Сравнение роста микроорганизмов на кровяных агарах с добавлением человеческой крови и крови животных

Агар с человеческой кровью широко используется в развивающихся странах для выделения бактерий из клинических образцов. В этой статье приведены результаты исследования сравнения агара с цитратной бараньей и человеческой кровью  с агаром с дефибринированной лошадиной кровью и агаром с дефибринированной бараньей кровью для выделения и тестирования чувствительности к антибиотикам эталонных и клинических штаммов Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes и Staphylococcus aureus. Референсные и клинические штаммы всех микроорганизмов разводили в сердечно-мозговом бульоне и клинического образца спинномозговой жидкости и культивировали на всех агарах. Регистрировали количество жизнеспособных микроорганизмов, морфологию и размер колоний. Тестирование чувствительности к S. pneumoniae и S. pyogenes проводили на чашках с агаром Мюллера-Хинтона с дефибринированной кровью барана, агаром Мюллера-Хинтона с цитратной кровью барана и агаром Мюллера-Хинтона с человеческой кровью. 

Культуры таких микроорганизмов, как Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes и Staphylococcus aureus, остаются «золотым стандартом» диагностики серьезных бактериальных инфекций. Для выделения некоторых организмов требуется источник крови в качестве добавки к питательной среде. Для выделения S. pneumoniae и S. pyogenes рекомендуется использовать агар с дефибринированной кровью барана, лошади, свиньи или козы. Не рекомендуется использовать агар, приготовленный на основе человеческой крови, отчасти из-за риска для безопасности лабораторного персонала, но, главным образом, потому что он приводит к плохой степени изоляции бактерий, хотя опубликованных данных, подтверждающих это, немного. Несмотря на это, во многих странах общепринятой практикой является приготовление бактериальных питательных сред с использованием для переливания просроченной человеческой крови, полученной от доноров, поскольку это удобно и недорого. Например, агар с человеческой кровью регулярно используется в бактериологических лабораториях стран Азиатско-Тихоокеанского региона и России.

Кровь для приготовления питательных сред  должна быть либо дефибринирована во время сбора, либо собрана в пакеты, содержащие антикоагулянт, чтобы предотвратить образование тромбов. Однако специализированное оборудование для дефибринирования крови животных приобрести нелегко, да и само содержание животных в лаборатории зачастую невозможно. И единственным вариантом получения больших объемов дефибринированной крови животных является приобретение крови у производителей. Импорт больших количеств дефибринированной овечьей или лошадиной крови для приготовления питательных сред с кровяным агаром также не являются экономически выгодным вариантом.  

В регионах, где агар с человеческой кровью обычно используется в диагностической бактериологической лаборатории, зачастую нет возможности найти надежный источник дефибринированной бараньей крови для исследовательской лаборатории. Тем не менее, известны случаи, когда специалистам приходится собирать большие объемы бараньей крови в коммерчески доступных упаковках для доноров человеческой крови (которые идут в комплекте с иглой и соответствующими трубками), содержащих антикоагулянт. Поэтому задачей исследования было сравнить кровяной агар, приготовленный с использованием цитратной человеческой крови, цитратной бараньей крови и дефибринированной, нецитратной бараньей крови и с агаром с дефибринированной  нецитратной кровью лошади. Был протестирован каждый из этих агаров на предмет их рабочих характеристик при тестировании роста и чувствительности к антибиотикам эталонных и клинических штаммов S. pneumoniae, S. pyogenes и S. aureus.

Результаты выделения всех организмов были объединены в единый отчет:

S. pneumoniae. Численность колоний эталонных штаммов S. pneumoniae была одинаковой на всех кровяных агарах во всех разведениях. Кроме того, рост клинического изолята S. pneumoniae был сходным на всех кровяных агарах при всех разведениях и в спинномозговой жидкости. Морфологический вид колоний на лошадином и обоих бараньих агарах был схожим. Однако на агаре с человеческой кровью колонии были намного меньше, и альфа-гемолиз не был очевиден ни для одного штамма.

