Vergleichende Untersuchungen zweier Laborsysteme zur Identifizierung von Bakterienisolaten

Status:

abgeschlossen 06/2006

Zielsetzung:

Die Identifizierung von Bakterienarten erfolgt in klassischer Weise über die Beurteilung morphologischer Kriterien von Kolonien und Einzelzellen, von zytologischen Merkmalen, physiologischen Kriterien, dem Verhalten gegenüber Sauerstoff und von bestimmten Stoffwechseleigenschaften. Von verschiedenen Herstellern wurden miniaturisierte Testsysteme entwickelt, die die für unterschiedliche Organismengruppen spezifischen Stoffwechselleistungen prüfen. Im mikrobiologischen Labor des Berufsgenossenschaftlichen Instituts für Arbeitsschutz - BGIA wurde bisher ausschließlich ein Testsystem eingesetzt, bei dem die Proben durch visuelle Begutachtung ausgewertet werden.
Bakterienproben aus Arbeitsbereichen können sowohl harmlose, ubiquitär vorkommende Umweltorganismen als auch medizinisch relevante pathogene Bakterien enthalten. Mit dem bisher genutzten Testsystem (API, Fa. Biomerieux, Nürtingen) lassen sich nur die pathogenen Bakterien als Teilmenge der gesamten Mischpopulation mit hinreichender Sicherheit identifizieren. Deshalb wurde ein zweites Testsystem (BIOLOG, Fa. Oxoid, Wesel) beschafft, das ursprünglich zur Charakterisierung von Mischpopulationen in Umweltproben entwickelt wurde. Auch das Analysenprinzip des zweiten Systems beruht auf der Überprüfung von Stoffwechseleigenschaften der Mikroorganismen und anschließendem Datenbankvergleich der Reaktionen. Im Gegensatz zu dem bisher genutzten System werden die hier verwendeten Mikrotiterplatten jedoch nicht visuell sondern fotometrisch ausgewertet.
Aufgrund seiner ursprünglichen Konzeption für Umweltkeime verspricht das neue System einen größeren Anwendungsbereich als das alte, das auf den Nachweis medizinisch relevanter Bakterien spezialisiert ist. Nach Abgleich der beiden Systeme an Teststämmen und Umweltproben sollte zukünftig das neue Testsystem routinemäßig zur Bakterienidentifizierung verwendet werden.

Aktivitäten/Methoden:

Um Aussagen zur Vergleichbarkeit der mit beiden Systemen erhaltenen Ergebnisse treffen zu können, wurden insgesamt fünf Teststämme aus verschiedenen Stammsammlungen (Deutsche Stammsammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen,DSMZ), Braunschweig und American Type and Culture Collection, ATCC), Manassas, Virginia, USA) und fünf eigene Isolate aus Umweltproben untersucht. Bei den ausgewählten Teststämmen handelte es sich überwiegend um Bakterien, die in flüssigen Umweltproben häufig sind und die bei Vorkommen in hohen Konzentrationen in Arbeitsbereichen als möglicher Krankheitserreger von Bedeutung sein können. Weiterhin wurde auch eine häufig aus Luftproben isolierte Bakterienart untersucht. In mehreren Versuchsreihen wurden die zur Vorinkubation der Reinkulturen verwendete Medien sowie die Inkubationsdauer und -Temperaturen variiert (Abgleich der Vorgaben der Hersteller beider Testsysteme mit der Vorgehensweise, die durch das Laborstandardverfahren zur Bestimmung der Gesamtkoloniezahl von Bakterien aus Luft- und Materialproben vorgegeben wird).

Ergebnisse:

Die Vorkultur der Bakterien auf verschiedenen Medien hatte bei beiden Systemen keinen Einfluss auf die Identifizierungsergebnisse. Auch die Inkubation der Testansätze bei unterschiedlichen Temperaturen wirkte sich nicht auf das Endergebnis aus. Die Inkubationsdauer zeigte hingegen einen Einfluss auf die Ergebnisse: Die größte Anzahl von plausiblen Identifizierungen wurde nach einer Inkubationsdauer der Testansätze von 24 Stunden erzielt. Dies entsprach den Anforderungen des API-Systems, galt jedoch auch für die Untersuchungen mit dem BIOLOG-System, für das nach Herstellerangaben eine Inkubationsdauer von 20 Stunden ausreichend sein sollte.
Mithilfe des API-Systems wurden vier der fünf Teststämme aus Stammsammlungen eindeutig bzw. mit plausibler Wahrscheinlichkeit (99,8 % und mehr) identifiziert. Mit dem BIOLOG-System konnten nur drei der fünf Teststämme zuverlässig identifiziert werden. Bei der Identifizierung unbekannter Isolate aus Umweltproben war BIOLOG in einem Fall erfolgreicher als API. Insgesamt gesehen bot das BIOLOG-System keine Vorteile gegenüber dem bisher eingesetzten API-System. Das laborinterne Standardverfahren des BGIA zur Identifizierung von Bakterienisolaten aus Luft- oder Materialproben aus Arbeitsbereichen wird deshalb bis auf weiteres nicht geändert. Die Beschränkungen des API-Systems gegenüber Isolaten aus Umweltproben sind bekannt und werden weiterhin in Kauf genommen. Um die Qualität der Ergebnisse zur Identifizierung von Bakterienisolaten aus Proben aus Arbeitsbereichen zu sichern bzw. zu verbessern soll im BGIA zunächst ein weiterer Abgleich mit einem Identifizierungssystem eines dritten Herstellers durchgeführt werden.

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Stand: