Инфекционные заболевания вызываются микроорганизмами, такими как бактерии, вирусы, грибки и паразиты.
Врач подозревает инфекцию на основе симптомов пациента, результатах физикального обследования и факторов риска. Сначала врачу необходимо подтвердить, что пациент заражен инфекцией, а не страдает от другого вида заболевания. Например, у пациента, страдающего от кашля и затруднения дыхания, может быть пневмония (инфекция легких). Тем не менее, вместо этого у больного может быть астма или сердечная недостаточность, которые не вызваны инфекцией. У таких пациентов рентген грудной клетки может помочь врачу отличить пневмонию от других возможных расстройств.
После подтверждения наличия инфекции у пациента, врачу необходимо узнать, какие конкретно микроорганизмы ее вызвали. Множество различных микроорганизмов могут вызывать одну и ту же инфекцию. Например, пневмония вызывается вирусами, бактериями или в редких случаях грибками. Лечение зависит от микроорганизма.
Различные виды лабораторных анализов помогут определить микроорганизмы. Лабораторные анализы используют образец крови, мочи, мокроты или других телесных жидкостей или тканей. Такой образец может:
окрашиваться или изучаться под микроскопом;
культивироваться (помещаться в условия, способствующие росту микроорганизмов);
анализироваться на антитела (молекулы), вырабатываемые иммунной системой человека в качестве реакции на микроорганизм;
анализироваться на антигены микроорганизма (молекулы микроорганизма, которые могут вызвать иммунный ответ организма);
исследоваться на генетический материал (например, ДНК или РНК) микроорганизмов.
Ни один анализ не может идентифицировать все микроорганизмы. Анализы, которые хорошо распознают один микроорганизм, часто не подходят для определения других микроорганизмов. Врач должен выбирать анализ на основе вероятности того, какие микроорганизмы могли привести к определенному расстройству.
В некоторых случаях возникает необходимость проведения разных анализов, как правило, в определенном порядке, опираясь на результаты каждого предыдущего анализа. Каждый следующий анализ сужает варианты заболеваний. Если необходимый анализ не был выполнен, врач может не установить причину инфекции.
После идентификации микроорганизма врач может провести анализы для определения того, какие препараты самые эффективные против него (определение чувствительности), чтобы как можно быстрее начать эффективное лечение.
Образцы для тестирования
Забор образца выполняется на участке тела человека, который может содержать микроорганизм, подозреваемый в инфицировании. Образцы могут быть следующими:
Кровь
мокрота;
мочи;
кал;
ткань;
спинномозговая жидкость;
слизь из носа, горла или области половых органов.
Некоторые образцы, отправленные на анализ, например, мокрота, кал и слизь из носа или горла, содержат множество видов бактерий, которые не приводят к заболеваниям. Врач должен отличать такие бактерии от тех, которые могут спровоцировать заболевание.
Другие образцы получаются из участков, которые обычно не содержат никаких микроорганизмов (являются стерильными), как, например, моча, кровь или спинномозговая жидкость (жидкость, которая окружает головной и спинной мозг). Обнаружение любых бактерий в таких образцах является отклонением от нормы, если участок, с которого был взят образец, был сначала очищен антисептиком, чтобы предотвратить загрязнение.
Окраска и исследование под микроскопом
В некоторых случаях врач может идентифицировать микроорганизм, просто посмотрев на него под микроскопом.
Большинство образцов обрабатывается краской. Это специальные красители, которые окрашивают микроорганизмы, чтобы они выделялись на фоне. Некоторые микроорганизмы отличаются своим размером, формой и цветом окрашивания, что позволяет врачу их распознавать.
Однако множество микроорганизмов выглядят похожими и не различимы под микроскопом. К тому же, чтобы разглядеть их под микроскопом, количество микроорганизмов должно быть большим, и они должны быть достаточно большого размера. Например, вирусы не идентифицируются при помощи микроскопа ввиду слишком малого размер.
Для бактерий сначала врач может использовать краситель Грама (краситель фиолетового цвета). Бактерии классифицируются как:
грамположительные (выглядят синими, поскольку они впитывают фиолетовый краситель Грама);
грамотрицательные (выглядят красными, поскольку они не впитывают краситель).
Иногда врач может выбрать антибиотики на основе того, являются ли бактерии грамположительными или грамотрицательными. Грамположительные и грамотрицательные бактерии, как правило, чувствительны к различным группам антибиотиков.
Кроме красителя Грама, другие красители используются в зависимости от микроорганизмов, присутствие которых предполагается.
