屎肠球菌检测:方法、意义与应用指南
引言 屎肠球菌(Enterococcus faecium)是肠球菌属的一种革兰氏阳性条件致病菌,广泛存在于自然环境和动物及人类肠道中。其检测在临床医学、食品安全、水质监测及环境卫生领域具有重要意义。准确识别和定量屎肠球菌是评估感染风险、监控抗菌药物耐药性及判断环境卫生状况的关键环节。
一、 检测意义
- 临床诊断: 屎肠球菌是医院获得性感染(如尿路感染、菌血症、心内膜炎、手术部位感染)的常见病原体之一,尤其在免疫力低下患者中危害显著。
- 耐药性监测: 屎肠球菌(尤其是耐万古霉素屎肠球菌 - VREfm)是多重耐药菌的重要代表,其检测对指导临床用药和防控院内感染传播至关重要。
- 食品安全与水质卫生指示菌:
- 在食品工业中,屎肠球菌可作为加工过程卫生状况和粪便污染的指示微生物(常与粪肠球菌一同评估)。
- 在环境水体(地表水、饮用水源水、娱乐用水、废水)监测中,肠球菌(包含屎肠球菌)是国际上公认的粪便污染指示菌,用于评估水质卫生安全(如美国EPA标准、欧盟指令)。
二、 主要检测方法
检测通常包括分离培养、鉴定确认和定量计数(如需要)等步骤。
(一) 传统培养与生化鉴定法(金标准参考方法)
- 样品前处理:
- 临床样本(血液、尿液、伤口分泌物等): 通常直接或增菌后接种。
- 食品/环境样本(水、食品、饲料、拭子等): 需进行适当的均质化、稀释(定量检测时)或过滤浓缩(如水样)。
- 选择性分离培养:
- 将样本接种于含叠氮化钠的选择性培养基(如KF链球菌琼脂、肠球菌选择性琼脂等)。这类培养基能抑制多数革兰氏阴性菌和部分革兰氏阳性菌生长。
- 屎肠球菌在此类培养基上形成特征性菌落(通常为直径1-2mm的红色、粉红色或棕褐色圆形菌落,具体颜色取决于培养基指示剂)。
- 典型培养条件:35-37°C,需氧培养24-48小时。
- 初步筛查与纯化:
- 挑取疑似菌落进行纯培养(如血琼脂平板)。
- 进行革兰氏染色镜检(应为革兰氏阳性球菌,成对或短链状排列)。
- 触酶试验(肠球菌属触酶阴性,可与葡萄球菌区分)。
- 生化鉴定确认:
- 传统方法需进行一系列生化试验组合:
- 胆汁七叶苷试验: 绝大多数肠球菌阳性(能在含40%胆汁的培养基中水解七叶苷变黑)。
- 吡咯烷酮芳基酰胺酶试验: 屎肠球菌通常为阳性(PYR+)。
- 碳水化合物发酵试验: 关键鉴别试验。
- 阿拉伯糖发酵: 屎肠球菌通常能发酵阿拉伯糖产酸(阳性)。
- 山梨醇发酵: 屎肠球菌通常不能发酵山梨醇(阴性)。
- 动力与产色素: 屎肠球菌无动力,通常不产色素。
- 商品化鉴定系统: 使用市售的微型化、自动化或半自动化生化鉴定试剂盒/系统(如API系列、VITEK系统等原理的产品),简化流程并提高准确性。
- 传统方法需进行一系列生化试验组合:
(二) 分子生物学方法(快速、特异)
- 聚合酶链式反应:
- 常规PCR: 设计特异性引物扩增屎肠球菌的靶基因片段(如ddl基因、16S rRNA基因、sodA基因的特异区域)。扩增产物通过凝胶电泳检测特定大小条带确认。
- 实时荧光定量PCR: 在PCR扩增过程中实时监测荧光信号,能同时进行定性检测和绝对定量(需标准曲线),灵敏度高,速度快(数小时出结果)。常用靶基因同上。
- 多重PCR: 可设计多对引物,在一次反应中同时检测屎肠球菌和其他相关微生物(如粪肠球菌、耐药基因等)。
- 核酸杂交: 使用标记的屎肠球菌特异性核酸探针与样本中的靶DNA/RNA结合进行检测(如FISH技术),特异性强。
(三) 免疫学方法
