Кіріспе
Қан ағынындағы инфекцияларды анықтау тесті
Қанның мүжілуі – адамның қанында бактериялар немесе саңырауқұлақтардың бар-жоғын анықтау үшін қолданылатын медициналық зертханалық тест. Қалыпты жағдайда қанда микроорганизмдер болмайды: олардың болуы бактериемия немесе фунгемия сияқты қан ағынындағы инфекцияны көрсетеді, ал ауыр жағдайларда сепсис тудыруы мүмкін. Қанды мүжілту арқылы микробтарды анықтап, антимикробтық препараттарға төзімділігін тексеруге болады, бұл клиниктерге тиімді ем тағайындауға мүмкіндік береді. Тест жүргізу үшін қан микробиалды өсуді күшейтетін сұйық құрамы бар бөтелкелерге салынады, бұл құрам мүжілту ортасы деп аталады. Әдетте, бір рет қан алу кезінде екі контейнер жиналады: біреуі оттегі қажет ететін аэробты микроорганизмдер үшін, екіншісі оттегі қажет етпейтін анаэробты микроорганизмдер үшін. Бұл екі контейнер қан мүжілтесінің жиынтығы деп аталады. Кейде екі түрлі қан алу орнынан екі жиын қан мүжілтесі алынады. Егер микроорганизм екі жиынның біреуінде ғана табылса, онда ол қан ағынындағы инфекция емес, тері флорасымен ластану болуы мүмкін. Егер үлгі антимикробтық препараттар қабылданғаннан кейін алынса немесе бөтелкелер ұсынылған көлемдегі қанмен толтырылмаса, жалған теріс нәтижелер пайда болуы мүмкін. Кейбір микроорганизмдер қанда жақсы өспейді және оларды анықтау үшін арнайы әдістер қажет. Контейнерлер бірнеше күнге инкубаторға қойылады, осылайша микроорганизмдер көбейеді. Егер микробиалды өсу анықталса, микроорганизмдердің бар екенін растау және олардың идентификациясы туралы алдын ала мәлімет алу үшін мүжілту бөтелкесінен грамм бояуы жасалады. Содан кейін қан субкультураға жіберіледі, яғни микробиалды колонияларды толық идентификациялау және антимикробтық сезімталдықты тексеру үшін агар тақтасына жағылады. Қан ағынындағы инфекцияларды жылдам диагностикалау және емдеу өте маңызды болғандықтан, полимераза тізбекті реакциясы (ПТР) және MALDI TOF MS сияқты технологияларды пайдаланатын жедел тестілеу әдістері әзірленді. Қанды мүжілту әдістері 19 ғасырдың ортасында жарияланған, бірақ бұл әдістер көп еңбек талап ететін және қазіргі әдістерден өте өзгеше болған. Микробиалды өсуді анықтау үшін 1970 жылдарға дейін мүжілту бөтелкелерін визуалды тексеру қажет болды, содан кейін микробиалды метаболизм арқылы бөлінетін газдарды бақылайтын автоматтандырылған қан мүжілту жүйелері енгізілді. Дамыған елдерде қанды қолмен мүжілту әдістері көбінесе автоматтандырылған жүйелермен алмастырылды.
