Выявление днк возбудителей бактериальных инфекций не может свидетельствовать об их жизнеспособности

Обновлено: 17.04.2024

Полимеразно-цепная реакция (ПЦР) – это одно из самых ярких достижений в сфере молекулярной биологии. Метод получил широчайшее распространение в разных областях науки. Благодаря очень высокой специфичности и чувствительности, метод ПЦР применяется в медицине, биологии, ветеринарии, криминалистике, санитарной службе и других отраслях деятельности человека.
Для анализа методом ПЦР можно использовать любые биологические материалы, которые содержат нуклеиновые кислоты (молекулу ДНК или РНК).

Принцип ПЦР- исследования

Кому мы обязаны появлением метода ПЦР?

Со слов американского биохимика Керри Мюллиса (Kary Mullis), идея идентифицировать живые организмы по короткому участку их генетического кода (ДНК) пришла ему в голову в 1983 году, по пути с работы домой. А в основе этой идеи, лежала работа другого американского биохимика, Артура Корнберга (Arthur Kornberg), которая в свое время не нашла отклика у научного сообщества.

В итоге, корпорация CETUS, в которой работал Мюлис, выделила ему команду ученых. И в 1985 году, в издании Американского общества генетики человека, появилась публикация с теоретическим обоснованием ПЦР, как метода идентификации генетического материала живых организмов.

Как это все происходит в лаборатории

Выделение ДНК

Сначала пробу биологического материала подготавливают: центрифугируют, осаждают и т.д. Затем лаборантам необходимо выделить ДНК из полученного биологического концентрата.
Амплификация (увеличение числа копий ДНК)
Важнейший этап исследования. Проводится в термоциклере и именно здесь проходят все процессы, подпадающие под определение полимеразно-цепная реакция: денатурация, отжиг, элонгация.
Денатурация
Самый первый этап – развернуть (денатурировать) нуклеиновые кислоты, чтоб сделать их доступными для дальнейшей работы. Осуществляется путем нагрева реакционной смеси до 80-90 °C.
Отжиг
Денатурированные (распущенные) ДНК/РНК обрабатывают праймерами - изготовленными в лабораторных условиях коротенькими цепочками нуклеиновых кислот. Благодаря запрограммированному участку, праймеры прикрепляются только к тем нуклеиновым кислотам, для которых были созданы. Например, праймер для вируса простого герпеса 1 типа, никогда не свяжется с ДНК другого вируса, микроорганизма или клетки.
Именно праймеры обусловливают крайне высокую специфичность ПЦР – способность реагировать только на нуклеиновые молекулы конкретных типов, видов классов и даже штаммов микроорганизмов. Или отдельные виды клеток живых организмов.

Элонгация

Детекция

Оценка результатов ПЦР проводится несколькими путями:

Электрофорез в вязкой среде. Суть в том, что ДНК/РНК заряжены электрически и движутся к одному из электродов. В среду (агар или полиакридный гель) добавляют краситель ДНК (например – бромистый этидий). В процессе сеанса электрофореза, молекулы нуклеиновых кислот движутся и формируют скопления, подкрашенные этидием. Под ультрафиолетом, это выглядит в виде полосок разной толщины и яркости.
Метод гибридизации. Используются праймеры, заранее помеченные люминофором (флуорофором). После нужного числа температурных циклов, применяют специальный прибор – детектор флюоресценции. За счет того, что в образец можно добавлять флуорофоры для разных мишеней (они будут и светиться под ультрафиолетом разным цветом), метод гибридизации подходит для диагностики сразу нескольких мишеней в одном образце.
ПЦР диагностика в реальном времени (real-time PCR). Отличается тем, что детекция проводится прямо в процессе амплификации. Для этого нужны зонды-люминофоры (из предыдущего пункта) и специальные приборы ДНК-амплификаторы. Эти устройства оценивают нарастание яркости люминофора после каждого температурного цикла и впоследствии, вычисляют исходное число искомых нуклеиновых кислот в образце.

Преимущества методики ПЦР

Всего разработано более 10 разных методик амплификации, применяемых лабораториями в зависимости от исходных условий и поставленных целей.
Общим для них есть высокая чувствительность (для положительного результата достаточно 40 (!) или менее искомых копий ДНК в 1 мл образца, то есть вероятность ложноотрицательного ответа ничтожно мала. И очень высокая специфичность: вероятность ложноположительного ответа составляет менее 1%.
Но точность результатов сильно зависит от качества сбора диагностического материала, тщательного соблюдения всех технических требований к каждому этапу и качеству оборудования, расходных материалов (буфера, праймеров, раствора для отмывки и т.д.).

