布鲁氏菌病(Brucellosis)实验室检测技术
一、布鲁氏菌病的概述
布鲁氏菌病(Brucellosis 简称布病)是由布鲁氏菌属(Brucella)细菌侵入机体所引发的传染-变态反应性人兽共患的传染病。人患此病后,可发生多器官受损,病程长(数月至数年),严重者可致残。??锘即瞬≈饕??鹆鞑?⒉辉小⒉挥?⑺捞サ戎⒆刺逭鳎?现赜跋煨竽烈捣⒄埂?
布鲁氏菌病属于乙类传染病,是一组微小的球状、球杆状、短杆状G-菌,长约0.6-1.5μm,宽约0.3-0.6μm,营养条件要求高,生长缓慢,最适温度
根据培养生物特性、氧化代谢和抗原特征、噬菌体裂解特点以及主要宿主等不同,将布鲁氏菌属分为6个种(species)19个生物型。
布氏菌的发展史:
1887年 羊种 Bruce 马尔他 山羊、绵羊
1897年 牛种 Bang 丹麦 奶牛、水牛
1914年 猪种 Traun 美国 野猪
1953年 绵羊附睾种 Bbuddle 新西兰 公绵羊
1956年 沙漠森林鼠种 Stoenner 美国 沙漠森林野鼠
1966年 犬种 Carmichael 美国 小猎犬
注意事项:1994年 海洋种 Foster 英国 海洋哺乳动物(尚未得到国际公认)
布鲁氏菌病的实验室诊断:
1、从病人血液、骨髓、其它体液及排泄物分离到布氏菌;
2、标准试管凝集试验(SAT)滴度≥1:100++;对半年内有接种布氏菌苗接种史者,SAT滴度虽达≥1:100++,过2-4周后应再检查,滴度升高4倍及以上;
3、补体结合试验(CFT)检查滴度≥ 1:10++;
4、抗人免疫球蛋白试验(Comb's)滴度≥ 1:400++。
二、布鲁氏菌的分离培养
(一)从可疑布病患者分离布鲁氏菌:
A、血培养:
血培养瓶培养:无菌抽取可疑病人静脉血4-5ml,注入双相血培养瓶内,混合?阈保?贡患煅?悍植荚谛泵嫔希??
(二)布氏菌属的种、型鉴定方法
种 |
生物型 |
CO2需要 |
H2S产生 |
染料抑菌 |
单项特异性血清凝集 |
RTD噬菌体裂解 |
贮存宿主 | ||||||
硫堇 |
碱性复红 |
A |
M |
R |
Tb |
Wb |
BK2 |
Fi | |||||
牛种 |
1 |
± |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
牛 |
2 |
± |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
|
± |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
4 |
± |
+ |
- |
- |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
5 |
- |
- |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
|
- |
± |
- |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
7 |
- |
± |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
9 |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
羊种 |
1 |
- |
- |
- |
+ |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ |
- |
绵羊和山羊 |
2 |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
+ |
- | ||
3 |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
+ |
- | ||
猪种 |
1b |
- |
++ |
+ |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ |
+ |
± |
猪 |
2 |
- |
- |
+ |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ |
+ |
± |
猪、跳兔 | |
3 |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
+ |
+ |
± |
猪 | |
4 |
- |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
驯鹿 | |
|
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
± |
鼠类 | |
沙林鼠种 |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
± |
- |
+ |
+ |
沙漠森林鼠 | |
绵羊附睾种 |
+ |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
绵羊 | |
?? 种 |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
犬 |
说明:硫堇、碱性复红浓度分别为20μg/ ml的结果
1、初代分离培养时对CO2的需要:
分离培养牛种布氏菌的某些生物型和绵羊附睾种,要求在含有5-10% CO2 条件下才能生长,在有这两种菌存在的可能时,应作双份培养,一份放普通温箱培养,一份放5-10% CO2培养箱培养。
2、硫化氢产生试验:
将普通滤纸剪成长7
3、染料抑菌试验:
先将硫堇(Thionin)、碱性复红(Basic fuchsin)各配成1:1000的染料基础液(用分析?炱骄烦迫×蜉馈⒓钚愿春旄?
4、单向特异性血清A、M、R凝集试验:
用?式删黄桨寤?10-12小格,小格分别滴上A、M、R血清一滴,用生理盐水将培养24-48小时的布?暇谐删??海媒又只啡【悍直鸺拥?A、M、R血清中混匀,1-2?种映鱿帜粜浴?
