میکروبیولوژی در کنترل عفونت: دانشنامه‌ای کاربردی
میکروبیولوژی مبنای علمی لازم برای درک عوامل عفونی، نحوه کلونیزاسیون یا ایجاد عفونت در میزبان، راه‌های انتشار آن‌ها، و روش‌های شناسایی و تعیین ویژگی‌هایشان در آزمایشگاه را فراهم می‌کند. در پیشگیری و کنترل عفونت، میکروبیولوژی ارگانیسم را به انتقال، آلودگی محیطی، آزمایش‌های تشخیصی، مقاومت ضدمیکروبی و پاسخ به طغیان پیوند می‌دهد.
بخش ۱ — مبانی میکروبیولوژی
۱. میکروبیولوژی چیست؟
میکروبیولوژی مطالعه میکروارگانیسم‌ها و سایر عوامل بیولوژیک میکروسکوپی است.
در مراقبت‌های سلامت، میکروبیولوژی به‌ویژه به ارگانیسم‌هایی می‌پردازد که می‌توانند:
• در انسان کلونیزه شوند
• عفونت ایجاد کنند
• بین افراد منتشر شوند
• محیط‌ها یا تجهیزات درمانی را آلوده کنند
• مقاومت ضدمیکروبی ایجاد یا کسب کنند
گروه‌های اصلی عوامل عفونی مرتبط با مراقبت‌های سلامت شامل باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها، انگل‌ها و پریون‌ها هستند.
۲. میکروارگانیسم‌های مرتبط با مراقبت‌های سلامت
گروه‌های اصلی عبارت‌اند از:
باکتری‌ها: ارگانیسم‌های تک‌سلولی که می‌توانند بی‌ضرر، مفید، کلونیزه‌کننده یا بیماری‌زا باشند.
ویروس‌ها: عوامل عفونی که برای تکثیر به سلول میزبان نیاز دارند.
قارچ‌ها: ارگانیسم‌های یوکاریوتی شامل مخمرها و کپک‌ها که می‌توانند عفونت‌های سطحی یا تهاجمی ایجاد کنند.
انگل‌ها: ارگانیسم‌هایی که برای بخشی یا تمام چرخه زندگی خود به میزبان وابسته‌اند و شامل پروتوزوآها و هلمینت‌ها هستند.
پریون‌ها: پروتئین‌های نادرست تاخورده مرتبط با آنسفالوپاتی‌های اسفنجی‌شکل قابل انتقال.
این گروه‌ها از نظر ساختار، تکثیر، انتقال، بیماری‌زایی و حساسیت به فرآیندهای ضدمیکروبی یا ضدعفونی و آلودگی‌زدایی با یکدیگر تفاوت دارند.
بخش ۲ — میکروارگانیسم‌ها و عفونت
۳. کلونیزاسیون (استقرار)
کلونیزاسیون زمانی رخ می‌دهد که میکروارگانیسم‌ها بدون ایجاد علائم یا نشانه‌های بالینی عفونت، روی یا در بدن فرد حضور دارند.
افراد کلونیزه ممکن است همچنان میکروارگانیسم‌ها را حمل و منتقل کنند.
۴. عفونت
عفونت زمانی رخ می‌دهد که یک عامل عفونی وارد میزبان شود، مستقر شود، تکثیر یابد و پاسخ میزبان یا آسیب بافتی ایجاد کند که می‌تواند به بیماری بالینی منجر شود.
حضور یک میکروارگانیسم به‌خودیِ‌خود به معنای وجود عفونت نیست.
این تمایز بین کلونیزاسیون و عفونت در میکروبیولوژی بالینی و پیشگیری از عفونت اساسی است.
۵. بیماری‌زایی و حدت
بیماری‌زایی (Pathogenicity): توانایی یک میکروارگانیسم برای ایجاد بیماری.
حدت (Virulence): میزان یا شدت توان بیماری‌زایی یک میکروارگانیسم.
بیماری‌زایی و حدت علاوه بر ویژگی‌های میکروب، تحت تأثیر عوامل میزبان و محیط نیز هستند.
۶. دوز عفونی
دوز عفونی به مقدار عامل عفونی لازم برای ایجاد عفونت در شرایط مشخص اطلاق می‌شود.
