Введение в лабораторную диагностику инфекционных заболеваний

Обновлено: 07.05.2024

Инфекции вызывают, в основном, следующие виды микроорганизмов: бактерии, вирусы, грибы, простейшие. Их обнаружение — достоверный признак инфекционного процесса.

Лаборатория располагает арсеналом методов, однако только 5 из них наиболее широко распространены:

Культуральный метод (метод посева)

Выявляет чистую культуру возбудителя. Метод сводится к тому, что полученный материал (мазок со слизистой оболочки, кровь, гной, кал и т.д) высевается на питательные среды. Среды могут содержать различные компоненты. Но суть сводится к следующему: микроорганизмы должны дать рост и колонии. Если есть рост патогенных микроорганизмов, то определяется их чувствительность к лекарствам: антибиотикам и бактериофагам.

Серологический метод (метод антител к возбудителю)

Тоже позволяет поставить диагноз. Метод основан на обнаружении в крови антигенов возбудителя или антител — специальных белков, которые образуются в организме в ответ на присутствие и размножение болезнетворных микроорганизмов. Антитела образуются постепенно, поэтому в крови их можно обнаружить только к концу первой недели инфицирования. Это главный недостаток метода.

Молекулярно-биологический метод (метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), метод амплификации РНК (NASBA))

Определяет генетический материал возбудителя — ДНК или РНК в образцах (соскоб со слизистой, кровь, моча, кал и т.д). Чтобы уловить малые концентрации ДНК или РНК, необходимо увеличить количество копий. Для этого исследуемый образец помещают в прибор — амплификатор, который позволяет увеличить число копий ДНК в геометрической прогрессии. Для этого метода диагностики крайне важен правильный забор биоматериала.

Микроскопический метод (исследование под микроскопом)

Подразумевает приготовление препаратов на стекле. Материал: кровь, отделяемое слизистых оболочек и т.д. Стекла могут быть окрашенными или неокрашенными, в зависимости от типа инфекции. Врач исследует препарат под микроскопом и выдает результат на основании визуальной оценки: размер, форма, отношение к красителям и т.д.

Метод газовой хроматографии (ГХ-МС)

Выявляет возбудителей по продуктам их жизнедеятельности. Материал: кровь, моча, кал, отделяемое ран, слизистых оболочек.

Статья "СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИКЕ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ"

Аннотация : В статье рассматриваются пути существующие на сегодняшний день мнтоды диагностики инфекционных заболеваний .

Ключевые слова : метод , диагностика, лечение , инфекционное заболевание.

Своевременная диагностика инфекционных болезней необходима для назначения правильного лечения. Диагностика инфекционных заболеваний проводится с использованием следующих методов:

1. Клинический метод, или симптоматическая диагностика. Опрос и осмотр пациента позволяют выявить симптомы заболевания и определить круг возможных инфекционных болезней.

2. Объективное обследование пациента: наличие и характер сыпи, состояние слизистых, языка, лимфатических узлов.

3. Эпидемиологический метод (анамнестический). Сбор сведений о пребывании в эндемичном очаге, контактах с инфекционными больными, употреблении зараженной пищи, о профилактических прививках и др.

4. Лабораторные методы диагностики инфекционных заболеваний.

Именно лабораторная диагностика играет решающую роль в постановке диагноза инфекционного заболевания, поэтому на лабораторных методах диагностики инфекций стоит остановиться подробнее.

Все методы лабораторной диагностики инфекционных болезней разделяют на две группы - неспецифические или общие (например, общие анализы крови и мочи, рентгенография органов грудной клетки) и специфические (специальные), применяемые для подтверждения предполагаемого диагноза инфекционной болезни и оценки тяжести заболевания.

Все методы специфической диагностики разделяют на группы.

1 . Микроскопический метод. Материал от больного исследуют под микроскопом. Этот метод имеет решающее значение при диагностике гельминтозов и протозойных заболеваний (малярия, амебиаз, лямблиоз и др.).