Области применения в медицине

В дерматовенерологии ПЦР используют для выявления венерических заболеваний: микоплазменной, хламидийной инфекций, сифилиса, генитального герпеса и др.
Инфекционисты активно используют ПЦР для диагностики туберкулеза, ВИЧ, вирусных гепатитов, герпеса, мононуклеоза, вируса Эпштейн-Барр и др.). А с помощью ПЦР в реальном времени, оценивая вирусную нагрузку, врачи могут составить мнение о динамике заболевания, отклике на лечение, что особенно актуально для пациентов с ВИЧ, принимающих терапию.
Также благодаря ПЦР врачи могут в течение нескольких дней с уверенностью идентифицировать коклюш и паракоклюш, выявить возбудителей эпидемии ОРВИ. Уточняются типы вируса гриппа, циркулирующие на определенной территории, на основании чего появляется возможность разработать эффективную вакцину для каждого сезона гриппа.
В течение суток или быстрее можно установить вид возбудителя кишечной инфекции, а значит – назначить адекватное лечение и обнаружить вероятный источник заражения.
Летом, ПЦР актуальна для диагностики заболеваний, передаваемых иксодовыми клещами: боррелиоза (болезни Лайма), клещевых энцефалитов.
Метод позволяет работать с любым биологическим материалом. Гемотрансмиссивные инфекции (сифилис, ВИЧ, гепатиты, боррелиоз) исследуются по пробе венозной крови или спинномозговой жидкости. Кожные болезни (герпес, грибки) – по соскобу с пораженного участка. Венерические и урологические – по образцу мочи, спермы, влагалищного отделяемого.
Так что в медицине, ПЦР применяется везде, где нужна высокая точность и быстрота получения результатов.

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.

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.

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.

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.

Урогенитальные инфекции – это группа заболеваний грибкового, бактериального и вирусного происхождения, которые характеризуются наличием воспалительных процессов в мочевыводящих путях. Такие инфекции широко распространены во всем мире, и наша страна не исключение. Перед началом лечения врач должен поставить точный диагноз, а это можно сделать только по результатам анализов. Их результаты содержат количественное определение ДНК возбудителей урогенитальных инфекций.

Показания к исследованию:

Наличие симптомов инфекционно-воспалительных заболеваний.
Скрининговое обследование.
Обследование партнеров пациентов с диагнозом ИППП.

Возбудители инфекций, ДНК которых выявляется во время анализа

Neisseria gonorrhoeae – грамотрицательная бактерия, которая является возбудителем гонореи.

Chlamydia trachomatis – паразитарный микроорганизм, поражающий дыхательные пути (возбудитель респираторного хламидиоза).

Mycoplasma genitalium – возбудитель урогенитального микоплазмоза, который паразитирует на слизистой оболочке мочеполовых путей и мембране сперматозоидов.

Trichomonas vaginalis вызывает трихомониаз. У мужчин заболевание часто протекает без ярко выраженных симптомов.

Ureaplasma parvum и Ureaplasma urealyticum – возбудители урогенитального уреаплазмоза. Чаще всего вызывает воспаление уретры, но возможно и поражение других органов. После заражения инфекция развивается не всегда.

Mycoplasma hominis – возбудитель урогенитального микоплазмоза.

Candida (albicans, glabrata, krusei) – дрожжеподобные грибы, которые являются возбудителями кандидоза слизистых оболочек.

Выявление ДНК одного или нескольких микроорганизмов свидетельствует о наличии возбудителя. В этом случае с результатами анализов необходимо обратиться к врачу.

Гонорея относится к ЗППП. Характерным симптомом заболевания являются слизисто-гнойные выделения. Иногда заболевание протекает без ярко выраженных симптомов и долго остается не выявленным, человек узнает о своем диагнозе во время профилактического обследования. Без своевременной диагностики и адекватного лечения возможно развитие различных осложнений. Выявление ДНК возбудителя служит основанием для постановки диагноза гонорея и назначения лечения.

Хламидийная инфекция у мужчин в большинстве случаев приводит к развитию хроническому уретриту. Заболевание характеризуется воспалением мочеиспускательного канала длительного течения. В начале заболевания симптомы, как правило, скудные. По мере развития патологического процесса могут появляться болевые ощущения, иногда выделения. Также часто пациенты жалуются на общее недомогание, жжение или резь при мочеиспускании. Выраженность симптомов зависит от степени воспаления и состояния иммунитета. В ряде случаев симптомы отсутствуют и факт инфицирования может быть выявлен только во время профилактического обследования.
Mycoplasma genitalium является возбудителем уретрита примерно в 20% всех случаев этого заболевания. Симптомы такие же, как и в случае уретрита, вызванного другим возбудителем. Инфекция может стать причиной развития таких осложнений, как эпидидимит, реактивный артрит.
U.urealyticum, U.parvum и M.hominis относятся к условно-патогенной флоре. Они способны стать причиной развития заболевания только при снижении местного либо общего иммунитета. Лечение требуется только в том случае, если ДНК микоплазмы или уреаплазмы выявлены в большом количестве. Невысокий титр указывает на отсутствие заболевания, вызванного данным возбудителем.