دوز لازم بین ارگانیسم‌ها متفاوت است و به عواملی مانند موارد زیر بستگی دارد:
• راه مواجهه
• حساسیت میزبان
• ویژگی‌های میکروب
• دفاع ایمنی
بنابراین، مقدار ارگانیسم حاضر به‌تنهایی تعیین نمی‌کند که عفونت رخ خواهد داد یا نه.
بخش ۳ — ساختار و ویژگی‌های میکروبی
۷. ریخت‌شناسی باکتری‌ها
باکتری‌ها را می‌توان بر اساس شکل و آرایش پایه طبقه‌بندی کرد:
• کوکسی‌ها: کروی یا تقریباً کروی
• باسیل‌ها: میله‌ای
• ویبریوها: میله‌های خمیده
• اشکال مارپیچی: اسپیریل‌ها و اسپیروکت‌ها
ریخت‌شناسی میکروسکوپی در شناسایی آزمایشگاهی سرنخ اولیه‌ای فراهم می‌کند.
۸. باکتری‌های گرم‌مثبت و گرم‌منفی
رنگ‌آمیزی گرم بسیاری از باکتری‌ها را بر اساس تفاوت در ساختار پوشش سلولی از هم جدا می‌کند.
• باکتری‌های گرم‌مثبت رنگ اولیه را حفظ می‌کنند و بنفش دیده می‌شوند.
• باکتری‌های گرم‌منفی پس از رنگ‌آمیزی تکمیلی صورتی یا قرمز دیده می‌شوند.
رنگ‌آمیزی گرم گام اولیه مهمی در شناسایی باکتری‌ها و تصمیم‌گیری آزمایشگاهی است.
۹. باکتری‌های هوازی و بی‌هوازی
میکروارگانیسم‌های هوازی: برای رشد به اکسیژن نیاز دارند یا در حضور آن رشد می‌کنند.
میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی: بدون اکسیژن رشد می‌کنند و بسته به ارگانیسم ممکن است در مواجهه با اکسیژن آسیب ببینند.
نیاز اکسیژنی بر نحوه کار با نمونه، شرایط کشت و شناسایی آزمایشگاهی اثر می‌گذارد.
۱۰. اسپورهای باکتریایی
برخی باکتری‌ها می‌توانند اندواسپور تشکیل دهند؛ ساختارهایی بسیار مقاوم که در شرایط نامساعد ایجاد می‌شوند.
اسپورهای باکتریایی در برابر بسیاری از مواد ضدعفونی‌کننده و تنش‌های محیطی به‌مراتب مقاوم‌تر از سلول‌های رویشی باکتری هستند.
این تمایز در انتخاب فرآیندهای ضدعفونی یا استریلیزاسیون اهمیت ویژه‌ای دارد.
بخش ۴ — بوم‌شناسی میکروبی
۱۱. میکروبیوتای انسان
میکروبیوتای انسان شامل میکروارگانیسم‌هایی است که به‌طور طبیعی در بدن انسان ساکن‌اند.
جوامع میکروبی عمده در نواحی زیر وجود دارند:
• روده
• دهان
• پوست
• بینی
• دستگاه تناسلی
بسیاری از اعضای میکروبیوتا بی‌ضرر یا مفیدند. با این حال، اختلال در جامعه میکروبی می‌تواند مقاومت کلونیزاسیونی را تغییر دهد و خطر عفونت را افزایش دهد.
۱۲. میکروبیوم
میکروبیوم به‌طور کلی به جامعه میکروبی و مواد ژنتیکی و محیط وابسته به آن اطلاق می‌شود.
در مراقبت‌های سلامت، میکروبیوم اهمیت دارد زیرا ترکیب آن می‌تواند بر موارد زیر اثر بگذارد:
• مقاومت کلونیزاسیونی
• غلبه پاتوژن
• مقاومت ضدمیکروبی
• خطر عفونت
مواجهه با آنتی‌بیوتیک‌ها و سایر عوامل بالینی می‌توانند جوامع میکروبی را مختل کنند و این روابط را تغییر دهند.
