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结核菌培养或核酸扩增检测前痰液处理:叙述性回顾

维罗妮卡·艾伦1*马克·P·尼科尔123., Lemese Ah Tow1

1南非开普敦开普敦大学卫生科学学院医学微生物学学部病理学系

2研究所传染病开普敦大学健康科学学院分子医学,南非开普敦

3.南非开普敦格鲁特舒尔医院国家卫生实验室服务中心

*通讯作者:
维罗妮卡·艾伦
南非开普敦开普敦大学卫生科学学院医学微生物学学部病理学系
电子邮件: (电子邮件保护)

收到日期:22/12/2015接受日期:09/03/2016发表日期:29/03/2016

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摘要

痰是一种复杂的标本,包括由黏液分子组成的初级网络和由丝状肌动蛋白、细胞碎片和DNA组成的次级网络。痰的其他成分是白细胞、蛋白聚糖、炎症介质和弹性蛋白纤维。嵌入在这个基质中的是用于临床诊断的细菌。这在肺结核由于分枝杆菌经常在标本内聚集,导致分布不均匀。有效地从痰标本中释放细菌需要对初级和次级痰网络进行化学和/或机械破坏。本综述概述了痰液的组成以及在结核病检测前用于消化痰液的各种方法。

关键字

痰,黏液溶解剂,肽黏液溶解剂

介绍

显微镜检查是目前使用最广泛的结核病诊断工具。虽然缺乏灵敏度,但涂片镜检术价格低廉,操作相对简单,是一种快速的诊断方法[12可以在靠近护理点(POC)的地方进行。培养结核分枝杆菌结核分枝杆菌)是一种比痰涂片镜检更灵敏的诊断手段,是诊断前列腺癌的参考标准结核分枝杆菌(3.]。然而,结核分枝杆菌是一种生长缓慢的有机体[2临床标本的培养通常需要一到六周,这取决于样品中的细菌负荷。分子方法(如核酸扩增(NAA)试验)有快速的周转时间,因此是有吸引力的诊断工具。然而,NAA检测往往缺乏敏感性。理论上,NAA测试需要少量细菌[45]直到最近(随着Xpert MTB/RIF测试(造父变星)的引入)[6尚未被广泛采用[7]。最佳的标本处理方案是敏感检测的关键结核分枝杆菌细菌通过NAA检测,并要求提取、浓缩和纯化步骤。

结核培养前的标本处理和NAA检测

当试图分离时,标本处理是一个关键且被低估的步骤结核分枝杆菌源自sputum [89]。虽然迫切需要与新型检测系统齐头并进,但最佳样品处理的发展并没有得到充分的优先考虑[9]。

虽然结核分枝杆菌能够感染多种器官,成人中最常见的结核病是肺结核[9],痰是最常用于诊断的标本。低效率的标本处理将阻碍释放结核分枝杆菌细菌和/或样本的DNA,这将导致诊断测试的灵敏度较低。这对少杆菌性结核病患者尤其重要,这在儿童和合并感染艾滋病毒的成人中很常见。

理论上,NAA测试需要少量细菌[45]然而,在实践中,它们对涂片阴性痰样本的敏感度一般不理想[10],这可能部分是由于所使用的痰液处理方案相对低效。

痰是粘液与其他内源性或外源性成分的混合物,其中可能包括渗出和渗出的液体、一系列局部和迁移的细胞、微生物、坏死组织或细胞、吸入呕吐物及其他异物[11]。

呼吸道粘液是先天免疫系统的一部分[12]。它分为两相,即溶胶(流体)和凝胶相[13]。呼吸道粘液由水、离子、蛋白质、脂质、酶、免疫球蛋白和大糖蛋白大小不等的[13-16]。这些糖蛋白被称为粘蛋白。

