Владивостокский Государственный Медицинский Университет
Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии
РЕФЕРАТ: Экспресс- Диагностика Особо Опасных Инфекций
Выполнил: Новак А.Л., 301 гр., л/ф, Владивосток, 1998.
Актуальность проблемы
Особо опасные инфекции (ООИ) - это инфекции, которые могут возникать среди населения в виде отдельных заболеваний, эпидемий и даже пандемий, чаще сопровождая ЧС (стихийные бедствия, войны, массовый голод и т.п.), характеризующиеся природной очаговостью, быстрым распространением и тяжелым течением.
Единого во всем мире мнения о том, какие инфекции следует причислять к ООИ пока нет, отечественные эпидемиологи придерживаются такого перечня:
Чума
Туляремия
Миелоидоз
Геморрагические лихорадки
Желтая лихорадка
Холера
Генерализованная форма сибирской язвы
Наиболее вероятное появление ООИ возможно во время ЧС. Резкое ухудшение санитарно-гигиенических условий обостряет эпидемическую ситуацию по инфекциям, которые раннее имели эндемических характер, а завезение инфекции извне прибывающими лицами приводит к тому, что потенциальные источники инфекции оказываются неизолированными и в течение длительного времени имеют многочисленные контакты с окружающими их лицами. В связи с этим до установления окончательного диагноза заболевания соблюдается строгий противоэпидемический режим. При первых признаках или подозрении на ООИ осуществляется:
Выявление контактных лиц и их обсервация;
Дача антибиотиков широкого спектра действия (доксицилин, тетрациклин и др.), т.е. экстренная профилактика;
Проведение дезинфекционных мероприятий;
Отбор материала от больных и доставка его в лабораторию для микробиологического исследования;
Организация частичной (полной) санобработки конкретных лиц.
В данной работе разбирается этап диагностики ООИ на примере чумы, холеры и туляремии. Если диагноз установлен с достаточной достоверностью, можно определить характер противоэпидемических мероприятий, установить возможный источник инфекции и механизмы его передачи. Именно по этому необходимо и оправдано применение экспресс-методов диагностики ООИ.
Общие принципы экспресс-диагностики состояний инфекции и иммунитета
Современная иммунология исключительно многолика, а сферы применения иммунологических знаний и методов беспредельно разнообразны. Они используются практически во всех разделах биологии, ветеринарии и медицины - от фундаментальных молекулярно-биологических исследовании до медико-генетического консультирования и множества других сугубо практических процедур, осуществляемых растениеводами, животноводами и медиками.
И, тем не менее, особенно важным в социальном отношении и методически наиболее передовым продолжает быть тот старейший и неуклонно развивающейся раздел иммунологии, успехами которого обеспечивается развитие теории и осуществление практики противоэпидемической работы-диагностики, профилактики и лечения инфекционных заболеваний. А методы иммунологической экспресс-диагностики имеют ключевое значение для эффективного решения названных проблем и осуществления всех соответствующих противоэпидемических мероприятий. Следующие ниже материалы и посвящены именно этому разделу прикладной иммунологии, его состоянию и перспективам развития.
Важнейшей предпосылкой эффективности любых противоэпидемических мероприятий является своевременное прогнозирование и обнаружение моментов активизации тех экологических и социально-экологических взаимодействий, которые составляют существо эпидемических процессов. Исключительное разнообразие, свойственное последним и требующее дифференциации противоэпидемических мероприятий, обусловлено не только самобытностью каждой из существующего множества инфекционных болезней. Очень большое значение имеет в этом отношении фундаментальное явление гетерогенности популяций, входящих в состав соответствующих экологических и социально-экологических систем микроб-жертва. Вариабильность этих весьма сложных биосоциальных факторов и условий в очень большой мере влияет на специфику того или иного этапа существования каждого эпидемического процесса. И своевременное распознавание этих особенностей, осуществляемое, как правило, с использованием иммунологических методов, обеспечивает ту дифференциацию противоэпидемических мероприятий, благодаря которой достигается надлежащее сочетание их эффективности и оправданности.
Активизация эпидемических процессов определяется, прежде всего, изменением соотношений между двумя основными параметрами экологических систем микроб-жертва, а 'именно между болезнетворными потенциями возбудителей соответствующих инфекций и иммунологическим статусом угрожаемых контингентов в целом и каждого из их членов в отдельности. Соотношения между этими параметрами определяют сроки и интенсивность активизации эпидемических процессов, а следовательно объем и характер противоэпидемических мероприятий. Состояние же этих параметров и соотношения между ними характеризуются главным образом с помощью иммуно-диагностических методов, позволяющих оценивать состояния инфицированности и иммунности, как индивидуумов, так и коллективов. Вполне понятно, что наибольшую ценность имеют экспрессные методы иммунодиагностики.
Иммунологические методы экспресс-диагностики состояний инфекции и иммунитета в некоторых отношениях принципиально различны, но во многих других аспектах они являются практически едиными.
Методы экспресс-диагностики инфекционных заболеваний до недавнего времени развивались главным образом на основе классических схем микробиологического анализа, который сводится к выделению в чистой культуре возбудителя и последующей его идентификации по биохимическим, тинкториальным, антигенным и другим характерным свойствам. Многоэтапность этих анализов обусловливает их длительность и практически исключает экспрессность, удовлетворяющую эпидемиологическую и клиническую практику. Длительность микробиологического анализа составляет, как минимум, несколько дней.
Экспресс-индикация - это своеобразная разведка большой армии лабораторной диагностики. Она находится на переднем крае научного поиска новых, простых, экономичных, быстрых методов индикации микробов, часть из которых в дальнейшем идет на вооружение лабораторной практики и благодаря этому последняя все время совершенствуется.