۱۳. پاتوژن‌های فرصت‌طلب
پاتوژن فرصت‌طلب میکروارگانیسمی است که می‌تواند زمانی بیماری ایجاد کند که دفاع میزبان مختل باشد یا شرایط محیطی یا فیزیولوژیک به نفع عفونت باشد.
نمونه‌ها شامل ارگانیسم‌هایی هستند که ممکن است در گروه‌های زیر بیماری ایجاد کنند:
• بیماران دچار نقص ایمنی
• بیماران در حال بحرانی
• بیماران دارای وسایل تهاجمی
• بیماران با اختلال در میکروبیوتا
۱۴. بیوفیلم‌ها
بیوفیلم جامعه‌ای میکروبی و ساختارمند است که به سطحی چسبیده و در یک ماتریکس خارج‌سلولی قرار گرفته است.
بیوفیلم‌ها می‌توانند روی موارد زیر ایجاد شوند:
• ابزار و تجهیزات پزشکی
• کاتترها
• اندوسکوپ‌ها
• سیستم‌های آب
• لوله‌کشی‌های آب یونیت‌های دندانپزشکی
• سایر محیط‌های مرطوب
میکروارگانیسم‌های درون بیوفیلم نسبت به سلول‌های شناور آزاد می‌توانند سخت‌تر زدوده شوند و ممکن است مقاومت بیشتری در برابر درمان ضدمیکروبی و ضدعفونی نشان دهند. (cdc.gov)
بنابراین بیوفیلم‌ها ملاحظه مهمی هم در پیشگیری از عفونت و هم در بازفرآوری تجهیزات پزشکی هستند.
بخش ۵ — میکروبیولوژی و انتقال
۱۵. مخازن میکروارگانیسم‌ها
مخزن جایی است که عامل عفونی به‌طور طبیعی در آن زندگی، رشد یا پایدار می‌ماند.
مخازن مراقبت‌های سلامت می‌توانند شامل موارد زیر باشند:
• انسان‌ها
• حیوانات
• سطوح محیطی
• سیستم‌های آب
• تجهیزات پزشکی
• محیط‌های مرطوب
• بیوفیلم‌ها
CDC اشاره می‌کند که پاتوژن‌های مرتبط با مراقبت‌های سلامت می‌توانند از بیماران یا کارکنان سلامت، سطوح آلوده، وسایل پزشکی یا منابع محیطی منشأ بگیرند.
۱۶. انتقال میکروارگانیسم‌ها
میکروارگانیسم‌ها می‌توانند از راه‌های مختلف منتشر شوند، از جمله:
• تماس مستقیم
• تماس غیرمستقیم
• قطرات
• انتقال هوابرد
• مواجهه با خون یا مایعات بدن
برخی ارگانیسم‌ها می‌توانند از بیش از یک راه منتقل شوند.
شناخت ارگانیسم و ویژگی‌های انتقال آن برای انتخاب اقدامات مناسب پیشگیری و کنترل عفونت ضروری است.
۱۷. میکروبیولوژی محیطی در مراقبت‌های سلامت
محیط‌های مراقبت سلامت می‌توانند حاوی میکروارگانیسم‌ها در موارد زیر باشند:
• نرده‌های تخت
• تجهیزات پزشکی
• سطوح کانتر
• سینک‌ها و شیرآلات
• سیستم‌های آب
• ونتیلاتورها
• سایر سطوح پرتماس یا مرطوب
اهمیت آلودگی محیطی به ارگانیسم، محیط، مسیر انتقال و فرصت مواجهه بستگی دارد. (cdc.gov)
بخش ۶ — تشخیص میکروبیولوژیک
۱۸. نمونه‌گیری بالینی
تشخیص دقیق میکروبیولوژیک با نمونه مناسب آغاز می‌شود.
اصول مهم عبارت‌اند از:
• نمونه صحیح را جمع‌آوری کنید.
• از تکنیک آسپتیک استفاده کنید.
• در صورت اندیکاسیون بالینی، پیش از شروع درمان ضدمیکروبی نمونه بگیرید.
• از ظرف صحیح استفاده کنید.
• اطلاعات دقیق بیمار و نمونه را ارائه دهید.
• نمونه‌ها را سریع و در شرایط مناسب منتقل کنید.