Медициналық қолданыстар
Қан әдетте стерильді болады. Қанда бактерияның болуы бактериемия, ал саңырауқұлақтың болуы фунгемия деп аталады. Терінің шағын зақымдануы бактерияларды қан тамырларына енгізе алады, бірақ бұл бактериемия көбінесе уақытша болады және иммундық жүйе мен ретикулоэндотелиялық жүйе организмдерді жылдам оқшаулап, жоятындықтан, мұндай жағдайларда бактерияны анықтау сирек кездеседі. Бактериялар целлюлит, несеп жолдарының инфекциясы (ЗЖИ) және пневмония сияқты инфекциялардан, сондай-ақ тамыр жүйесіндегі инфекциялардан, мысалы, бактериялық эндокардит немесе веналық катетерлермен байланысты инфекциялардан қанға түсуі мүмкін, бұл тұрақты бактериемияға алып келуі мүмкін. Сепсис күдікталған жағдайда, қанның культурасын алу қажет, себебі бұл инфекцияның қоздырғышын анықтауға және тиісті антимикробтық терапияны тағайындауға мүмкіндік береді. Қанның культурасы қызбалы нейтропенияда қан ағыны инфекциясын анықтау үшін қолданылады, бұл химиотерапияның жиі кездесетін асқынуы болып табылады, онда қызба нейтрофилдердің (бактериялық және саңырауқұлақтық патогендерге қарсы қорғанысқа жауапты ақ қан жасушалары) саны күрт төмендейді. Бактериемия менингит, септикалық артрит және эпидуральды абсцестер сияқты инфекциялардың кейбір түрлерінде жиі кездеседі, сондықтан осы жағдайларда қанның культурасын алу ұсынылады. Бактериемиямен байланысты инфекция кезінде, егер адамның қан тамырлары ішінде инфекция жұқтыру қаупі жоғары болса немесе инфекция ошағынан (мысалы, пиелонефритте немесе ауыр қауыпты пневмонияда) дереу культура алу мүмкін болмаса, қанның культурасын алу қажет болуы мүмкін. Сондай-ақ, себебі белгісіз қызба кезінде де қанның культурасын алу қажет. Қанда ең көп кездесетін патогендерге Staphylococcus aureus, Escherichia coli және Enterobacteriaceae тұқымдасының басқа өкілдері, Enterococcus түрлері, Pseudomonas aeruginosa және Candida albicans жатады. Коагулаза-теріс стафилококктар (КТС) да жиі кездеседі, бірақ бұл организмдердің, терінің қалыпты флорасының бір бөлігі, нағыз патогендер ме әлде контаминанттар ма екені көбінесе белгісіз болады. Қан ағыны инфекцияларының эпидемиологиясы уақыт және географиялық орналасқан жерге байланысты өзгереді. Мысалы, АҚШ-та 1980 және 1990 жылдары грам-оң организмдер грам-теріс организмдерді бактериемияның басты себебі ретінде басып озды, ал иммуносупрессивті ем алатын адамдардың санының артуына байланысты фунгемия деңгейі де күрт өсті. Грам-теріс сепсис Солтүстік Америка және Батыс Еуропаға қарағанда Орталық және Оңтүстік Америкада, Шығыс Еуропада және Азияда жиірек кездеседі, ал Африкада Salmonella enterica бактериемияның жетекші себебі болып табылады.
Жинақ
Қанның өсірілуі әдетте веналық пункция арқылы жүргізіледі. Сынаманы веналық катетерден алу ұсынылмайды, себебі бұл жоғары ластану деңгейімен байланысты, бірақ катетерге байланысты инфекцияларды диагностикалау үшін веналық пункциядан және веналық катетерден мәдениеттерді алу мүмкін. Қан алу алдында әрбір жиналған бөтелкенің жоғарғы жағы ластанудың алдын алу үшін спиртті шүберекпен дезинфекцияланады. Егер қанды басқа зерттеулерге алу қажет болса, қан мәдениетіне арналған бөтелкелер басқа зерттеулерге алудан бұрын алынады, бұл ластану қаупін азайтуға көмектеседі. Микробқа қарсы терапия микробтардың өсуін тежеу арқылы жалған теріс нәтижелерге әкелуі мүмкін, сондықтан микробқа қарсы препараттарды беруден бұрын қан мәдениетін алу ұсынылады, бірақ бұл ауыр сырқаттануда қиын болуы мүмкін. Әдетте, қан мәдениетін алу үшін екі бөтелкеге қан алынады, олар бірге бір «мәдениет» немесе «жинақ» құрайды. Бір бөтелке аэробикалық организмдердің өсуін жақсартуға арналған, ал екіншісі – анаэробты организмдерді өсіруге арналған. Балаларда анаэробты бактериялармен жұқтығу сирек кездеседі, сондықтан