Основные объективные требования к экспрессным методам диагностики инфекционных заболеваний сводятся к следующему:
1. получение результатов анализа в максимально короткие сроки (часы, идеально-минуты);
2. возможность проведения и завершения анализа без выделения искомого микроорганизма в чистой культуре, при использовании только нативного материала, в крайнем случае-с привлечением элективных биосред для быстрого накопления возбудителей;
3. бесспорно высокая специфичность и высокая чувствительность, как предпосылки надлежащей достоверности анализа;
4. высокая производительность, простота, доступность и воспроизводимость анализов. Эти требования в равной мере приложимы и к методам экспрессной диагностики состояний иммунитета.
Предпочтительность использования того или иного из существующих методов экспресс-диагностики зависит от многих конкретных условий. Однако наиболее желательным является параллельное использование 2-3 методов. Такой подход значительно увеличивает надежность получаемого результата.
На ближайшие годы наиболее перспективными следующие направления развития экспресс-индикации микроорганизмов.
1. Энзимоиндикационное направление, связанное с экспресс-индикацией биохимических свойств и определением ферментативного спектра микробов.
По-прежнему сохранят свою значимость исследования по разработке политропных (полисубстратных) питательных сред. В нашей стране были разработаны оригинальные политропные среды и их комбинации, которые с успехом применяются в лабораторной практике.
При создании сложных поликомпонентных питательных систем необходимо исходить из различных биохимических и энергетических потребностей микроорганизмов. Для лучшего проявления жизнедеятельности и биохимической активности патогенных и других микробов в средах необходимо создавать оптимальные условия для их роста и размножения и одновременно вводить ферментируемые субстраты (углеводы, многоатомные спирты, аминокислоты и др.) с наиболее чувствительными индикаторами, которые быстро бы регистрировали их ферментацию. В результате применения оптимальных полисубстратных сред производится выделение и накопление чистой культуры микробов с одновременным определением их биохимических признаков.
Перспективным следует рассматривать развитие энзимоиндикационных методов, в которых субстрат с индикатором отделен от питательной среды и фиксирован на специальном носителе. В нашей стране разработаны углеводно-бумажные диски с защитной пленкой (бумажные реагенты для определения дезаминаз у микробов) и их аналоги БИС (бумажно-индикаторные системы), углеводно-бумажные поплавки, углеводно-полимерные пленки . Все эти препараты являются весьма перспективными, они позволяют в течение кратчайшего срока (3-5 ч), используя общепринятые питательные среды и лабораторную посуду, определять ферментативную активность различных видов микроорганизмов.
Автономный препарат - карандаш-фермент, не имеющий аналогов ни у нас, ни за рубежом, позволяет без применения питательных сред непосредственно на предметном стекле определять биохимические свойства микробов.
Полисубстратная тест-система и энзимоиндикаторная лента используются для одновременной идентификации 20 биохимических признаков у микробов. Это новые виды простых "долгоживущих" препаратов, предназначенных для быстрого и экономичного определения биохимических свойств микробов.
Электрофизический метод определения ферментативной активности микробов включает посев микробной культуры на жидкие питательные среды, содержащие пептонную воду, различные углеводы, многоатомные спирты, аминокислоты с последующим ферментативным расщеплением исследуемых веществ и образованием различных ионизированных продуктов распада, обнаруживаемых специальной электронной аппаратурой. Результаты энзимоиндикации регистрируются через 45-60 мин с момента посева материала. Метод позволяет обнаружить и идентифицировать конечные продукты распада, то есть конечные мотаболиты с определением их биохимической и химической природы. Безусловно, электрофизический метод заслуживает пристального внимания и нуждается в дальнейшем изучении и доработке.
2. Иммунологическое направление, связанное с быстрым определением как отдельных специфических детерминант, так и с индикацией целых антигенных групп и комплексов, характеризующих роды, виды и серовары бактерий. К собственно иммунологическому направлению мы относим классические иммунологические методы, основанные на использовании естественных реагентов. Реакции преципитации в жидкости по Асколи и в геле по Оухтерлоню и Манчини (особенно их микроварианты) сохраняют свое значение как методы экспресс-индикации патогенных микробов и выявления их антигенов в различных материалах.
Перспективными являются рапид-системы для одновременной и быстрой индикации различных видов микроорганизмов в реакциях микроагглютинации, хотя по-прежнему не решены вопросы создания оптимальных видов и наиболее экономичных форм таких систем. Иммунологические принципы распознавания антигенов являются весьма тонкими, специфическими, чувствительными, с большими индикационно-диагностическими возможностями. Комплексирование иммунологических принципов с физическими, химическими и некоторыми другими принципами способствовало дифференциации иммунологического направления на ряд самостоятельных направлений, которые приводятся ниже.
3. Иммунофизическое направление, использующее различные по природе, форме и величине виды мелкодисперсных носителей (сорбентов) антигенов и антител, способствующих повышению чувствительности комплексных иммунологических методов.
Реакции пассивной гемагглютинации и их модификации связаны с использованием эритроцитарных диагностических препаратов. Эритроцитарную диагностику с успехом применяются для ускоренного обнаружения и идентификации как патогенных, так и условно-патогенных микроорганизмов (например, возбудителей туляремии, бруцеллеза, сальмонеллеза и др.) в различных патологических материалах, получаемых от больных, и в объектах внешней среды. Реакции с эритроцитарными диагностикумами являются весьма чувствительными, и в этом отношении часто превосходят другие серологические реакции. Они введены в официальные инструкции по экспресс-индикации бактериальных агентов в элементах внешней среды и в материалах, полученных от пораженных людей и животных.