S. aureus. Численность колоний эталонных штаммов S. aureus была одинаковой на всех кровяных агарах во всех разведениях. Кроме того, рост клинического изолята S. aureus был сходным на всех кровяных агарах при всех разведениях и в спинномозговой жидкости. Внешний вид и размеры колоний были одинаковыми на всех агарах, но гемолиз не был очевиден ни для одного штамма на человеческой крови и был лишь слабым на лошадиной.

S. pyogenes. Численность колоний эталонных и клинических штаммов S. pyogenes была одинаковой на всех кровяных агарах во всех разведениях, включая штаммы в ликворе. Внешний вид и размеры колоний на лошадином и обоих бараньих кровяных агарах был одинаковым. Гемолиз был наиболее очевиден на дефибринированных лошадиной и бараньей крови, хотя он все еще присутствовал на цитратной бараньей крови. На человеческой крови колонии S. pyogenes были точечными по размеру, гемолиз отсутствовал.

Результаты тестирования на чувствительность к антибиотикам. Результаты тестирования чувствительности к антибиотикам для S. pneumoniae были одинаковыми для обоих кровяных агаров Мюллера-Хинтона с бараньей кровью, но человеческий кровяной агар Мюллера-Хинтона  продемонстрировал большие размеры зон для всех антибиотиков. Эталонный штамм чувствительности, ATCC 49619, не прошел контроль качества на чашках с человеческой кровью. Гемолиз на этих пластинах был едва заметным, и было трудно определить, где начинается рост.

Результаты чувствительности к антибиотикам для S. pyogenes показали, что на чашках с цитратным бараньим кровяным агаром Мюллера-Хинтона  и на чашках с человеческой кровью наблюдались большие размеры зон, чем на чашках с дефибринированным кровяным агаром Мюллера-Хинтона.  Было намного легче читать агары с дефибринированной и цитратной кровью барана из-за присутствующего гемолиза. Чашки с человеческой кровью было трудно читать из-за отсутствия бета-гемолиза.

В общем и целом, результаты исследования  подтверждают, что, хотя S. pneumoniae, S. aureus и S. pyogenes растут на человеческой крови, размеры колоний, как правило, очень малы, морфология часто отличается от таковой на агаре с кровью животных, а гемолиз минимален. Поскольку размер колонии, морфология колонии и гемолиз имеют решающее значение для идентификации этих организмов, существует гораздо большая вероятность, что эти организмы из человеческих образцов, культивированных на человеческой крови, будут пропущены или ошибочно идентифицированы, особенно когда могут присутствовать другие организмы (например, пробы из верхних дыхательных путей или кожные мазки). Человеческая кровь также показала плохие результаты по сравнению с агаром из бараньей крови при тестировании на чувствительность к антибиотикам. Эти результаты имеют серьезные последствия для стран, где просроченная человеческая кровь обычно используется в качестве добавки к питательным средам. Помимо последствий для клинической помощи, вполне вероятно, что измерения бремени болезней, вызванных этими организмами, занижены в странах, которые регулярно используют человеческую кровь.

В научной литературе  также встречается сравнение дефибринированной лошадиной, бараньей и антикоагулянтной человеческой крови для  изоляции Bordetella pertussis на различных кровяных агарах.  Это исследование показало, что человеческая кровь уступает агару с дефибринированной лошадиной и бараньей кровью. По результатам исследования было высказано предположение, что кровь человека может содержать антибиотики, антитела или другие противоинфекционные агенты. Отсутствие гемолиза на кровяном агаре человека может быть связано с возрастом эритроцитов в истекшей человеческой крови.

Питательная среда агар Мюллера-Хинтона с  человеческой кровью не может быть рекомендована для выделения или тестирования чувствительности любого из вышеуказанных микроорганизмов, что подтверждает существующие рекомендации. Требуется стратегия для поэтапного отказа от его использования.