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MALDI-TOF质谱仪进行临床酵母菌鉴定的方法学评价

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检验医学与临床2017年9月第14卷第17期 I ab Med Clin,September 2017,Vo1.14,No.17 ・・ 2523 ・ 论 著・ MALDI—TOF质谱仪进行临床酵母菌鉴定的方法学评价 李艳君,董蓉,赵强元△ (中国人民海军总医院检验科,北京100048) 摘 要:目的 探讨MALDI-TOF质谱仪用于临床酵母菌鉴定的优越性,为临床真菌感染提供早期诊断、治疗的依据。 方法 收集该院2015年8月至2O16年3月I临床分离酵母茵206株,分别用MALDI—TOF质谱仪、VITEK2 Compact微生物鉴定 仪和显色培养法进行鉴定,以内转录间区序列测序结果为最终确认结果。比较MALDI—TOF质谱仪、VITEK2 Compact微生物鉴 定仪和显色培养法鉴定的准确性。结果 3种方法鉴定酵母茵的准确率分别为VITEK2 Compact鉴定仪82.5 ,显色培养法 67.0 ,MALDI—T0F质谱仪92.7 。MALDI—T0F质谱仪与VITEK2 Compact鉴定仪比较,差异有统计学意义(P一0.006), MALDI—TOF质谱仪与显色培养法比较,差异有统计学意义(P一0.001)。结论 MALDl_TOF质谱仪与VITEK2 Compact鉴定 仪、显色培养法相比,具有快速、操作简便、结果准确等优点。 关键词:MALDI-TOF质谱仪; 酵母茵; 内转录间区测序 DoI:l0.3969/j.issn.1672-9455.2017.17.010 文献标志码:A 文章编号:1672—9455(2Oi7)17-2523—03 Methodological evaluation of MALDI-TOF MS for conducting identification of clinically isolated yeast LI Yanjun,DONGRong,ZHAO Qiangyuan (Department of Clinical Laboratory,Navy General Hospital,Beijing 100048,China) Abstract:Objective To probe into the superiority of MALDI—TOF MS in the identification of clinical yeast to provide the basis for early diagnosis and treatment of clinical fungal infection.Methods A total of 206 strains of yeast clinically isolated in our hospi ta1 from August 20 1 5 to March 20 1 6 were collected and identified with MALDI—TOF mass spectrometer,VITEK2 compact microbi— al analyzer and chromogenic culture respectively.The ITS sequencing results were used as the final confirmation one.The accuracies of identifying yeast were compared among these 3 kinds of method.Results The accuracy rates of 3 kinds of method for identifying yeast were 82.5 for VITEK2 Compact,67.0 for chromogenic method and 92.7 for MALDI-TOF mass spectrometry.The difference between MALDI-TOF and VITEK2 compact was statistically significant(P一0.006),and the difference between MAL— DI-TOF and chromogenic method was statistically significant(P=0.001).Conclusion Compared with the VITEK2 Compact mi— crobial analyzer and the color developing method,the MAI DI TOF mass spectrometer has the advantages of rapidness,simple oper— ation,accurate results and so on. Key words:MALDI-TOF MS; yeast; ITS sequencing 近年来,由于广谱抗菌药物、免疫抑制剂、糖皮质激素等药 物的广泛应用和因器官移植、肿瘤化疗等造成免疫损伤患者的 增多,真菌感染呈持续性上升趋势。