Одновременно продолжаются поиски новых носителей антигенов и антител, которые были бы безантигенными, стабильными, не разрушающимися при длительном хранении, а применяемые реакции - простыми по технике постановки (например, стекольные тесты) и исследования с их помощью - экономичными.
Совершенствуются реакции с применением цветных целлюлозных частиц в качестве носителей антигенов и антител. Положительными свойствами такого рода препаратов являются: 1) отсутствие собственной антигенности; 2) стабильность при длительном хранении; 3) демонстративность и простота техники постановки реакции, обычно на предметном стекле; 4) высокая скорость прохождения реакции; 5) экономичность.
Кроме того, полезным и оправданным считаем поиск новых носителей антигенов и антител. В этом отношении перспективными являются ионообменные смолы, латексы, целлюлоза и ее производные и ряд других веществ, которые могут способствовать повышению чувствительности серологических реакций.
4. Иммунохимическое направление, связанное с использованием разнообразных комплексных соединений специфических антител или антигенов с химическими веществами. Присоединенные химические вещества придают им новые феноменологические способности и свойства, тем самым, расширяя возможности экспресс-индикации микробных агентов в частности и лабораторного анализа вообще.
Большую популярность и практическую значимость приобрели методы быстрого иммунофлуоресцентного анализа (прямой, непрямой, антикомплементарный), которые ныне официально используются как методы экспрессной индикации и быстрого определения микроорганизмов.
Дальнейшее развитие весьма перспективного иммунохимического направления во многом зависит от химиков, которые должны разработать достаточно яркие новые красители, вступающие в соединения со специфическими антителами и антигенами. В результате могут быть получены препараты с новыми феноменологическими свойствами, позволяющими проводить экспресс-индикацию микробных культур и отдельных клеток с помощью широко распространенных микроскопических устройств (типа МБИ различных марок).
5. Иммуноферментное направление, интенсивно развивающееся в последние годы. Разработаны прямой, непрямой, антикомплементарный и другие методы быстрого обнаружения микробов путем использования иммуноэнзимологического принципа; предложены новые виды ферментов, а также разнообразные виды хромогенных субстратов. Данное направление является весьма перспективным, развитие его может привести в ближайшие годы к появлению новых методов экспресс-индикации микроорганизмов.
6. Иммуноэлектрофоретическое направление успешно развивается с конца 50-х годов. Разработаны многочисленные методы иммуноэлектрофореза. Однако для целей экспресс-индикации микробов чаще прибегают к встречному иммуноэлектрофорезу. Применение новых химических красителей, ферментной или радиоактивной метки позволит резко повысить чувствительность метода иммуноэлектропреципитации.
7. Иммунорадиологическое направление связано с использованием разнообразных конъюгатов специфических антител или антигенов, соединенных с радиоактивными веществами, которые придают им новые феноменологические свойства и способности, расширяя возможности экспресс-индикационного метода. Весьма перспективно дальнейшее развитие иммунорадиологического направления, так как оно несомненно приведет к созданию новых, простых методов экспресс-индикации микроорганизмов.
8. Микроцитологическое направление быстрого цитоморфо-логического анализа связано с использованием светлопольной, фазово-контрастной или люминесцентной микроскопии бактериологических мазковых препаратов, обработанных и окрашенных красителями, позволяющими быстро идентифицировать микроорганизмы по их морфологии и специфическим структурным элементам микробной клетки. Исследованию подвергают как нативный (гной, мокрота, моча, СМЖ, различные экссудаты и др.), так и обогащенный (например, центрифугированием, фильтрованием и другими методами) патологический материал.
9. Бактериологическое направление связано с ускоренным выделением и накоплением бактериальных популяций патогенных, условно-патогенных и санитарно-показательных микроорганизмов. Оно основано на использовании оптимальных ростовых питательных сред, содержащих необходимые биостимуляторы, для ускоренного получения бактериальной культуры и частичной их идентификации по совокупности культуральных признаков.
10. Фагодиагностическое направление, которое предусматривает, с одной стороны, идентификацию микробов с помощью специфических индикаторных бактериофагов, а с другой,- обнаружение и индикацию специфических фагов в патологическом и другом материалах с помощью индикаторных микробных культур.
Ускоренная фагодиагностика в ряде случаев является необходимым и полезным методом, позволяющим значительно сократить сроки исследований и установить природу возбудителя даже в тех случаях, когда другими методами, в виду его изменчивости или загрязненности материала, он остается нераспознанным.
11. Биологическое направление, связанное с изучением токсических и агрессивных свойств патогенных микроорганизмов. Биологические методы осуществляются на одноклеточных организмах, на культурах клеток, куриных эмбрионах, а также на здоровых, а еще лучше специально подготовленных лабораторных животных. Эти методы более трудоемкие и менее точные по сравнению с другими.
12. Физико-химическое направление. Это направление связано с использованием сравнительно быстрых, но в то же время и достаточно сложных по аппаратурному оформлению методов. Сюда входят методы изучения бактериальных популяций и их экстрактов с помощью хроматографии (газожидкостная и др.), спектроскопии (инфракрасной, ультрафиолетовой и др.), резистографии в отношении различных антибиотических, химических и лекарственных веществ, а также методы температурной и кислотной агрегации, коагуляции микробных суспензий и их токсинов.
13. Рецепторное и генетическое направления быстрой индикации патогенных и санитарно-показательных микроорганизмов. Методы, основанные на этих принципах, только начинают развиваться. Так, с помощью целлюлозно-глобулинового или эритроцитарно-глобулинового диагностикумов быстро обнаруживают патогенный стафилококк, содержащий белок А, а путем гомологии неизвестных нуклеиновых кислот с известными нуклеиновыми кислотами устанавливают вид патогена.
