在歐洲藥典、美國藥典以及ISO相關標準中,木糖賴氨酸脫氧膽鹽(XLD)瓊脂廣泛用于腸道致病菌的分離,其配方設計十分精妙,令人嘆為觀止。
XLD瓊脂配方的妙處,在于綜合運用糖發(fā)酵、賴氨酸脫羧、產(chǎn)H2S等生化反應,再輔以各成分巧妙的配比,從而將沙門氏菌、志賀氏菌與非致病腸道菌區(qū)分開來。
從XLD的配方中可見(圖1),細菌可利用的碳源是木糖、乳糖和蔗糖,其中木糖的含量相對較低,僅為乳糖和蔗糖的一半。培養(yǎng)基中所用的酸堿指示劑是酚紅,其在酸性條件下顯黃色,在堿性條件下顯紅色。此外,XLD也用硫代硫酸鈉和檸檬酸鐵銨來檢測H2S,其原理是細菌在酸性條件下,將硫代硫酸鈉還原并產(chǎn)生H2S,H2S與檸檬酸鐵銨中的鐵離子形成黑色的硫化亞鐵沉淀。需要注意的是,當酸度太高時,因硫化亞鐵分解,黑色沉淀的產(chǎn)生會減少。
一、腸道致病菌與非致病菌
志賀氏菌、沙門氏菌這些腸道致病菌,在XLD上顯現(xiàn)為透明的粉紅色至無色菌落。由于志賀氏菌不能發(fā)酵木糖、乳糖和蔗糖產(chǎn)酸,也不能使賴氨酸脫羧產(chǎn)堿,因此志賀氏菌在XLD上顯現(xiàn)為透明的粉紅色至無色菌落(圖2)。
雖然沙門氏菌大多不發(fā)酵乳糖和蔗糖,但可迅速發(fā)酵木糖產(chǎn)酸,在XLD上最初顯現(xiàn)為黃色菌落。然而,沙門氏菌還具有賴氨酸脫羧酶,還可分解賴氨酸產(chǎn)堿。而且由于培養(yǎng)基中木糖的含量相對較低,分解賴氨酸的產(chǎn)堿量最終會超過發(fā)酵木糖的產(chǎn)酸量,因此沙門氏菌在XLD上最終也顯現(xiàn)為透明的粉紅色至無色菌落。
非致病腸道菌,在XLD上顯現(xiàn)為黃色菌落。絕大部分非致病腸道菌,既可發(fā)酵木糖,又能發(fā)酵乳糖和蔗糖,在XLD上顯現(xiàn)為黃色菌落。雖然其中的一些大腸埃希氏菌和克雷伯氏菌也具有賴氨酸脫羧酶,可分解賴氨酸產(chǎn)堿。但是培養(yǎng)基中乳糖和蔗糖的含量較高,糖發(fā)酵的產(chǎn)酸量超過了分解賴氨酸的產(chǎn)堿量,這些菌在XLD上因此表現(xiàn)為黃色菌落(圖3)。
需要指出的是,雙相亞利桑那菌(沙Ⅲb)除了發(fā)酵木糖,大多也能發(fā)酵乳糖,糖發(fā)酵的產(chǎn)酸量較大,所以在XLD上也顯現(xiàn)為黃色菌落。
二、沙門氏菌與志賀氏菌
大多數(shù)沙門氏菌可發(fā)酵木糖產(chǎn)酸,并在酸性條件下還原硫代硫酸鈉產(chǎn)H2S,H2S與鐵離子形成黑色的硫化亞鐵沉淀。同時,沙門氏菌可分解賴氨酸產(chǎn)堿,并中和一部分糖發(fā)酵所產(chǎn)的酸,形成的低酸環(huán)境更有利于硫化亞鐵沉淀的產(chǎn)生,所以XLD上沙門氏菌透明的粉紅色至無色菌落,帶有黑色且有光澤中心(圖4)。
而志賀氏菌由于不產(chǎn)H2S,在XLD上的菌落不具有黑色中心。需要提醒的是,甲型副傷寒以及一些豬霍亂沙門氏菌、雞白痢沙門氏菌也不產(chǎn)H2S,在XLD上的菌落也沒有黑色中心。
三、沙門氏菌與奇異變形桿菌
某些變形桿菌和檸檬酸桿菌也可還原硫代硫酸鈉產(chǎn)H2S,特別值得一提的是奇異變形桿菌,該菌可發(fā)酵木糖和葡萄糖,但不發(fā)酵乳糖和蔗糖,而且還產(chǎn)H2S,這些生化特性與沙門氏菌完全一致,所以其在XLD上的菌落形態(tài)與沙門氏菌很相似,此外,奇異變形桿菌在三糖鐵瓊脂上的反應也與沙門氏菌一模一樣。因此,奇異變形桿菌常作為干擾菌,用于沙門氏菌檢驗項目的能力驗證和盲樣考核。
但是這些變形桿菌和檸檬酸桿菌由于沒有賴氨酸脫羧酶,不能分解賴氨酸產(chǎn)堿,因此不能中和糖發(fā)酵所產(chǎn)的酸。由于高酸水平會導致部分硫化亞鐵沉淀溶解,所以在XLD上菌落的中心呈現(xiàn)為灰黑色。XLD上變形桿菌和檸檬酸桿菌的菌落中心,沒有沙門氏菌的菌落中心辣么亮,也沒有辣么黑。
四、其他
為了排除革蘭氏陽性菌的干擾,XLD中還添加了脫氧膽酸鈉。值得注意的是,不同品牌XLD瓊脂配方中,脫氧膽酸鈉的含量、甚至是木糖的含量會略有不同,但這對沙門氏菌和志賀氏菌的分離并沒有實質性影響。
另外,XLD瓊脂無需高壓滅菌,可通過煮沸消毒,但不宜過度加熱,以免影響其選擇性。制備好的XLD瓊脂,在防止干燥的情況下,可在冰箱冷藏不超過4周。
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主要參考文獻:
1、Difco & BBL Manual.Manual of Microbiological Culture Media[M].BD Diagnostics,USA, 2009.?
2、Taylor W I. Isolation of shigellae I Xylose lysine agars:?new media for isolation of enteric pathogens[J]. Am J Clin Pathol, 1965, 44(4):471-475.?