尤其是近几年,白色假丝 酵母菌感染占血源性真菌感染的半数以上,其病死率高达 45 ~75 ,非白色假丝酵母菌的感染比例也在升高c1]。因 此,真菌的早期诊断和治疗,对于提高患者治愈率,降低病死率 仪及配套基质液(布鲁克公司)、VITEK2 Compact全自动微生 物鉴定仪及YST鉴定卡(法国梅里埃公司)、Chromagar显色 培养基(法国科马嘉公司)、沙堡弱琼脂培养基(法国梅里埃公 司)、酵母基因组DNA提取试剂盒及聚合酶链反应(PCR)相 关试剂(Qiagen公司)。 1.3方法 具有一定的临床意义。然而,对于酵母菌的鉴定,传统上多采 用基于生化反应和显色培养的方法,两种方法在酵母菌的鉴定 中都存在耗时长、鉴定能力不足等问题。近年来随着微生物鉴 定技术的飞速发展,MALDI—TOF质谱仪应运而生,在临床感 染病原菌的鉴定中应用日益广泛。许多报道显示其在多种细 菌的鉴定中与传统方法相比,具有快速、准确的特点,但在真菌 中的研究还鲜有报道。因此,本研究探讨了MALDI—TOF质 1.3.1 真菌分离培养 所有菌株标本均接种在沙堡弱琼脂培 养基上,于28℃培养箱恒温培养2~3 d,每天观察菌株生长状 况及菌落形态,长出单个菌落后对菌落进行次代纯培养。 1.3.2 VITEK2 Compact鉴定仪对纯培养菌株进行革兰染 色,明确其为酵母菌,挑取纯培养菌落,用0.45 无菌氯化钠 溶液配制成麦氏浊度为1.8~2.2的菌悬液,装载卡片上机鉴 定,18~24 h记录实验结果。 谱仪用于临床常规酵母菌鉴定的优越性,为临床真菌感染提供 早期诊断、治疗的依据。现报道如下。 1材料与方法 1.3.3显色培养鉴定其判定方法见表1。 将纯培养菌株接种在Chromagar显色 培养基,25~3o℃培养48 h观察菌落的颜色,进行菌种鉴定, 1.3.4 MALDI—TOF质谱仪 根据MALDI—TOF质谱仪标准 操作流程,取甲酸萃取法制备的标本1 I ,加1 L基质液,自 然晾干后上机测定。MALDI—TOF质谱仪结果判读:根据Bio— typer软件得分标准(>2.0的菌株在“种”水平上的鉴定被完 通信作者,E—mail:zhaoqiangyuanoO1@126.corn。 1.1菌株来源 收集本院2015年8月至2016年3月临床分 离酵母菌206株。菌株来源于血液、痰液、尿液、分泌物、脓汁、 脑脊液、粪便和伤口拭子等。 1.2仪器与试剂 主要仪器与试剂包括MALDI-TOF质谱 作者简介:李艳君,女,副主任医师,主要从事病原微生物鉴定与溯源研究。 检验医学与临床2017年9月第14卷第l7期 I ab Med Clin,September 2017,Vo1.14,No.17 全接受;得分在1.8~2.0的菌株在“种”水平上的鉴定已经足 够准确;得分>1.7菌株在“属”的水平上被接受),记录鉴定 结果。 表1 显色培养结果判定表 初筛假丝酵母菌属 菌落颜色及直径 白色假丝酵母菌 绿色、翠绿色(直径约2 mm) 热带假丝酵母菌 蓝灰色、铁蓝色(直径约1.5 ram) 克柔假丝酵母菌 粉红色(模糊、有微毛,菌落较大,直径4~5 mm) 光滑假丝酵母菌 紫色(直径约2 ram) 其他假丝酵母菌 白色 1.3.5 内转录间区(ITS)序列测序真菌DNA通过酵母基 因组DNA提取试剂盒(Qiagen公司)提取,PCR扩增引物、反 应条件及反应体系见参考文献Ee]。扩增引物为ITS3(5._GCA TAT CAA TAA GCG GAG GA一3 )和ITS4(5 一GCA TCG ATG AAG AAC GCA GC-3 )。PCR产物测序后在美国国家 生物技术信息中心网站进行比对,明确菌种鉴定结果。 1.4判断标准 当MALDI—TOF质谱仪、VITEK2 Compact 鉴定仪和显色培养法三者鉴定结果一致时,将此鉴定结果作为 最终确认菌种结果;当MAI DI—TOF质谱仪与VITEK2 Corn— pact鉴定仪二者鉴定结果不一致,以ITS序列测序结果为确认 结果。对3种方法获得的鉴定结果进行统计分析。 1.5统计学处理 采用SPSS19.0统计软件进行统计分析, 计数资料以率表示,组问比较采用y 检验,以P<0.05为差异 有统计学意义。 2结 果 2.1 显色培养法鉴定结果 206株酵母菌经显色鉴定,判断 正确128株,准确率为67.0 。见表2。 表2 206株酵母菌显色培养法鉴定结果 注: 表示显色为白色、不能鉴定的菌株结果 表3 206株酵母菌VITEK2 Compact鉴定仪鉴定结果 菌株 菌株 白色假丝酵母菌 115 113(98.3) 酿酒酵母菌 2 2(100.O) 热带假丝酵母菌 26 25(96.2) 朊假丝酵母菌 1 o(o.0) 光滑假丝酵母菌 2O 19(95.o) 角膜假丝酵母菌 1 o(o.0) **滑假丝酵母菌 9 6(66.7) 克勒克酵母菌 1 0(0.0) 克柔假丝酵母菌 3 3(100.O) 部威假丝酵母菌 1 o(o.o) 葡萄牙假丝酵母菌 3 2(66.7) 乳酒假丝酵母菌 1 0(0.0) 西弗射盾子囊霉菌 3 0(0.0) 其他 20 o(o.O) 注: 表示VITEK2 Compact鉴定仪不能鉴定的结果 2.2 VITEK2 Compact鉴定仪鉴定结果 206株酵母菌经 VITEK2 Compac鉴定仪鉴定,判断正确170株,准确率为 82.5 。