14. Комплексное направление ускоренной идентификации патогенных и санитарно-показательных микроорганизмов, использующее методы экспресс-индикации, основанные на интеграции различных принципов, связано с разработкой и созданием индикаторных тест-систем, позволяющих в течение короткого срока и с минимальными затратами на анализ определить комплекс основных признаков патогена или санитарно-показательного представителя, достаточных для его идентификации до рода, вида и даже типа.
15. Направления, связанные с разработкой новых принципов микробиологического анализа. Вполне вероятно, и мы вправе ожидать в ближайшие 5-10 лет появления новых идей, подходов и принципов в микробиологической науке и смежных с ней областях. Открытие новых видов рецепторной, иммунологической и генетической специфичности у микробов позволит создать новые и возможно более совершенные методы быстрой идентификации микроорганизмов.
Основные пути развития экспресс-индикации микроорганизмов на ближайшие годы:
1) создание и конструирование новых препаратов, способствующих ускорению и удешевлению исследований, повышению эффективности лабораторной диагностики инфекций и индикации патогенных и других микроорганизмов. На этом пути предстоит сделать очень многое, поскольку общепринятые диагностические препараты в значительной степени исчерпали свои потенциальные возможности;
2) разработка новых более чувствительных, простых методов лабораторного анализа.
3) разработка комплексных методов и видов исследований. Будет продолжаться дальнейшая интеграция методов и видов исследований, имеющих разные принципы действия, лежащие в их основе;
4) создание новых схем исследований. Поскольку лабораторная диагностика инфекционных болезней, а также экспресс-индикация, хотя и в меньшей степени, связаны с изучением комплекса различных свойств и особенностей микроорганизмов с использованием обычно разнообразных методов и приемов, основанных на различных принципах, то создание новых схем исследований с применением новых методов является объективной реальностью и важной задачей, вытекающей из существа самого процесса развития микробиологического анализа;
5) разработка и создание новых методов регистрации и учета результатов экспресс-индикационных и лабораторных исследований.
6) разработка новой микроминиатюрной лабораторной посуды, аппаратуры и приборов для исследований;
7) автоматизация и компьютеризация исследований.
В современных условиях эти вопросы должны решаться комплексно.
Таким образом, рассмотренные основные направления и пути развития экспресс-индикации микроорганизмов в период современного научно-технического прогресса естественных наук безусловно получат дальнейшее ускоренное развитие, а микробиологическая лабораторная практика обогатится новыми быстрыми методами индикации микробов.
Экспресс-диагностика холеры
Холеру вызывают два биовара Vibrio cholerae. Один из них, выделенный Кохом в Египте в 1883 году, назвали классическим, другой, полученный Ф.Готшлихом на карантинной станции Эль-Тор в Северной Африке в 1906 году - V.eltor. оба биовара неагглютинирующиеся вибрионы (НАГи), галофильные парагемолитические вибрионы, продуцирующие гемолизин, и нехолерные вибрионы-кислотообразователи включены в род Vibrio семейства Vibrionaceae.
Это острая кишечная инфекция, сопровождающаяся резким обезвоживанием и обессоливанием организма. Источником инфекции является человек - больной или носитель. Механизм передачи фекально-оральный.
Возбудители имеют соматический О- и жгутиковый Н-антигены. О-антиген обладает видовой и типовой специфичностью. По строению О-антигена различают долее 40 сероваров. Развивающийся к холере иммунитет носит гуморальный характер.
Материал для исследования: испражнения, рвотные массы, трупный материал.
Метод массового исследования на вибриононосительство. Материал берется непосредственно из кишечника при помощи стеклянной трубочки диаметром 0,5 см (для детей), 1,5 см (для взрослых) и длиной 15 см с оплавленными концами (при отсутствии трубочек используют ватные тампоны на деревянных палочках). Трубочку немедленно погружают во флакон, содержащий 100 - 200 мл 1% пептонной воды и агглютинирующую холерную О-сыворотку в разведении до половины ее титра. В один и тот же флакон берут материал от 10 лиц. Флаконы помещают в термостат при 370С. Через 3 - 4 часа холерные вибрионы начинают агглютинироваться и постепенно (в течение ближайших 2 часов) падают в виде хлопьев на дно флакона. Исследуя под микроскопом окрашенные мазки и "висячую каплю", обнаруживают склеившихся и частично свободных вибрионов. Через 6 часов дается ответ и в случае обнаружения холерных вибрионов немедленно производится посев индивидуально от каждого из 10 лиц. Такой метод дает возможность исследовать до 16 000 человек за 3 - 4 дня.
Метод иммунодиагностической микропленки. Изучение антигенных свойств холерных вибрионов проводят путем постановки пробирочной или пластинчатой реакции агглютинации с использованием сухих лиофилизированных диагностических агглютинирующих холерных 0-сывороток и сывороток Огава и Инаба. Сыворотку разводят в физиологическом растворе или дистиллированной воде и смешивают при постановке агглютинации на стекле с исследуемой культурой вибрионов. При подготовке сыворотки используется дополнительная посуда, что усложняет работу бактериолога, а в оставшейся разведенной сыворотке быстро прорастает бактериальная микрофлора и инактивирует ее.
Для изучения антигенной структуры холерных вибрионов были разработан иммунодиагностический препарат в виде микропленок разового применения, который обладал достаточной специфичностью, демонстративностью и экономичностью. Иммунодиагностические холерные микропленки (ИХМП) в виде полимерной пленки с нанесенными высушенными каплями, фиксированными на бумаге, содержат минимальное количество сыворотки, пленкообразующий компонент и консервант. Пленкообразующий компонент связывает, склеивает и фиксирует микроколичества ингредиентов к поверхности носителя, исключает крошение микропленок; консервант предохраняет препарат от разрушения при длительном хранении.