2 . Бактериологический метод. Материал от больного высевают на искусственную питательную среду и получаю культуру возбудителя с последующей его идентификацией. Вирусологический метод требует живых питательных сред (куриный эмбрион, культура тканей), сложен и поэтому используется только в крупных лабораториях.

3. Биологический метод основывается на заражении лабораторных животных материалом от больного. Затем из лабораторных животных выделяют чистую культуру возбудителя (бруцеллез, чума, туляремия, сибирская язва) или проводят на животных реакцию нейтрализации (ботулизм, столбняк).

4. Аллергический метод основан на обнаружении специфической сенсибилизации организма к определенному антигену. Накожно или, чаще, внутрикожно в организм больного вводится определенный антиген. У больного, сенсибилизированного к данному виду микроба, на месте введения специфического аллергена через 24-48 ч. развивается воспалительная реакция (положительная проба).

5. Серологический метод обнаруживает в материале от больного антигены возбудителя или антитела к ним. Метод основывается на иммунологической реакции антиген-антитело. Этот метод имеет ведущее значение при диагностике вирусных инфекций.

Антиген (АГ) возбудителя выявляют в испражнениях, сыворотке крови, ликворе, слюне и другом биологическом материале, полученном от больного. Реакции основаны на применении специальных диагностических препаратов (диагностикумов), представляющих собой носитель (лиофилизированный стафилококк, латексные частицы, эритроциты) с фиксированной на нём высокоактивной сывороткой против того или иного АГ возбудителя. Реакции высокоспецифичны и могут быть использованы как методы экспресс-диагностики в ранние сроки болезни.

Антитела (AT) в цельной сыворотке крови или её фракциях, содержащих иммуноглобулины различных классов, можно обнаружить с помощью многих специфических лабораторных методов. Наиболее популярен иммуноферментный анализ (ИФА). Исследования проводят с заведомо известными АГ.

Традиционные иммунодиагностические методы, используемые для серологической диагностики острой фазы вирусных, бактериальных и паразитарных инфекций, имеют ряд ограничений. Часто невозможно провести четкую дифференциацию между первичной инфекцией, реинфекцией или обострением инфекционного процесса, особенно при серодиагностике инфекций с нетипичной динамикой антителообразования, когда наличие иммуноглобулинов класса М (IgМ) не является достоверным и достаточным признаком для дифференциации стадий заболевания. Определение IgМ, как показателя первичной инфекции, в ряде случаев утратило свое значение, так как было доказано, что их можно выявить в сыворотке периферической крови спустя месяцы или даже годы после наступления сероконверсии (так называемые хронические IgМ). Кроме того, выявление IgМ может дать ложнопозитивные результаты, например, вследствие вторичной инфекции (экзогенная реинфекция или эндогенная реактивация инфекции). Серологическая диагностика, основанная на определении титра специфических иммуноглобулинов класса G (IgG) может быть полезной при дифференциации активного периода болезни от перенесенной в прошлом и уже неактивной инфекции. Однако этот метод имеет ряд ограничений:

· - не позволяет дифференцировать первичную и реинфекцию;

· - у пациентов с реактивацией хронического процесса не всегда наблюдается достоверный рост уровня IgG;

6. ПЦР-диагностика.

В настоящее время наиболее быстро развивается так называемая диагностика методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Это изящный метод, имитирующий естественную репликацию ДНК и позволяющий обнаружить единственную специфическую молекулу ДНК в присутствии миллионов других молекул. Суть метода заключается в многократном копировании (амплификации) в пробирке определенных участков ДНК в процессе повторяющихся температурных циклов. На каждом цикле амплификации синтезированные ранее фрагменты вновь копируются ДНК-полимеразой. Благодаря этому происходит многократное увеличение количества специфических фрагментов ДНК, что значительно упрощает дальнейший анализ. В отличии от ИФА, который широко используется для диагностики инфекционных заболеваний, ДНК- диагностика позволяет определить непосредственно возбудителя заболевания.

