معلومة

أرخص طريقة لقياس كثافة العنقودية الذهبية والفيروسات الأنفية في المنزل

أرخص طريقة لقياس كثافة العنقودية الذهبية والفيروسات الأنفية في المنزل



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أود قياس كثافة سطح المكورات العنقودية البكتيريا والفيروسات الأنفية (هذين فقط ، على وجه التحديد) داخل منزلي. ما هي أرخص طريقة؟

إجراء الكتاب المدرسي هو:

  • افرك قطعة قطن مبللة على السطح بطريقة محكمة
  • اغمس المسحة في طبق أجار نظيف (أو بعض الوسائط الحية لاكتشاف الفيروسات؟)
  • احتضان الطبق
  • "ابحث عن الأنماط الجينية من تفاعلات الإنزيم الخاصة".

هل من الممكن القيام بالخطوة الأخيرة في المنزل؟ أو ، هل هناك طريقة أسهل إذا كنت مهتمًا فقط المكورات العنقودية البكتيريا أم الفيروسات الأنفية؟


لأي شخص لديه أفكار

بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية و Rhinovirus هي مواد معدية من الدرجة الثانية يجب أن تكون فقط يتم التعامل معها في بيئة BSL أو مستوى احتواء 2. خطوتك الوحيدة الممكنة هنا هي المسحة والختم وإرسالها إلى معمل يمكنه التعامل معها.


هناك بعض الأطقم المتاحة لاكتشاف وجود بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية على الأسطح باستخدام عوامل التراص مثل هذا. تميل هذه المجموعات إلى أن تكون قيمتها 70 دولارًا + على الرغم من أنها لا تحدد الكم بأي شكل من الأشكال ، بل تكتشف فقط.

للحصول على نتائج كمية ، ستحتاج إلى احترام بروتوكول لمسح منطقة معينة ثم جعل المختبر يقوم باختبار عزل العنقوديات وتقديرها الكمي.

من ناحية أخرى ، تحتاج فيروسات الأنف إلى تقنيات أكثر تقدمًا لاكتشافها وتقديرها ، مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، ولهذا تحتاج إلى معدات معملية باهظة الثمن.

هناك دائمًا طرق لإرسال عينات إلى المختبرات لاختبارها ولكن هذا حل مكلف.


سؤال: الجزء ب - ما الدور الذي يلعبه استشعار النصاب في إفراز السموم؟ أحد التفسيرات المحتملة للتأثير المفاجئ - الحد الأدنى - لإفراز السم الذي شوهد في ثقافات العنقودية الذهبية هو أن هذه البكتيريا تنظم إفراز السموم عن طريق استشعار النصاب. استشعار النصاب هو طريقة يمكن للبكتيريا أن تشعر بها عندما يصل حجم سكانها إلى كثافة معينة ، وبعد ذلك.

الجزء ب - ما هو الدور الذي يلعبه استشعار النصاب في إفراز السموم؟

أحد التفسيرات المحتملة لـ "تأثير الحد الأدنى" المفاجئ لإفراز السم الذي يظهر في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية الثقافات هي أن هذه البكتيريا تنظم إفراز السموم بها إدراك النصاب. إن استشعار النصاب هو طريقة يمكن للبكتيريا أن تشعر بها عندما يصل حجم سكانها إلى كثافة معينة ، ثم تفعل شيئًا مختلفًا في الاستجابة. بعبارة أخرى ، يسمح استشعار النصاب لمجموعة كاملة من البكتيريا بتنفيذ نشاط منسق.

تفرز البكتيريا الفردية جزيئات إشارات يمكن للأفراد الآخرين اكتشافها. مع نمو السكان ، يزداد تركيز جزيء الإشارة في البيئة. بمجرد أن يصل تركيز جزيء الإشارة إلى مستوى عتبة ، كما تم الكشف عنه بواسطة المستقبلات الموجودة على سطح البكتيريا ، يتم تشغيل مسارات تحويل الإشارة في البكتيريا التي تحفز التعبير عن الجين المستهدف. قد يرمز الجين المستهدف لبروتين مشارك في التلألؤ البيولوجي ، أو تكوين غشاء حيوي ، أو إنتاج السم. يضمن استشعار النصاب أن البكتيريا الفردية لا تعبر عن الجين حتى يعبر كل فرد في المجتمع في نفس الوقت عن نفس الجين.

لاختبار الفرضية القائلة بأن إفراز السم في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يعتمد على استشعار النصاب ، فأنت تفحص المسوخ المعروف أنه يحجب مسارين منفصلين لاستشعار النصاب: الزراعة المسار و فخ مسار. أنت تستخدم خلايا عادية تمامًا (من النوع البري) كعنصر تحكم. أنت أيضًا قررت فحص ملف ztr- متحولة كعنصر تحكم إضافي ، لأن هذا المتحور معروف ليس للمشاركة في استشعار النصاب ، وترغب في اختبار تأثير خاص بطفرات استشعار النصاب. لكل متحولة ، تقوم بتنمية الثقافات إلى كثافة عالية معيارية ، وتقيس كمية السم التي تنتجها ، وتقارنها بخلايا التحكم من النوع البري.

من هذه البيانات ، تقترح نموذجًا لكيفية ذلك بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يتحول من بكتيريا غير ضارة على الجلد إلى عامل ممرض خطير داخل الجرح.

رتب الخطوات لإكمال النموذج الخاص بك. لن يتم استخدام جميع التصنيفات. انظر تلميح 1 للمساعدة في البدء.


تنميط جهاز المناعة البشري

يلعب الجهاز المناعي دورًا مركزيًا ليس فقط في الحفاظ على الصحة ولكن أيضًا في التسبب في المرض: ترتبط المناعة الزائدة ، على سبيل المثال ، بأمراض المناعة الذاتية (على سبيل المثال ، التصلب المتعدد ، داء السكري من النوع 1 ، الصدفية ، الذئبة ، التهاب المفاصل الروماتويدي) ، الالتهاب (تعفن الدم ، مرض التهاب الأمعاء) والحساسية ، وكذلك نقص المناعة ورفض الخلايا والأعضاء ، من ناحية أخرى ، مرتبط بالسرطان أو القابلية للإصابة بالعدوى.

عند التحقيق في الأمراض المناعية لدى البشر ، فإن تقييد الوصول إلى الأنسجة (الأنسجة) ذات الصلة لأخذ العينات ، مثل الدماغ في التصلب المتعدد أو المفاصل في التهاب المفاصل الروماتويدي ، يشكل قيدًا رئيسيًا. ومع ذلك ، تصبح خلايا الجهاز المناعي متعلمة وتنفذ وظائفها عن طريق إعادة الدوران بين الأعضاء اللمفاوية المركزية والمحيطية وكذلك عن طريق الهجرة من وإلى مواقع الإصابة عن طريق الدم (الشكل 1). بينما يتدفق الدم في جميع أنحاء الجسم ، حاملاً خلايا مناعية ساذجة ومتعلمة من موقع إلى آخر ، فإنه يعمل كخط أنابيب لجهاز المناعة. في الواقع ، هذا هو الطريق المفضل للخلايا المناعية للوصول إلى العقد الليمفاوية حيث تتطور الاستجابات المناعية الخاصة بمستضد معين. بعد الخروج من هذه العقد من خلال الأوعية اللمفاوية الخارجة ، تصل الخلايا مرة أخرى إلى مجرى الدم ليتم نقلها إلى الأنسجة في جميع أنحاء الجسم. عند القيام بدوريات في هذه الأنسجة ، فإنها تنجرف تدريجيًا مرة أخرى إلى الجهاز اللمفاوي للدخول مرة أخرى إلى الدم وبدء الدورة من جديد. تعتمد الأنماط المعقدة لإعادة الدوران على حالة تنشيط الخلية ، وجزيئات الالتصاق التي تعبر عنها الخلايا المناعية والبطانية ، ووجود الجزيئات الكيميائية التي تجذب بشكل انتقائي مجموعات معينة من خلايا الدم. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الخلايا المناعية المنتشرة معرضة لعوامل يتم إطلاقها بشكل نظامي.