注意事项:做血清凝集试验的菌落一定要用24-48小时的布氏菌培养物,血清和菌?旱谋壤惨手校裨蛉菀壮鱿址翘匾煨阅?结果带来困难??
5、噬菌体裂解试验:
(1)单?惴ǎ涸诓际锨碇桨迳嫌美时昙鞘笛榫昝疲炙母鲂「瘢疵?Tb、Wb、BK2、Fi,将实验菌用布氏肉汤培养24-48小时,比浊成10亿/毫升,用毛细管吸取适量菌悬液,均匀涂布整个布?掀桨澹ザ嘤嗟木海桨甯珊螅梦⒘考?样器分别加??10-15ul Tb、Wb、BK2、Fi 四种噬菌体RTD液到相应标记好的小格内?珊笾?
(2)双层法:在布氏琼脂?桨迳嫌美时昙鞘笛榫昝疲炙母鲂「瘢疵?Tb、Wb、BK2、Fi,将实验菌用布氏肉汤培养24-48小时,比浊成10亿/毫升;同时将5ml0.7%的半固体煮沸溶解,置
注意事项:通过实验比较:发现双层法结果易于观察,是切?悼尚械陌旆???
四、布鲁氏菌病特异性血清学检测
A、虎红平板凝集试验(RBPT)
器材及试剂:虎红卡片或清洁玻片、微量加样器或0.1ml毛细管、牙?┗蛳柑俊⒒⒑炜乖⒀粜匝濉⒋煅?.
操作方法:在卡片或玻片上待检血清30μl ,然后加入等量的虎红抗原,用牙签混匀,5min内判定结果,同时做阳、阴性对照.
结果判定:判定凝集程度(-~++++).
++++:出现大的凝集片或小的粒状物,液体完全透明,100%凝集
+++:有明显的凝集片,液体几乎完全透明,75%凝集
++:有可见的凝集片,液体不甚透明??50%凝集
+:?禾寤熳牵?挥猩倭苛W次铮?25%凝集
?:液体均匀浑浊.
B、平板凝集试验(PAT)
C、试管凝集试验(SAT)
器材及试剂??试管凝集抗原、待检血清、生理????⑽?堋⑿∈怨堋⑹怨芗堋⑽孪?
操作方法:
1、试管凝集抗原的稀释:用生理盐水将抗原作10倍稀释.
2、待检血清的稀释:每份待检血清用5-6支?∈怨埽∈怨芘懦梢慌牛谝还芗尤肷硌嗡?2.3ml,其余各管加生理????0.5ml,吸0.2ml待检血清加入第一管,混匀后吸0.5ml到第二?埽煸群蟠拥诙芪?0.5ml到第三管,如此类推,作倍比稀释,最后一管弃去0.5ml,???煅?逑∈臀?1:12.5、1:25、1:50、1:100及1:200… 等,第一管弃去1.5ml,留0.5ml实验用.
3、将10倍稀释的抗原0.5ml分别加入各血清管中,最后血清稀释度为1:25、1:50、1:100 、1:200及1:400 …等,摇匀,同时做阴、阳性对照置.
4、比浊管的配制:吸2.0ml10倍稀释的抗原再用生理盐水作1:1稀释,按下表配制比浊管.
5、将试验管、对照管及比浊管充分振荡后置
管号 |
试管抗原(ml) |
生理盐水(ml) |
清亮度 |
标记 |
1 |
0 |
1.00 |
100% |
++++ |
2 |
0.25 |
0.75 |
75% |
+++ |
3 |
0.50 |
0.50 |
50% |
++ |
4 |
0.75 |
0.25 |
25% |
+ |
5 |
1.00 |
0 |
0% |
- |
6、结果判定:根据各管中上层液体的清亮度记录结果,特别是50%清亮度(++)对判定结果关系较大.++++:完全凝集,上层液100%清亮.+++:几乎完全凝集,上层液75%清??.++ :显著凝集,上层液50%清亮.+ :微?磕喜阋?25%清亮.-:无凝集,液体不清亮.待检血清效价≥1:100++为阳性, 1:50++为可疑,以下为阴性.
D、抗人免疫球蛋白试验(Comb's)
E、补体结合?匝椋?CFT)
?濉⒉悸呈暇肿由镅Ъ觳饧际?