қажетті қан мөлшерін азайту үшін бір аэробикалық бөтелке алуға болады. Кем дегенде екі жинақ екі бөлек веналық пункция орындарынан алу ұсынылады. Бұл инфекцияны ластанудан ажыратуға көмектеседі, себебі ластаушылар нақты патогендерге қарағанда бірнеше жинақта сирек кездеседі. Сонымен қатар, үлкен көлемдегі қанды алу микроорганизмдердің бар болған жағдайда анықталу ықтималдығын арттырады. Қан мәдениетіне арналған бөтелкелерде микроорганизмдердің көбеюіне ынталандыратын өсім ортасы және қанның ұюын болдырмайтын антикоагулянт болады, себебі ол көптеген организмдердің өсуіне кедергі келтірмейді. Анаэробты бөтелкелерде әдетте тиогликолат сияқты тотығуға қарсы зат болады. Анаэробты бөтелкедегі бос кеңістік оттегісіз газ қоспасымен толтырылады. Көптеген коммерциялық бөтелкелерде антибиотиктерді сіңіретін шайыр болады, бұл олардың сынамадағы микроорганизмдерге тигізетін әсерін азайтады. Саңырауқұлақтар мен микобактерияларды анықтау үшін арнайы бөтелкелер де қолданылуы мүмкін. Ал кейбір аймақтарда қан мәдениетін жасау мүмкін болмауы да мүмкін. Бөтелкелердің толық емес немесе тым толық болуы маңызды емес: толық емес болса, үлгідегі организмдердің азаюына байланысты жалған теріс нәтижелерге әкелуі мүмкін, ал тым толық болса, өсім ортасының қанға қатынасы төмендеуіне байланысты микробиалды өсуді тежеуі мүмкін. Микробты өсуді оңтайландыру үшін қан мен өсім ортасының арақатынасы 1:10 – 1:5 болуы ұсынылады. Ересектердегі әдеттегі қан мәдениеті үшін Клиникалық және зертханалық стандарттар институты (CLSI) әрбір жинақтан 20–30 мл қанды екі бөтелкеден алуды ұсынады. Егер эндокардит күдікті болса, барлығы алты бөтелке алуға болады.
A typical blood culture collection involves drawing blood into two bottles, which together form one "culture" or "set". One bottle is designed to enhance the growth of aerobic organisms, and the other is designed to grow anaerobic organisms. In children, infection with anaerobic bacteria is uncommon, so a single aerobic bottle may be collected to minimize the amount of blood required. It is recommended that at least two sets are collected from two separate venipuncture locations. This helps to distinguish infection from contamination, as contaminants are less likely to appear in more than one set than true pathogens. Additionally, the collection of larger volumes of blood increases the likelihood that microorganisms will be detected if present. Blood culture bottles contain a growth medium, which encourages microorganisms to multiply, and an anticoagulant that prevents blood from clotting. because it does not interfere with the growth of most organisms. and anaerobic bottles typically contain a reducing agent such as thioglycollate. The empty space in an anaerobic bottle is filled with a gas mixture that does not contain oxygen. Many commercially manufactured bottles contain a resin that absorbs antibiotics to reduce their action on the microorganisms in the sample. Other specialized bottles may be used to detect fungi and mycobacteria. and in some regions, it may not be possible to perform blood cultures at all. It is important that the bottles are neither underfilled nor overfilled: underfilling can lead to false negative results as fewer organisms are present in the sample, while overfilling can inhibit microbial growth because the ratio of growth medium to blood is comparatively lower. A 1:10 to 1:5 ratio of blood to culture medium is suggested to optimize microbial growth. For routine blood cultures in adults, the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) recommends the collection of two sets of bottles from two different draws, with 20–30 mL of blood drawn in each set. If endocarditis is suspected, a total of six bottles may be collected.
Өсімдіктер
[[Файл:Қанды қолмен өңдейтін жүйелерде өсу белгілері.jpg|thumb|left|alt=Суреттің сипаттамасы.|Қолмен қан өсіру жүйелерінде өсу белгілері: а) бетінде өсу қабығы (пленкасы); б) газ бөлінуден пайда болған көпіршіктер; в) микробтық өсуден туындаған бұлыңғырлық (оң бөтелкеде); д) көзге көрінетін микробтық колониялар. Егер қолмен қан өсіру әдістері қолданылса немесе эндокардитке шақыратын кейбір бактериялар сияқты жай өсетін организмдер күдікті болса, инкубация уақыты тағы ұзартылуы мүмкін. Қолмен жұмыс істеуші жүйелерде бөтелкелерде микробтық өсудің көрсеткіштері – бұлттылық, газдың пайда болуы, көзге көрінетін микробтық колониялардың болуы немесе қанның ыдырауынан (гемолиз) түстің өзгеруі визуалды түрде тексеріледі. Кейбір қолмен қан өсіру жүйелері газдар пайда болғанда сұйықтықпен толатын бөлімшелерді немесе бөтелкені көлденең бұрып, белгілі бір уақыт аралығында агар тақтасына егуге арналған кішкентай агар тақтасын қолданады. Қанның оң нәтижесін жібермеу үшін, инкубация кезеңінің соңында, өсу көрсеткіштері байқалса да, бөтелкеден алынған сынама көбінесе агар тақтасына (субкультураға) егіледі. BACTEC, BacT/ALERT және VersaTrek сияқты жүйелер инкубатордан тұрады, онда өсіру бөтелкелері үздіксіз араластырылады. Өсуді бөтелкедегі газдар деңгейін өлшейтін сенсорлар анықтайды, көбінесе көмірқышқыл газы – бұл микробтық метаболизмнің көрсеткіші. Инкубация кезеңінің соңында бөтелкеде теріс нәтиже болса, әдетте, субкультура жасамай тастайды. Саңырауқұлақтар, микобактериялар және Legionella сияқты жай өсетін немесе өсіруге қиын келген организмдерді жақсырақ оқшаулау үшін лизис-центрифугалау әдісі қолданылуы мүмкін. Бұл әдіс қанды өсу ортасымен толтырылған бөтелкеге құюдың орнына, қызыл және ақ қан жасушаларын жоятын (лиздейтін) зат бар құбырға қан жинауды және содан кейін үлгіні центрифугаға салуды қамтиды. Бұл процесс үлгідегі қатты заттарды, соның ішінде микроорганизмдерді шоғырландырып, субкультура ортасын егу үшін қолданылатын шөгінді құрайды. Лизис-центрифугалау конвенциялық қан өсіру әдістеріне қарағанда жоғары сезімталдыққа ие болғанымен, үлгімен кең жұмыс істеуді қажет ететіндіктен, ластануға бейім.
Антибиотиктерге сезімталдықты тексеру
Қан ағыны инфекцияларына қарсы антимикробтық емдеу бастапқыда эмпирикалық болып табылады, яғни ол клиникшінің аурудың қоздырғышы туралы күдігіне және антимикробтық резистенттіліктің жергілікті үлгілеріне негізделеді. Қаннан оқшауланған патогендерге қатысты антибиотиктерге сезімталдықты анықтау (AST) клиникшілерге тиімдірек емдеуді жүргізуге және немесе жағымсыз қосымша әсерлерге алып келуі мүмкін кең спектрлі антибиотиктерді тоқтатуға мүмкіндік береді. Алдын ала құрастырылған антибиотиктер панельдерін пайдаланатын, микроорганизмдердің өсуін автоматты түрде өлшейтін және алгоритмдер арқылы сезімталдық нәтижелерін анықтайтын автоматтандырылған жүйелер бар; олардың кейбіреулері бес сағат ішінде нәтиже бере алады, ал басқаларына түнгі инкубация қажет. Сепсис кезінде тиімді антимикробтық препараттарды жылдам енгізу өте маңызды, себебі тікелей сынау әдістері микроорганизмдерді оқшауламайды, сондықтан бірден көп микроорганизмдер болған жағдайда дұрыс нәтижелерді бермейді, бірақ бұл қанда сирек кездеседі. Қателіктердің тағы бір себебі – сынамадағы бактериялар мөлшерін (инокулум) стандарттаудың қиындығы, ол сынақ нәтижелеріне маңызды әсер етеді. ПЦР және микрочиптер сияқты әдістер, оларды оң қан өсіру үлгілерінде тікелей орындауға болады, резистенттілікті анықтайтын гендерге байланысты ДНК тізбектерін анықтайды, мысалы, метициллинге төзімді *Staphylococcus aureus*-та кездесетін *mecA* гені немесе ванкомицинге төзімді энтерококктардың *vanA* және *vanB* гендері. Осы әдістердің кейбіреулерін оң қан өсіру бөтелкелерінен алынған шөгінділерде орындауға болады. Дегенмен, MALDI TOF арқылы AST жүргізу үшін қалыптасқан әдістемелердің болмауы оның клиникалық тәжірибеде қолданылуын шектейді, ал 2018 жылға дейін MALDI TOF арқылы тікелей AST генетикалық сынау әдістерінен айырмашылығы, Азық-дәрі басқармасымен бекітілмеген. Зерттеулер көрсеткендей, көрсеткіштер 0,8-ден 12,5 пайызға дейін ауытқиды. Алайда, егер алынған қанның көлемі ұсынылған мөлшерден әлдеқайда көп болса, қандағы табиғи тежегіштер және бөтелкедегі жеткіліксіз өсу ортасы бактериялардың өсуін тежеуі мүмкін. Қан өсіру бөтелкелерін тым толық толтыру иатрогендік анемияға да себеп болуы мүмкін.
Тарих
thumb|upright=0.45|alt=Суретке қараңыз.|1915 жылы C. E. Simon & C. C. W. Judd сипаттаған қан мәдениетін жинау үшін ертедегі вакуумдық түтік жүйесі.
Ертедегі қан мәдениетін анықтау әдістері еңбекке көп талап еткен. 1911 жылғы микробиология оқулығында қан алу орны мен құрал-жабдықтарын дезинфекциялауға бір сағаттан астам уақыт кеткені, ал қанды сақтаудың тиімді әдістерінің болмауына байланысты мәдениетті кейде науқастың жанында дайындауға тура келгені айтылған. Броды субкультуралаудан басқа, кейбір хаттамаларда қанды ерітілген агармен араластырып, қоспаны Петри тәрелкесіне құю қажеттігі көрсетілген. Онда басқа да мәліметтермен қатар, қан мен бродының оптималдық арақатынасы 1:5 екені айтылған, бұл көрсеткіш бүгінгі күнге дейін қабылданған. 1940 жылдардан 1980 жылдарға дейін қан ағынындағы барлық патогендерді өсіре алатын орта жасау мақсатымен броды құрамы мен қоспалары бойынша көптеген зерттеулер жүргізілді. Автоматтандырылған қан мәдениеті жүйелері алғаш рет 1970 жылдары қолдануға берілді. Бұл жүйелердің алғашқысы – Johnston Laboratories (қазір Becton Dickinson) өндірген BACTEC жүйесі – радиоактивті изотоптармен белгіленген қоректік заттарды қамтитын бродыларды пайдаланды. Бұл субстраттармен қоректенген микроорганизмдер радиоактивті көмірқышқыл газын өндірді, ал оның концентрациясын бақылау арқылы өсуді анықтауға болады. Бұл техника қан мәдениетінде қолданылмас бұрын, NASA Марста өмірді анықтау әдісі ретінде ұсынған. Бұл инвазивті емес өлшеу әдісі 1992 жылы pH өзгерістерін анықтау үшін флуоресцентті индикаторларды қолданған BACTEC 9000 сериясында қабылданды. Difco ESP, заманауи VersaTREK жүйесінің тікелей алдыңғысы.
Early blood culture methods were labour intensive. A microbiology textbook from 1911 noted that decontamination of the draw site and equipment could take over an hour, and that due to a lack of effective methods for preserving blood, the cultures would sometimes have to be prepared at the patient's bedside. In addition to subculturing the broth, some protocols specified that the blood be mixed with melted agar and the mixture poured into a petri dish. specifying—among other insights—an optimal blood to broth ratio of 1:5, which is still accepted today. From the 1940s through the 1980s, a great deal of research was carried out on broth formulations and additives, with the goal of creating a growth medium that could accommodate all common bloodstream pathogens. Automated blood culture systems first became available in the 1970s. The earliest of these—the BACTEC systems, produced by Johnston Laboratories (now Becton Dickinson)—used culture broths containing nutrients labelled with radioactive isotopes. Microbes that fed on these substrates would produce radioactive carbon dioxide, and growth could be detected by monitoring its concentration. Before this technique was applied to blood cultures, it had been proposed by NASA as a method for detecting life on Mars. This non invasive measurement method was adopted in 1992 by the BACTEC 9000 series, which used fluorescent indicators to detect pH changes. The Difco ESP, a direct predecessor of the contemporary VersaTREK system