الدم هو خط أنابيب جهاز المناعة. يتكون التنميط النسخي في الدم من قياس وفرة الحمض النووي الريبي في تعميم الخلايا ذات النواة. يمكن أن تنتج التغييرات في وفرة النسخ عن التعرض للعائل أو العوامل المناعية المشتقة من العوامل الممرضة (على سبيل المثال ، الأنماط الجزيئية المشتقة من العوامل الممرضة التي تنشط مستقبلات التعرف على الأنماط المتخصصة المعبر عنها على سطح الكريات البيض) و / أو التغييرات في التركيب الخلوي النسبي (على سبيل المثال ، التدفق العدلات غير الناضجة التي تحدث استجابة لعدوى بكتيرية). يتم تمثيل مجموعات كريات الدم البيضاء الرئيسية في الدم في هذا الشكل. كل نوع خلية له وظيفة متخصصة. الحمضات ، الخلايا القاعدية ، العدلات هي مؤثرات مناعية فطرية تلعب دورًا رئيسيًا في الدفاع ضد مسببات الأمراض. الخلايا الليمفاوية التائية هي وسطاء للاستجابة المناعية الخلوية التكيفية. الخلايا الليمفاوية البائية المنتجة للأجسام المضادة (خلايا البلازما) هي المؤثرات الرئيسية للاستجابة المناعية الخلطية. تقدم الخلايا الأحادية والخلايا التغصنية والخلايا اللمفاوية البائية مستضدات للخلايا اللمفاوية التائية وتلعب دورًا رئيسيًا في تطوير الاستجابة المناعية التكيفية. يمكن أن تتعرض كريات الدم البيضاء في الدورة الدموية لعوامل يتم إطلاقها بشكل نظامي من الأنسجة حيث تحدث العمليات المسببة للأمراض. بالإضافة إلى ذلك ، ستعبر الكريات البيض الحاجز البطاني للوصول إلى مواقع الالتهاب المحلية. سيتم نقل الخلايا المتغصنة المعرضة لعوامل التهابية في الأنسجة عبر الجهاز اللمفاوي وتصل إلى الغدد الليمفاوية عبر الأوعية الليمفاوية الواردة. ستواجه هذه الخلايا التغصنية الخلايا التائية الساذجة التي يتم نقلها إلى العقدة الليمفاوية عبر الأوردة البطانية العالية. ثم تخرج الخلايا التائية `` المتعلمة '' من العقدة الليمفاوية عبر الأوعية الليمفاوية الصادرة التي تتجمع في القناة الليمفاوية الصدرية ، والتي تتصل بدورها بالوريد تحت الترقوة ، وعند هذه النقطة تنضم الخلايا التائية إلى الدورة الدموية.

تتوفر حاليًا مجموعة واسعة من فحوصات التنميط الجزيئي والخلوي لدراسة جهاز المناعة البشري (الشكل 2). لقد ازداد مستوى تعقيد الأدوات مثل مقاييس التدفق الخلوي متعددة الألوان ، وهي إحدى الأدوات المفضلة لدى علماء المناعة ، على مدى السنوات القليلة الماضية. حدثت اختراقات تكنولوجية كبرى أيضًا في مجالات علم الجينوم والبروتيوميات ، مما خلق اليوم فرصة فريدة لدراسة البشر في مجال الصحة والمرض حيث يفرض عدم التجانس المتأصل تحليل مجموعات كبيرة من العينات. من بين تقنيات التنميط الجزيئي عالية الإنتاجية المتوفرة اليوم ، تعد الأساليب الجينومية هي الأكثر قابلية للتوسع ، وتتمتع بأكبر قدر من الاتساع والمتانة ، وبالتالي فهي الأنسب لدراسة المجموعات البشرية.

التنميط المناعي armamentarium. يتزايد بسرعة عدد أدوات التنميط الجزيئي والخلوي عالية الإنتاجية التي يمكن استخدامها لتشخيص جهاز المناعة البشري. تُستخدم الاختبارات البروتينية لتحديد خصوصية الجسم المضاد أو قياس التغيرات في مستويات المصل من السيتوكينات أو الكيموكينات باستخدام فحوصات تعدد الإرسال. تُستخدم فحوصات التنميط الخلوي في النمط الظاهري للخلايا المناعية بناءً على علامات داخل الخلايا أو خارج الخلية باستخدام قياس التدفق الخلوي متعدد الألوان. في المختبر يمكن للمقايسات الخلوية قياس الاستجابة الفطرية أو الخاصة بالمستضد في الخلايا المعرضة لعوامل المناعة. تتكون المقاربات الجينومية من قياس وفرة الحمض النووي الريبي الخلوي وكذلك الرنا الميكروي الموجود في الخلايا أو في المصل. تتكون مناهج الجينوم الأخرى من تحديد تسلسل الجين ووظيفته (على سبيل المثال ، دراسات الارتباط على مستوى الجينوم ، وشاشات تداخل الحمض النووي الريبي ، وتسلسل الإكسوم).

يمكن فحص الجينوم البشري من زاويتين مختلفتين تتكونان إما من تحديد تركيبته أو قياس نتائجه. يمكن اكتشاف تباين التسلسل باستخدام ، على سبيل المثال ، رقائق تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) ، والتي تسمح بتحديد الأشكال المتعددة الشائعة أو الطفرات النادرة المرتبطة بالأمراض. يمكن كتابة مئات الآلاف من النيوكلوتايد باستخدام هذه المنصات ، مما ينتج عنه مسح على نطاق الجينوم وخالي من الفرضيات للارتباطات الجينية لنمط ظاهري معين. تم نشر العديد من دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (غالبًا ما يشار إليها باسم GWAS) في السنوات الأخيرة ، حيث يبحث عدد منها في الأساس الجيني للأمراض المرتبطة بالمناعة [1]. والجدير بالذكر أن مثل هذه الدراسات كانت مفيدة لتحديد الجينات والمسارات التي قد تكون متورطة في التسبب في أمراض المناعة الذاتية [2]. كما تم الإبلاغ عن الارتباطات بين المتغيرات الجينية الشائعة ومقاومة العدوى [3 ، 4]. ومع ذلك ، يتم تحديد المعلمات التي يتم قياسها بواسطة هذا النهج بالوراثة ولن تتغير طوال حياة الفرد. هذا على عكس وفرة النسخ ، وهي المعلمة التي تم قياسها من خلال نهج التنميط الثاني على مستوى الجينوم. يعتمد نشاط النسخ إلى حد كبير على العوامل البيئية ، ونتيجة لذلك ، ستتغير وفرة الحمض النووي الريبي ديناميكيًا بمرور الوقت. على سبيل المثال ، قد يتم حث مجموعات من النصوص استجابة لتحدي معدي والعودة إلى مستويات خط الأساس بعد إزالة مسببات الأمراض. ستؤثر التغييرات الديناميكية في التركيب الخلوي للأنسجة أيضًا على التغييرات في وفرة النسخ التي سيتم قياسها على نطاق الجينوم.