Кроме того, для оценки количества ДНК-мишени, в реакционной смеси используют специальные подходы, известные под общим названием количественного ПЦР-анализа. Для проведения количественного анализа используют специальные ДНК-амплификаторы с оптической насадкой (амплификаторы с детекцией в реальном времени), позволяющих детектировать флуоресценцию внутри реакционной пробирки. С помощью усовершенствованных схем постановки ПЦР можно выявлять патогенные микроорганизмы в очень низкой концентрации.

Таким образом, ПЦР - метод высокой точности в области диагностирования инфекций, вирусных болезней в любой стадии (острой или хронической), а также — на раннем этапе — до очевидных проявлений болезни путем идентификации возбудителей, на основе их ДНК, РНК, являющихся генетическим материалом, в пробах, которые получают от пациента.

Список литературы

1. Боковой А.Г., Таратина М.Э. Современные проблемы клиники, диагностики и лечения герпесвирусных инфекций у детей: Методические указания. - Москва: МАКС Пресс, 2006. - 26 с.

Введение в лабораторную диагностику инфекционных заболеваний

Лабораторные анализы могут идентифицировать микроорганизмы прямым методом (например, визуально при микроскопии, путем выращивания культур микроорганизмов) или непрямым методом (например, идентифицируя антитела к возбудителю). Основные виды анализов:

Обычно тест-культура - это золотой стандарт для идентификации микроорганизмов, но результаты могут быть недоступны в течение многих дней или недель; кроме того, болезнетворные микроорганизмы могут быть выделены в культуре, что делает полезными альтернативные тесты. После культивирования и последующей идентификации возбудителя, в условиях лаборатории возможно также оценить его чувствительность Тесты на восприимчивость Анализы на чувствительность определяют устойчивость микроба к антибактериальным препаратам путем воздействия на него стандартизированных концентраций антибактериальных препаратов. Анализ на. Прочитайте дополнительные сведения к антибактериальным препаратам. Иногда для определения специфических генов устойчивости могут быть использованы молекулярные методы.

Некоторые тесты (например, окрашивание по Граму, обычная аэробная культура) могут обнаружить большое разнообразие болезнетворных микроорганизмов. В то же время некоторые возбудители могут быть не выявлены в анализах; поэтому клиницисты должны знать об ограничениях каждого теста для конкретных микроорганизмов. В таких случаях врачи должны запрашивать анализы, специфичные для предполагаемого патогена (например, специальные красители или среда для культуры) или рекомендовать лаборатории выбирать определенные тесты для исследования предполагаемых микроорганизмов. (См. Таблицу Диагностические тесты для общих патогенов (Diagnostic Tests for Common Pathogens) Диагностические тесты для распространенных возбудителей ).

Диагностика инфекционных заболеваний

Диагностика инфекционных заболеваний является одной из самых сложных проблем в клинической медицине. Лабораторные методы исследования при ряде нозологических форм играют ведущую, а в целом ряде клинических ситуаций решающую роль не только в диагностике, но и в определении конечного исхода заболевания.

Диагностика инфекционных заболеваний почти всегда предусматривает использование комплекса лабораторных методов.

бактериологические;
серологические;
метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) для обнаружения ДНК или РНК возбудителя инфекционного заболевания в исследуемом материале.

У одних пациентов для диагностики этиологии инфекционно-воспалительного процесса достаточно провести бактериологическое исследование, в других клинических ситуациях решающее значение имеют данные серологических исследований, в третьих, предоставить полезную информацию может только метод ПЦР. Однако наиболее часто в клинической практике врачу-клиницисту необходимо использовать данные различных методов лабораторных исследований.