Посев микроорганизмов
Многие образцы содержат слишком малое количество микроорганизмов, чтобы их можно было рассмотреть под микроскопом или идентифицировать при помощи тестов. Поэтому врачи стараются вырастить микроорганизм в лаборатории (этот процесс называется культивацией), пока у него не будет достаточного количества для идентификации.
Образец помещают в стерильную ванночку (чашку) или пробирку, которая содержит специфические питательные вещества для стимуляции роста микроорганизма. Различные питательные вещества используются в зависимости от тех микроорганизмов, которых врач подозревает в инфицировании. Часто врач добавляет вещества в ванночку или пробирку, чтобы прекратить рост микроорганизмов, которые, по мнению врача, не вызывают заболевание.
Множество микроорганизмов, таких, как бактерии, вызывающие инфекции мочевыводящих путей или стрептококковый фарингит, легко культивируются. Некоторые бактерии, такие, как бактерии, вызывающие сифилис, не культивируются. Другие бактерии, которые вызывают туберкулез, а также грибки, можно культивировать, но этот процесс занимает несколько недель. Также можно культивировать некоторые вирусы, но многие культивировать нельзя.
После культивирования микроорганизмов проводятся анализы для их выявления, определения восприимчивости и чувствительности к противомикробным препаратам.
Проверка восприимчивости и чувствительности микроорганизма к противомикробным препаратам
Хотя врачи в целом знают, какие противомикробные препараты действуют против разных организмов, микроорганизмы постоянно развивают сопротивление к препаратам, которые ранее были эффективными. Таким образом, определение чувствительности выполняется путем установления эффективности различных антимикробных препаратов против конкретных микроорганизмов, которые заражают человека. Такое исследование помогает врачу определить, какой препарат использовать для лечения инфекции конкретного пациента (см. Выбор антибиотика).
Посевы часто используются для определения чувствительности. После выращивания посева микроорганизма врач добавляет различные противомикробные препараты, чтобы установить, какой из них убивает микроорганизм. Он также проводит анализ на чувствительность микроорганизма к препарату, то есть, какое количество препарата необходимо для того, чтобы убить микроорганизм (проверка чувствительности). Если для того, чтобы убить микроорганизм в лаборатории, необходимо большое количество, тогда врач, как правило, не использует такой препарат.
Иногда для определения генов микроорганизмов, которые вызывают резистентность к некоторым противомикробным препаратам, используется генетическое исследование. Например, бактерия золотистый стафилококк, резистентная к метициллину, идентифицируется при помощи анализа на ген mecA.
По причине того, что определение чувствительности проходит в лаборатории, результат не всегда отражает то, что происходит в теле человека при получении препарата. Индивидуальные факторы у пациента, получающего лечение препаратом, влияют на эффективность препарата (см. также Общие сведения о возможных реакциях организма на воздействие лекарственных препаратов). К ним относятся:
Состояние иммунной системы человека
Возраст человека
Наличие других заболеваний
Способность организма человека абсорбировать и перерабатывать препарат
Анализы, которые определяют антитела или антигены к микроорганизмам
Некоторые микроорганизмы, такие, как бактерии, вызывающие сифилис, не культивируются. Для диагностики таких инфекций врачи могут использовать различные тесты, которые называются иммунологическими исследованиями. При помощи этих исследований выявляют одно из следующего:
антитела, вырабатываемые иммунной системой человека в качестве реакции на микроорганизм;
антигены микроорганизма (молекулы микроорганизма, которые вызывают иммунный ответ организма).
Анализы на антитела
Анализы на антитела, как правило, проводятся с использованием образца инфицированной крови человека, поскольку антитела циркулируют в крови. Такие анализы также выполняются на образцах спинномозговой жидкости или других жидкостей тела.
Антитела — это вещества, которые вырабатываются иммунной системой человека для борьбы с инфекцией. Они вырабатываются определенными типами лейкоцитов крови при контакте этих лейкоцитов с чужеродными веществами или клетками. Как правило, выработка антител занимает несколько дней.
Антитело распознает и нацеливается на конкретное чужеродное вещество (антиген), спровоцировавшее его появление, поэтому каждое антитело уникально и создано для конкретного типа (вида) микроорганизма. Если у человека есть антитела к определенному виду микроорганизмов, это значит, что этот человек уже с ним контактировал и выработал иммунный ответ. Но из-за того, что антитела остаются в кровотоке довольно долго после инфекции, наличие антител к таким микроорганизмам не всегда означает, что человек до сих пор инфицирован. Антитела могут оставаться в организме после инфекции, которой пациент переболел ранее.