نمونه‌گیری نامناسب می‌تواند به آلودگی، نتایج کاذب یا ناکامی در جداسازی عامل بیماری‌زا منجر شود.
راهنمای فعلی آزمایشگاهی WHO بر رویه‌های استاندارد برای نمونه‌گیری، انتقال، پردازش، شناسایی، آزمایش حساسیت ضدمیکروبی، کنترل کیفیت و گزارش‌دهی تأکید دارد.
۱۹. کشت و جداسازی
کشت یعنی رشد میکروارگانیسم‌ها در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی.
کشت به آزمایشگاه‌ها امکان می‌دهد:
• ارگانیسم‌های زنده را بازیابی کنند
• ارگانیسم‌ها را به‌صورت منفرد جدا کنند
• پاتوژن‌ها را شناسایی کنند
• آزمایش حساسیت ضدمیکروبی انجام دهند
کشت همچنان روشی مهم برای تشخیص باکتریایی و قارچی است، هرچند برای همه عوامل عفونی مناسب یا کافی نیست.
۲۰. میکروسکوپی و رنگ‌آمیزی
میکروسکوپی می‌تواند اطلاعات سریعی درباره موارد زیر ارائه دهد:
• ریخت‌شناسی سلول
• نوع ارگانیسم
• ویژگی‌های رنگ‌پذیری
• ساختارهای قارچی
• انگل‌ها
• سایر یافته‌های میکروسکوپی
نمونه‌ها شامل:
• رنگ‌آمیزی گرم
• رنگ‌آمیزی اسیدفست
• میکروسکوپی قارچی
• بررسی مستقیم میکروسکوپی
رنگ‌آمیزی گرم معمولاً به‌عنوان ابزار اولیه در شناسایی باکتری‌ها به کار می‌رود.
۲۱. شناسایی میکروبی
میکروارگانیسم‌ها را می‌توان با ترکیبی از روش‌های زیر شناسایی کرد:
• میکروسکوپی
• ریخت‌شناسی کلنی
• آزمون‌های بیوشیمیایی
• سامانه‌های شناسایی خودکار
• تشخیص آنتی‌ژن
• روش‌های مولکولی
• توالی‌یابی، در صورت اندیکاسیون
هیچ روش واحدی برای همه ارگانیسم‌ها یا نمونه‌ها مناسب نیست.
۲۲. میکروبیولوژی مولکولی
میکروبیولوژی مولکولی از روش‌های مبتنی بر اسید نوکلئیک برای تشخیص یا شناسایی میکروارگانیسم‌ها یا ویژگی‌های ژنتیکی آن‌ها استفاده می‌کند.
نمونه‌ها شامل:
• واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)
• سنجش‌های مولکولی چندگانه (multiplex)
• آزمون‌های تقویت اسید نوکلئیک (NAAT)
• توالی‌یابی
• توالی‌یابی کل ژنوم
روش‌های مولکولی می‌توانند تشخیص سریع فراهم کنند و از پایش و بررسی طغیان نیز پشتیبانی کنند.
بخش ۷ — حساسیت و مقاومت ضدمیکروبی
۲۳. آزمایش حساسیت ضدمیکروبی
آزمایش حساسیت ضدمیکروبی (AST) تعیین می‌کند که یک میکروارگانیسم نسبت به عوامل ضدمیکروبی مشخص حساس است یا مقاوم.
AST می‌تواند نتایجی از این دست بدهد:
• حساس
• حدواسط یا دسته معادل، بسته به استاندارد قابل اجرا
• مقاوم
AST از درمان بالینی، مدیریت مصرف ضدمیکروبی (استیوارد‌شیپ)، پایش و فعالیت‌های کنترل عفونت پشتیبانی می‌کند. (cdc.gov)
۲۴. حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC)
حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) کمترین غلظت یک ماده ضدمیکروبی است که در شرایط آزمون تعریف‌شده، رشد قابل مشاهده یک میکروارگانیسم را مهار می‌کند.
مقادیر MIC بر اساس استانداردهای مصوب و معیارهای ویژه هر ارگانیسم تفسیر می‌شوند.
