基于流式细胞术的尿路感染活细菌快速准确测量技术研究

王润润; 王蒙; 刘思渊; 王梓权; 张雅芬; 隋志伟

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2025.10.17

PDF(2247 KB)

计量学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (10) : 1527-1535. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.10.17

生物计量

基于流式细胞术的尿路感染活细菌快速准确测量技术研究

王润润 ¹^,² ,
王蒙 ² ,
刘思渊 ² ,
王梓权 ² ,
张雅芬 ¹ ,
隋志伟 ²

作者信息 +

Rapid and Accurate Quantification of Total Viable Bacteria in Urinary Tract Infection Using a Flow Cytometry Method

WANG Runrun ¹^,² ,
WANG Meng ² ,
LIU Siyuan ² ,
WANG Ziquan ² ,
ZHANG Yafen ¹ ,
SUI Zhiwei ²

Author information +

文章历史 +

摘要

为了实现对尿路感染中活细菌数的快速准确测量，建立了一种基于流式细胞术（flow cytometry，FCM）结合叠氮溴化丙锭（propidium monoazide，PMA）以及荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization，FISH）的新型测量方法，并验证了其测量效果。首先利用PMA标记膜破损的死菌 DNA；然后基于 FISH 的寡核苷酸探针特异结合细菌核酸序列，实现细菌广谱标记；最后通过 FCM 检测双重荧光信号从而实现对尿路感染中活细菌的准确测量。经技术参数优化后，该方法能在 1.5 h 内准确表征尿路感染中细菌的活性，检测结果与传统平板计数方法的结果具有良好的线性关系（R ²= 0.999），测量范围为10⁴~10⁸ cells/mL。该方法还可高效回收磷酸盐缓冲液和人工尿液中的活细菌，回收率分别为 94.46% 和 95.85%，表明PMA-FISH-FCM 方法具有准确测量真实样品的潜力。

Abstract

To rapidly and accurately quantify viable bacteria in UTI， a method combining flow cytometry （FCM） with propidium monoazide （PMA） and fluorescence in situ hybridization （FISH） was established. Firstly， PMA is used to stain the DNA of all dead bacteria with compromised membranes； Secondly， the oligonucleotide probe based on FISH enables specific fluorescence labeling of target bacteria. Finally， dual fluorescence signals are detected by FCM to achieve quantitative detection of viable bacteria in UTI. Upon optimization of its technical parameters， the results demonstrated that the method can accurately quantify viable bacteria within 1.5 h and exhibits an excellent linear relationship with the traditional plate counting method （10⁴ to 10⁸ cells/mL， R ² = 0.999）. 7、 The method also efficiently recovered live bacteria in phosphate buffer and artificial urine， with recoveries of 94.46% and 95.85%， respectively， indicating that the PMA-FISH-FCM method has the potential to accurately measure real samples.

导出引用

王润润, 王蒙, 刘思渊, 等. 基于流式细胞术的尿路感染活细菌快速准确测量技术研究[J]. 计量学报. 2025, 46(10): 1527-1535 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.10.17

WANG Runrun, WANG Meng, LIU Siyuan, et al. Rapid and Accurate Quantification of Total Viable Bacteria in Urinary Tract Infection Using a Flow Cytometry Method[J]. Acta Metrologica Sinica. 2025, 46(10): 1527-1535 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.10.17

中图分类号： TB99

参考文献

列表( 原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序 ) 可视化分析

[1]	许继权，梁林慧. 尿路感染的类型、病原菌及治疗研究进展［J］. 航空航天医学杂志， 2021， 32（9）： 1101-1102. XU J Q， LIANG L H. Advances in the study of types， pathogens and treatment of urinary tract infections［J］. Journal of Aerospace Medicine， 2021， 32（9）： 1101-1102. 本文引用 [1]

[2]	TIMM M R， RUSSELL S K， HULTGREN S J. Urinary tract infections： pathogenesis， host susceptibility and emerging therapeutics［J］. Nature Reviews Microbiology， 2024， 23（2）： 72-86. 本文引用 [1]

[3]	MANCUSO G， MIDIRI A， GERACE E， et al. Urinary tract infections： the current scenario and future prospects［J］. Pathogens， 2023， 12（4）： e623. 本文引用 [1]

[4]	杜雅丽. 尿路感染病原菌分布、CRKP感染危险因素分析及风险预测模型建立［D］. 秦皇岛：华北理工大学， 2022.

[5]	MATTOO T K， SPENCER J D. Biomarkers for urinary tract infection： present and future perspectives ［J］. Pediatric Nephrology， 2024， 39（10）： 2833-2844. 本文引用 [1]

[6]	刘爱玲，谭辉赟，魏玉娥. 尿路感染症的诊断与治疗［J］. 检验医学与临床， 2013， 10（16）： 2175-2177. LIU A L， TAN H B， WEI Y E. Diagnosis and treatment of urinary tract infections［J］. Laboratory Medicine and Clinic， 2013， 10（16）： 2175-2177. 本文引用 [1]

[7]	ZHANG Y， WANG Q， YIN Y， et al. Epidemiology of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae infections： report from the China CRE network［J］. Antimicrobial Agents and Chemotherapy， 2018， 62（2）： 10-1128. 本文引用 [1]