Бактериологические методы исследования

Бактериологические исследования наиболее часто проводят при подозрении на гнойно-воспалительные заболевания (составляют 40-60% в структуре хирургических заболеваний) с целью их диагностики, изучения этиологической структуры, определения чувствительности возбудителей к антибактериальным препаратам. Результаты бактериологических анализов способствуют выбору наиболее эффективного препарата для антибактериальной терапии, своевременному проведению мероприятий для профилактики внутрибольничных инфекций.

Возбудителями гнойно-воспалительных заболеваний являются истинно-патогенные бактерии, но наиболее часто условно-патогенные микроорганизмы, входящие в состав естественной микрофлоры человека или попадающие в организм извне. Истинно-патогенные бактерии в большинстве случаев способствуют развитию инфекционного заболевания у любого здорового человека. Условно-патогенные микроорганизмы вызывают заболевания преимущественно у людей с нарушенным иммунитетом.

Бактериологические исследования при заболеваниях, вызываемых условно-патогенными микроорганизмами, направлены на выделение всех микроорганизмов, находящихся в патологическом материале, что существенно отличает их от аналогичных исследований при заболеваниях, вызванных истинно патогенными микроорганизмами, когда проводится поиск определенного возбудителя.

Для получения адекватных результатов бактериологического исследования при гнойно-воспалительных заболеваниях особенно важно соблюдать ряд требований при взятии биоматериала для анализа, его транспортировки в лабораторию, проведения исследования и оценки его результатов.

микроскопическое исследование мазка (бактериоскопия) из доставленного биоматериала;
выращивание культуры микроорганизмов (культивирование);
идентификацию бактерий;
определение чувствительности к антимикробным препаратам и оценку результатов исследования.

Доставленный в бактериологическую лабораторию биоматериал первоначально подвергается микроскопическому исследованию.

Микроскопическое исследование мазка (бактериоскопия), окрашенного по Граму или другими красителями, проводят при исследовании мокроты, гноя, отделяемого из ран, слизистых оболочек (мазок из цервикального канала, зева, носа, глаза). Результаты микроскопии позволяют ориентировочно судить о характере микрофлоры, ее количественном содержании и соотношении различных видов микроорганизмов в биологическом материале, а также дают предварительную информации об обнаружении этиологически значимого инфекционного агента в данном биоматериале, что позволяет врачу сразу начать лечение (эмпирическое). Иногда микроскопия позволяет выявить микроорганизмы, плохо растущие на питательных средах. На основании данных микроскопии проводят выбор питательных сред для выращивания микробов, обнаруженных в мазке.

Культивирование микроорганизмов. Посев исследуемого биоматериала на питательные среды производят с целью выделения чистых культур микроорганизмов, установления их вида и определения чувствительности к антибактериальным препаратам. Для этих целей используют различные питательные среды, позволяющие выделить наибольшее количество видов микроорганизмов. Оптимальными являются питательные среды, содержащие кровь животного или человека, а также сахарный бульон, среды для анаэробов. Одновременно производят посев на дифференциально-диагностические и селективные (предназначенные для определенного вида микроорганизмов) среды. Посев осуществляют на стерильные чашки Петри, в которые предварительно заливают питательную среду для роста микроорганизмов.

Микроскопия мазков, окрашенных по Граму

1 - стрептококки; 2 - стафилококки; 3 - диплобактерии Фридленда; 4 - пневмококки

Колонии отсевают на плотные, жидкие, полужидкие питательные среды, оптимальные для культивирования определенного вида бактерий.

Выделенные чистые культуры микроорганизмов подвергают дальнейшему изучению в диагностических тестах, основанных на морфологических, ферментативных, биологических свойствах и антигенных особенностях, характеризующих бактерий соответствующего вида или варианта.