MIC یک اندازه‌گیری آزمایشگاهی است و نباید مستقل از نقطه برش (breakpoint) حساسیت مربوطه تفسیر شود.
۲۵. مقاومت ضدمیکروبی
مقاومت ضدمیکروبی (AMR) زمانی رخ می‌دهد که میکروارگانیسم‌ها دیگر به داروهای ضدمیکروبی که پیش‌تر علیه آن‌ها مؤثر بودند پاسخ ندهند.
مقاومت می‌تواند در موارد زیر رخ دهد:
• باکتری‌ها
• ویروس‌ها
• قارچ‌ها
• انگل‌ها
AMR می‌تواند درمان عفونت‌ها را دشوارتر کند و فرصت‌های انتقال در محیط‌های مراقبت سلامت را افزایش دهد.
۲۶. ارگانیسم‌های مقاوم به چند دارو
ارگانیسم‌های مقاوم به چند دارو (MDRO) میکروارگانیسم‌هایی هستند که به چند عامل یا چند دسته ضدمیکروبی مقاوم‌اند.
نمونه‌های ارگانیسم‌های مقاوم مهم از نظر بالینی:
• MRSA
• VRE
• انتروباکترالس‌های مقاوم به کارباپنم
• سودوموناس آئروژینوزای مقاوم به چند دارو
• آسینتوباکتر مقاوم به چند دارو
تعریف دقیق و معیارهای مقاومت به ارگانیسم و چارچوب پایش بستگی دارد.
۲۷. میکروبیولوژی و مدیریت مصرف ضدمیکروبی
میکروبیولوژی با کمک به پزشکان در تمایز موارد زیر از مدیریت مصرف ضدمیکروبی پشتیبانی می‌کند:
• عفونت باکتریایی محتمل
• علل غیرباکتریایی
• کلونیزاسیون
• آلودگی نمونه
• ارگانیسم‌های حساس
• ارگانیسم‌های مقاوم
آزمایش‌های تشخیصی مناسب می‌توانند از درمان هدفمند پشتیبانی کنند و مواجهه غیرضروری با ضدمیکروبی‌ها را کاهش دهند. WHO تشخیص‌های میکروبیولوژیک باکیفیت را بخش مهمی از مدیریت مصرف ضدمیکروبی، IPC، بررسی طغیان و پایش AMR می‌داند.
بخش ۸ — میکروبیولوژی و پیشگیری از عفونت
۲۸. میکروبیولوژی در پیشگیری و کنترل عفونت
میکروبیولوژی در کنترل عفونت، اطلاعات آزمایشگاهی را به اقدامات عملی پیشگیری پیوند می‌دهد.
داده‌های میکروبیولوژیک می‌توانند به موارد زیر کمک کنند:
• شناسایی پاتوژن‌ها
• تشخیص خوشه‌ها
• شناخت ارگانیسم‌های مقاوم
• بررسی انتقال
• هدایت اقدامات ایزولاسیون و پیشگیری
• پشتیبانی از بررسی‌های محیطی
• ارزیابی مداخلات
• پایش AMR
این امر آزمایشگاه میکروبیولوژی را شریکی مهم در برنامه IPC می‌کند.
۲۹. میکروبیولوژی و ضدعفونی
میکروارگانیسم‌ها از نظر مقاومت در برابر فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی با هم متفاوت‌اند.
عوامل مؤثر بر ضدعفونی شامل:
• نوع میکروارگانیسم
• تعداد میکروارگانیسم‌ها
• مواد آلی
• ویژگی‌های سطح یا وسیله
• تشکیل بیوفیلم
• غلظت ماده ضدعفونی‌کننده
• زمان تماس
• دما
بنابراین اثربخشی یک ماده ضدعفونی‌کننده را نمی‌توان صرفاً از روی گروه شیمیایی آن قضاوت کرد. ارگانیسم و شرایط واقعی استفاده نیز اهمیت دارند.
۳۰. میکروبیولوژی و استریلیزاسیون
استریلیزاسیون باید قادر به حذف همه اشکال حیات میکروبی، از جمله اسپورهای باکتریایی، باشد.