粘蛋白形成一层致密的保护性屏障,防止细菌附着在呼吸道的细胞上。17]。黏液会把细菌和碎屑困住,而这些细菌和碎屑会被纤毛清除出呼吸道。12]。

大约有20个基因参与人黏液蛋白的表达。由粘蛋白基因编码的糖蛋白分为三大家族,即;膜相关粘蛋白(MUC1、MUC4、MUC11、MUC13、MUC15和MUC20)、非凝胶形成粘蛋白(MUC7)和凝胶形成粘蛋白(MUC5AC和MUC5B、MUC2、MUC8和MUC19) [18]。形成凝胶的粘蛋白MUC5AC和MUC5B占人体正常呼吸道分泌物的79% [1920.]。MUC5AC基因仅在肺杯状细胞中表达,而MUC5B基因在细支气管上皮和粘膜下腺中表达[21]。

为了有效地清除纤毛,黏液必须具有高弹性反冲和低粘度[22]。然而,在有疾病的情况下(如囊性纤维化和支气管炎),黏液蛋白末端糖基化发生改变,导致黏液的组成和性质发生物理变化[12]。

肺部疾病可引起纤毛的生理或结构损伤[23),细菌感染(24]。当纤毛受损时,纤毛清除不能自然发生,粘液被困在气道中。在这种情况下,咳嗽可以帮助清除粘液[232526]。此外,在呼吸道疾病期间,杯状细胞的数量可能会增加,从而导致粘液分泌过多[27-29]。粘蛋白的释放可受刺激性气体、炎症介质、花生四烯酸代谢物、血小板活化因子、肿瘤坏死因子、细菌蛋白酶、活性氧、核苷酸、神经元控制和机械应变等因素的调节(综述见Kim等人)[30.]。香烟烟雾亦会引致黏液分泌过多[31]。粘液在气道中积聚[27]形成粘液塞[17]。排除这种堵塞可能需要咳痰[18]。这种痰叫做痰[18]。

痰是一种粘弹性固体[32由粘液组成的[33]、白细胞、细胞碎片、细菌、丝状肌动蛋白(F-actin)、蛋白聚糖、DNA、炎症介质[161734]和弹性纤维[35]。每个痰标本都是独特的,因此一个标本中存在的成分可能不能代表所有痰标本。疾病的类型和程度(如坏死性肺病,如肺结核或肺结核)肺炎)可能会影响痰成分的数量,例如弹性蛋白[36]。

在痰中发现的肌动蛋白丝的长度已被证明与痰的内聚性有关[3738]虽然并非所有唾液中都含有丝状肌动蛋白[39]。其他纤维可能来源于白细胞退化过程中释放的DNA和DNP(脱氧核糖核蛋白),形成纤维,有助于化脓标本的痰黏度[4041]。这些纤维在非化脓性(粘液样)痰中不存在。

痰液淤积在气道中,有利于细菌繁殖[42这反过来又会吸引白细胞。这种酶髓过氧物酶(MPO)从退化中释放出来粒细胞在炎症状态下[4143-45],并使痰呈绿色[46]。痰液颜色显示细菌负荷的程度[47]。脓毒(绿色痰)似乎与细菌负荷增加有关[47-50]而粘液(白色、奶油色)和清澈的痰中含有较少的细菌[4751]。然而,这可能并不总是像Brusse-Keizer等人[52]。痰液颜色与细菌载量无显著相关性。在痰镜中,每高倍镜下超过25个白细胞表明感染[53]。在接受治疗的患者中,炎症可能会减轻[54];改善黏液清除[5455];脓量减少:由于细菌负担减少而引起的脓量减少[45]以及脓性痰向黏液性痰的转化[41]。