تم الحصول على ملفات تعريف النسخ من العديد من الأنسجة البشرية - بما في ذلك ، على سبيل المثال ، الجلد [5 ، 6] ، العضلات [7] ، الكبد [8 ، 9] ، الكلى [10 ، 11] أو الدماغ [12] - ولكن الحالة يمكن مراقبة الجهاز المناعي بشكل أفضل عن طريق تحديد وفرة النسخ في الدم. في الواقع ، فإن تحديد وفرة النسخ في الدم يوفر "لقطة سريعة" لشبكات المناعة المعقدة التي تعمل في جميع أنحاء الجسم. ومع ذلك ، في حين أن هذا قد ثبت أنه نهج صالح لإيجاد أدلة حول التسبب في المرض وكذلك لتحديد المؤشرات الحيوية المحتملة [13-16] ، يوجد عدد من التحديات والقيود. تفسير البيانات هو واحد منهم. أولاً ، يمكن أن يكون حجم البيانات الناتجة عن مثل هذه الدراسات هائلاً ، ومن الضروري دمج المعلومات من العديد من المصادر (تصميم الدراسة ، وبيانات مراقبة الجودة ، ومعلومات العينة ، والمعلومات السريرية المهمة) حتى تكون النتائج قابلة للتفسير . ثانيًا ، يمكن أن تحدث التغييرات في وفرة النسخ التي لوحظت في الأنسجة المعقدة مثل الدم ليس فقط عن طريق تنظيم نشاط النسخ الجيني ولكن أيضًا عن طريق التغييرات النسبية في وفرة مجموعات الخلايا التي تعبر عن النصوص عند مستويات ثابتة. ثالثًا ، بالإضافة إلى العمليات المسببة للأمراض ، قد يؤثر عدد من العوامل على وفرة نسخ الدم وتخلط التحليل. الأدوية والأمراض المصاحبة هما عاملان من هذا القبيل غالبًا ما يقيدان اختيار المريض ويعقدان تفسير البيانات. ستناقش هذه المراجعة بعض الاستراتيجيات التي تم تطويرها مؤخرًا والتي ستعالج بعض هذه القيود.


طرق اختبار الحساسية السريرية لمضادات الميكروبات (AST) ذات المعيار الذهبي

تم تطوير طرق AST السريرية البسيطة وتوحيدها بين عامي 1920 و 1980. تركز الطرق المعيارية الذهبية على تحديد الحد الأدنى للتركيز المثبط (MIC) أو منحنى النمو النوعي باستخدام طريقة قراءة بسيطة تكون فيها العين المجردة كافية بشكل عام. يتم توحيد طرق المعيار الذهبي من قبل منظمات مختلفة ، مثل معهد المعايير السريرية والمخبرية (CLSI) والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) [12 ، 14 ، 15 ، 16]. تم توحيد تفسير نتائج الاختبار ، من بين أمور أخرى ، من قبل اللجنة الأوروبية لاختبار الحساسية لمضادات الميكروبات (EUCAST) [17]. على الرغم من أن الاختبارات موثوقة ، إلا أنها تتطلب عملاً مختبريًا يدويًا مكثفًا ولا يتم الحصول على النتائج عادة في نفس اليوم ، مما يحد من تطبيقها. علاوة على ذلك ، لا تقدم هذه الاختبارات رؤى حول آليات العمل.

طريقة تخفيف أجار

ظهرت تقنية تخفيف الآجار وتقنية تخفيف المرق لأول مرة في عام 1929. وقد تم تقديم نسختهما النهائية في الأربعينيات وما زالت تستخدم حتى اليوم [16]. يتم استخدام طريقة تخفيف أجار لتحديد MIC للمركبات المضادة للميكروبات [18 ، 19]. باتباع الإرشادات الموحدة ، يتم بذر البكتيريا اللاهوائية [20] أو الهوائية [21] على وسط أجار المغذيات ، والذي يتم استكماله بتركيزات مختلفة من العوامل المضادة للميكروبات. يتم بعد ذلك عد وحدات تشكيل المستعمرة (CFU) بعد 48 ساعة من الحضانة. تتميز هذه الطريقة بقراءات بسيطة وفعالة من حيث التكلفة وقد وُجد أنها موثوقة في تحديد MICs [19]. ومع ذلك ، فإن وقت الثقافة لضمان تشكيل CFU طويل. نسخة مطورة هي وسيط أجار الكروموجينيك ، والذي يتيح اكتشاف CFU بشكل أسرع بسبب الاستجابة المبكرة للون المرئي في غضون 18-24 ساعة للسلالات الحساسة. علاوة على ذلك ، فهي مناسبة للمزارع التي تحتوي على أنواع متعددة من البكتيريا ، حيث يمكن تلطيخ البكتيريا المقاومة فقط ، والتمييز بين السلالات والأنواع. تظل القراءة كما هي ، ولكن تظهر وحدة CFU ملونة فقط [22 ، 23]. تتمثل مزايا طريقة تخفيف الآجار في بساطتها ومعاييرها المفهومة جيدًا. توفر طرق AST الأحدث الموضحة في هذه المراجعة إمكانيات أكبر.

طريقة مرق ماكروديلوشن

تستخدم إحدى أقدم طرق AST ، والمعروفة أيضًا باسم طريقة تخفيف الأنبوب ، أنابيب تحتوي على تخفيفين متسلسلين من عوامل المضادات الحيوية في وسط نمو سائل [15 ، 24]. بعد ذلك ، يتم إضافة كمية معروفة من البكتيريا المعلقة إلى كل محلول. بعد 24 ساعة من الحضانة ، يتم قياس نمو البكتيريا بواسطة التعكر داخل الأنابيب ، مما يعطي قيمة MIC. الميزة الأساسية لهذه الطريقة هي القدرة على الحصول على قيم MIC الكمية [19] ، بالإضافة إلى الحد الأدنى من تركيز مبيد الجراثيم (MBC) ، وهو أقل كمية من الدواء حيث يتم قتل 99.9٪ من البكتيريا (نقطة نهاية مبيد للجراثيم). تم توحيد هذه الطريقة بواسطة CLSI للبكتيريا التي تنمو هوائيًا [25]. يتم توفير تعديلات معيارية لطريقة الكائنات الدقيقة في نفس الوثيقة.

أسلوب تحليلي آخر للتخفيف الكلي للمرق هو منهجية قتل الوقت [26 ، 27]. يمكن مضاعفة اللقاح من أجل تحليل معدل قتل البكتيريا لتركيزات مختلفة. يتم تحديد الجدوى من خلال حساب المستعمرة على لوحات أجار في نقاط زمنية منتظمة على مدار 24 ساعة. ثم يتم تعريف النشاط البكتيري على أنه تقليل التركيز بوقت ≥ 3 لوغاريتم10 CFU / مل مقارنة بالتلقيح الأولي. إنها طريقة معيارية موصوفة بواسطة CLSI [25]. يمكن رسم منحنيات القتل والوقت لتصور النشاط المضاد للميكروبات لعامل ، عن طريق رسم الوقت أو التركيز مقابل CFU / mL. من خلال توفير معلومات ديناميكية بين الأدوية والبكتيريا ، تكون طريقة قتل الوقت مفيدة بشكل خاص لتحديد تأثير مبيد الجراثيم.