布病的病原体是布鲁氏菌,传统分类鉴定?椒ㄊ歉菖嘌锾匦浴⒀趸缓涂乖卣鳌⑹删辶呀馓氐阋约??饕拗鞯炔煌悸呈????舴治?6个种(species)19个生物型(biovar):牛种布鲁氏菌(Brucella abortus)、羊种布鲁氏菌(Brucella melitensis)、猪种布鲁氏??(Brucella suis)、沙林鼠种布鲁氏菌(Brucella neotomae)、绵羊附睾种布鲁氏菌(Brucella ovis)和犬种布鲁氏菌(Brucella canis),其中牛种布鲁氏菌包括八个生物型,即1??2、3、4、5、6、7、9;羊种布鲁氏菌有三个生物型,??1、2、3;猪种布鲁氏菌有1、2、3、4、5五个生物型,后三种各有一个生物型。传统分类方法是国际公认的?浣峁丫っ鞫粤餍胁⊙Ш筒疾〉姆乐问呛苡幸庖宓摹5嵌越┠攴掷氲降姆堑湫途昙ǚ掷嗍保鱿至艘恍┟堋?
所谓非典型菌株是指用传统常规鉴定布鲁氏菌分型方法不能定种定型的菌株。由于畜牧业地区的人、畜间大面积地进行布鲁氏菌弱毒活菌苗的免疫,大量消毒剂的应用和临床上广泛应用抗生素等的影响,近十年来国内外分离到的非典型布鲁氏菌株以及变异菌株越来越多,它们?笤颊挤掷刖?甑?10~30%。?捎谡庑┚暧τ么车姆掷嗉ǚ椒ú荒茉诜掷啾砩险业胶鲜实奈恢茫唤霰砻髟谙钟胁悸呈暇掷嗉ǖ睦砺凵嫌幸欢ㄈ毕荩匾氖茄现赜跋於圆悸呈暇∫咔?分类的判定,从而不能对此采取合理有效的预防控制措施。因此,对此类菌株的分类鉴定也是迫切需要的??
细菌的分型系统主要有表型分型系统和基因分型系统两类。布鲁氏???撤掷喾椒ㄊ粲诒硇头中拖低场K孀欧肿由镅У姆⒄梗蚍中偷玫焦惴???研究和应用??渲邪?ㄖ柿M计追治觥⑷旧?迕盖衅?纬ざ榷嗵?苑治觥?PCR产物的酶切片段长度多态性分析、随机引物PCR、核糖体分型(Ribotype)系统、细菌染色体稀有位点内切酶消化片段的脉冲场凝胶电泳分析(PFGE)等。染色体酶谱虽能较全面地反应不同菌株的差异,但是由于组成条带过多且普通琼脂糖凝胶?缬痉直媪喜睿史治瞿讯却笄抑鞴坌越锨俊S捎谀壳安悸呈暇挥蟹⑾种柿#柿C盖??计追治龇椒ㄒ膊荒苡τ谩?
(一)PCR检测技术:
1、实验材料:
选取布鲁氏菌属的各种型菌株,将冻干菌株在布氏琼脂斜面上复苏后,用三胜黄素做细菌变异试验检查、常规因子血清凝集后,接种布氏?碇?泵???
2、主要仪器及试剂??
普通电泳仪、水平电泳槽、PCR仪、凝胶成像仪、高速台式离心机。
PCR反应试剂盒、DNA分子量标准PCR Markers、λDNA/HindIII+EcoRⅠ Markers,琼脂糖凝胶、基因组DNA纯化试剂盒、引物。
注意事项:PCR反应试剂盒Promega公司产品,基因组DNA纯化试剂盒为Promega公司产品或Takara公司产品,PCR反应中的引物由上海生物工程公司合成。
3、实验方法:(DNA提取)
(A)试?梁刑崛〈炕旧?DNA(按试剂盒所附说明操作)
1)将1ml NS比浊菌悬液于1.5ml离心管中;14,000rpm, 2min,移去上清;
2)加入600ul核裂解液Nuclei Lysis Solution,轻轻摇晃至细胞全部再悬起;
3)加入3ul RNAse 溶液,翻转2-5次,混匀,
4??加入200ul蛋白沉淀液,旋??20sec混匀,冰浴5min;
5??14,000rpm离心,3min;转移上清液至另一1.5ml离心管;
6)加入室温?毂?600ul,轻轻翻转混匀至看到丝状物质出现;14,000rpm离心,3min;小心倒去上清液,在干净的吸纸上吸干离心管。
7)?尤胧椅碌?70%乙醇600ul,轻轻翻转数次洗DNA沉?砦铮?14,000rpm离心,3min,小心?∫掖迹辉诟删坏奈缴衔??胄墓埽椅孪赂稍?10-15min;
8)加入100ul DNA再水化液,
(B)用煮沸法提取DNA:取1.5 ml离心管?嗪牛?200ul的三蒸水,用接种环挑取在布氏琼脂斜面上
4、PCR扩增:
(1)BCSP31-PCR:
原理:BCSP31是布鲁氏菌中表达一种免疫原性膜蛋白,存在于布鲁氏菌的6个种各生物型菌株中,根据BCSP31(223bp)蛋白的基因设计的一对引物B4-B5进行PCR,从布鲁氏菌的各种型代表菌株、疫苗菌株和不同现场分离的野毒株都可有清晰的?匾煨岳┰霾铩?
