革蘭氏染色是一項(xiàng)經(jīng)典的細(xì)菌鑒別手段,自19世紀(jì)80年代丹麥的醫(yī)師GRAM創(chuàng)立起,至今已經(jīng)近一個(gè)半世紀(jì),仍舊在細(xì)菌的檢測(cè)和鑒定分類上被廣泛應(yīng)用著。在我國,GB 4789系列的國標(biāo)中很多致病菌的檢測(cè)也都需要進(jìn)行革蘭氏染色,可見其重要性。甚至可以說沒有精準(zhǔn)掌握革蘭氏染色的微生物檢驗(yàn)員,不會(huì)是一個(gè)合格的檢驗(yàn)員。
革蘭氏染色的原理:
細(xì)菌細(xì)胞通過結(jié)晶紫初染和碘液媒染后,在細(xì)胞壁內(nèi)形成了不溶于水的結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物,革蘭氏陽性菌由于其細(xì)胞壁較厚、肽聚糖網(wǎng)層次較多且交聯(lián)致密,故遇乙醇或丙酮脫色處理時(shí),因失水反而使網(wǎng)孔縮小,再加上它不含類脂,故乙醇處理不會(huì)出現(xiàn)縫隙,因此能把結(jié)晶紫與碘復(fù)合物牢牢留在壁內(nèi),使其仍呈紫色;而革蘭氏陰性菌因其細(xì)胞壁薄、外膜層類脂含量高、肽聚糖層薄且交聯(lián)度差,在遇脫色劑后,以類脂為主的外膜迅速溶解,薄而松散的肽聚糖網(wǎng)不能阻擋結(jié)晶紫與碘復(fù)合物的溶出,因此通過乙醇脫色后仍呈無色,再經(jīng)沙黃等紅色染料復(fù)染,就使革蘭氏陰性菌呈紅色。
革蘭氏染色的步驟:
涂片、晾干、固定、染色、水洗、媒染、脫色、復(fù)染。此處不加贅述。
影響革蘭氏染色結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素:
1.試劑影響。這是我們首先應(yīng)該確保的,我們使用的試劑必須是有效的。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)建立有效的試劑管理程序,從試劑的驗(yàn)收到存放、使用、過期后的廢棄處理都應(yīng)有嚴(yán)格規(guī)定,確保我們使用的試劑是有效的。工欲善其事必先利其器,這也是我們?cè)囼?yàn)成功最基礎(chǔ)的一環(huán)。
2.染色菌的選擇。菌齡對(duì)革蘭氏染色結(jié)果的影響是十分大的。我們?nèi)旧^程中選擇的菌應(yīng)該是處于活躍生長期,這樣的細(xì)菌活性強(qiáng),生理特征明顯,所以染色的結(jié)果準(zhǔn)確度高,一般情況下不會(huì)出現(xiàn)誤差。培養(yǎng)時(shí)間較長的革蘭氏陽性菌,由于細(xì)胞老化,甚至有部分菌在染色之前就已經(jīng)死亡或者自行溶解了,造成細(xì)胞壁通透性增加,就會(huì)呈現(xiàn)出假陰性。以金黃色葡萄球菌為例,金葡是典型的革蘭氏陽性菌,有人曾經(jīng)統(tǒng)計(jì)過培養(yǎng)至不同時(shí)間的金葡的革蘭氏染色結(jié)果,結(jié)果表明,在金葡活躍期的22h-26h之間,染色結(jié)果的準(zhǔn)確率基本可以達(dá)到100%,而超過26h之后,準(zhǔn)確率就開始下降,培養(yǎng)至36h時(shí),準(zhǔn)確率大概會(huì)下降30%左右。所以我們?cè)谌旧珪r(shí),一定要選擇處于活躍期、活性較強(qiáng)的菌落,在檢測(cè)過程中一定要嚴(yán)格的在國標(biāo)要求的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行染色試驗(yàn),不能提前或者延后。
3.涂菌的狀態(tài)。在染色最初的涂布中,在挑取菌體后應(yīng)該在無菌水上涂成薄薄的菌膜。而在涂布過程中,若是菌體堆積,也會(huì)極大影響染色結(jié)果的準(zhǔn)確性。菌落堆積過多,往往菌體之間變得毫無縫隙,而其細(xì)胞壁的成分影響造成了脫色的情況不佳,容易產(chǎn)生假陽性的結(jié)果。同時(shí),在初染、媒染及復(fù)染的過程中,應(yīng)將染液覆蓋整個(gè)菌膜,避免一部分菌染色而另一部分菌沒有染色。因此在涂片過程一定要將菌膜涂得少而均勻,這樣才能達(dá)到最佳效果。
4.媒染時(shí)間。媒染時(shí)間對(duì)革蘭氏陰性菌的染色結(jié)果有很大影響。由于媒染時(shí)間過長,結(jié)晶紫在碘液長時(shí)間作用下過分牢固結(jié)合在菌體細(xì)胞壁上,影響了酒精的脫色效果,從而會(huì)導(dǎo)致這種假陽性的效果。以典型的革蘭氏陰性菌大腸埃希氏菌為例,有人做過統(tǒng)計(jì),媒染時(shí)間嚴(yán)格控制在40s-60s之內(nèi),染色結(jié)果準(zhǔn)確率基本可達(dá)到100%,而超過60s準(zhǔn)確率會(huì)有一定的降低,若媒染超過100s,準(zhǔn)確率甚至可降低接近20%左右。因此在媒染過程中一定要注意媒染時(shí)間,控制在50-60s為宜。
5.酒精脫色。酒精脫色也是一個(gè)對(duì)結(jié)果影響較大的操作過程。革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌最主要的差異是細(xì)胞壁肽聚糖層厚度和結(jié)構(gòu),革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁肽聚糖層很薄,脂多糖含量高因此在酒精脫色時(shí),細(xì)菌細(xì)胞壁的多糖成分會(huì)被酒精溶解,增大了細(xì)胞壁的通透性,結(jié)晶紫及碘復(fù)合物就很快被酒精洗脫,之后就會(huì)被沙黃復(fù)染呈紅色;而陽性菌肽聚糖層厚,脂多糖少,酒精只能起到脫水效果而無法進(jìn)入,這樣結(jié)晶紫和復(fù)合物就無法洗脫出來使細(xì)胞呈紫色。因此,酒精脫色時(shí)間短,脫色效果不佳,會(huì)導(dǎo)致陰性菌菌體內(nèi)的結(jié)晶紫和復(fù)合物不能有效的全部洗脫出來,就會(huì)出現(xiàn)明顯的誤差,使陰性菌出現(xiàn)假陽性。而洗脫時(shí)間過長,也會(huì)導(dǎo)致陽性菌的細(xì)胞壁被酒精破壞,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的紫色被洗脫,呈現(xiàn)假陰性。因此洗脫時(shí)間也是革蘭氏染色的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。洗脫時(shí)間應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制在20s-30s之間,同時(shí)保證洗脫效果。
總結(jié)一下,在整個(gè)革蘭氏染色過程中,在保證試劑有效的前提下,需要嚴(yán)格控制的幾個(gè)方面:染色菌必須是在其活躍期內(nèi),涂布狀態(tài)不可太厚,媒染時(shí)間嚴(yán)格控制在50s-60s之間,脫色時(shí)間嚴(yán)格控制在20s-30s。把握以上的關(guān)鍵控制點(diǎn),革蘭氏染色基本就不會(huì)出現(xiàn)問題啦!