痰液处理

常规微生物检测前痰液处理

诊断实验室对非结核标本的痰液处理通常包括革兰氏染色和直接染色接种在琼脂上[56]。然而,分枝杆菌培养的痰液处理包括液化、去污、中和和浓缩。在液化过程中,在痰液中加入一种粘液溶解剂,以释放可能被困在复杂的痰液网络中的细菌。这种解黏液通常也是一种去污剂,可以杀死可能影响下游分枝杆菌培养的污染微生物。Petroff的方法使用了4%的氢氧化钠(NaOH)液化但这种浓度的氢氧化钠对结核杆菌是非常苛刻的[57]。结果表明,降低NaOH浓度并添加n -乙酰- l-半胱氨酸(NALC)消化剂可提高分离的可能性结核分枝杆菌.Ratnam等人发现1.5%浓度的NaOH足以防止细菌在培养过程中过度生长结核分枝杆菌大多数痰样本[5658]。在液化及除污后,使用碱性消化剂时,可加入中和物质(例如磷酸盐缓冲液(pH值6.8))[59及时添加,以停止去污过程,从而减少解粘对分枝杆菌活力的影响。中和通常是随后将释放的细菌浓缩在细胞颗粒中。这通常是通过离心来实现的。

NAA检测前的痰液处理

NAA试验的痰液处理通常包括痰液液化(通常使用黏液溶解剂);结核分枝杆菌细胞裂解(可以使用机械和/或化学裂解);然后进行DNA纯化,以浓缩DNA并去除潜在的PCR抑制剂。

如样本须同时进行培养及NAA测试,则在进行NAA测试前的痰液处理程序可与进行分枝杆菌培养前的程序类似(在这种情况下,颗粒可在培养及NAA测试中分开进行)[60]。Pathak等人的研究表明,在NALC处理后,在-20°C下长期储存痰液可提高结核分枝杆菌DNA的产量[61]。

如果不需要培养,因为细胞活力不是NAA测试的先决条件,可以采用更严格的处理,以杀死分枝杆菌(作为生物安全预防措施),并最大限度地从痰中释放大多数细菌。例如,痰液可以直接收集到保存核酸的培养基中;然而,这些通常没有得到很好的验证结核分枝杆菌.示例包括PrimeStore®分子传输介质;Longhorn Vaccines & Diagnostics, San Antonio, TX, USA)[62]、十六烷基氯化吡啶(CPC) [63]和通用样品处理液(USP) [64]。Primestore有一定的杀菌活性[6566]。未使用通用样品处理(USP)溶液作为输送介质;然而,它含有4-6 M盐酸胍(可能有助于细胞裂解),50 mM Tris/Cl(维持pH值),25 mM EDTA(螯合剂),0.5%萨科齐(破坏细胞膜的阴离子洗涤剂)和0.1 M β-巯基乙醇(可能减少半胱氨酸残基)。含有胍的溶液已被证明可以在室温下长时间保存核酸[67因此,USP溶液可以用作传输介质。CPC亦可用作运输媒介[63]并与Xpert MTB/RIF检测兼容[68]而USP溶液已被证明与DNA和RNA分离兼容[64]。

化学和机械液化痰

痰液可以用化学方法(用黏液溶解剂)或机械方法液化。

痰的化学液化

黏液溶解剂用于液化/消化痰液。一些黏液解药是口服的(口服α -凝乳胰蛋白酶),以改善患病个体的黏毛清除。其他人则有工作在体外(NALC-NaOH)用于微生物研究。液化导致痰的生物物理特性发生变化,通常是通过还原粘蛋白分子,纤维蛋白,f -肌动蛋白和DNA [69]。对于粘蛋白,这涉及到连接粘蛋白分子的分子间氢键的分离,这反过来导致缠结点的减少,从而有助于粘度的降低[70]。

有不同类型的黏液溶解,即经典和肽黏液溶解。经典的黏液分解作用于初级网络,通过消化连接黏液网络的键。肽黏解作用于次级网络,包括细胞碎片、f -肌动蛋白和DNA [69]。