Концентрация диагностической сыворотки в ИХМП является достаточной, поскольку после эмульгирования в капле физраствора, антитела содержатся в титре 1:100, что полностью обеспечивает ход реакции. Тем самым обеспечивается достаточная концентрация антител, снижается, расход диагностической сыворотки и исключается возможность ее неиспользования. При этом создаются условия для быстрого растворения ИХМП, контакта ее с холерными вибрионами и проведения реакции непосредственно на полимерной пленке.
Готовые ИХМП хранят в темном сухом месте при 4- 7°С в картонных коробках (срок годности 3 года - срок наблюдения) и по мере надобности ИХМП используют для определения холерных вибрионов. Для исключения случайного заражения окружающих предметов ИХМП помещают в чистую чашку Петри. На поверхность ИХМП наносят каплю физиологического раствора, в которой растворяют ее. Разведенную сыворотку смешивают с изучаемой культурой вибрионов, снятой бактериологической петлей с питательной среды. При другом варианте постановки реакции ИХМП снимают скальпелем с бумажной подложки и переносят на предметное стекло, растворяют в капле физиологического раствора и смешивают с изучаемой культурой вибрионов.
При положительной реакции через 1-3 мин появляются зерна агглютината, окрашенные в зеленый цвет, а капля просветляется. При отрицательной реакции капля остается гомогенно-мутной.
Использованную часть полимерной пленки отрезают, а оставшуюся часть пленки с ИХМП сохраняют в той же чашке Петри для дальнейших исследований. Использование ИХМП в исследованиях вибрионов и других микроорганизмов позволяет получить статистически достоверные результаты, сэкономить дорогостоящие диагностические сыворотки, повысить качество и эффективность исследований.
Реакция агглютинации микрометодом. В последнее время в бактериологической практике нашел довольно широкое применение микрообъемный метод постановки серологических реакций с использованием специальных планшеток и микротитровальных игл .
Реакции агглютинации микрометодом ставят с холерными агглютинирующими референс-сыворотками в полистроловых микротитровальных планшетках с плоским или V-образ-ным дном, предназначенных для иммунологических реакций, используются мпкротитровальные планшетки с объемом лунок 0,4 мл и в пробирках параллельно. Предварительно планшетки тщательно промывfют проточной водой, каждую лунку прополаскивали дистиллированной водой и хорошо просушивали, затем делали надписи простым карандашом.
Во все лунки четырех рядов пипеткой-капельницей из микротитратора Такачи вносят 0,85% раствор хлористого натрия (рН 7,2) в объеме 0,05 мл, затем в первую лунку каждого ряда - того же объема соответствующей сыворотки в разведении 1:25 и проводят ее титрацию микротитроваль-ной иглой с головкой (объем 0,05 мл), удаляя из последней лунки по 0,05 мл.
После титрации сывороток во все лунки, кроме их контролей, вносят 0,05 мл взвеси исследуемой агаровой культуры. Эту манипуляцию проводят на подносе.
По окончании титрации планшет накрывают крышкой и ставят на подносе в термостат при 37° С. После 2-часовой экспозиции проводят окончательный учет реакции под стереомикроскопом (МБС-1, МБС-2) в косопроходящем свете. При учете реакции крышку с планшетки не снимают, в случае ее запотевания заменяют другой.
После учета реакции планшетку и крышку складывают в кювет и заливают 5'% хлорамином так, чтобы все лунки планшетки были заполнены дезраствором.
Исследования показали, что все холерные вибрионы классического и эльтор биоваров агглютинируются холерной видовой 0-сывороткой в микрообъемах.
Что касается агглютинабельности типоспецифическими сыворотками, то прослеживается следующая закономерность:
при постановке с сывороткой Инаба в микрометоде агглютинировались 100, а в пробирках-90% штаммов классического холерного вибриона серовара Инаба. Холерные вибрионы биовара эльтор серовара Инаба агглютинировались в планшетках и пробирках соответственно в 95 и 96% случаев. У холерных вибрионов классического и эльтор биоваров серовара Огава соотношения в обеих методиках были практически те же.
Интересен факт, что при постановке реакции агглютинации с RO-сывороткой наибольшее число штаммов, агглютинирующихся RO-сывороткой до титра, было выявлено в микрометоде; в пробирках агглютинация установлена у одного штамма.
Все штаммы вибрионов 040-056 сероваров в микрометоде не агглютинировались холерными агглютинирующими сыворотками, а в пробирках штамм II 258-1099 (040 серовара) агглютинировался всеми холерными сыворотками.
Большинство изученных штаммов представителей семейства Enterobacteraceae также не агглютинировалось холерными агглютинирующими сыворотками, за исключением Sh. flexneri 2503, у которого в пробирках была выявлена агглютинация со всеми сыворотками, и штамма S. typhimurium 21, у которого отмечена неспецифическая реакция агглютинации со всеми сыворотками как в пробирках, так и в планшетках.
При пользовании этим методом расход агглютинирующих сывороток уменьшается в 10 раз, значительно сокращается время, необходимое для постановки реакции, и ускоряется срок выдачи ответа. Кроме того, описанный метод менее трудоемок. Таким образом, стандартность, достоверность полученных результатов, высокая экономичность метода позволяют рекомендовать его при идентификации холерных вибрионов, изучении штаммов и популяции штаммов холерных вибрионов по признаку агглютинабельности.
А также:
Иммобилизация вибрионов холерными сыворотками и типовыми холерными фагами. Капли испражнений или материала с поверхности пептонной воды обрабатывают холерной О-сывороткой, типовыми сыворотками Огава и Инаба или типовыми холерными фагами. Готовят из них препараты "раздавленная капля", которые исследуют с помощью темнопольной и фазовоконтрастной микроскопии. В положительном случае через 3-5 минут движение вибрионов прекращается.