Врач может назначить анализы на наличие нескольких антител, в зависимости от того, какие инфекции он подозревает. Иногда он может решить назначить анализ на наличие антитела вообще. Но чаще всего врач будет пытаться установить количество антител. Количество антител устанавливается путем повторного разбавления образца пополам до тех пор, пока анализ не перестанет давать положительный результат на наличие антитела. Чем большее количество разведений требуется до тех пор, пока результат теста не станет отрицательным, тем больше антител будет в образце инфицированного человека.
Поскольку выработка достаточного для обнаружения количества антител иммунной системой занимает от нескольких дней до нескольких недель, диагностика инфекции может задержаться. При выполнении тестов на антитела сразу после заболевания часто получают отрицательный результат. Таким образом, врач может немедленно направить на анализ один образец, а потом, через несколько недель, другой, чтобы проследить изменение уровня антитела. Если при первом анализе после начала заболевания уровни антител низкие, их повышение через несколько недель свидетельствует об активной текущей или недавней (а не предшествующей) инфекции.
Знаете ли Вы, что...
|
Анализы на антиген
Антигены — это вещества, которые могут вызывать иммунный ответ организма. У микроорганизмов (и у всех клеток) антигены находятся на поверхности и внутри них. Каждый тип микроорганизмов имеет свои отличающиеся, уникальные антигены. Таким образом, обнаружение одного из таких антигенов означает наличие конкретного, соответствующего ему микроорганизма. При помощи анализов на антигены присутствие микроорганизма можно выявить сразу, поэтому врачи могут быстро диагностировать инфекцию, не дожидаясь, пока организм выработает антитела в ответ на микроорганизм. Кроме того, эти анализы могут быть использованы у людей, иммунная система которых не может вырабатывать много антител, например, у тех, кто недавно перенес трансплантацию костного мозга или у больных СПИДом.
Для выполнения анализов на антигены врачи берут образец у человека и смешивают его с контрольным антителом к подозреваемому микроорганизму. Если в образце человека есть антигены этого микроорганизма, они присоединятся к контрольному антителу. Для обнаружения комбинации «антиген-антитело» могут использоваться различные методы. Но независимо от того, какой метод используется, наличие антигена означает присутствие микроорганизма и то, что он, вероятно, является причиной инфекции.
Анализы, которые определяют генетический материал микроорганизмов
Анализы, при помощи которых выявляют генетический материал микроорганизмов, называются
Анализы на основе нуклеиновых кислот
Если микроорганизм сложно посеять или идентифицировать другими методами, врач может провести анализы, идентифицирующие части генетического материала микроорганизма. Такой генетический материал состоит из нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) или рибонуклеиновой кислоты (РНК). Некоторые ДНК и РНК каждого микроорганизма являются уникальными для этого микроорганизма. Таким образом, обнаружение одной из таких ДНК или РНК означает наличие конкретного микроорганизма.
Анализ с применением полимеразной цепной реакции (ПЦР) — это пример такого вида анализов. При помощи методики ПЦР создается множество копий гена микроорганизма, облегчая идентификацию микроорганизма.
Каждый генетический анализ специфичен только для одного конкретного микроорганизма. То есть генетический анализ на вирус гепатита С устанавливает наличие только этого вируса и никакого другого. Таким образом, эти анализы выполняются только в том случае, когда врач уже подозревает определенное заболевание.
Большинство анализов на основе нуклеиновой кислоты предназначены для определения наличия микроорганизма (качественный анализ). Но при некоторых инфекциях, таких как ВИЧ и гепатит С, с помощью анализов также можно измерить количество присутствующего генетического материала микроорганизма (количественный анализ) и таким образом установить тяжесть инфекции. Также количественные анализы могут использоваться для мониторинга эффективности лечения.
Иногда анализы на основе нуклеиновой кислоты используются для проверки микроорганизмов на предмет наличия генов или генетических мутаций, которые делают микроорганизмы резистентными к лекарственному препарату. Тем не менее, такие анализы не совсем точны, потому что на сегодня известны не все резистентные мутации. Поэтому анализы не могут проверить наличие всех генов на сопротивляемость. Кроме того, такие анализы дорогие, не широкодоступные и могут использоваться только для определения нескольких микроорганизмов.
Другие анализы, используемые для идентификации микроорганизмов
Анализы, при помощи которых выявляют некоторые другие уникальные характеристики микроорганизмов, иногда называются
Анализы идентификации не на основе нуклеиновых кислот
Эти тесты названы так потому, что они не основаны на идентификации генетического материала микроорганизма, который состоит из нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).
Например, могут быть выполнены анализы для выявления:
веществ, в которых микроорганизм может расти или разрастаться при культивации;
ферментов, вырабатываемых микроорганизмами (которые помогают микроорганизму быстрее инфицировать клетки или распространяться через ткани);
других веществ в микроорганизме (такие как белки и жирные кислоты), которые помогают идентифицировать его.