根据编码牛?植悸呈暇恢置庖咴阅さ鞍譈CPS31基因序列,设计引物扩增部分片段,产物223bp。
Primer1:B4
Primer2:B5
扩增反应体系中依??加入的成分、体???团ǘ?:
BCSP31-PCR反应体系组成
成分 |
体积(μl) |
终浓度 |
10×Buffer(不含MgCl2) |
2.5 |
1×Buffer |
MgCl2( |
1.5 |
|
dNTPs |
2 |
|
引??B4 |
1 |
1μM |
引物B5 |
1 |
1μM |
三蒸水 |
15.5 |
|
(纯化的)DNA |
1 |
|
Taq DNA 聚合酶 |
0.5 |
1.5u |
总体积 |
25 |
|
混匀,短暂离心。
扩增参数:预变性
后续循环(30个循环)
末轮循环
(2)基因外重复回文序列PCR(Rep-PCR)
Rep-PCR是1996年建立的一种细?蜃橹肝品治龇椒ǎ聪妇蜃橹馗葱蛄?PCR技术,是扩增细菌基因组中广泛分布的短重复序列间的片段,通过?缬咎醮冉戏治觯沂净蜃榧涞牟钜臁O妇蜃橹?广泛分布的短重复序列??repetitive sequence),包括常用的REP(Repetitive Extragenic Palindromic,基因外重复回文序列)、ERIC(Enterobacteriol Repetitive Intergenic Consensus,肠杆菌基因间重复序列)等,它们在菌株、种、属水平上分布有差异,进化过程又相对??守。在细菌基因???秃脱切图?DNA多态性分析方面有很大的潜?Α? Rep-PCR目前发展迅速并被广泛应用于多种细菌基因分类,此方法操作方便,可以大样本进行。Rep-PCR分辨效果好,可重复性强。可建立各种细菌REP-PCR、ERIC-PCR分型标准数据库。
根据38bp的REP片段设计引物:
Primer3:REP 1R-Ⅰ
Primer4:REP 2-Ⅰ
扩增反应体系中依次加入的成分、体积和浓度:
REP-PCR反应体系组成
成分 |
体积(μl) |
终浓度 |
10×Buffer(不含MgCl2) |
2.5 |
1×Buffer |
MgCl2( |
1.5 |
|
dNTPs |
2 |
|
REP 1R-Ⅰ |
1 |
1μM |
REP 2-Ⅰ |
1 |
1μM |
三蒸水 |
15 |
|
纯化的DNA |
1 |
|
Taq DNA 聚合酶 |
1 |
3u |
总体积 |
25 |
|
混匀?淘堇胄摹?
扩增?问涸け湫?
后续循环(4个循环??
后续循环(26-30个循环)
末?盅??
(3)ERIC-PCR:
根据ERIC序列中的高度保守的中央反向重复片段设计引物
Primer5:ERIC1R
Primer6:ERIC 2
扩增反应体系中依次加入的成分、体积和浓度:
ERIC-PCR反应体系组成
成分 |
体积(μl) |
终浓度 |
10×Buffer(不含MgCl2) |
2.5 |
1×Buffer |
MgCl2( |
1.5 |
|
dNTPs |
2 |
|
ERIC1R |
1 |
1μM |
ERIC 2 |
1 |
1μM |
三蒸水 |
15 |
|
纯化的DNA |
1 |
|
Taq DNA 聚合酶 |
1 |
3u |
总体积 |
25 |
|
混匀,短暂离心。
扩增参数: 预变性
后续循环(4个循环)
后续循环(26-30个循环)
末轮循环
注意事项:BCSP31-PCR实验中的模板DNA可用煮沸法提取DNA或用试剂盒提取的纯化DNA ,Rep-PCR 、ERIC-PCR实验中的模板DNA则需用试剂盒提取的纯化DNA。
5、琼脂糖凝胶电泳及结果观察:
PCR反应结束后,取反应混合物8μl,用1.5%(wt/vol)琼脂糖凝胶,5V/cm,电泳缓冲液为0.5×TBE(44.5mMTris碱,
6、 结果分析:根据PCR产物电泳条带数和位?玫牟煌?圆悸呈暇?掷唷?