Идентификация - это комплекс бактериологических методов изучения бактерий, позволяющий определить вид микроорганизма. В Лаборатории «Ситилаб» идентификация большинства видов бактерий и грибов осуществляется на автоматическом бактериологическом анализаторе с использованием диагностических панелей зарубежного производства: на бланке результата исследования в виде наименования микроорганизма или его рода, например, Streptococcus pneumoniae (пневмококк) или Eschrichia coli (кишечная палочка).

Определение чувствительности к антибактериальным препаратам. Чувствительность к антимикробным препаратам изучают у выделенных чистых культур микроорганизмов, имеющих этиологическое значение для данного заболевания. Поэтому в направлении на бактериологические анализы требуется указать диагноз заболевания у больного. Определение чувствительности бактерий к спектру антибиотиков помогает лечащему врачу правильно выбрать препарат для лечения больного.

В Лаборатории «Ситилаб» определение чувствительности выделенной чистой культуры большинства видов бактерий и грибов осуществляется на автоматическом бактериологическом анализаторе с использованием диагностических панелей зарубежного производства к широкому спектру современных антибактериальных препаратов (от 6 до 32 препаратов, в зависимости от выделенного микроорганизма) с определением минимальной ингибирующей концентрации (МИК). На бланке результатов определения чувствительности к антибактериальным препаратам обозначение R указывает на резистентность, I - умеренную чувствительность, S - чувствительность микроорганизма к данному препарату.

Оценка результатов исследования. Принадлежность условно-патогенных микроорганизмов к естественной микрофлоре организма человека создает ряд трудностей при оценке их этиологической роли в развитии гнойно-воспалительных заболеваний. Условно-патогенные микроорганизмы могут представлять нормальную микрофлору исследуемых жидкостей и тканей или контаминировать их из окружающей среды. Поэтому для правильной оценки результатов бактериологических исследований необходимо знать состав естественной микрофлоры изучаемого образца. В тех случаях, когда исследуемый биоматериал в норме стерилен, как, например, спинномозговая жидкость, экссудаты, все выделенные из него микроорганизмы могут считаться возбудителями заболевания. В тех случаях, когда исследуемый материал имеет собственную микрофлору, как, например, отделяемое влагалища, кал, мокрота, нужно учитывать изменения ее качественного и количественного состава, появление несвойственных ему видов бактерий, количественную обсемененность биоматериала. Так, например, при бактериологическом исследовании мочи степень бактериурии (число бактерий в 1 мл мочи), равная и выше 10 5 , свидетельствует об инфекции мочевых путей. Более низкая степень бактериурии встречается у здоровых людей и является следствием загрязнения мочи естественной микрофлорой мочевых путей.

Установить этиологическую роль условно-патогенной микрофлоры помогают также нарастание количества и повторность выделения бактерий одного вида от больного в процессе заболевания.

Врач-клиницист должен знать, что положительный результат бактериологического исследования в отношении биологического материала, полученного из в норме стерильного очага (кровь, плевральная жидкость, спинномозговая жидкость, пунктат органа или ткани), всегда тревожный результат, требующий немедленных действий по оказанию медицинской помощи.

Серологические методы исследования

В основе всех серологических реакций лежит взаимодействие антигена и антитела. Серологические реакции используются в двух направлениях.

1. Обнаружение с диагностической целью антител в сыворотке крови обследуемого. В этом случае из двух компонентов реакции (антитело, антиген) неизвестным является сыворотка крови, так как постановка реакции проводится с заведомо известными антигенами. Положительный результат реакции свидетельствует о наличии в крови антител, гомологичных применяемому антигену; отрицательный результат указывает на отсутствие таковых. Достоверные результаты получают при исследовании «парных» сывороток крови больного, взятой в начале заболевания (3-7-й день) и через 10-12 дней. В этом случае удается наблюдать динамику нарастания антител. При вирусных инфекциях лишь четырехкратное и большее повышение титра антител во второй сыворотке имеет диагностическое значение.