见表3。 2.3 MALDI TOF质谱仪鉴定结果 206株酵母菌经MAI 一 DI—TOF质谱仪鉴定,判断正确191株,准确率为92.7 。见 表4。 表4 206株酵母菌MAI DI—TOF质谱仪鉴定结果 菌株 菌株 鬻 白色假丝酵母菌 121 119(98.3) CaMida metapsilosis 1 1(100.O) 热带假丝酵母菌 28 26(92.9) 季也蒙毕赤酵母菌 1 1(100.O) 光滑假丝酵母菌 26 25(96.2) Candida orthopsilcds 1 o(o.O) **滑假丝酵母菌8 8(100.O) 东方伊萨酵母菌 1 1(100.O) 克柔假丝酵母菌4 3(75.O) 发皮安假丝酵母菌 1 0(旺O) 葡萄牙假丝酵母菌 3 2(66.7) 高里假丝酵母菌 1 0(旺O) 酿酒酵母菌 2 2(100.O) 菌膜假丝酵母菌 1 O 0) 粗壮假丝酵母菌 1 o(o.。) 马克斯克鲁维酵母菌 1 1(100.0) 阿萨希丝孢酵母菌 1 1(1OO.0) 仙人掌有孢汉逊酵母菌 1 1(100.0) 乳酒酵母菌 1 o(o.O) 其他 2 o(o.0) 注: 表示MAI DI—TOF质谱仪不能鉴定的结果,包括1株无峰,1 株得分<1.7 2.4 ITS测序结果对于VITEK2 Compact鉴定仪和MAL— DI—TOF质谱仪鉴定结果不一致的菌种,进行ITS测序,以测 序结果为标准,比较鉴定结果的准确率,见表5。 表5 VITEK2 Compact鉴定仪和MAI DI-TOF质谱仪 鉴定结果的比较[n( )] 2.5 3种方法鉴定206株酵母菌准确率的比较 MALDI— TOF质谱仪与VITEK2 Compact鉴定仪准确率比较,差异有 统计学意义(P一0.006),MALDI—TOF质谱鉴定仪与显色培养 法准确率比较,差异有统计学意义(P:0.001)。 3讨 论 酵母菌和类酵母菌引起的严重感染不断增加,尤其是在免 疫力低下的患者中尤为突出。每年全世界约有7 280万酵母 检验医学与临床2017年9月第14卷第17期Lab Med Clin,September 2017,Vo1.14,No.17 菌的条件致病患者,其病死率为33.9 0 ]。近年来不同种类 DI—TOF质谱仪鉴定技术是一种快速、准确,高通量的技术,随 的抗真菌药物被临床应用,因此寻找快速、可靠的鉴定方法成 为了治疗真菌感染的关键问题。 目前国内临床微生物实验室鉴定酵母菌的方法较多,显色 着质谱数据的建立和不断完善,MAI DI—TOF质谱仪在各类感 染病原体的快速检测方面的应用将会更加广泛。 参考文献 培养法仅能区分白色假丝酵母菌、热带假丝酵母菌、光滑假丝 酵母菌、克柔假丝酵母菌这4种常见的酵母菌,培养时间长,一 般24 h左右且结果判断易受个人主观因素的影响。基于生化 反应原理的VITEK2 Compact鉴定仪,所需纯培养菌量较大, 数据库中可供比对的菌种仅为3O多种,鉴定时长,需要18~ 24 h,且影响因素较多。随着蛋白质谱技术的发展,MAI DI- TOF质谱仪在临床微生物鉴定领域得到越来越广泛的运 赖斌,熊梅,杨凌志,等.血液科感染患者致病菌的临床资 料分析[J].现代生物医学进展,2013,13(22):4368—4372. Schoch CL,Seifert KA,Huhndorf S,et a1.Nuclear riboso— mal internal transcribed spacer(ITS)region as a Univer— sal DNA barcode marker for Fungi[J].Proc Natl Acad Sci USA,2012,109(16):6241—6246. 用 ],其快速、准确、高通量和成本低廉的优点在感染的诊断中 发挥了重要作用。 MALDI—TOF质谱仪在临床细菌鉴定的应用报道很 多【6。],但用于真菌鉴定的评价较少Ⅲ8棚,本研究应用MALDI- Pinto A,Halliday C,Zahra M,et a1.Matrix-Assisted laser desorption Ionization Time of flight mass spectrometry i— dentifieation of yeasts is contingent on robust reference spectra[J].PLoS One,2011,6(10):e25712. TOF质谱仪对206株临床分离酵母菌进行鉴定,与以往常用 的显色培养法和VITEK2 Compact鉴定仪进行了比较,以评 刘磊,刘彬,李玉,等.呼吸道白色假丝酵母菌感染的临床 早期诊断厂J].中国老年学杂志,2015,35(3):809—810. 宗玉龙,曹源,褚芳波,等.基质辅助激光解吸电力飞行时 价MALDI—TOF质谱仪进行酵母菌鉴定的准确性。