РИФ. Препараты из исследуемого материала обрабатывают флюоресцирующей противохолерной сывороткой и исследуют в люминесцентном микроскопе. Положительным результатом считается обнаружение в препарате даже единичных вибрионов с ярким желто-зеленым свечением в виде блестящего ободка по периферии клетки. Положительный результат можно получить через 1-2 часа после начала исследования при концентрации вибрионов не менее 106 клеток в 1 мл., поэтому рекомендуется предварительно подращивание материала на питательных средах.
Экспресс-диагностика туляремии
Возбудитель туляремии (Туляре - район Калифорнии) - Franciella tularensis относится к роду с невыясненным положением в систематике микробов. Этиологическая природа туляремии была установлена в 1912 году Г.Мак-коем и Ш.Чепиным, а далее подробно изучена Э.Франсисом.
Туляремия - тяжелая кровяная зоонозная инфекция с природной очаговостью. Основные источники инфекции - водяные крысы, ондатры, зайцы, крысы, мыши. Больной человек неконтагиозен и для возбудителя является биологическим тупиком. Передается трансмиссивным путем через клещей, а нередко и контактным, алиментарным или аспирационным путем.
Возбудитель содержит нуклеопротеидный О- и оболочечный белково-липидный Vi-антиген. У перенесших болезнь вырабатывается очень напряженный и длительный иммунитет.
Материал для исследования: кровь, гной, пунктат бубона, слизь из зева.
Реакция агглютинации-рассеивания. Предложена простая, быстрая, высокочувствительная и специфичная реакция агглютинации-рассеивания, для постановки которой используется антительный диагностикум. Это суспензия темно-коричневого цвета, представляющая собой комплексное соединение шаровидных крупнодисперсных НК-частиц (Никитин и Котич) и противотуляремийных иммуноглобулинов. Препарат хранят в холодильнике при +4°С в течение 2-3 лет. По истечении 3 лет препарат можно ресенсибилизировать, так как НК-частицы высокостабильны.
Для постановки реакции агглютинации-рассеивания на тщательно обезжиренное предметное стекло наносят слева каплю исследуемого материала (опыт), справа - каплю физиологического раствора или гетерологичного микроба (контроль). Затем к каплям добавляют по одной капле НК-антительного туляремийного диагностикума. Перемешивание капель производят путем вращательного движения предметного стекла по часовой стрелке и через 1- 5 мин оценивают результаты реакции.
Учет и оценка результатов производятся невооруженным глазом, а также с помощью лупы и микроскопа в течение 1-5 мин. При положительной реакции в случае наличия туляремийного микроба или его антигена в исследуемом материале в небольших количествах (до 1-3 млн по стандарту ГКИ) отмечается феномен рассеивания шаровидных НК-частиц по всей площади капли, что регистрируется под малым увеличением микроскопа, а при концентрации 3-5 млн и более - феномен образования темно-коричневых зерен агглютината, видимых невооруженным глазом. При отрицательной реакции формируется четко очерченное, темно-коричневое пятно или точка в центре капли.
Предлагаемая реакция с использованием туляремийного НК-диагностикума предназначена для быстрого выявления специфического антигена при исследовании объектов внешней среды, пищевых продуктов, трупов павших грызунов, а также в тех случаях, когда из-за массивного пророста посторонней микрофлоры или гибели микроба выделение его посевом или через биологическую пробу не удается. Реакция строго специфична и позволяет обнаруживать туляремийный микроб в небольших количествах (300 тыс. - 1 млн. м.к./мл) или его антиген.
А также ТИФМ и др.
Экспресс-диагностика чумы
Возбудитель чумы был открыт в 1894 году в Гонконге А.Иерсеном и в его честь был назван Yersinia pestis. К роду иерсиний относятся также Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica, вызывающие септические гастроэнтероколиты или иерсиниозы.
Чума - особо опасная, очень тяжелая кровяная инфекция, склонная к широкому распространению и дающая высокий процент смертности (от 20 до 100%). Это зоонозная трансмиссивная природно-очаговая инфекция. Источники - крысы, суслики, песчанки, полевки, сурки, мышевидные грызуны.
Переносчики - кровососущие насекомые.
В составе бактерий чумы содержится более полутора десятков специфических и групповых антигенов. Переболевшие приобретают пожизненный, устойчивый иммунитет фагоцитарного характера.
Материал для исследования: содержимое бубонов, отделяемое язв, мокрота, кровь, испражнения.
Метод бумажных индикаторных систем. Классические методы (посев на среды Гисса) громоздки, требуют много времени и большого количества питательных сред, имеющих ограниченный срок годности. В настоящее время эти методы не удовлетворяют запросам противочумной системы. В настоящее время наиболее перспективным методом определения ферментативной активности штаммов возбудителя чумы с целью идентификации выделяемых культур и изучения их свойств можно считать метод углеводно-бумажных дисков, предложенный В.М.Никитиным и С.В.Плугару. В качестве среды лучше использовать бульон Хоттингера, т.к. он дает наиболее быструю ферментацию - 3 часа. Целесообразно применять БИС в полевых условиях, так как наборы компактны и могут длительное время храниться при комнатной температуре.
Фаготипирование. 1. Внесение бактериофага в исследуемый материал в момент его посева на агар с генцианвиолетом позволяет обнаружить под микроскопом негативные колонии фага или "дорожку" в первые часы, когда рост бактерий еще почти не заметен (через 2,5 - 3 часа). Метод прост, доступен и дает хорошие результаты при высокой концентрации чумного микроба и при относительно большом содержании посторонних микроорганизмов.
2. Определение нарастания титра чумного фага, вносимого в исследуемый материал, где в случае наличия возбудителя фаг начинает размножаться уже через 30-40 минут. В жидкий исследуемый материал (25-50-100 мл) и в контрольную жидкость добавляют столько фага, чтобы получить его разведение 1:50 - 1:100; ставят пробы в термостатах при 370C на 45-60 минут. После инкубации берут 0,5 мл жидкости из каждой пробы и разводят бульоном в 10 раз; из этого первого разведения фага готовят серию последовательных 10-кратных разведений (до 10-10 - 10-11). По 0,5 мл жидкости из каждого разведения исследуемого и контрольного рядов добавляют к 2,5 мл полужидкого агара (0,1%), предварительно расплавленного и затем охлажденного до 48-500С. Тут же к агару добавляют 0,1 - 0,2 мл взвеси 1 - 2 суточной индикаторной культуры (вакцинный штамм чумного микроба), содержащий 15-20 млрд микробов в 1 мл. Содержимое пробирок тщательно перемешивают и выливают на чашки Петри с 2% агаром Хоттингера. После того, как полужидкий агар застынет, чашки перевертывают дном кверху и ставят в термостат при 370С. Учет результатов производят через 3-4 часа. На фоне сплошного роста индикаторной культуры видны стерильные пятна (негативные колонии фага), количество которых на чашках с исследуемым материалом может превосходить в 100-1000 и более раз число негативных колоний на контрольных чашках. Благодаря хорошей диффузии фаговых частиц и бактериальных клеток через полужидкий агар двухслойный метод дает стерильные пятна большего размера, чем при размазывании исследуемой массы шпателем по поверхности агара. Подсчет колоний ведут в счетной камере.
А также: РИФ, РПГА и др.
Некоторые другие методы
Хемилюминесцентный иммуноанализ. Новым этапом на пути развития иммунологических методов диагностики ООИ является хемилюминесцентный иммуноанализ - ХЛИА. Преимущество этого метода определяется его высокой чувствительностью, относительной простотой и производительностью, возможностью полной автоматизации
В открытой литературе имеются отдельные сообщения, посвященные применению ХЛИА в медицинской микробиологии, как для обнаружения бактериальных антигенов, так и для поиска специфических антител
Цель нашей работы заключалась в отработке оптимальных условий постановки ХЛИА для ускоренной диагностики ООИ, сравнительной оценке этого теста с общепринятыми реакциями - МФА, РПГА и ТИФА.
Объектами исследования служили взвеси возбудителей чумы, сапа, мелиоидоза, бруцеллеза и сибирской язвы, обеззараженные 0,5% формалином, всего 100 штаммов.
Специфичность препаратов и метода контролировали на 42 штаммах близкородственных и гетерологичных микроорганизмов.
В качестве диагностических препаратов для обнаружения возбудителей чумы, сапа, мелиоидоза, бруцеллеза и сибирской язвы в ТИФА и ХЛИА использовали специфические иммуно-пероксидазные конъюгаты к соответствующим возбудителям ООИ, полученные методом перйодатного окисления на основе иммуноглобулинов из кроличьих иммунных сывороток и пероксидазы, рабочее разведение которых составляли соответственно 1:200-1:300 и 1:1000-1:1500.Подготовку и постановку ТИФА и ХЛИА осуществляли общепринятым способом В качестве субстратов использовали: для ТИФА - о-фенилендиамин, для ХЛИА - смесь люминола с перекисью водорода и р-йодфенола. Постановку МФА и РПГА проводили по общеизвестной методике.
Результаты ТИФА и РПГА учитывали визуально, МФА - при помощи люминесцентного микроскопа, ХЛИА - на люминометре.
Чувствительность ХЛИА на 1-2 порядка выше, чем ТИФА и на 2-4 порядка превышает чувствительность общепринятых тестов - МФА и РПГА. При этом метод достаточно специфичен.
Хемилюминесцентный анализ при использовании автоматических приборов постановки и учета результатов отличается экономичностью и высокой разрешающей способностью, заслуживает внедрение в практику медицинских и ветеринарных лабораторий.
Специфичность ХЛИА зависит от качества использованных иммуноглобулинов. На 42 близкородственных и гетероло-гичных штаммах положительные реакции получены с Y. pseu-doTuberculosis 816111(37°) с чумными общими ИПК и В. sereus 1 и 3 с сибиреязвенными ИПК в концентрациях 1 -106 м. т./мл.
ХЛИА следует рекомендовать для лабораторной диагностики ООИ особенно в тех случаях, когда в исследуемом материале предполагается незначительное содержание возбудителя.
Иммуноблотинг. Иммуноблоттинг - разновидность гетерогенного иммунного анализа. Сущность его заключается в переносе молекул исследуемого вещества с одного твердого носителя, используемого для фракционирования биополимеров, на другой, где с помощью иммунохимической реакции происходит их специфическое выявление.
В зависимости от исследуемого вещества различают ДНК,- РНК и белок - блоттинг.
При постановке иммуноблоттинга соблюдается следующая методическая последовательность: электрофоретическое разделение анализируемого материала на индивидуальные белки или полипептиды в геле; получение реплики путем блоттинга белков или полипептидов с геля на твердофазный матрикс; блокирование фона, отмывка от компонентов, используемых при блокировании фона; инкубирование со специфической тест-сывороткой; отмывка от избытка сыворотки; инкубирование с Jg к антителам специфической тест-сыворотки, конъюгированными с меткой; отмывка от избытка меченого иммунореагента; выявление тестируемых антигенов авторадиографически или ферментативно по реакции с соответствующим субстратом.