非均质性单个痰样本内部和样本之间的差异是由于粘液的复杂结构和潜在病理的可变性质[71]。因此,黏液溶解剂可能不是对所有痰样本都有效,因为它们可能作用于特定痰样本中不存在的目标,或者作为物理或化学屏障可能阻止剂接近其目标。举个例子,脱氧核糖核酸酶(DNase)不作用于某些痰样本中可能存在的黏液蛋白凝胶,因此可能不是所有痰样本的有效黏液解药[41]。

当样品被处理用于培养时,液化过程通常与痰液同时进行去污.通常将液化和/或去污剂添加到痰标本中,然后在室温下孵育15 - 20分钟。一些研究人员建议在37°C下孵育粘性样品[7273]。需要注意的是,一些液化和去污程序(zephiran -三钠磷酸,月桂基硫酸钠,十六烷基吡啶氯化或其他季铵化合物)仅与基于鸡蛋的培养基兼容,不能与分枝杆菌生长指示管(MGIT™)系统一起使用[59]。

目前使用最广泛的痰液液化和去污方法是Kent和Kubica(1985)所描述的[74]。该方法包括使用NALC(0.5%末浓度)和NaOH(2%末浓度)以及柠檬酸钠(1.45%末浓度)[59]。

痰液液化的程度可以用粘度计来测量。在痰液液化研究中使用的粘度计的例子包括浓度粘度计[75];布鲁克菲尔德粘度计[76]及痰液浓度计[77]。测定痰液液化的另一种方法是注意离心后的液体部分和颗粒。更小、更致密的颗粒随着流体成分的增加可能意味着更有效的液化。

粘液溶解剂的种类

对黏液溶解学进行了综述表1.尽管存在多种液化剂,但NALC/NaOH和二硫苏糖醇(DTT)是此前应用最广泛的痰液液化剂结核分枝杆菌培养和NAA测试。虽然有效,但这些黏液解药是经典的黏液解药,作用于黏液蛋白,而不是作用于痰中导致痰粘度的次级网络。有效地减少痰液中存在的初级和次级网络,理论上可能导致更高的敏感性结核分枝杆菌培养和NAA测试

类型 黏液溶解的 可能的作用机制 结果 Ref。
经典 支持 切断二硫键 降低痰黏度 [78]
德勤 切断二硫键 降低痰弹性90%以上 [32]
硫氧还蛋白 切断二硫键 降低痰黏弹性 [79]
DNase 消化脱氧核糖核酸/蛋白质纤维 粘度和弹性降低 (40、80、81)
Gelsolin 摘要f -肌动蛋白 降低痰液弹性、黏度和黏结性;弹性(77.3%)和粘度(80.4%)急剧下降 (32岁,37岁,69年)
阴离子(聚)氨基酸 溶解唾液中形成DNA和f -肌动蛋白束的组蛋白,增强DNA酶1的活性 痰黏度降低 [39]
胸腺素b4 摘要f -肌动蛋白 黏性、弹性及黏度降低,改善纤毛黏液清除在体外与Dnase 1结合 (37、38)
素能 消化DNA和f -肌动蛋白束,增强Dnase的活性 降低弹性但不降低粘度 [71]
凝乳胰蛋白酶,胰蛋白酶,胰蛋白酶 分解细胞碎片 降低痰黏度,改善咳痰在活的有机体内 (82、83)
NaOCl 分解细胞碎片 与直接涂片相比,显微镜载玻片上涂片上细胞碎片的减少 (84、85)
独特销售主张 可能有助于细胞裂解,破坏细胞膜,可能减少半胱氨酸残基 与直接涂片相比,在幻灯片上准备的最小背景 (64、72)
未知的分类 修正了荣曼的方法 分解细胞碎片 产生“无人工制品”的ZN污渍 [86]
几丁质 未知的 (87、88)
-六氟异丙醇 在2%的NaOH和NaOCl中,NALC比NALC更快地消化痰
-用硫酸 消化痰比4% NaOH更快
中国共产党 未知的 在室温下,消化剂、去污剂和防腐剂可保存20天 (63年,89 - 92年)
碘化化合物 改变“痰液中潜在的蛋白质底物” 诱导酶促蛋白水解 [93]
商业 专家MTB/RIF样品试剂 未知的 有效消化和净化痰液 [94]

表1。黏液溶解的代理。

古典黏液溶解的

经典的黏液溶解剂,如NALC、DTT和硫氧还蛋白(Trx),会破坏黏液蛋白单体之间的二硫键表1.体外研究表明,当与NaOH结合使用时,NALC是一种有效的黏液溶解剂[57]。虽然NALC是目前在痰液处理中应用最广泛的黏液溶解剂,但其效用存在矛盾的证据。Lorian和Lacasse的一项研究表明,0.5%的NALC加2%的NaOH液化痰的效果与2%的NaOH相似[95]。然而,Kubica等人发现,在NaOH中加入NALC可以促进液化。Dippy和Davis显示,使用20%的NALC(不添加NaOH),痰黏度显著降低。Kent和Kubica描述的消化和去污包括在痰标本中以1:1的比例加入0.2% NALC/4% NaOH黏液。将标本/黏液悬浮液混合(通过将试管倒置几次或短暂旋转)并在室温下孵育15分钟。孵育后,加入中和剂(无菌蒸馏水或磷酸缓冲液(pH 6.8)),以阻止NaOH对结核杆菌的作用。然后将悬浮液在3000xg下离心15分钟。将上清安全、适当地去除和丢弃,沉积物在磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中重悬。

天然形式的NALC是一种白色结晶粉末,如果冷藏,保质期可达3年。然而,NALC的一个主要缺点是一旦溶解,24小时后粘液溶解活性就会丧失[597496]导致需要每天重构NALC/NaOH溶液[97]。此外,高浓度的NALC和NaOH可能会影响MGIT™液体培养检测系统对生长中的结核分枝杆菌的检测[59]。

使用DTT液化痰液已被证明比NALC75, 79更有效,即使在低浓度(0.1 M DTT vs. 1.2 M NALC) [75]。DTT能有效液化痰液,痰液弹性可降低约90% [32]。另一项研究比较了之前的痰处理cytomorphological肺癌诊断检查发现,DTT(0.2%终浓度)处理痰液在细胞结构上优于NALC(1%终浓度)(P < 0.0001) [98]。

囊性纤维化患者的痰液粘稠,仅用化学方法难以均匀化[99]。体外研究表明,硫氧还蛋白(Trx)能够比NALC和DTT更有效地液化囊性纤维化患者的浓稠化脓性痰[79]。当Trx浓度低至1 μM时,液化效果显著,在30 μM时效果最大。DTT和Trx都比NALC具有更大的黏液活性。作者认为这可能是由于Trx和DTT是二硫醇(具有2个氧化还原活性半胱氨酸残基),而NALC是单硫醇[79]。

肽黏液溶解的

肽解粘剂作用于存在于痰中的次级网络。次级网络由细胞碎片、f -肌动蛋白和/或DNA组成。各种肽解粘剂已被报道并被列于表1

DNA酶通过消化导致痰黏度的DNA/DNP纤维来液化化脓性痰[40]。这些纤维是由细胞外DNA/DNP从细胞变性形成的。存在于完整细胞中的DNA不受DNA酶消化的影响。然而,在处理痰液进行NAA检测时,使用DNA酶时应谨慎,因为所调查的目标细菌的游离DNA可能存在于标本中。脱氧核糖核酸酶不影响黏液样的粘度,因为这种酶对黏液蛋白凝胶没有影响[41]。