مرق الكلي هو طريقة موثوقة وموحدة لأغراض التشخيص. العيب الرئيسي هو أن كل محلول مضاد حيوي يجب أن يتم تحضيره يدويًا. على الرغم من أن هذا يوفر درجة معينة من المرونة في اختيار الدواء وتركيزه ، إلا أنها عملية تستغرق وقتًا طويلاً للغاية ، خاصةً بالنسبة للتحقيقات التجريبية الأكبر. الأساليب الأسرع الأكثر ملاءمة للفحص قد حلت الآن محل مرق التخفيف الكلي. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى كمية كبيرة من الكواشف لكل تخفيف. بسبب السبب الأخير ، تم تطوير microdilution ، نسخة مصغرة من التخفيف الكلي.

نشر القرص / طريقة كيربي باور

في نفس العقد الذي تم فيه استخدام طريقة تخفيف الآجار ، تم اكتشاف تقنيات الانتشار ، والتي أدت إلى إدخال طريقة كيربي باور في عام 1959. تمت الموافقة على هذه الطريقة منذ عام 1975 ، حيث تستخدم هذه الطريقة قرصًا ورقيًا مشربًا بالمضادات الحيوية لتحديد مقاومة الأدوية [16). ، 27]. يتم إثراء ألواح الأجار باللقاح البكتيري وتحتضن لمدة 18-24 ساعة. ثم يتم إعادة تعليق هذه المستعمرات في مرق أو محلول ملحي لتركيز معياري ويتم تطبيقه باستخدام قطعة قطن على طبق أجار. بعد ذلك ، يتم وضع الأقراص الورقية وتحضين الألواح طوال الليل. تنشأ منطقة مثبطة حيث يكون تركيز جزيئات المضادات الحيوية المنتشرة مرتفعًا بما يكفي لمنع نمو البكتيريا. تم تقديم نتائج نوعية ، وتصنيف البكتيريا على أنها سلالات حساسة ومتوسطة ومقاومة ، اعتمادًا على حجم المنطقة المثبطة. تتوفر قراءات معيارية لتقييم المنطقة المثبطة للعديد من أنواع البكتيريا وسلالاتها ، وكذلك للتفاعلات الدوائية عن طريق إدخال أقراص متعددة تحتوي على أدوية مختلفة على نفس لوحة أجار [28]. تم توحيد انتشار القرص لمسببات الأمراض الهوائية سريعة النمو بالإضافة إلى العديد من الكائنات الحية الدقيقة ، مثل المستدمية النزلية, النيسرية البنية, N. السحائية, الرئوية الرئوية، والمكورات العقدية مجموعة بيتا الحالة للدم و viridans [29]. قد تسمح تعديلات الطريقة باختبار البكتيريا الأخرى شديدة الحساسية [30]. التعامل مع الاختبار بسيط ومباشر ولا يتطلب أي معدات خاصة. توفر إمكانية تغيير نوع المضاد الحيوي عن طريق تغيير قرص واحد درجة معينة من المرونة الإضافية. في الوقت الحالي ، تتميز طريقة AST هذه بأقل التكاليف [15]. عيب كبير هو عدم ملاءمته للكائنات الدقيقة بطيئة النمو واللاهوائية [27 ، 29]. علاوة على ذلك ، يعتمد هذا الاختبار على الانتشار المناسب. على هذا النحو ، فإن الوزن الجزيئي لجزيئات الدواء هو عامل حاسم عند استخدام هذه الطريقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤثر عيوب ألواح الأجار وتفاوتها على الانتشار وتؤدي إلى نتائج خاطئة. عيب آخر هو أن الاختبار يوفر فقط نتائج نوعية ولا قيم كمية MIC [15]. وقد حاولت المقاربات الأكثر تعقيدًا ، كما هو موضح في الفقرات التالية ، معالجة بعض هذه العيوب.

إتست

Etest هو نسخة موسعة من طريقة انتشار الأجار ويتم إجراؤها بشكل مشابه لطريقة نشر القرص. بدلاً من الأقراص الورقية ، يتم تطبيق تدرج أسي محدد مسبقًا لعامل مضاد حيوي على الجزء السفلي من شريط بلاستيكي ، والذي يتم وضعه لاحقًا على وسط قائم على أجار لتوليد انتشار الدواء (الشكل 1). بعد 24 ساعة من الحضانة مع اللقاح البكتيري ، يمكن بسهولة قراءة MIC الدقيق للعقار الضروري لوقف نمو البكتيريا على الشريط.

Etest لتحديد الحد الأدنى للتركيز المثبط (MIC) للمضادات الحيوية. أ صورة إعداد الاختبار. يعتمد تركيز المضاد الحيوي المطبق على الشريط على نوع المضاد الحيوي ويمكن أن يتراوح بين 0.016-256 ميكروغرام / مل أو 0.002-32 ميكروغرام / مل. ب تمثيل تخطيطي لمنطقة تثبيط Etest ، مما يشير إلى MIC عند 0.75 ميكرومتر / مل. أ مقتبس من Jorgensen و Ferraro [15] بإذن من مطبعة جامعة أكسفورد. ب مقتبس من Schwalbe et al. [27] كتب تايلور وفرانسيس جروب ذ م م

تقنية أخرى ذات وظائف مماثلة هي تقنية نقطة نهاية التدرج اللولبي ، حيث يتم إنتاج التدرج اللوني بواسطة صفيحة لولبية ترسب محلول مخزون على لوحة أجار. تتيح المسافة من مركز اللوحة إلى نقطة نهاية النمو تحديد MIC [31] ، كما تمت مراجعته مسبقًا بواسطة Jorgensen و Ferraro [15]. تم العثور على هذه الطريقة لتكون طريقة فعالة للكشف عن غير متجانسة الفانكومايسين غير حساس. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (hVISA) وفانكومايسين وسيط بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (فيزا) [31].

يتميز Etest بالعديد من المزايا مقارنة باختبار انتشار القرص. أولاً ، نظرًا لأن التدرج مستقر لمدة تصل إلى 20 ساعة ، فهو مناسب لمجموعة متنوعة من مسببات الأمراض ، بدءًا من البكتيريا الهوائية واللاهوائية سريعة النمو إلى البكتيريا سريعة النمو بطيئة النمو [32]. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الاختبار لإيجاد مقاومة غير متجانسة ، أو سلالة بكتيرية تشكل مستعمرات حساسة ومقاومة [31]. يمكن أن يوفر قيمة MIC دقيقة ، والتي تسمح بضبط أنظمة العلاج بالمضادات الحيوية للمرضى. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة أغلى من طريقة نشر القرص الورقي [15 ، 27]. وجد Jorgensen و Ferraro [15 ، 33] أيضًا تحيزًا منهجيًا لقيم MIC الأصغر والأكبر لتركيبات معينة من البكتيريا والعقاقير مقارنةً بتخفيف المرق ، مما يدل على وجود قيود على الاختبار. بشكل عام ، تعتبر Etest طريقة AST مناسبة توفر MICs كمية دقيقة بتكلفة أعلى.