Грибы, которые относятся к роду Candida, также являются представителями условно-патогенных микроорганизмов. Их присутствие в небольшом количестве – норма. Размножение грибов вследствие снижения иммунитета приводит к развитию кандидоза. У мужчин он проявляется в виде воспаления головки члена, крайней плоти или передней уретры.
Трихомониаз – одно из широко распространенных ЗППП. Часто заболевание протекает без выраженных симптомов, клинические проявления наблюдаются только на этапе развития осложнений. Даже если симптомы присутствуют, они обычно выражены слабо. Заподозрить трихомониаз можно при появлении боли или жжения во время мочеиспускания, слизистых выделений. Осложнения могут развиться независимо от того, протекает инфекция скрыто или с выраженными симптомами. Распространенными осложнениями, которые развиваются при отсутствии лечения инфекции, являются простатит, воспаление семенных пузырьков, бесплодие.
Большинство урогенитальных инфекций характеризуются сходными симптомами. Проведение комплексного исследования позволяет быстро поставить точный диагноз и подобрать эффективное лечение.

Количественное определение ДНК инфекций, передаваемых половым путём (гонорея, трихомониаз, хламидиоз, микоплазмоз, вызванный M.genitalium) позволяет с высокой степенью вероятности поставить точный диагноз, в том числе полимикробной этиологии. Несвоевременная диагностика (в том числе использование методов с недостаточной достоверностью) может привести к развитию осложнений, наиболее опасными из которых являются бесплодие, спаечная болезнь малого таза, внематочная беременность.

Инфекции, передаваемые половым путем, нередко протекают со слабо выраженной симптоматикой или бессимптомно. Иногда их наличие можно выявить только с помощью лабораторных исследований. Данный комплексный тест включает в себя количественное определение ДНК наиболее распространенных возбудителей инфекций.

Показания к исследованию:

· Профилактические обследования пациентов с повышенным риском инфицирования.

· Обследование лиц с жалобами, типичными для ИППП, с целью установления точного диагноза.

· Планирование беременности и период вынашивания ребенка.

· Обследование половых партнеров пациентов с диагнозом ИППП или с подозрением на такие заболевания.

К симптомам ИППП относятся изменения характера выделений из влагалища, кровотечения у женщин, выделения из уретры, расстройства мочеиспускания, болевые ощущения во время полового акта и прочее. Без адекватного лечения ИППП велик риск развития осложнений. Чтобы назначить лечение, врачу в обязательном порядке потребуются результаты анализов, так как терапия при инфицировании различными возбудителями существенно отличается.

Neisseria gonorrhoeae. Это возбудитель самого распространенного венерического заболевания гонореи.

Chlamydia trachomatis. Паразитарный внутриклеточный микроорганизм, который вызывает респираторный хламидиоз.

Mycoplasma genitalium. Наиболее патогенный представитель микроплазм. Исследование используется для установления причин хронического воспаления в мочеполовой системе и дифференциальной диагностики других ИППП.

Trichomonas vaginalis. Трихомониаз является самой распространенной инфекцией, передаваемой половым путем. У мужчин заболевание чаще всего протекает бессимптомно.

Выявление ДНК возбудителей в клиническом материале свидетельствует об инфицировании. При получении положительных результатов теста необходимо обратиться к врачу.

Подготовка

Условия подготовки определяются лечащим врачом.
Для получения достоверных результатов, анализы на выявление возбудителей бактериальных инфекций методом ПЦР должны проводиться не ранее чем через 2 недели после последнего приема антибактериальных препаратов.

Формат результата, единицы измерения

Интерпретация результата

Результаты лабораторных исследований не являются единственным критерием, учитываемым лечащим врачом при постановке диагноза и назначении соответствующего лечения, и должны рассматриваться в комплексе с данными анамнеза и результатами других возможных обследований, включая инструментальные методы диагностики.
В медицинской компании "LabQuest" Вы можете получить персональную консультацию врача службы "Doctor Q" по результатам исследований во время приема или по телефону.

Юридический адрес - 121059, Москва,
Бережковская набережная, д. 20, стр. 13
Взятие биоматериала по данному адресу не осуществляется. Адреса медицинских офисов

Юридический адрес - 121059, Москва,
Бережковская набережная, д. 20, стр. 13

Бережковская набережная, д. 20, стр. 13

Получите консультацию врачей лаборатории по назначению и интерпретации результатов лабораторных исследований

Читайте также: