Obsah:
1. dvoudenní téma – morfologie, kultivace na tuhé půdě
2. dvoudenní téma – identifikace kmene
3. dvoudenní téma – stanovení citlivosti kmene
1. dvoudenní téma – morfologie, kultivace na tuhé půdě
První dvoudenní praktikum je úvodní postup při stanovení přítomnosti bakteriálního původce v odebraném vzorku od pacienta. Základní metodou je kultivace za účelem získání čisté kultury. Fyziologické projevy původce jsou tak náležitě zesíleny a lze je později použít k identifikaci. Mikroskopické vyšetření je rovněž cenné, ale jen málokdy umožňuje definitivní závěr. |
Úloha č. 1: Mikroskopická morfologie bakteriální směsi ze vzorku. Provádí se první den. Cílem je osvojit si přípravu preparátu, práci s imerzním objektivem, vidět rozličné tvary bakterií a uvědomit si značné množství bakterií na osídleném povrchu.
|
Úloha č. 2: Technika očkování výtěru na krevní agar. Cílem je seznámit se s očkováním na tuhou půdu a s rozličnou morfologii kolonií. Provádí se první a druhý den.
|
Úloha č. 3: Semikvantitativní stanovení počtu bakterií v moči pacienta. Provádí se první a druhý den. Studenti pracují ve skupinách (2 skupiny v každé řadě). Cílem je ukázat jednu z technik stanovení počtu bakterií v tekutém vzorku na příkladu vyšetření moče a seznámit se s Uricultem. Moč bude představovat tekutina v odběrové nádobce s přidanými bakteriemi (fermentující G- tyčky). Nejčastějším vyvolavatelem infekcí močového traktu jsou G- fermentující tyčky, např. Escherichia coli. Nález je hodnocen podle nalezené bakteriurie - u dospělého jinak zdravého pacienta je závažný nález alespoň 105 bakterií v 1 ml moče odebrané metodou středního proudu. Metoda je popsána na videu Odběr moče pro bakteriologické vyšetření.
|
Úloha č. 4: Barvení podle Ziehl-Neelsena. Studenti budou prohlížet předem připravené obarvené preparáty sputa pacienta trpícího otevřenou tuberkulózou. Provádí se první nebo druhý den. Barvicí postup je ukázán ve studijních materiálech (videoklip). Koncentrované horké barvivo je překážkou provádění této metody samotnými studenty. |
Studijní materiály - odkazy:
Laboratorní metody průkazu původce :
Odběr moče pro bakteriologické vyšetření. (Návod k použití soupravy Uricult pro rodiče ambulantních dětských pacientů).
2. dvoudenní téma – identifikace kmene
|
Úloha č.1.: Biochemické stanovení druhu kmene gramnegativních tyček, který již byl podle předběžných testů (negativní OXItest a pozitivní OFtest) zařazen do čeledi Enterobacteriaceae. Ke stanovení druhu v rámci této čeledi slouží souprava Enterotest 24N. Souprava odděleně stanovuje tvorbu 24 různých enzymů. Druh se z výsledků určuje automatizovanou výpočetní metodou. Druhové zařazení je založeno na výpočtu. taxonomické vzdálenosti kmene od typických profilů jednotlivých druhů. Shoda nemusí být stoprocentní, podle okolností stačí např. 90% shodných znaků. Provádí se první a druhý den praktika. Pravděpodobnostní diagnostické postupy se používají např. i při stanovení diagnózy infekčního onemocnění podle přítomných příznaků. Podmínkou úspěšného postupu jsou předem známá data četnosti výskytu jednotlivých znaků (příznaků) u taxonu (nemoci). PRVNÍ DEN: 1. Naočkování diagnostické soupravy Enterotest 24N.
Příprava destičky ENTEROtest 24 N:
Inokulace jamek:
Inkubace:
2. Doplňkový test na tvorbu indolu: Test je užitečný např. pro přesnější identifikaci klebsiel. Není součástí stripu - provádí se zvlášť. Princip: Principem testu je hydrolýza tryptofanu na indol, pyruvát a amoniak.