目前关于次氯酸钠(NaOCl,家用漂白剂)对痰液作用机理的文献尚无定论。然而,研究表明,使用NaOCl时,涂片显微镜上可见的碎片减少[8485]以及与直接涂片相比,相关的敏感性增加[8485One hundred.]。这可能表明NaOCl作为一种肽黏液解毒剂,破坏了在痰中形成的次级网络。NaOCl在痰液处理中具有双重作用;它可以用作消化剂和去污剂(具有杀死污染细菌的能力)结核分枝杆菌) [85]。2.5%(终浓度)的NaOCl溶液可在30分钟内净化和消化化脓性痰[85]。虽然2.5%的NaOCl可以杀死细菌,包括结核分枝杆菌结核分枝杆菌不会失去它的“耐酸性”。然而,用5% NaOCl直接处理载玻片可显著减少涂片显微镜下可见的杆菌数量[101]。这可能是由于与处理整个样品相比,将薄层样品暴露于5%的NaOCl。

非保密黏液溶解的

有几种黏液解药没有被归类为经典的或肽的黏液解药表1.这些解黏液剂的作用机制大多是未知的。然而,修正的Jungmann方法(硫酸亚铁,硫酸和过氧化氢)有助于分解痰中的细胞碎片,据说碘化化合物与蛋白酶(如胰蛋白酶)一起,通过诱导改变痰蛋白的性质蛋白水解作用.关于这些解黏液剂使用的资料很少。

商业/专有黏液溶解的

Xpert MTB/RIF样品试剂含有NaOH和异丙醇(浓度未知,专有信息)。用样品试剂处理患者痰液15分钟。Xpert MTB/RIF样品试剂能有效地消化痰液,有效地降低细菌的生存能力结核分枝杆菌比8 log [94]。

痰液的机械液化

机械消化是另一种液化痰液的方法,通常与化学消化结合使用。痰液可以借助玻璃珠或超声波进行涡流液化。这可以在有无黏液溶解剂的情况下进行。

分枝杆菌在标本内聚集的倾向可能影响常规分离标本时的敏感性微生物调查。在一项研究中,通过单独使用NALC、NALC和玻璃微珠或单独使用玻璃微珠进行涡流均匀化[102]。然后将样品分成两份,连续稀释,培养在Middlebrook 7H11琼脂上[102]。作者得出结论,化学和(或)机械处理痰液在回收活菌方面同样有效结节杆菌三种方法间无显著差异[102]。

另一项研究调查了使用含和不含DTT的玻璃珠来回收细菌(不是结核分枝杆菌)来自痰液。单用玻璃微珠治疗血友病效果不佳流感嗜血杆菌DTT处理玻璃微珠(3.8 Í8CFU/ml vs . 5.2 Í8CFU /毫升)[103]。流感嗜血杆菌以前被用作脆弱细菌细胞的模型[104],但回收率很好[103],这表明脆弱的细胞能够承受有玻璃珠存在的恶劣涡流条件。相比之下,细胞的细胞壁结核分枝杆菌难以裂解(由于其高脂含量),因此很可能经受住这种方法。

另一种常用的机械消化方法是水浴辅助超声。Baxter等人对超声对痰液的作用机制进行了深入的描述。在有无黏液溶解剂的情况下,痰液可超声检查。Nauwelaers等人利用超声波液化痰液提取人呼吸道合胞病毒(RSV) RNA。在自适应聚焦声学(AFA™)仪器中进行超声处理之前,将DTT和PBS添加到痰液中[105]。

虽然NALC和DTT都是有效的粘液溶解剂,但它们不能有效地消化囊性纤维化痰[99]。然而,当用DTT处理的痰液间歇超声120秒(间隔30秒)时,发现完全均匀化[99]。通过实时PCR检测,这些完全均匀的样品也显示出Cq值的降低(平均:4.25个周期)曲霉属真菌物种(99],说明机械裂解联合化学裂解可提高NAA试验的灵敏度。