طريقة ميكروديلوشن

تم إطلاق Microdilution في عام 1977. حاول Microdilution زيادة إنتاجية التخفيف الكلي للمرق عن طريق إجراء اختبار واحد باستخدام 12 عاملًا مختلفًا من المضادات الحيوية في طبق من 96 بئر. بعد الإضافة اليدوية أو الآلية لكمية صغيرة من البكتيريا إلى كل بئر ، يتم تحضين الصفيحة طوال الليل ، مما ينتج عنه تغير ملحوظ في اللون ، جنبًا إلى جنب مع نمو البكتيريا. يمكن استخدام جهاز عرض آلي أو يدوي لتحديد MIC عن طريق قياسات كثافة التألق أو العكارة [15]. يمكن شراء ألواح البئر التي تحتوي على تركيزات مختلفة من العامل الجاف معدة مسبقًا في كل بئر ، مما يحسن التوحيد القياسي وسهولة الاستخدام. تم توحيد التخفيف الدقيق بواسطة CLSI لكل من البكتيريا اللاهوائية [34] والبكتيريا الهوائية [21]. الفائدة الأكثر وضوحًا هي تقليل مساحة العمل والكواشف والوقت. ومع ذلك ، فإن العيب الرئيسي هو أن اختيار الدواء يقتصر على اللوحات المتاحة تجاريًا. مع درجة عالية من الأتمتة ، أصبح التخفيف الدقيق الآن أسلوبًا قياسيًا ذهبيًا مفضلًا على التخفيف الكبير في المرق.

القياس الدقيق

يستخدم القياس الدقيق الأحداث الحرارية لنمو البكتيريا للكشف عن قابلية البكتيريا. كان الاختبار رائدًا كطريقة بديلة لـ AST في منتصف السبعينيات [35 ، 36]. تم إجراء العديد من الدراسات في العقد الماضي باستخدام مقايسة ميكروكالوريمتر لتحديد MICs لمختلف بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية و الإشريكية القولونية السلالات [37] ، والكشف عن مقاومة الميثيسيلين بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (مرسا) [38 ، 39]. خلال مرحلة النمو الأسي للبكتيريا ، تحدث زيادة أسية في إنتاج الحرارة بسبب التوسع في التمثيل الغذائي الخلوي. يمكن قياس هذا التدفق الحراري بواسطة جهاز قياس المسعر ، ويسمح رسم نمط الحرارة بمرور الوقت بتوليد منحنى نمو البكتيريا (الشكل 2). MRSA وحساسية للميثيسيلين بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (MSSA) تظهر ملامح مختلفة لتطور الحرارة بعد 5 ساعات وبعد 4 ساعات بواسطة Baldoni et al. [38] وفون آه وآخرون. [39] ، على التوالي. تعد إمكانية التمييز بين السلالات البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية والمقاومة للمضادات الحيوية في مثل هذا الوقت القصير ميزة رئيسية وتجعلها أداة مثيرة للاهتمام للفحص. القياس الدقيق هو طريقة إعلامية توفر قيم MIC والمعدل العام ومنحنى نمو البكتيريا وقابلية المضادات الحيوية ومقاومتها. على الرغم من أنه تم العثور على نتائج القياس الجزئي لتتماشى مع الأساليب المعيارية [40] ، لا توجد وثائق رسمية متاحة للتوحيد القياسي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن كمية الأبحاث التي يتم إجراؤها لقياس إنتاج الحرارة لطريقة AST محدودة.

يظهر القياس الدقيق أ تدفق الحرارة (ميغاواط) و ب إجمالي الحرارة (J) الناتجة عن نمو الميكروبات بمرور الوقت (ح). يمكن الكشف عن الاختلافات بين الحساسية للميثيسيلين المكورات العنقودية الذهبية (MSSA) ومقاومة للميثيسيلين بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (MRSA) في وجود (خطوط الصلبة) والغياب (خطوط متقطعة) سيفوكسيتين. مقتبس من Baldoni et al. [38] بإذن من مجلات الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة (ASM)

تقنيات تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)

تتوفر تقنيات تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لـ AST تجارياً في شكل فحوصات وآلات مؤتمتة ، وهي مفضلة للغاية في الإعدادات السريرية. يتم استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل ، سواء في الوقت الفعلي أو التقليدي ، لتضخيم تسلسل الحمض النووي الخاص بمُمرِض معين وحساسيته أو مقاومته للدواء. مثال على ذلك ميكجين يقوم بترميز بروتين PBP2a المرتبط بالبنسلين ، والذي يقلل من انجذاب المضادات الحيوية بيتا لاكتام [41 ، 42]. يوجد هذا الجين بشكل شائع في MRSA وهو مفيد للغاية لأنه يمكن التعرف عليه بسرعة في العيادات [43]. علاوة على ذلك ، فإن مدى وشدة التعبير الجيني وليس مجرد وجوده هي عوامل مهمة ، حيث تحتاج بعض الجينات إلى تعبير عالي من أجل إنتاج المقاومة [44].

إحدى الميزات الرئيسية للطرق القائمة على تفاعل البوليميراز المتسلسل هي أنه يمكن إجراؤها وتقييمها بسرعة. يمكن الحصول على النتائج بدقة عالية وحساسية خلال ساعتين. علاوة على ذلك ، لا يلزم تنقية العينات دائمًا ، ولكن يمكن أن تكون عينات سريرية أولية وغير معقمة ، وبالتالي يمكن أن تحتوي على مخاليط بكتيرية [45،46،47،48]. يمكن أن يكتشف تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي الفروق بين السلالات الحساسة والمقاومة مع فترة حضانة قصيرة جدًا وقد تم تطبيقه على مجموعة متنوعة من أنواع البكتيريا ، خاصة MRSA و MRSA المقاومة للفانكومايسين (VMRSA) [49،50،51،52،53]. ويمكنه أيضًا التمييز بين البكتيريا الحية والميتة باستخدام ، على سبيل المثال ، إيثيديوم أحادي أو بروبيديوم أحادي أزيد [54 ، 55]. من ناحية أخرى ، لا تستطيع تقنيات تفاعل البوليميراز المتسلسل توفير معلومات حول آليات المقاومة [42]. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون عدد الجينات والآليات المشاركة في المقاومة معقدًا جدًا اعتمادًا على السلالة ، مما قد يؤدي إلى سوء تفسير البيانات [56،57،58]. إن معرفة الجينات المراد تحليلها هو شرط أساسي لتقليل احتمالية اكتشاف المقاومة الخاطئة ، ويظل هذا أحد العوائق الرئيسية لهذه الطريقة. ومع ذلك ، فإن طرق AST القائمة على PCR هي أداة فحص آمنة وفعالة وموثوقة في البيئات السريرية.


اختبار الأحياء الدقيقة 4 ، علم الأحياء الدقيقة الفصل 15 ، علم الأحياء الدقيقة الفصل 14 ، 19 ، 20

أ) ينتج البروتين أ الذي يمنع التظليل.

ج) لديها مستضدات المجموعة A Lancefield.

د) ينتج الستربتوليسين.

