Gram-värjäyksen periaate, suorittaminen ja värjäystulosten hyödyntäminen bakteerien identifioinnissa : oppimateriaali mikrobiologian ja bakteriologian kursseille

Abstract

Toiminnallisen opinnäytetyön tarkoituksena oli tuottaa Tampereen ammattikorkeakoululle (TAMK) oppimateriaalia ja työohje Gram-värjäyksestä. Aihetta käsiteltiin bakteriologian ja mikrobiologian kursseilla varsin pintapuolisesti ja siksi aiheeseen syvemmin perehtyvä materiaali on tarpeellinen. Tavoitteena oli tarjota bioanalytiikan opiskelijalle tarkempi kuvaus Gram-värjäyksestä menetelmänä: miten värjäys perustuu bakteerien rakenteisiin ja miten värjäys suoritetaan oikein ja turvallisesti sekä millaisia virhelähteitä värjäämiseen liittyy.

Gram-värjääminen perustuu bakteerien solukalvojen rakenteisiin ja näiden rakenteiden osoittaminen kertoo paljon bakteerin taudinaiheuttamiskyvystä ja muista kliinisesti tärkeistä ominaisuuksista. Värjäys suoritetaan lisäämällä ja poistamalla väriaineita, minkä seurauksena bakteerit jäävät värjäytyneeksi niiden solukalvorakenteiden perusteella määrätyllä tavalla. Jotta värjäystä voidaan pitää luotettavana, tulee värjäys suorittaa noudattaen tarkasti värireagenssien toimittajan työohjetta ja tulee varmistaa käytettävien kemikaalien käyttökelpoisuus.

Tähän opinnäytetyöhön on sisällytetty yksityiskohtainen Gram-värjäyksen työohje ja virhelähteet on esitetty taulukoituna niin, että taulukkoa voi hyödyntää värjäystulosta arvioitaessa. Värjäystä suoritettaessa tulee noudattaa annettuja työturvallisuutta koskevia ohjeita, sillä käytettävät kemikaalit ovat erittäin haitallisia ja jopa välittömästi myrkyllisiä. Opinnäytetyössä on siksi esitetty käytettäviin kemikaaleihin liittyvät varoitukset ja tarvittavat ensiaputoimenpiteet mahdollisessa altistustilanteessa.

Värjäyksen avulla tulos bakteerilöydöksestä saadaan varsin nopeasti, sillä primäärinäyte voidaan värjätä suoraan sellaisenaan. Värjäyksellä voidaan osoittaa bakteerien morfologiaa riittävästi ja tuloksen perusteella antibioottihoito voidaan tarvittaessa aloittaa. Menetelmän nopeuden vuoksi Gram-värjäys on tärkeä menetelmä mikrobiologian laboratoriossa bakteerien erotusdiagnostiikassa ja osana potilaiden hoitoa. Tämän vuoksi menetelmän osaaminen on bioanalyytikolle tärkeää ja perusteellisempi oppimateriaali tarvittiin osaksi opetusta opintoihin kuuluvien bakteriologian ja mikrobiologian kursseille.

The objective of this thesis was to create study material about Gram staining for biomedical laboratory science students at Tampere University of Applied Sciences (TAMK). The material covers the basics of the procedure, work safety, how the method is based on the structures of the bacteria and what type of errors might arise. The subject was not covered in much detail during the relevant courses, which is why an updated and a more in-depth guide was requested by TAMK.

Gram staining relies on the cell wall and membrane structures of bacteria which hold the stain differently depending on their composition. These structures play a major role in the level of virulence and antibiotic resistance that the bacteria may have. Gram staining is a rapid method for diagnosing the presence of bacteria and can help determine the appropriate antibiotic treatment for an infected patient.

Following instructions and verifying the chemicals used is necessary as otherwise the staining result cannot be deemed reliable. This thesis includes detailed work instruction, a list of the chemicals required for Gram staining and how to use those chemicals safely. We have also added first aid procedures should someone get exposed to the chemicals. We have gathered information using the latest publications and verified scientific reports.

Knowing how to perform Gram staining manually is mandatory as automation is not always usable or reliable. Therefore, it’s an important part of microbiology and bacteriology courses that are part of the biomedical laboratory scientist’s degree program.