过滤对痰液的影响

用40、20和11 μm尼龙网过滤器逐级过滤dtt液化后的痰液,结果表明鳞状细胞(存在于唾液中,大小为30-60 μm),但不影响支气管起源细胞的计数(大小约为10 μm)或差异细胞计数[73]。因此,只要微生物细胞不粘附在大的细胞碎片上,这种过滤器很可能允许微生物通过过滤。过滤可以从痰中释放微生物,为后续的培养、显微镜和NAA检测提供帮助。一个过滤系统也集成到GeneXpert®墨盒。该过滤器将结核分枝杆菌从剩余的液化痰液及其成分中分离出来,从而将杆菌浓缩[106并消除了对离心的需要。

痰液液化和提取方案对NAA试验性能的影响

用于液化痰液、提取和纯化DNA的方法可能对下游NAA检测产生重大影响。然而,由于研究人群、样品制备、样品分裂、DNA靶和PCR协议的差异,很难比较用于痰液化和DNA提取的不同方法的效用结果。

虽然NALC通常在NAA检测之前用于痰液处理,但DTT也被证明是“PCR友好”的。较高浓度的NALC (> 0.5 g/L)和DTT (0.1 g/L)已被证明可导致PCR抑制[107]。两项研究在NAA检测前使用DTT结核分枝杆菌,以SecA基因和IS6110元件为靶点,以培养物为参比标准,灵敏度大于95% [108109]。然而,当NALC用于一项涉及相同的痰、唾液和水样本的多地点研究时,参与的实验室对103种牛分枝杆菌卡介苗生物的阳性结果不一致(范围在2%至90%之间)[110]。每个实验室采用各自的样品制备、DNA提取和PCR技术,但应研究者的要求,使用插入序列IS6110作为PCR靶点。表2提供了四项研究的总结,利用NALC和/或DTT作为核酸扩增检测前的粘液溶解剂。

黏液溶解的 最后浓缩的。(%) 机械 其他 微生物调查 样品新鲜/冷冻 样本分割 内部/商业PCR 目标/测试 灵敏度 特异性 Ref。
1 德勤 0.05 1:1 声波降解法 沸腾 显微镜,培养,PCR 新鲜的 显微镜-未知,培养- 200µl,内部PCR -沉积物(1000µl),扩增- 100µl 内部 IS6110 90.76 97.6 [111]
德勤 0.05 1:1 未知的 根据制造商的说明 新鲜的 商业 Amplicor 76.92 98.56
2 德勤 未知的 未知的 声波降解法 硅化玻璃微珠,蛋白酶K 显微镜,培养,PCR,气相色谱-质谱 新鲜。然而,为PCR准备的样品在处理后被冷冻 显微镜-可忽略,培养- 0.5 ml, PCR - 0.5 ml,气相色谱-质谱- 1 ml 内部 IS6110 95 93 [109]
3. 德勤 5 未知的 声波降解法 SDS-Tris-HCl,氧化锆/硅珠,核素裂解缓冲液 显微镜,培养,PCR 显微镜-未知,培养-未知,内部PCR -未知 内部 SecA1 97 97 [108]
NALC-NaOH 0.5 - 1 1:1 声波降解法 SDS-Tris-HCl,氧化锆/硅珠,核素裂解缓冲液 内部 SecA1 One hundred. 76
4 NALC-NaOH unknown-2 1:1 未知的 根据制造商的说明 显微镜,培养,PCR 经去污、显微镜和培养后冷冻 显微镜-未知,培养- 500µl, BD ProbeTec - 250, Amplicor - 100µl 商业 Amplicor 89.5 87.5一个One hundred.b [112]
NALC-NaOH unknown-2 1:1 FastPrep 溶解液-热@ 105°C 商业 BD ProbeTec 94.7 86.3一个99.8b
5 NALC-NaOH 0.5 - 1 1:1 声波降解法 NALC-SDS-Tris-HCl,氧化锆/硅珠,Nuclisens裂解缓冲液 显微镜,培养,PCR 培养和显微镜- 2/3沉积物,内部PCR - 1/6沉积物,Gen-Probe AMTD - 1/6沉积物 内部 SecA1 24一个20.b 95一个99b [113]
NALC-NaOH 0.5 - 1 1:1 未知的 根据制造商的说明 商业 Gen-Probe扩增MTD试验 39一个32b 95一个97b