- 利用屎肠球菌特异性抗原(如表面蛋白)制备抗体,通过酶联免疫吸附试验、乳胶凝集试验等进行检测。速度较快,但灵敏度和特异性有时不如分子方法,临床应用较少。
(四) 质谱鉴定技术(MALDI-TOF MS)
- 对分离纯化的单个菌落进行快速蛋白质谱分析,通过与数据库比对实现种水平的快速(几分钟)准确鉴定。已成为临床微生物实验室肠球菌鉴定的首选方法之一,需昂贵的仪器设备。
(五) 定量方法(主要用于环境与食品)
- 最可能数法: 适用于样品中细菌数量较低或存在抑制物的情况(如部分食品、污泥)。将样品接种于液体选择培养基(如叠氮化钠葡萄糖肉汤)进行系列稀释和培养,根据阳性管数查MPN表估算浓度。
- 滤膜法: 常用水质检测。将定量水样通过滤膜过滤,将滤膜贴于选择性琼脂平板(如mEI琼脂)上培养,计数典型菌落数,计算单位体积菌落形成单位。
- 平板计数法: 适用于细菌数量较高的样品(如部分食品、粪便)。将稀释后的样品涂布或倾注于选择性琼脂平板,培养计数典型菌落。
三、 特殊检测需求
- 耐万古霉素屎肠球菌检测:
- 表型法: 使用含万古霉素(通常6μg/ml)的脑心浸液琼脂或MH琼脂进行筛选培养,能在其上生长的分离株初步判定为VRE。需进一步确认耐药机制(如vanA, vanB基因型)。
- 分子法: PCR检测万古霉素耐药基因(vanA, vanB等)是确认VRE和区分基因型的金标准。
- 高致病性克隆(如ST17, ST78)鉴定: 通常需要多位点序列分型或全基因组测序分析。
四、 检测标准与规范
- 临床微生物学: 遵循通用的微生物检验操作规程,参考CLSI(临床和实验室标准协会)等相关指南进行药敏试验和结果解释。
- 食品安全: 遵循国际(如ISO 7899-2:2000 水质 - 肠球菌的检测和计数 - 第2部分:液体介质中膜过滤法)或国家/地区标准(如GB 4789食品微生物学检验相关标准)。
- 水质监测: 各国/地区有特定标准方法(如美国EPA Method 1600,用于娱乐用水;EPA Method 1106.1用于废水;GB/T 5750生活饮用水标准检验方法的相关章节)。
五、 结果解释与局限性
- 阳性结果意义: 需结合样本来源判断。在无菌部位(如血液)检出具有高度临床意义;在粪便或环境样品中检出,提示粪便污染或其存在。
- 阴性结果意义: 不能完全排除感染或污染(可能与样本采集时机、运输储存条件、抗生素使用、检测方法灵敏度有关)。
- 方法局限性:
- 培养法耗时长(24-72小时),依赖生化反应准确性,无法检测不可培养状态或受抑制的细菌。
- 分子法快速灵敏,但无法区分死菌活菌,且对实验污染敏感,成本较高。
- 质谱法依赖数据库完整性和菌落纯度。
六、 质量控制与生物安全
- 全程质控: 包括培养基质控(无菌试验、生长试验、选择性试验)、试剂质控、仪器校准、阴性/阳性对照设置、人员比对和能力验证。
- 生物安全: 屎肠球菌属于生物安全二级病原体。所有操作应在相应等级的生物安全柜内进行,遵循标准防护措施,废弃物需严格灭菌处理。
七、 应用场景展望
随着技术进步,屎肠球菌检测正朝着更高通量、更快速、更精准的方向发展:
- 多重分子检测平台用于同时筛查多种病原体和耐药基因。
- 微流控芯片和POCT(床旁检测)技术提升现场快速检测能力。
- 宏基因组测序在复杂样本(如肠道菌群)中直接分析屎肠球菌及其耐药谱。
- 人工智能辅助菌落识别和结果判读。
结论 屎肠球菌检测是保障公共卫生安全和指导临床感染诊疗的关键技术。综合运用传统培养、分子生物学及质谱等现代技术,依据适用的标准规范进行操作和质量控制,才能获得准确可靠的检测结果。未来技术的融合与创新将进一步推动屎肠球菌检测的灵敏度、速度和智能化水平。