3种方法 中,显色培养法鉴定的总准确率为67.0 ,只能鉴定常见的4 二J]  ] ] ] ]种酵母菌,对白色假丝酵母菌的准确性最好,高达96.8 ,而  间质谱在临床微生物检测和鉴定中的应用[J].医 ] ]l卜  ] 学,2014,25(2O):958—960. ] 对白色假丝酵母菌以外的鉴定错误率高(表2),需要采用其他 方法进行补充鉴定。VITEK2 Compact鉴定仪总准确率为 鲍春梅,宋新爱,崔恩博,等.MALDI-TOF—MS鉴定宋内 志贺菌的临床应用[J].传染病信息,2014,37(3):152— 156. 82.5 ,虽能准确鉴定大部分临床分离酵母菌,但对不常见的 菌株的鉴定能力有限,本研究206株菌中有2O株没有得到鉴 定结果(表3)。MALDI-TOF质谱仪的总准确率达92.7 ,不 刘瑛,俞静,陈峰,等.MicroflexT MALDI-TOF MS和 Vitek 2 Compact全自动微生物分析系统对肠杆菌科细 仅能鉴定临床常见酵母菌,对于少见菌的鉴定能力较强(表 4)。通过与ITS的测序结果比较,MALDI—TOF质谱仪准确率 高于VITEK2 Compact鉴定仪和显色培养法,差异均有统计 学意义(P<O.05)。 菌鉴定能力的比较[J].检验医学,2015,30(2):122—127. 黄声雷,胡必杰,陈蓉,等.两种MALDI-T0F MS系统快 速鉴定血培养中白假丝酵母菌以外酵母样真菌[J].检验 医学,2015,30(2):128—131. Stevenson LG,Drake SK,Shea YR,et a1.Evaluation of Matrix-Assisted laser desorption Ionization—Time of flight 本研究206株菌有2株没有得到MAI DI—TOF质谱仪的 鉴定结果,13株与ITS测序比对结果不正确,考虑可能原因为 数据库中的质谱图有限,且库中质谱图大部分为标准菌株。随 着笔者在后续研究中不断完善和补充数据库资源,相信MAL— DI-TOF质谱仪将在临床酵母菌以及其他各种细菌的鉴定中 发挥更大的作用。 mass spectrometry for identification of clinically impor— tent yeast species[J].J Clin Microbiol,2010,48(10): 3482—3486. 综上所述,MALDI-TOF质谱仪与传统的微生物鉴定方法 比较,具有快速、简便、准确等优点。本研究结果表明,MAL- (上接第2522页) (收稿日期:2017-03-15 修回日期:2017 O4—22) dicting prognosis after stroke:a placebo group analysis from the National Institute of Neurologica1 Disorders and [6]Kamalian S,Morais LT,Pomerantz SR,et a1.Clot length distribution and predictors in anterior circulation stroke Stroke rt PA Stroke Trial[J].Neurology,2000,55(7): 952—959. implications for Intra—Arterial therapy[J].Stroke,2013, 44(12):3553—3556. [1O]Wahlgren N,Ahrned N,Eriksson N,et a1.Multivariable analysis of outcome predictors and adj ustment of main outcome results to baseline data profile in randomized controlled trials:Safe Implementation of Thrombolysis in [7]Mishra SM,Dykeman J,Sajobi TT,et a1.Early reperfu— sion rates with IV tPA are determined by CTA clot char— acteristics[J].Am J Neuroradiol,2014,35(12):2265— 2272. Stroke-MOnitoring STudy(SITS-MOST)[J].Stroke, 2008,39(12):3316—3322. [83 Kimura K,Iguchi Y,Shibazaki K,et a1.IV t—PA therapy in acute stroke patients with atrial fibrillation[J].J Neu— rol Sci,2009,276(1/2):6—8. (收稿Et期:2017-03—19 修回日期:2017-04—26) [9]Frankel MR,Morgenstern LB,Kwiatkowski T,et a1.Pre— 

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