(二)脉冲场凝胶电泳(PFGE)
原理:长度>40kb的DNA分子不能在恒场强水平凝胶电泳中分离,PFGE是通过交替改变电场方向,使大片段DNA在凝胶中不断重新定向,DNA分子越大,这种重排所需要的时间越长,若DNA分子变??方向的时间小于电泳周期时??DNA分子就可以按其大小分开。PFGE是分离大片段DNA的最有效方法。是细菌?源静〖嗖狻⒋驹纷佟⒋ネ揪兜鞑椤⒑褪侗鸬挠行侄巍?
实验操????
1、胶块?闹票?
(1)取经??鉴定的布氏菌,接种布氏琼脂培基(或血平板)培??48小??(犬种菌24小时) ,挑取适量菌苔置于有2ml细胞悬浊液(CSB)的falcon2054管中,制成菌悬液?茸鞘钩?OD值3.6-4.5(Dade microscan turbidity meter 浊度测定仪为0.48-0.52);
(2)取400ul菌悬液于1.5ml离心管?拥鞍酌?K(20 mg/ml)20ul,混匀后
注意事项:除非有特别说明,否则整个实?楣??趟??玫乃???ㄊ约良叮┐克??平嚎槭保??碇?俏⒉??尤热芙猓?56?嫠『阄拢赴肭碇堑忍寤煸龋尤肽>撸?可??4℃*15分钟冷却。剩余细胞悬浊液要置于冰上,直到胶块完全制备好才可以丢掉。
2、胶块内细胞的裂解
(1)取出胶块,将胶块放在50ml的screw-cap tube中,每管加入细胞裂解液(CLB)/蛋白酶K混合液5ml;
(2)??
注意事项:蛋白酶K使用时再加入CLB中,终浓度0.1mg/ml。确保胶?樵谝好嫦拢乐拐吃诠鼙诨蚋亲由稀?
3、洗胶块
(1)倒出screw-cap tube中的CLB, 每管加预热的纯水15ml, 在
(2)倒出水,每管加15ml预热的TE,在
注意事项:再次加入液体时要确保胶块在液面以下,防止胶块粘在管壁或盖子上。每次倒出液体后管子要倒置在吸水纸上尽可能清除残留液体。
(3?┫春蟮慕嚎榭杉尤?TE
4、胶块中DNA的酶切
(1)在干净的平皿上切下
(2)加 200ul Xba??酶切缓冲液,??
(3)小心吸出缓冲?海?尤朊福?盖谢撼逡?(含XbaⅠ酶50u/胶块) 酶切,
注意事项:在平皿上划线,胶块大小保持一致。吸出酶切缓冲液时避免损伤?嚎椋浮⒒撼逡阂糜诒希⒁獍衙福撼逡夯煸龋繁=嚎樵诿福撼逡阂好嫦拢??饨嚎檎吃诠鼙谏稀?
5、加样
(1)吸出EP管中的酶??撼逡海?
(2)加入200 µl 0.5×TBE平衡5-10min;
(3)调整好梳子的高?龋??故嶙映莺徒翰鄣牡撞肯嘟哟ィ嚎?直接粘在梳子齿上;
(4)制备100ml 1% SeaKem Gold 琼脂糖?海浞只糜?
(5)待胶至少凝固30min后,?⌒??纬鍪嶙印?
注意事项:枪头避免损伤胶块,用吸水纸或棉签吸取胶?橹芪У亩嘤嘁禾澹盟揭堑髡翰凼蛊渌剑?胶块和胶槽的底部相接触,并室温下风??3-5min,但?苊夤伞4咏翰鄣撞恐醒牖郝谷耄苊馄莶耗糖敖勾ザ褐辽倌?30min。
6、电??
(1) 电泳槽中加0.5*TBE液2200ml,在
(2) 200v脉冲参数2-25s 18h或5-18s 18h或10-45s 20h。
注意事项:把胶放入电泳槽前清除胶槽底部和边缘的多余胶。
7、图像获取及结果分析
电泳结束后,用0.5mg/ml EB染色30?种樱?诿鹁??焉??危?看?20分钟,即可读胶,获取结果并进行分析。
(三?┓肿釉咏患际酰ɑ蛱秸耄裕?
投稿人:陈经雕
单位:广东省疾病预防控制中心
(2006-9-5)