

取4管中性改良罗氏培养基,标记好样品编号、姓名、接种日期和稀释浓度,用22SWG标准接种环分别沾取1环(即0.01ml)10-1 mg/ml的菌液,用划线法均匀接种至培养基表面,应注意使菌液尽可能均匀分散于培养基斜面。最终接种菌量为10-3毫克/管。接种后的2支培养基以锡纸或黑纸包裹密封,另2支不包。将两支培养基(1支包纸和1支不包纸)在37℃培养,另2支于28℃培养。不包纸的培养基长出菌落时,打开2支包纸的培养管观察:有色素产生为暗产色菌;无色素产生者或者有淡黄色、浅黄褐色、黄褐色色素,在生物安全柜内放松管盖进行通气,同时以100W钨灯近距离(灯至试管的距离≤50cm)照射3小时,放置于原温度孵育3d,每日观察。

同样接种培养四种对照菌株并观察。

7.结果判读
在暗处有深黄至橘橙色素菌落产生为暗产色菌;无色素或产生经光照后,出现颜色或颜色加深者为光产色;无色素或者有淡黄色、浅黄褐色、黄褐色色素者经光照,产生颜色或颜色加深者为光产色菌;而经光照菌落颜色未改变者为不产色菌。

如阳性对照不生长或阴性对照生长,本次实验结果为无效。

8.注意事项

同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

9.质量控制

每次试验必须有四种对照菌株,其他同对硝基苯甲酸(PNB)生长试验。

10.临床意义

暗产色菌和光产色菌为非结核杆菌;不产色菌可能为结核杆菌复合群。