أ) حمض التيكويك الخاص بالأنواع الموجودة في جدار الخلية

ب) نوع مستضد Lancefield الذي ينتجه

ج) وجود كبسولة عديد السكاريد تحميه من الهضم بعد الالتقام الخلوي

د) نوع السموم التي ينتجها

د) الحمى القرمزية أو التهاب اللفافة الناخر.

ج) العقدية القاطعة للدر.

د) العقدية الرئوية.

أ) العقدية القاطعة للدر.

ب) العقدية الرئوية.

ج) العقدية الرئوية

د) العقدية المتوازنة

أ) الأبواغ المحمولة جوا التي تنتجها.

ب) خصائص تلطيخ العصية تحت المجهر.

ج) النتوءات السوداء التي تنتجها على جلد الإنسان.

د) قدرته على غزو مجرى الدم وإنتاج تسمم الدم.

أ) إنه مرض يصيب الإنسان في المقام الأول.

د) يسكن عادة في التربة ويمكن أن يعيش في البيئة لقرون أو أكثر.

أ) المطثية الحاطمة

أ) يندمج بشكل لا رجعة فيه مع الأغشية السيتوبلازمية العصبية ، ويمنع إطلاق أستيل كولين عند الشقوق المتشابكة.

ب) يمكن أن يمنع عديد الببتيد الأصغر من سمومه إطلاق النواقل العصبية المثبطة عن طريق الخلايا العصبية المثبطة في الجهاز العصبي المركزي ، مما يتسبب في تقلص متزامن لكل من العضلات في زوج متعادي.

ج) هو سموم بيروجينيك ، الذي يؤدي إلى ظهور طفح جلدي منتشر ، وفي وقت لاحق ، تقشر الجلد.

د) يدمر الأنسجة بما في ذلك العضلات والدهون.

أ) مصدره الوحيد هو الجروح العميقة الناتجة عن الأظافر الصدئة.

ب) يسبب السم الخاص به تقلصًا متزامنًا لكل من العضلات في زوج معاكس.

ج) وهو عبارة عن أيروبي صغير متحرك وملزم.

د) ينتج أبواغًا نهائية تعطي الخلية مظهرًا مميزًا & quotlollipop & quot.

أ) إنتاج سموم قوية.

ب) تشكل الأبواغ المقاومة للغاية.

ج) تعيش داخل الخلايا وبالتالي تجنب التعرض للجهاز المناعي لمضيفها.

د) يصبح بسهولة أحد مسببات الأمراض لدى البشر.

أ) على الرغم من أن جميع أنواع الوتديات هي مسببة للأمراض ، إلا أن عامل الخناق هو الأكثر شهرة على نطاق واسع.

ب) يدمر السم الخاص به عامل الاستطالة ، وهو أمر ضروري لتخليق عديد الببتيدات في حقيقيات النوى.

ج) ينتج غشاء كاذب مميز يمكنه الالتصاق باللوزتين واللهاة والحنك والبلعوم والحنجرة.

د) يستخدم نموه على وسط لوفلر للتشخيص المطلق للبكتيريا.


نتائج

تحديد الحد الأدنى للتركيز المثبط لحمض الخليك

تم اختبار ما مجموعه 29 عزلة (تسعة ص. الزنجارية، ثمانية أ. بوماني، و 12 مقارنات (الجدول 1)). كانت AA فعالة في منع نمو العوالق لجميع الكائنات الحية ، مع MICs من 0.16-0.31٪. تسع عزلات (31٪) كان لها MIC بنسبة 0.16٪ ، مع 20 (69٪) أخرى مثبطة بنسبة 0.31٪ AA. وبالتالي ، كان لجميع العزلات الـ 29 (100٪) AA MIC 0.31٪ (الجدول 2).

لم يكن الاختلاف في MIC بين 0.16 و 0.31٪ لسلالات مختلفة من نفس النوع مهمًا ولم يكن مرتبطًا بأي اختلافات في المضادات الحيوية.

تأثير حمض الخليك على تكوين الأغشية الحيوية

تم إخضاع نفس العزلات الـ 29 لـ AA في مقايسة MBIC (الجدول 2). شوهد طيف من تكوين الأغشية الحيوية ، ولكن أربع عزلات (13.8٪) (تشتمل على أ. بوماني (n = 1) و MRSA (n = 3)) ، كانت فقيرة في إنتاج الأغشية الحيوية (عند مقارنتها بالعزلات الأخرى من نفس النوع) ، وعزلتين (6.9٪) (تشتمل على أ. بوماني (ن = 1) ومقاومة MDR_E للكاربابينيم ه. مذرق (ن = 1)) غير موثوقين في إنتاج الأغشية الحيوية. تم تعريف MDR_E على أنه غير موثوق ، لأن هذه العزلة أظهرت إنتاجًا بيوفيلمًا متغيرًا وفشلت في إنتاج غشاء حيوي مكافئ لأدنى كمية أنتجت بواسطة MSSA_10788 في 25 من 44 اختبارًا. تم استبعاد العزلات حيث لم يكن متوسط ​​تكوين الأغشية الحيوية (كما تم قياسه بواسطة OD) بعد تلطيخ البنفسج الكريستالي مختلفًا بشكل كبير (كما تم قياسه بواسطة اختبار الطلاب "t") لعناصر التحكم في المرق فقط ، من التحليل الإضافي. وشمل ذلك العزلات الست المذكورة أعلاه (20.7٪) والتي لم يتم تضمينها في مزيد من التحليل للتأثيرات المضادة للبيوفيلم (ولم يتم اختبارها في نموذج MBEC) (الشكل 1).

تشير الكثافة الضوئية على المحور y إلى متوسط ​​الكتلة الحيوية للأغشية الحيوية (في حالة عدم وجود AA) لجميع العزلات الموضحة على المحور x. White (unshaded) bars represent isolates that were excluded from further testing owing to poor biofilming ability when compared to their other species counterparts. Red bars represent the isolates with unreliable biofilm production. Error bars represent the standard error for each average value and asterisks denote values statistically significantly different from the broth only control.

AA was effective at preventing the formation of a biofilm for the remaining 23 isolates tested, with MBICs of i) <0.10% for five (20.8%) organisms (ص. الزنجارية, A. baumannii، و ه. القولونية), ii) 0.16% for 10 (43.5%) (ص. الزنجارية, أ. baumannii, ه. القولونية, ك. الرئوية، و ه. cloacae), and iii) 0.31% for eight (33.3%) (ص. الزنجارية, ص. ميرابيليس, and MSSA) (Table 2). Consequently 0.31% AA (or lower) was effective at preventing the formation of biofilms by all 23 isolates tested.

The degree of biofilm inhibition was dose-dependent, with the MBIC representing the lowest dilution where there is no apparent biofilm, and a statistically significant difference (p<0.05) in biofilm biomass compared to the positive control. Fig 2 shows these data for two randomly selected representative strains of ص. الزنجارية (PS_919 and PS_1586). Graphs showing the MBIC for all the isolates can be found in the supplementary results (S1 Fig).

Optical density on the y axis refers to the average biofilm biomass for isolates PS_919 and PS_1586 at the range of AA dilutions tested. POS: positive control, NEG: negative (broth only) control. The error bars represent the standard error, and asterisks denote dilutions with statistically significant reductions in biofilm production according to the t-test.