Иммунохимическое выявление антигенов можно проводить с помощью антител, конъюгированных с меткой. В качестве метки в последнее время широко применяют либо радиоактивные изотопы, либо ферменты (пероксидазу, щелочную фосфатазу, лактамазу и др.).
Время блоттинга путем диффузии составляет 36-48 ч. Но наиболее быстрый и эффективный способ переноса белков с гелей - электроблот, время которого, в основном, составляет 1-3 ч (2), для некоторых высокомолекулярных белков- более 12 ч.
Конкретный выбор сорбентов для различных модификаций блотов (нитроцеллюлоза либо бумага, обработанная соответствующим образом), выбор условий блокирования и иммуно-химического выявления антигенов полностью зависит от антигена, его количества, метода иммуноанализа и целей исследования.
Метод ИБ по целому ряду обстоятельств получил наибольшее распространение как метод, пригодный для использования в качестве теста подтверждения.
Безусловное достоинство метода - возможность тестирования антител к слабо или вовсе нерастворимым антигенам и исключение стадии введения радиоактивной метки в антигены.
О чувствительности в случае ИБ судят по предельному количеству нанесенного на гель антигена, которое при фракционировании белков удается выявить иммунохимически после переноса с геля на твердую фазу (нитроцеллюлозу). Общая чувствительность анализа зависит от целого ряда причин: условий фракционирования и иммобилизации антигена на твердом носителе, уровня фона, специфичности и аффинности антител. Важное значение имеет вид используемой метки и способ ее выявления.
Таким образом, метод иммуноблотинга позволяет идентифицировать зоны антигена на твердой фазе, не связывая весь белок с антителами специфической сыворотки. Иммуноблотинг и его модификации в основном используются для типирования бактериальных и вирусных антигенов и антител, особенно в случае недостаточной разрешающей способности обычных систем, а также при анализе иммуноглобулинов, нуклеиновых кислот или как тест подтверждения в сочетании с другими методами.
Обнаружение возбудителей, антигенов и антител при помощи суспензионных препаратов. Принцип: фиксированные на частицах компоненты вступают в реакцию антиген-антитело, которая сопровождается образованием крупных, видимых невооруженным глазом агломератов. В суспензионных препаратах для обнаружения и количественного определения антигенов и антител используется свойство многих неорганических и органических веществ, таких как активированный уголь, дерматол, бентонит, каолин, гидроокись алюминия, силикаты, сульфат бария, полистирол и т. д. физически сорбировать биополимеры на своей поверхности.
В. Никитина применила цветные целлюлозные антигены для ускоренной диагностики чумы и туляремии, которые за 5-10 минут дают возможность в реакции непрямой агглютинации обнаружить иммунные антитела. Eisler показал, что животный уголь адсорбирует антитела против холерного гемолизина. Величина адсорбции антигемолизинов зависит от титра антигемолитической сыворотки. Животный уголь интенсивно адсорбирует антигемолизины из сывороток с невысоким титром антител. С возрастанием титра антигемолитических сывороток интенсивность адсорбции антигемолизинов углем уменьшается. Древесный уголь или частички химически чистого угля могут быть использованы как носители антител аналогично латексу и бентониту. Препараты типа угольных сывороток обладают двумя ценными свойствами: они сохраняются длительное время в сухом виде и не нуждаются в добавлении консервантов. Как показали исследования Р. X. Яфаева, антитела могут быть фиксированы на поверхности частиц активированного угля адгезионным методом - путем прикрепления антител к частицам пленкой денатурированного белка. Суспензия частиц угля, содержащая адсорбированные антитела специфически агломерирует при добавлении к ней гомологичного антигена.
Использование анионообменной смолы в качестве носителя антител нашло применение при обнаружении возбудителей холеры и везикулярного стоматита. Частицы смолы, соединенные с антителами, агглютинируют при добавлении материала, содержащего специфический антиген.
Заключение
Существует большое разнообразие методов экспресс-диагностики особо опасных инфекций, основанных на различных принципах. Выбор того или иного должен производится в соответствии с техническими возможностями лаборатории, контингентом зараженных людей, характером и масштабом распространения предполагаемой инфекции. Диагностику необходимо провести в наиболее короткие сроки, так как от этого зависит эффективность изоляции и лечения больных. При работе с патологическим материалом важно учитывать и предупреждать возможность заражения медицинского персонала, поэтому надо строго соблюдать инструкции по сбору материала от больных.
Классические методы экспресс-диагностики в большинстве своем исчерпали себя, в связи с этим необходимо разрабатывать принципиально новые, такие как ПЦР и др. и автоматизировать существующие.
Таким образом, экспресс-диагностика ООИ и по сей день остается актуальной и одной из важнейших задач микробиологии и эпидемиологии.
Список использованной литературы
Ускоренные методы диагностики инфекционных болезней (сб. тр.) -Кишинев, "ШТИИНЦА", 1987.
Препараты для экспресс-диагностики (сб. тр.) - Ленинград, 1981.
Иммунохимия и лабораторная диагностика особо опасных инфекций (сб. тр.) - Саратов, 1985.
Щербак Ю.Ф. Особо опасные инфекции - М., "Медицина", 1975.
Ранняя и дифференциальная диагностика основных инфекционных заболеваний (уч.-мет. пособие) - Ленинград,1988.
Медицина катастроф (уч. пособие) - М., "ИНИ Лтд", 1996.
Лебедева М.Н. Руководство к практическим занятиям по медицинской микробиологии - М., "Медицина", 1973.
Борисов Л.Б., Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии - М., "Медицина", 1993.
Повлович С.А. Медицинская микробиология в графах - Минск, "Вышэйшая школа", 1986