基本原理
革蘭氏染色的差異源于細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的不同。
革蘭氏陽(yáng)性菌(G⁺):細(xì)胞壁厚,富含肽聚糖和磷壁酸,結(jié)構(gòu)致密。在經(jīng)過(guò)乙醇或丙酮脫色時(shí),肽聚糖層脫水收縮,使得結(jié)晶紫-碘復(fù)合物被牢牢鎖在細(xì)胞壁內(nèi),不易被洗脫,因此最終呈現(xiàn)紫色或藍(lán)色。
革蘭氏陰性菌(G⁻):細(xì)胞壁薄,肽聚糖層較薄,但外膜含有豐富的脂多糖和脂質(zhì)。脫色劑能溶解外膜的脂質(zhì),破壞細(xì)胞壁完整性,形成孔隙,從而使結(jié)晶紫-碘復(fù)合物極易被洗脫。當(dāng)復(fù)染劑沙黃或品紅加入后,細(xì)胞便被染成紅色或粉色。
實(shí)驗(yàn)材料與試劑
1、菌種:待測(cè)細(xì)菌的新鮮培養(yǎng)物(通常為18-24小時(shí)菌齡)。
2、載玻片、接種環(huán)、酒精燈、洗瓶、顯微鏡。
3、四種關(guān)鍵試劑(按使用順序):
初染劑:結(jié)晶紫(Crystal Violet)
媒染劑:路哥氏碘液(Lugol's Iodine)
脫色劑:95%乙醇(Ethanol)或丙酮-乙醇混合液
復(fù)染劑:沙黃(Safranin)或稀釋石炭酸品紅(Carbol Fuchsin)
標(biāo)準(zhǔn)4步操作法
第一步:涂片、固定
1、制備涂片:取一滴無(wú)菌水或生理鹽水于載玻片中央,用無(wú)菌接種環(huán)挑取少量菌落,均勻涂布成直徑約1厘米的薄層膜。
2、風(fēng)干:在空氣中自然風(fēng)干。
3、熱固定:將涂有菌膜的一面朝上,快速通過(guò)酒精燈火焰2-3次。此步驟旨在殺死細(xì)菌并使其牢固附著在玻片上,但需避免過(guò)度加熱導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)改變。
第二步:結(jié)晶紫初染
1、用結(jié)晶紫染液覆蓋菌膜,染色1分鐘。
2、用緩流自來(lái)水輕輕沖洗,洗去多余染液,甩干玻片上多余水分。
第三步:碘液媒染
1、用路哥氏碘液覆蓋菌膜,染色1分鐘。
2、碘液作為媒染劑,能與結(jié)晶紫形成分子量更大、溶解度更低的結(jié)晶紫-碘復(fù)合物(CV-I Complex)。
3、再次用緩流自來(lái)水輕輕沖洗,甩干。
第四步:乙醇脫色(最關(guān)鍵的一步)
1、將載玻片傾斜,用95%乙醇滴流沖洗涂片,直至流下的乙醇幾乎無(wú)色(此過(guò)程通常僅需5-15秒,具體時(shí)間需經(jīng)驗(yàn)判斷)。
2、立即用緩流水輕輕沖洗,終止脫色。
第五步:沙黃復(fù)染
1、用沙黃染液覆蓋菌膜,復(fù)染30秒至1分鐘。
2、用緩流自來(lái)水沖洗干凈,用吸水紙輕輕吸干或自然風(fēng)干。
鏡檢:待玻片完全干燥后,在油鏡下(100×物鏡)觀察。紫色為革蘭氏陽(yáng)性菌(G⁺),紅色為革蘭氏陰性菌(G⁻)。
常見(jiàn)問(wèn)題解析
Q1:脫色環(huán)節(jié)如何把握?時(shí)間太短或太長(zhǎng)會(huì)怎樣?
問(wèn)題:脫色是革蘭氏染色中最需要經(jīng)驗(yàn)的一步,難以精確計(jì)時(shí)。
影響:
脫色不足:如果乙醇作用時(shí)間太短,所有細(xì)菌(包括G⁻菌)的CV-I復(fù)合物都未被充分洗脫,在復(fù)染后G⁻菌也可能呈現(xiàn)紫色,導(dǎo)致假陽(yáng)性結(jié)果。
脫色過(guò)度:如果乙醇作用時(shí)間太長(zhǎng),G⁺菌細(xì)胞壁中的CV-I復(fù)合物也會(huì)被部分或全部洗脫,隨后被染成紅色,導(dǎo)致假陰性結(jié)果。
解決方案:采用滴流法而非浸泡法,并密切觀察流出液的顏色,當(dāng)其從深紫色變?yōu)榈仙驘o(wú)色時(shí)立即停止。新手可用已知的G⁺(如金黃色葡萄球菌)和G⁻(如大腸桿菌)菌株做對(duì)照練習(xí)。
Q2:為什么會(huì)出現(xiàn)“革蘭氏可變性”或結(jié)果不明確?
菌齡問(wèn)題:使用老齡細(xì)菌(培養(yǎng)超過(guò)24-48小時(shí))時(shí),G⁺菌的細(xì)胞壁可能受損,肽聚糖降解,導(dǎo)致脫色時(shí)染料泄漏而呈紅色或紫色不均勻(革蘭氏可變性)。
涂片過(guò)厚:菌膜過(guò)厚會(huì)使脫色劑無(wú)法均勻作用,內(nèi)部細(xì)菌脫色不充分,可能導(dǎo)致G⁻菌核心呈紫色,外圍呈紅色。
解決方案:始終使用18-24小時(shí)內(nèi)的新鮮培養(yǎng)物制備薄而均勻的涂片。
Q3:染色結(jié)果中背景有沉淀或雜質(zhì)怎么辦?
問(wèn)題:視野中有大量顆粒狀沉淀,影響觀察。
原因:通常是染液沉淀或涂片清洗不徹底所致。
解決方案:確保所有染液經(jīng)過(guò)過(guò)濾且無(wú)沉淀;每一步?jīng)_洗后應(yīng)充分甩干玻片上的積水,再進(jìn)行下一步操作。
Q4:熱固定時(shí)需要注意什么?
問(wèn)題:固定不牢或細(xì)胞變形。
影響:固定不牢會(huì)導(dǎo)致菌體在染色沖洗過(guò)程中被沖走;過(guò)度加熱會(huì)使細(xì)胞扭曲、破裂,影響形態(tài)觀察和染色結(jié)果。
解決方案:將玻片在火焰上以不燙手背的溫度快速通過(guò)2-3次即可。
Q5:鏡檢時(shí)視野中找不到細(xì)菌或細(xì)菌數(shù)量很少?
原因:可能因涂片時(shí)菌量取得太少,或沖洗步驟水流過(guò)猛將菌膜沖掉。
解決方案:挑取適量菌苔,確保涂片有足夠的細(xì)菌密度;所有沖洗步驟必須使用緩流的水,并讓水從玻片一端流下,避免直接沖刷菌膜區(qū)域。
結(jié)語(yǔ)
掌握革蘭氏染色技術(shù)需要理論與實(shí)踐相結(jié)合。嚴(yán)格遵循“四步法”的操作規(guī)程,特別是控制好菌齡、涂片厚度和脫色時(shí)間這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),同時(shí)注意細(xì)節(jié),就能獲得清晰、可靠的染色結(jié)果,為后續(xù)的微生物鑒定工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。