Pracovní postup:
DRUHÝ DEN Odečtení a vyhodnocení výsledků Enterotestu: Pro hodnocení barevných reakcí použijte barevnou srovnávací tabulku pro soupravu ENTEROtest 24 N. Výsledky zaznamenejte do formuláře pro záznam výsledků dodávaného se soupravou.
Proč se místo tabulek raději k interpretaci výsledků používá pravděpodobnostní přístup? Odpověď je zde: http://mikrobiologie.lf3.cuni.cz/mikrobiologie-nova/Prukaz-primy/Prukaz-kultivacni/Bakteriologicka-diagnostika/Biochemicka-identifikace Interpretaci dat získaných Enterotestem zkuste provést:
Gideon: Je databáze umožňující využít princip pravděpodobnostní diagnostiky nejen pro taxonomické zařazení neznámého kmene zachycaného u pacienta, ale např. i stanovení klinické diagnózy infekčního onemocnění výpočtem z vložených příznaků a z výsledků laboratorních testů. |
Úloha č. 2: Rychlé stanovení přítomnosti Streptococcus pyogenes ve výtěru z krku
(na odebraném tampónu).
Pro rychlý přímý průkaz původce se používá mj. imunochromatografické stanovení jeho antigenu ve vzorku (jiný název je Lateral flow immunoassay). Tato metoda se používá např. ke stanovení Streptococcus pyogenes ve výtěru z krku u pacienta trpícího angínou (antibiogram je zde bezpředmětný, protože lékem volby u této etiologie bude penicilin). Metoda se běžně používá také např. ke stanovení toxinů Clostridium difficile ve stolici pacienta trpícího průjmem nebo ji lze použít třeba i k rychlému průkazu biologické zbraně v podezřelé zásilce. Princip je popsán např. zde: http://www.cytodiagnostics.com/store/pc/Lateral-Flow-Immunoassays-d6.htm . Hledaný antigen, je-li ve vzorku přítomen, difunduje směrem k volně rozptýlené specifické protilátce v soupravě. Tato protilátka je předem konjugována s barevnými mikročásticemi (koloidní zlato nebo obarvené latexové mikročástice). Odtud dále difunduje komplex antigen-značená protilátka, v negativním případě (není-li hledaný antigen přítomen) jen značená protilátka unášená rozpouštědlem. Komplex antigen-protilátka je po cestě zachycen další protilátkou proti prokazovanému antigenu, která je tentokrát pevně uchycena. Tak vznikne barevný proužek signalizující přítomnost hledaného antigenu. Pro kontrolu je o kus dál pevně uchycena protilátka proti značené protilátce. Tak vznikne druhý proužek signalizující správně provedenou reakci. U pozitivních vzorků tak vidíme proužky dva, u negativního jeden. Návod je zde: StrepA.pdf . Před prací si jej pečlivě prostudujte. Studenti si PRVNÍ DEN ve skupinách provedou průkaz přítomnosti Streptococcus pyogenes na dodaném již infekčním tampónu (nestrkat to krku !!!), kultivační metodou a imunochomatograficky. Některé tampóny budou obsahovat jen bakterie běžné flóry.
|
3. dvoudenní téma – stanovení citlivosti kmene
Pro téma antibiotika si studenti si předem osvojí základy uvedené v příručce http://mikrobiologie.lf3.cuni.cz/mikrobiologie-nova/ - všechno ze sekce průkaz přímý/ průkaz kultivační/ antibiotika. Pro téma hemokultura si studenti předem osvojí základy uvedené v http://mikrobiologie.lf3.cuni.cz/mikrobiologie-nova/Prukaz-primy/Prukaz-kultivacni/Bakteriologicka-diagnostika/Druhy-materialu/Hemokultura a v instruktážním filmu http://mikrobiologie.lf3.cuni.cz/ustavy/mikrobiologie/film/hemokultura.wmv případně v jiném podobném materiálu, který si najdou na internetu.
|
Úloha č. 1: Stanovení citlivosti kmene k antibiotikům.
Jednotlivé druhy druhy bakterií jsou přirozeně rezistentní k některým antibiotikům, což je o nich předem známo. Navíc však mohou některé kmeny těchto druhů nově jevit rezistenci k dalším antibiotikům. Ta vznikne spontánně mutací nebo horizontálním přenosem příslušného genu z jiné již rezistentní bakteriální buňky do buňky citlivé (konjugací, transformací, transdukcí). Na vzniku rezistentního kmene z rezistentní buňky se pak zpravidla významně podílí selekční tlak příslušného antibiotika. Stupeň rezistence bakteriálního kmene k antibiotiku se časem může dále zvyšovat. Aby mikrobiolog umožnil racionální terapii bakteriální nákazy, provádí během kultivačního vyšetření vzorku stanovení citlivosti zjištěného vyvolavatele k antibiotikům. Sestava použitých antibiotik se liší podle druhu vyvolavatele a podle klinické diagnózy pacienta. Stanovení citlivosti se rutinně provádí fenotypovými metodami, které jsou spolehlivé, levné, avšak pomalé. Rychlejší stanovení genu rezistence se někdy provádí ve vybraných případech (např. molekulárně genetické stanovení rezistence stafylokoků k oxacilinu). Na praktiku si studenti budou provádět stanovení citlivosti kmene diskovou difúzní metodou a E-testem. Disková metoda určí, zda je testovaný kmen citlivý nebo rezistentní ve vztahu k dosažitelným tkáňovým koncentracím antibiotika při léčbě. Je to metoda kvalitativní. E-test naproti tomu stanovuje tzv. minimální inhibiční koncentraci antibiotika pro vyšetřovaný kmen (MIC). Interpretace změřené MIC je opět ve vztahu k farmakokinetice přípravku. 1. Disková difúzní metoda (Kirby-Bauer) Princip: Na povrch tuhé půdy (Mueller-Hintonův agar) se plošně naočkuje zkoumaný kmen. Na půdu se pak položí sestava antibiotických disků. Jsou to šestimilimetrová kolečka z vhodného materiálu obsahující přesná množství různých antibiotik. Půda se následně inkubuje v termostatu. Dochází zde jednak k plošnému exponenciálnímu množení bakterií na povrchu půdy, jednak k plošné logaritmické difúzi antibiotika z disku do půdy. V nějaké vzdálenosti od disku bude v jednu chvíli ("kritický čas" - nejčastěji 4 - 10 hodin) na povrchu půdy již tolik bakterií a dosud tak málo antibiotika, že ani později se zvyšující koncentrace antibiotika jejich množení nezastaví. Spodní vrstvy bakterií toto přibývající antibiotikum zachytí. Bakterie i nepatrně blíž k disku naproti tomu budou antibiotikem inhibovány. Tak se založí okraj kruhové inhibiční zóny kolem disku, která se již nemění, jen se časem zviditelní tloustnutím bakteriálního povlaku. Pouhým okem je inhibiční zóna dobře viditelná za 18 hodin. Při použití speciálního optického zařízení lze zónu odečíst dřív. Při stejné kvantitativní citlivosti dvou různých druhů bakterií mohou být inhibiční zóny v důsledku jejich rozdílné růstové rychlosti různě velké (pomaleji rostoucí stejně citlivý druh bude mít zónu větší). Koncentrace antibiotika na okraji právě se tvořící inhibiční zóny je blízká tzv. Minimální inhibiční koncentraci (MIC) - viz níže. Průměr inhibiční zóny tak závisí na kvantitativní citlivosti kmene. Disková metoda je ale pro kvantitativní stanovení citlivosti nevhodná, protože v praxi lze těžko docílit potřebné přesnosti měření. Průměr inhibiční zóny se proto interpretuje jen rámcově, kvalitativně, podle mezinárodně přijatých standardů (zone diameter breakpoints) a výsledkem je výrok "citlivý" nebo "rezistentní", v některých zemích i "intermediálně citlivý", podle změřeného průměru zóny. Poslední kategorie může znamenat, že antibiotikum bude in vivo účinné jen tam, kde se v organizmu koncentruje, např. v moči. Pojem "rezistence" u diskové metody neznamená, že antibiotikum není vůbec schopno růst kmene inhibovat. Znamená, že nelze docílit potřebnou léčebnou koncentraci antibiotika v organismu pacienta. Ale jak velká je rezerva u citlivých kmenů disková metoda neurčuje. 2. E-test. E-test umožňuje stanovení MIC. Je to opět difúzní metoda. Místo disků se na povrch naočkovaného Mueller-Hintonova agaru klade proužek obsahující antibiotikum ve snižující se koncentraci od jednoho konce k druhému. Během inkubace dochází ke stejným jevům jako při diskové metodě. Výsledná inhibiční zóna není kruhová, ale kapkovitá, zužující se směrem ke snižující se koncentraci antibiotika v proužku. V místě, kde množství antibiotika v proužku odpovídá MIC, okraj inhibiční zóny splyne s okrajem proužku. Zde na stupnici přímo přečteme vytištěnou hodnotu MIC pro testovaný kmen. E-test je 100x dražší, než disk. Proto se používá omezeně)*. In vitro zjištěná MIC kmene se porovnává s tzv. hraniční koncentrací antibiotika (clinical breakpoint), což je hodnota smluvená uznávanými odborníky. Lze ji částečně vysvětlit farmakokinetickými vlastnostmi antibiotika (dosažitelné koncentrace v séru, rozsahem vazby na sérové proteiny, poločasu). Výsledkem je opět výrok "citlivý" nebo "rezistentní". Čím větší je rozdíl mezi MIC a breakpointem, tím bude antibiotikum z tohoto hlediska klinicky účinnější. Takovou klinickou rozvahu disková metoda neumožňuje. Při dobrých znalostech farmakodynamiky antibiotika event. s využitím speciálního software tak lze podle MIC optimalizovat terapii některých závažně nemocných pacientů. Stanovení MIC většího souboru kmenů za určité období umožňuje lépe sledovat vývoj rezistence v nemocnici a včas zasáhnout změnou druhu antibiotika. Těmito všemi činnostmi se zabývají Antibiotická střediska nemocnic. Nicméně přístup k antibiotické léčbě jednotlivých pacientů bývá zejména na začátku onemocnění založen na orgánovém přístupu tj. určitá antibiotika se při určitém typu postižení upřednostňují. Tento přístup zohledňuje zkušenosti včetně obvyklého spektra původců onemocnění. Takový přístup je nezbytný vzhledem k víceméně vždy opožděnému výsledku kultivačního vyšetření. K volbě vhodného antibiotika zde slouží různé Antibiotické průvodce vydávané knižně nebo publikované na vnitřních sítích nemocnic. Příklad - nedokončený fragment překladu takového intranetového průvodce - fungují jen některé části. V praxi důležité jsou i postupy doporučené příslušnou lékařskou odbornou společností. )* Jsou i další metody kvantitativního stanovení MIC, např. diluční bujónová metoda. Testovaný kmen se očkuje do řady jamek s tekutou půdou s postupně se snižující koncentrací antibiotika. Půda s nejnižší koncentrací antibiotika nevykazující známky růstu obsahuje tzv. Minimální inhibiční koncentraci antibiotika (MIC). Udává se v mg/l. Referenční metodou stanovení MIC zůstává diluční metoda agarová, kde se testované kmeny očkují na řadu agarových půd s postupně klesajícím obsahem antibiotika. Tato metoda je pro rutinní diagnostickou laboratoř nepraktická. Výhodou dilučních metod je, že antibiotikum působí od začátku v neměnné koncentraci na standardní bakteriální inokulum. Výsledky tak nejsou zatíženy složitými jevy provázejícími difúzi. Zrychlené fenotypové metody stanovení citlivosti k antibiotikům jsou založeny buď na fotometrickém sledování růstu bakterií v tekuté půdě s antibiotikem nebo na elektronickém zesílení obrazu při diskové metodě. V obou případech je výsledek k hotov v průměru za sedm hodin. Provedení: Studenti budou pracovat ve skupinách. PRVNÍ DEN:
)* Amoxycilin+klavulanát, trimetoprim, ampicilin, nitrofurantoin, imipenem, gentamicin. Při závažných onemocněních se testuje víc antibiotik na více miskách. Imipenem je zde hlavně z pedagogických důvodů pro porovnání s E-testem. )** Delší odklad inkubace způsobí tzv. predifuzi antibiotika, takže zóny jsou pak arteficiálně větší. Podobný jev nastává u přeplněných termostatů - misky se pomalu prohřívají a růst bakterií se zpožďuje. DRUHÝ DEN:
|
Enterobacteriaceae |
EUCAST Clinical Breakpoint Table v. 5.0, valid from 2015-01-01 Disk diffusion (EUCAST standardised disk diffusion method) Medium: Mueller-Hinton agar Inoculum: McFarland 0.5 Incubation: Air, 35±1ºC, 18±2h Reading: Read zone edges as the point showing no growth viewed from the back of the plate against a dark background illuminated with reflected light. Quality control: Escherichia coli ATCC 2592 |
|||||
E-test | Disks | |||||
|
|
|||||
|
||||||
Penicillins |
MIC breakpoint (mg/L)
|
Disk content (µg) |
Zone diameter breakpoint (mm)
|
|||
Sensitive |
Resistant > |
Sensitive |
Resistant < |
|||
Ampicillin |
8 |
8 |
10 |
14 |
14 |
|
Amoxicillin-clavulanic acid |
8 |
8 |
20-10 |
19 |
19 |
|
Carbapenems |
MIC breakpoint (mg/L)
|
Disk content (µg) |
Zone diameter breakpoint (mm)
|
|||
Sensitive |
Resistant > |
Sensitive |
Resistant < |
|||
Imipenem |
2 |
8 |
10 |
22 |
16 |
|
Aminoglycosides |
MIC breakpoint (mg/L)
|
Disk content (µg) |
Zone diameter breakpoint (mm)
|
|||
Sensitive |
Resistant > |
Sensitive |
Resistant < |
|||
Gentamicin |
2 |
4 |
10 |
17 |
14 |
|
Miscellaneous agents |
MIC breakpoint (mg/L)
|
Disk content (µg) |
Zone diameter breakpoint (mm)
|
|||
Sensitive |
Resistant > |
Sensitive |
Resistant < |
|||
Nitrofurantoin (uncomplicated UTI only) |
64 |
64 |
100 |
11 |
11 |
|
Trimethoprim (uncomplicated UTI only) |
2 |
4 |
5 |
18 |
15 |
Úloha č.2: Orientační stanovení účinnosti mytí rukou.
Na kůži rukou zdravého jedince je běžná bakteriální flóra, ale přechodně i další bakterie podle okolností. Studenti si jednoduchou otiskovou metodou ověří různé možnosti jejího odstranění. Postup: PRVNÍ DEN:
DRUHÝ DEN: Student prohlédne svou misku a výsledek orientačně zhodnotí podle vyrostlých kolonií. Zaznamená účinný způsob dezinfekce rukou.
|
Úloha č. 3: Hemokultura. Jen demonstrace, druhý den.
Pokud jde o mikrobiologii, při závěrečné ústní zkoušce je neznalost tohoto laboratorního vyšetření častou příčinou celkového neúspěchu studenta. Druhý den praktika bude proto hemokultura demonstrována a později ještě zmíněna při přednášce. |
Závěr: Automatizace metod. Metody demonstrované na praktických cvičeních se v moderních diagnostických laboratořích automatizují, ale jejich podstatou stále zůstává analýza fenotypu, přes nástup molekulárně genetických postupů v některých oblastech. Automatizace metod spočívá ve využívání přístrojových agregátů propojených jednotným softwarem. Přístroje přijaté vzorky automaticky očkují na tuhé půdy, zhotoví mikroskopický preparát vzorku, pošlou naočkovanou půdu do termostatu, kamerou průběžně sledují růst kolonií a obraz znázorňují na velkoplošných monitorech, pomocí mikromanipulátoru z pracovníkem vyhlédnutých kolonií odebírají vzorky pro stanovení druhu hmotnostní spektrografií a pro stanovení citlivosti k antibiotikům. Automaticky volí sestavu antibiotik pro stanovení citlivosti kmene. Získané hodnoty citlivosti automaticky interpretují a výsledky posílají do nemocničního informačního systému. Dají se ovládat dálkově přes internet. Taková zařízení jsou velice výkonná, vyšetření se zrychluje a zlevňuje a tak se ve vyspělých zemích počet diagnostických laboratoří lékařské mikrobiologie rychle snižuje, v závislosti na rychlosti transportu vzorků a na místních politickoekonomických poměrech. Viz např. KIESTRA: http://www.bd.com/europe/labautomation/ |