Concentrations of AA below the MIC were also analysed for biofilm formation, by measuring the Biofilm Forming Units (BFU) (A595 of the solubilized CV solution/A600 of the planktonic phase). There was no significant inhibition of biofilm formation at these low concentrations of AA (an example of these data are shown in S2 Fig).

Student t-tests performed on the data from test wells with and without AA, and at all % of AA, indicated statistically significant (p-value ≤0.05) reduction in biofilm biomass formed for i) five isolates with a MBIC of ≤0.10%, ii) 10 with an MBIC of 0.16%, and iii) eight with an MBIC of 0.31%.

Impact of acetic acid on biofilm viability

The MBEC assay was performed on 22 biofilm-forming isolates to assess the activity of AA against pre-formed biofilms. Seven were not tested since they failed to form a biofilm in the MBIC assay (Table 2), or were identified to be a weaker biofilm-producing organism in this specific assay (PS_27853).

For the 22 isolates tested, incubation of the biofilm-coated peg plate for three hours at 33°C in the range of dilutions of AA (5–0.01%) resulted in a statistically significant reduction in seeding. This was visualised by plotting a graph of the detector broth OD (with high numbers indicating turbidity and hence seeding of a viable biofilm), and then measured by subjecting all AA dilutions and the positive control (the overnight bacterial cultures in the absence of AA) to the paired t-test. The lowest concentration of AA where there was minimal seeding of the biofilm and a p value of ≤0.05% was recorded as the MBEC (Table 2). Fig 3 shows randomly selected representative MBEC data for AB_AYE and MDR_A. Graphs showing the MBEC for all the isolates can be found in the supplementary results (S3 Fig).

Optical density on the y axis refers to the average biofilm seeding for isolates AB_AYE and MDR_A after 3 hours of exposure to AA at the range of dilutions tested. POS: positive control, NEG: negative (broth only) control. The vertical line represents the MBEC, the error bars represent the standard error, and asterisks denote dilutions with statistically significant reductions in the seeding of the biofilm according to the t-test.

Plots were also made of the CV values in order to prove that biofilms (viable or otherwise) were present on the pegs at the time of exposure to AA and the reporter broth. Biofilms were present on all the test pegs in the MBEC assay and hence the reduction in seeding that we observed is a true reflection of the effect of the 3 hour AA exposure.

The concentrations of AA that eradicated a pre-formed biofilm ranged from ≤0.10% to 2.5% (Table 2). In addition to this complete killing of the biofilm, there was statistically significant reduction in seeding at all dilutions of AA for 11 organisms (ص. الزنجارية, أ. baumannii و ه. القولونية) (Table 2). For the others, the t-test data, and MBEC values read from the graphs, were largely in agreement (data not shown).


Lectin-based detection of الإشريكية القولونية و المكورات العنقودية الذهبية by flow cytometry

This study develops a flow cytometry analysis of the bacterial pathogens الإشريكية القولونية و المكورات العنقودية الذهبية based on a ligand–bioreceptor interaction. We used fluorescently labeled plant lectins as natural receptors that could specifically interact with the cell wall carbohydrates of bacteria. An epifluorescence microscopy was used as an additional approach to confirm and visualize lectin–carbohydrate interactions. The binding specificity of plant lectins to بكتريا قولونية و بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية cells was studied, and wheat germ agglutinin, which provided high-affinity interactions, was selected as a receptor. Using this method, bacterial pathogens can be detected in concentrations of up to 10 6 cells/mL within 5 min. Their accessibility and universality make lectin reagents a promising tool to control a wide range of bacterial pathogens.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


خيارات الوصول

Buy single article

Instant access to the full article PDF.

سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

Subscribe to journal

Immediate online access to all issues from 2019. Subscription will auto renew annually.

سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.


Future developments

Technological development progresses extremely quickly, demonstrated by revolutionary changes in computing, mobile phone technology, and DNA-sequencing over recent decades. The biology of CM in dairy cattle has not changed as much over the same period, although developments in genetics and husbandry have led to significant shifts in milk production and predominant pathogen populations in developed countries. Societal attitudes towards AMU have changed more recently and influence availability and use of antimicrobials for CM treatment. Possibly most resistant to change is human behaviour, which drives the need for as well as the development and uptake of diagnostics. In this section, we discuss opportunities to harness the power of the technological revolution, the data revolution, and the people that milk or manage cows (Fig. 1).

Fig. 1. Point-of-care tests for bovine clinical mastitis. What do we have and what do we need.

Harnessing the power of technology

Advances in microfluidics allow development of technologies that can be incorporated into automatic monitoring systems and portable devices for sensitive and rapid mastitis diagnostics (Viguier وآخرون., Reference Viguier, Arora, Gilmartin, Welbeck and O'Kennedy 2009). After somatic cell count, perhaps biomarkers such as acute phase proteins (APPs) are the most widely studied inflammatory biomarkers in milk. Haptoglobin (Hp) and milk-amyloid A (MAA) are especially prominent members of this group in dairy cattle and both are synthesised locally in mammary tissue. To inform treatment decisions, biomarker patterns would need to be pathogen-specific. Whilst there is some evidence to support this approach, which could be enhanced by multiplex assays linked to machine learning technology (see next section), it is not always clear whether APP profiles reflect severity of inflammation or causative agents and concerns exist about sensitivity and specificity (Pyörälä وآخرون., Reference Pyörälä, Hovinen, Simojoki, Fitzpatrick, Eckersall and Orro 2011). Small inflammatory mediators such as cytokines and chemokines have shown significant promise with proteomic platforms differentiating the host response to different pathogens (Kusebauch وآخرون., Reference Kusebauch, Hernández-Castellano, Bislev, Moritz, Røntved and Bendixen 2018), and progress is being made in the development of biosensors for detecting such biomarkers (reviewed by Martins وآخرون., Reference Martins, Martins, Cardoso, Germano, Rodrigues, Duarte, Bexiga, Cardoso and Freitas 2019). Increasingly, the line between biomarker detection and pathogen detection is blurred, as culture-free pathogen detection becomes feasible on microfluidic devices popularly known as ‘lab on a chip’. One of the key challenges in the development of such devices is the need to detect multiple targets. We are not aware of developments aimed at differentiating gram-positive and other causes of mastitis, although identification of a few major gram-positive mastitis pathogens might suffice to support on-farm treatment decisions. If so, paper-based multiplex LAMP assays may provide a low-cost option that is fast, microbiologically safe (no pathogen amplification, paper can be burned after use) and environmentally sustainable (Reboud وآخرون., Reference Reboud, Xu, Garrett, Adriko, Yang, Tukahebwa, Rowell and Cooper 2019).

Harnessing the power of data

Technological developments should be accompanied by developments in data analysis to maximise the benefit from increasingly sophisticated biomarker or pathogen detection systems.

Machine learning methods became popular for many applications in which predictive performance is the main aim. This type of narrow artificial intelligence has been applied to mastitis diagnosis, focusing on real-time detection from milking data. Artificial neural networks (ANN) and tree based models perform best in this context (Ebrahimie وآخرون., Reference Ebrahimie, Ebrahimi, Ebrahimi, Tomlinson and Petrovski 2018 Ebrahimi وآخرون., Reference Ebrahimi, Mohammadi-Dehcheshmeh, Ebrahimie and Petrovski 2019), linking parameters such as milk yield, electrical conductivity, and lactose level to SCM. This black-box type of model is optimised for prediction at the cost of interpretability, which is a good trade-off for real-time mastitis diagnosis. Adding more layers of weights to ANNs gives rise to the ‘deep learning’ models that are successful in many fields. Dhoble وآخرون. ( Reference Dhoble, Ryan, Lahiri, Chen, Pang, Cardoso and Bhalerao 2019) recommends neural networks also for label-free flow cytometry data to routinely screen for mastitis.

By contrast, simple classification tree models are easy to interpret, and cut-off values calculated from them are easily applicable in POC tests such as lateral flow immunoassays. More complex models (random forests, gradient boosted trees) gain predictive accuracy at the cost of interpretability (Ebrahimi وآخرون., Reference Ebrahimi, Mohammadi-Dehcheshmeh, Ebrahimie and Petrovski 2019). Like neural networks, complex tree models are mostly black boxes to the user. Machine learning methods are more flexible than classic multivariate statistical methods, requiring fewer assumptions about the data generating mechanisms and independence of various measurements. They can combine multiple data types into a single prediction model, making them useful for mastitis diagnosis based on a combination of demographic, epidemiological, milking, flow cytometry, and biomarker data. However, the lack of human oversight in the model specification process is also the drawback of many machine learning models. Biases in the data on which these models are trained tend to get reinforced in the model fitting process, reducing the applicability of the model to the wider animal/farm population. Training data sets should therefore be representative of the target population, and also relatively large to avoid overfitting.

In the era of cheap sensors, the goal will be to develop rapid (semi-)automated diagnostic systems that apply artificial intelligence to real-time data streams (e.g. from automated milking) and biomarker information to distinguish between gram-positive and gram-negative pathogens. Differences in baseline parameters between farms will pose a challenge, which can be overcome by either standardising the machine learning models, or retraining them for use on new farms (Ebrahimi وآخرون., Reference Ebrahimi, Mohammadi-Dehcheshmeh, Ebrahimie and Petrovski 2019). Ideally, data from diagnostic systems would be combined with prognostic factors, such as duration of infection (SCC and CM history), parity, as well as measures of cow value (genetic merit and lactational performance) to weigh the probability of treatment success against the value of the individual animal. Studies on prognostic indicators are limited but suggest the importance of similar factors across multiple gram-positive organisms (Barkema وآخرون., Reference Barkema, Schukken and Zadoks 2006, Samson وآخرون., Reference Samson, Gaudout, Schmitt, Schukken and Zadoks 2016).

Harnessing the power of people

Scientific research has generated sufficient knowledge to support targeted treatment of non-severe CM based on pathogen identification and cow factors. However, this knowledge is hardly implemented and farmers frequently experience ‘insecurity’ and ‘uncertainty’ about mastitis treatment (Swinkels وآخرون., Reference Swinkels, Hilkens, Zoche-Golob, Krömker, Buddiger, Jansen and Lam 2015). Such feelings may motivate farmers to seek social approval and emulate peer behaviour, for example by extending treatment where increased AMU is perceived to be ‘better’ (Swinkels وآخرون., Reference Swinkels, Hilkens, Zoche-Golob, Krömker, Buddiger, Jansen and Lam 2015). Ideally, the same social phenomenon would be harnessed to reduce AMU, e.g. by training ‘champions’ of antimicrobial stewardship and using peer networks to spread prudent AMU. Farmer-led approaches rather than traditional passive knowledge transfer methods may be the best way to motivate change in AMU or POC test use (Bard وآخرون., Reference Bard, Main, Haase, Whay, Roe and Reyher 2017). In addition, communication approaches like motivational interviewing, which are designed to facilitate clients' internal motivation to change may improve uptake of veterinarian advice (Bard وآخرون., Reference Bard, Main, Roe, Haase, Whay and Reyher 2019 Svensson وآخرون., Reference Svensson, Lind, Reyher, Bard and Emanuelson 2019). Demographic factors and affective attributes, such as a veterinarian's age, respectfulness and dominance, or a farmer's education level also influence farmers' satisfaction and willingness to adopt veterinary advice (Ritter وآخرون., Reference Ritter, Adams, Kelton and Barkema 2019). Such insight could be implemented to promote POC tests uptake and targeted treatment approaches.

Farmers and veterinarians are part of food production and health care systems that may provide barriers or incentives for behaviour change. Perceived barriers at farm level include lack of time, economic investment with no financial short-term benefits and labour shortages (Ritter وآخرون., Reference Ritter, Jansen, Roche, Kelton, Adams, Orsel, Erskine, Benedictus, Lam and Barkema 2017). Drivers for uptake may include improvement of cows' welfare and farm profitability, long-term job satisfaction, reputational benefits in relation to consumer demands, social recognition and pride, and the desire to conform to perceived standards of ‘being a good farmer’ (Swinkels وآخرون., Reference Swinkels, Hilkens, Zoche-Golob, Krömker, Buddiger, Jansen and Lam 2015). In some countries AMU quota have been implemented successfully or recommended to reduce AMU (Bos وآخرون., Reference Bos, Mevius, Wagenaar, van Geijlswijk, Mouton and Heederik 2015 O'Neill, Reference O'Neill 2016). Benchmarking of individual AMU against average AMU of peers or at national level can provide a sense of being part of a nationwide reduction campaign and may encourage POC test uptake, as farmers are more inclined to assume their responsibility as a part of joint effort (Ritter وآخرون., Reference Ritter, Jansen, Roche, Kelton, Adams, Orsel, Erskine, Benedictus, Lam and Barkema 2017). It would be naïve, however, to ignore the role of commercial drivers in uptake of selective treatment to reduce AMU. Many veterinarians generate income from sales of antimicrobials, and this may serve as a disincentive for promotion of targeted treatment. In many countries, antimicrobial use and sales are not under veterinary control, which makes the issue even more complicated. Contracts and demands from milk processors and retailers may override preferences or recommendations from farmers and veterinarians. The balance between ‘stick’ (forced reduction in AMU) and ‘carrot’ (financial and reputational benefits from reduction in AMU) will differ between countries and production systems and change over time.


Cheapest way to measure S. aureus and Rhinoviruses density at home - Biology

The recent emergence of bacterial pathogens resistant to most or all available antibiotics is among the major global public health problems. As indirect transmission through contaminated surfaces is a main route of dissemination for most of such pathogens, the implementation of effective antimicrobial surfaces has been advocated as a promising approach for their containment, especially in the hospital settings. However, traditional wet synthesis methods of nanoparticle-based antimicrobial materials leave a number of key points open for metal surfaces: such as adhesion to the surface and nanoparticle coalescence. Here we demonstrate an alternative route, i.e. supersonic cluster beam deposition, to obtain antimicrobial Ag nanoparticle films deposited directly on surfaces. The synthesized films are simple to produce with controlled density and thickness, are stable over time, and are shown to be highly bactericidal against major Gram positive and Gram negative bacterial pathogens, including extensively drug-resistant strains.

From the Clinical Editor

The use of silver nanoparticle in health care is getting more widespread. The authors here describe the technique of cluster beam deposition for spraying silver on surfaces used in health care sectors. This may open a new avenue for future anti-bacterial coatings.


شاهد الفيديو: أسئلة وإجابات حول عدوى المكورات العنقودية الذهبية (أغسطس 2022).