2. Установление родовой и видовой принадлежности микроба или вируса. В этом случае неизвестным компонентом реакции является антиген. Такое исследование требует постановки реакции с заведомо известными иммунными сыворотками.

Серологические исследования не обладают 100%-й чувствительностью и специфичностью в отношении диагностики инфекционных заболеваний, могут давать перекрестные реакции с антителами, направленными к антигенам других возбудителей. В связи с этим оценивать результаты серологических исследований необходимо с большой осторожностью и учетом клинической картины заболевания. Именно этим обусловлено использование для диагностики одной инфекции множества тестов, а также применение метода Western-blot для подтверждения результатов скрининговых методов.

В последние годы прогресс в области серологических исследований связан с разработкой тест-систем для определения авидности специфических антител к возбудителям различных инфекционных заболеваний.

Авидность - характеристика прочности связи специфических антител с соответствующими антигенами. В ходе иммунного ответа организма на проникновение инфекционного агента стимулированный клон лимфоцитов начинает вырабатывать сначала специфические IgM-антитела, а несколько позже и специфические IgG-антитела. IgG-антитела обладают поначалу низкой авидностью, то есть достаточно слабо связывают антиген.

Затем развитие иммунного процесса постепенно (это могут быть недели или месяцы) идет в сторону синтеза лимфоцитами высокоспецифичных (высокоавидных) IgG-антител, более прочно связывающихся с соответствующими антигенами. На основании этих закономерностей иммунного ответа организма в настоящее время разработаны тест-системы для определения авидности специфических IgG-антител при различных инфекционных заболеваниях.

Высокая авидность специфических IgG-антител позволяет исключить недавнее первичное инфицирование и тем самым с помощью серологических методов установить период инфицирования пациента. В клинической практике наиболее широкое распространение нашло определение авидности антител класса IgG при токсоплазмозе и цитомегаловирусной инфекции, что дает дополнительную информацию, полезную в диагностическом и прогностическом плане при подозрении на эти инфекции, в особенности при беременности или планировании беременности.

Метод полимеразной цепной реакции

Полимеразная цепная реакция (ПЦР), являющаяся одним из методов ДНК-диагностики, позволяет увеличить число копий детектируемого участка генома (ДНК) бактерий или вирусов в миллионы раз с использованием фермента ДНК-полимеразы. Тестируемый специфический для данного генома отрезок нуклеиновой кислоты многократно умножается (амплифицируется), что позволяет его идентифицировать.

Сначала молекула ДНК бактерий или вирусов нагреванием разделяется на 2 цепи, затем в присутствии синтезированных ДНК-праймеров (последовательность нуклеотидов специфична для определяемого генома) происходит связывание их с комплементарными участками ДНК, синтезируется вторая цепь нуклеиновой кислоты вслед за каждым праймером в присутствии термостабильной ДНК-полимеразы. Получается две молекулы ДНК. Процесс многократно повторяется. Для диагностики достаточно одной молекулы ДНК, то есть одной бактерии или вирусной частицы.

Введение в реакцию дополнительного этапа - синтеза ДНК на молекуле РНК при помощи фермента обратной транскриптазы - позволило тестировать РНК-вирусы, например, вирус гепатита С. ПЦР - это трехступенчатый процесс, повторяющийся циклично: денатурация, отжиг праймеров, синтез ДНК (полимеризация). Синтезированное количество ДНК идентифицируют методом иммуноферментного анализа или электрофореза.

В ПЦР может быть использован различный биологический материал - сыворотка или плазма крови, соскоб из уретры, биоптат, плевральная или спинномозговая жидкость и т.д. В первую очередь ЦПР применяют для диагностики инфекционных болезней, таких как вирусные гепатиты В, С, D, цитомегаловирусная инфекция, инфекционные заболевания, передающиеся половым путем (гонорея, хламидийная, микоплазменная, уреаплазменная инфекции), туберкулез, ВИЧ-инфекция и т.д.

Читайте также: