厭氧菌培養(yǎng)是微生物學研究和臨床診斷中的一項關鍵且技術要求高的實驗。由于其必須在無氧或低氧環(huán)境中生長,任何意外引入的需氧或兼性厭氧微生物都會被視為污染。污染不僅會導致實驗失敗、浪費寶貴的樣本和試劑,更可能產(chǎn)生誤導性的結果,從而影響科研結論的準確性或臨床診斷的正確性。了解這些污染的可能來源、類型及影響,是確保厭氧菌培養(yǎng)成功的第一步。
01常見的污染微生物類型
在厭氧環(huán)境中,污染物主要來自以下幾類微生物:
1. 需氧菌(Aerobes):如枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、金葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和假單胞菌屬(Pseudomonas)等。它們雖然無法在嚴格厭氧環(huán)境下旺盛生長,但其存在本身就是一個污染信號,會與目標厭氧菌爭奪營養(yǎng),并可能釋放抗生素或代謝產(chǎn)物抑制厭氧菌生長。
2. 兼性厭氧菌(Facultative Anaerobes):這是最常見也是最棘手的污染物,例如大腸桿菌(Escherichia coli)、腸球菌(Enterococcus)和酵母菌(Yeasts)。它們既能在外界有氧條件下存活,又能在厭氧環(huán)境中迅速繁殖,過度生長并完全掩蓋目標厭氧菌的存在,導致假陰性或錯誤鑒定。
3. 其他厭氧菌(Other Anaerobes):當樣本本身含有多種厭氧菌(如臨床標本),或實驗操作中從一個培養(yǎng)容器交叉污染到另一個時,非目標厭氧菌也會成為“污染物”。它們可能與目標菌種競爭,使得難以分離出純菌落進行研究。
02污染的主要來源
污染可以發(fā)生在培養(yǎng)過程的任何一個環(huán)節(jié):
1. 樣本采集與運輸:這是臨床樣本污染的首要環(huán)節(jié)。如果采樣部位本身有正常菌群(如口腔、腸道、陰道拭子),很容易混入雜菌。使用非無菌的采樣工具或運輸管、以及運輸時間過長導致兼性厭氧菌過度生長,都會加劇污染。
2. 培養(yǎng)基與試劑: commercially prepared的培養(yǎng)基或實驗室自配的試劑若未經(jīng)過嚴格滅菌,或已過保質期,本身就是污染的源頭。用于創(chuàng)造厭氧環(huán)境的厭氧袋、產(chǎn)氣袋若密封不嚴或失效,也會導致培養(yǎng)失敗。
3. 實驗操作過程(最關鍵環(huán)節(jié)):
操作環(huán)境不潔:超凈工作臺或生物安全柜的紫外線滅菌不徹底、臺面有殘留菌落。
操作者技術不當:接種環(huán)灼燒滅菌不充分、開啟平板時間過長、在厭氧罐密封前操作過于緩慢,都會讓空氣中的微生物落入培養(yǎng)基。
器械污染:接種針、移液器吸頭等工具沒有做到一次性使用或徹底滅菌。
4. 厭氧系統(tǒng)故障:
厭氧罐/工作站密封不嚴:罐蓋的密封圈老化、破損,或工作站門封不嚴,會導致氧氣滲入。
指示劑失效:常用的亞甲基藍或刃天青厭氧指示劑若未能及時變色,會給人以“無氧”的假象,實則環(huán)境已不符合要求。
氣體比例錯誤:充入的混合氣體(如N?、H?、CO?)比例不當,特別是H?濃度不足,無法在鈀催化劑作用下有效去除殘余氧氣。
03污染的識別
在培養(yǎng)結束后,可以通過以下跡象判斷是否發(fā)生污染:
平板形態(tài)異常:在預期的厭氧菌菌落之外,出現(xiàn)了其他形態(tài)、顏色、大小的菌落。
需氧菌生長:在厭氧平板上有生長,但在需氧培養(yǎng)的對照平板上同樣生長旺盛,可判定為需氧污染。
混合菌落:單個菌落邊緣不整齊,看起來由多種微生物組成。
培養(yǎng)基顏色異常:某些培養(yǎng)基含有pH指示劑(如BBE培養(yǎng)基用于擬桿菌),污染菌的代謝可能改變其顏色,產(chǎn)生非預期變化。
鏡檢結果不符:革蘭染色顯示存在多種形態(tài)的細菌(如同時有G?球菌和G?桿菌),與純培養(yǎng)的預期不符。
氣味異常:厭氧菌通常有特殊的代謝氣味(如腐臭味),而污染菌可能產(chǎn)生不同的氣味。
04污染的預防與控制
杜絕污染必須貫徹“預防為主”的原則:
1. 嚴格無菌操作:這是核心。所有操作均在生物安全柜中進行,熟練快速,最大限度減少樣本和培養(yǎng)基暴露在空氣中的時間。
2. 質量保證:對每批培養(yǎng)基、試劑和氣體進行無菌測試和質量控制。定期驗證厭氧罐和工作站的密封性及除氧效率。
3. 規(guī)范樣本處理:確保使用無菌容器采集和運輸樣本,并盡快送檢。對污染嚴重的樣本可進行初步的篩選或預處理。
4. 使用選擇性培養(yǎng)基:在培養(yǎng)基中添加抗生素(如萬古霉素、卡那霉素)可以抑制大多數(shù)G?需氧菌和G?桿菌的生長,從而提高目標厭氧菌的分離率。
5. 設立對照:每次培養(yǎng)時,應同時接種一個需氧血平板和一個厭氧血平板。如果需氧平板長菌而厭氧平板不長,說明厭氧條件可能有問題;如果兩者都長,則很可能是兼性厭氧菌污染。