表2。总结痰液处理方法,以及由此产生的灵敏度和特异性PCR方法在每个研究中使用。

Xiang等人注意到,与未使用DTT处理的标本相比,使用0.1% DTT处理痰液时RNA浓度显著降低,这表明即使低浓度的DTT也可能影响RNA的提取[114]。Desjardin等研究表明,NALC/NaOH影响结核分枝杆菌而不是rRNA。DNA产率不受NALC/NaOH处理的影响[115]。使用RNA作为靶标是有吸引力的,因为它可能有多个拷贝数,并且RNA可以用来区分死亡和活的生物体。这可能有助于确定对治疗的反应以及最近有结核病治疗史的患者。

顺磁粒子(PMP)技术是另一种富集手段结核分枝杆菌单元格及/或结核分枝杆菌从处理过的痰标本中提取DNA。PMP可以用来浓缩细胞和/或DNA,而不是离心。结核微珠(Microsens Medtech Ltd, London, UK)用于浓缩结核分枝杆菌经NALC-NaOH处理的痰液用于涂片镜检的杆菌经离心处理的灵敏度略低于常规浓度(89.4%对91.8%)[116],但显著提高了涂片镜检的灵敏度(P=0.002和P<0.001) [117118]与显微镜下未浓缩痰液比较。Ghodbane和Drancourt在培养前使用相同的结核微珠进行浓缩,并报告了与离心相似的结果。在NAA测试前使用结核抗体珠的结果并无公布[119]。

护理点痰液处理(POC)

资源贫乏的国家需要高度敏感和特异的POC分子诊断方法(从而消除了培养的需要)、价格低廉、可靠且操作简单。这些诊断试验应在痰液采集地点或附近进行,并应在同一天给出结果。

在POC中使用的黏液溶解剂应该是稳定和安全的。此外,黏液应能承受极端温度。Xpert MTB/RIF检测试剂在2°C至28°C之间保持稳定,因此其作为POC测试在极端温度国家的应用仅限于试剂可保持在受控温度的环境。

POC测试需要考虑的另一个重要问题是生物安全和危险化学品的使用。需要保护患者以及进行诊断测试的人员免受潜在传染性标本和可能包括在POC测试中的有害试剂或化学品的侵害。生物安全柜不适合在低收入国家使用,因为它们价格昂贵,而且需要定期维护。合适的处理试剂的一个例子是Xpert MTB/ RIF样品试剂缓冲液,它是安全处理的(尽管高浓度的异丙醇由于易燃的风险需要专门的运输),并具有8灭对数效率[94]。样品制备快速简便,无需使用离心机即可完成。

目前诊断结核病的许多痰液处理方法都涉及使用离心机进行浓缩结核分枝杆菌细菌。资源贫乏的环境需要其他的集中手段结核分枝杆菌杆菌用于真正的POC检测。其他方法包括沉积(87120121过滤或顺磁粒子技术,它使用简单的磁铁来捕获结核分枝杆菌源自液化sputa [116]。

结论

基于痰液的诊断测试的敏感性结核分枝杆菌很大程度上取决于痰液处理方案的效率。样品的有效处理导致释放细菌被困在复杂的痰基质中。有效的粘液溶解剂包括NALC和DTT。可以使用化学和/或机械消化;然而,两者的结合更有可能导致痰均质化增强。的浓度结核分枝杆菌可以通过离心、过滤或顺磁颗粒来实现从痰标本中提取用于后续培养或NAA检测。

致谢

作者谨此感谢Anwar Mall教授、Vanessa January女士、Fadheela Patel女士及Charmaine Barthus女士所提供的宝贵意见。

参考文献

全球科技峰会