مقاومت میکروارگانیسم‌ها یکی از دلایلی است که فرآیندهای استریلیزاسیون به روش‌های اعتبارسنجی‌شده و پایش مناسب نیاز دارند.
بنابراین دانش میکروبیولوژی زیربنای موارد زیر است:
• انتخاب روش‌های استریلیزاسیون
• اندیکاتورهای بیولوژیک
• اعتبارسنجی
• بررسی شکست فرآیند
• تضمین کیفیت بازفرآوری
بخش ۹ — طغیان‌ها و پایش
۳۱. میکروبیولوژی در بررسی طغیان
در طغیان، میکروبیولوژی آزمایشگاهی به تعیین موارد زیر کمک می‌کند:
• کدام ارگانیسم درگیر است
• کدام بیماران مبتلا شده‌اند
• آیا جدایه‌ها با هم مرتبط‌اند
• آیا الگوهای مقاومت مشترک است
• آیا باید منابع محیطی یا مرتبط با وسایل بررسی شوند
یافته‌های میکروبیولوژیک باید در کنار اطلاعات اپیدمیولوژیک و کنترل عفونت تفسیر شوند.
۳۲. اپیدمیولوژی مولکولی
اپیدمیولوژی مولکولی از ویژگی‌های ژنتیکی یا مولکولی میکروارگانیسم‌ها برای بررسی روابط بین جدایه‌ها استفاده می‌کند.
روش‌ها می‌توانند شامل موارد زیر باشند:
• ژنوتایپینگ
• توالی‌یابی کل ژنوم
• سایر روش‌های تایپینگ مولکولی
این روش‌ها می‌توانند به شناسایی خوشه‌های انتقال کمک کنند و از بررسی طغیان پشتیبانی کنند.
۳۳. پایش میکروبیولوژیک
پایش میکروبیولوژیک از داده‌های آزمایشگاهی برای رصد وقوع و ویژگی‌های میکروارگانیسم‌ها در طول زمان استفاده می‌کند.
می‌تواند شامل پایش موارد زیر باشد:
• پاتوژن‌ها
• الگوهای مقاومت
• HAIهای مشخص
• کلونیزاسیون
• ارگانیسم‌های مرتبط با طغیان
• جدایه‌های محیطی یا مرتبط با وسایل
WHO بر داده‌های میکروبیولوژیک قابل‌اعتماد به‌عنوان پایه پایش AMR و اقدام کنترل عفونت تأکید می‌کند.
بخش ۱۰ — ایمنی و کیفیت آزمایشگاهی
۳۴. ایمنی زیستی
ایمنی زیستی به رویه‌هایی گفته می‌شود که برای کاهش خطر مواجهه با عوامل بیولوژیک بالقوه عفونی و جلوگیری از آلودگی آزمایشگاه و محیط پیرامون طراحی شده‌اند.
اجزای مهم شامل:
• ارزیابی خطر
• مهار (containment) مناسب
• وسایل حفاظت فردی (PPE)
• رویه‌های کاری ایمن
• آلودگی‌زدایی
• مدیریت پسماند
• امکانات آزمایشگاهی مناسب
ویرایش ششم راهنمای «ایمنی زیستی در آزمایشگاه‌های میکروبیولوژیک و زیست‌پزشکی» (BMBL) از CDC و NIH ارزیابی خطر مبتنی بر پروتکل را اصل محوری ایمنی زیستی آزمایشگاهی می‌داند. (cdc.gov)
۳۵. کیفیت آزمایشگاهی
نتایج میکروبیولوژیک قابل‌اعتماد به کیفیت در کل فرآیند آزمایش بستگی دارد:
پیش‌تحلیلی ← تحلیلی ← پس‌تحلیلی
این شامل موارد زیر است:
• نمونه‌گیری صحیح
• انتقال مناسب
• آزمایش اعتبارسنجی‌شده
• کنترل کیفیت
• شناسایی دقیق
• تفسیر صحیح
• تأیید نتیجه
• گزارش‌دهی به‌موقع
راهنمای آزمایشگاهی WHO به‌طور مشخص کنترل کیفیت و تضمین کیفیت را در گردش‌کارهای باکتری‌شناسی، قارچ‌شناسی و آزمایش حساسیت ضدمیکروبی گنجانده است.