[8]	陈欢，汤天清. 尿路感染的抗菌药物选择［J］. 中国临床医生， 2013， 41（4）： 4-6. CHEN H， TANG T Q. Antibiotic selection for urinary tract infection［J］. Chinese Journal for Clinicians， 2013， 41（4）： 4-6. 本文引用 [1]

[9]	SMITH M A， LAMB M J， BAILLIE L， et al. Clinical significance of low colony-count urine cultures among hospitalized inpatients［J］. Infection Control & Hospital Epidemiology， 2018， 39（4）： 488-489. 本文引用 [2]

[10]	KVITKO-WHITE H L， COOK A K， NABITY M B， et al. Evaluation of a catalase-based urine test for the detection of urinary tract infection in dogs and cats［J］. Journal of Veterinary Internal Medicine， 2013， 27（6）： 1379-1384. 本文引用 [1]

[11]	何满兰，袁萍，何磊，等. 神经源性膀胱患者尿路感染危险因素的Meta分析［J］. 中国全科医学， 2023， 26（21）： 2659-2665. HE M L， YUAN P， HE L， et al. Meta-analysis of risk factors for urinary tract infection in neurogenic bladder［J］. Chinese General Practice， 2023， 26（21）： 2659-2665. 本文引用 [1]

[12]	SAMAL L， LINDER J A. The primary care perspective on routine urine dipstick screening to identify patients with albuminuria［J］. Clinical Journal of the American Society of Nephrology， 2013， 8（1）： 131-135. 本文引用 [1]

[13]	ABEDINI A， ZHU Y O， CHATTERJEE S， et al. Urinary single-cell profiling captures the cellular diversity of the kidney［J］. Journal of the American Society of Nephrology， 2021， 32（3）： 6146-6127. 本文引用 [1]

[14]	DEVILLé W L， YZERMANS J C， VAN DUIJN N P， et al. The urine dipstick test useful to rule out infections. a meta-analysis of the accuracy［J］. BMC Urology， 2004， 4（1）： 4. 本文引用 [1]

[15]	黄伟文，王芳. 尿路感染的实验室诊断进展［J］. 当代医学， 2015， 21（8）： 17-19. HUANG W W， WANG F. Advances in laboratory diagnosis of urinary tract infection［J］. Contemporary Medicine， 2015， 21（8）： 17-19. 本文引用 [1]

[16]	LIOU N， DE T， URBANSKI A， et al. A clinical microscopy dataset to develop a deep learning diagnostic test for urinary tract infection［J］. Scientific Data， 2024， 11（1）： e155. 本文引用 [1]

[17]	INIGO M， COELLO A， FERNANDEZ-RIVAS G， et al. Evaluation of the sediMax automated microscopy sediment analyzer and the Sysmex UF-1000i flow cytometer as screening tools to rule out negative urinary tract infections［J］. Clinica Chimica Acta， 2016， 456： 31-35. 本文引用 [1]

[18]

ALENKAER

L K

， PEDERSEN

， SZECSI

P B

， et al. Evaluation of the sysmex UF-5000 fluorescence flow cytometer as a screening platform for ruling out urinary tract infections in elderly patients presenting at the Emergency Department［J］. Scandinavian Journal of Clinical & Laboratory Investigation， 2021， 81（5）： 379-384.

本文引用 [1]

[19]	牛蕾，张桂芳，孙义军，等. 流式细胞术在鉴别良恶性浆膜腔积液的应用现状与进展［J］. 医学检验与临床， 2024， 35（2）： 42-47. NIU L， ZHANG G F， SUN Y J， et al. Current status and progress of flow cytometry in distinguishing benign and malignant serous cavity effusions［J］. Medical Laboratory Science and Clinics， 2024， 35（2）： 42-47. 本文引用 [1]

[20]	SCHMIT T， KLOMP M， KHAN M N. An overview of flow cytometry： its principles and applications in allergic disease research［J］. Methods in molecular biology （Clifton， N J）， 2021， 2223： 169-182. 本文引用 [1]

[21]	BOGGIATTO P M， SCHAUT R G， OLSEN S C. Enhancing the detection of Brucella-specific CD4 T cell responses in cattle via in vitro antigenic expansion and restimulation［J］. Frontiers in Immunology， 2020， 11： e1944. 本文引用 [1]

[22]	MAY J D， BRANTON S L， AINSWORTH A J. A comparison of flow cytometry and other techniques used for diagnosing Mycoplasma infections［J］. Poultry Science， 1990， 69（7）： 1070-1077. 本文引用 [1]

[23]	FRICKMANN H， ZAUTNER A E， MOTER A， et al. Fluorescence in situ hybridization （FISH） in the microbiological diagnostic routine laboratory： a review［J］. Critical Reviews in Microbiology， 2017， 43（3）： 263-293. 本文引用 [1]

[24]

AZEVEDO

N F

， JARDIM

， ALMEIDA

， et al. Application of flow cytometry for the identification of Staphylococcus epidermidis by peptide nucleic acid fluorescence in situ hybridization （PNA FISH） in blood samples［J］. Antonie Van Leeuwenhoek International Journal of General and Molecular Microbiology， 2011， 100（3）： 463-470.

本文引用 [1]

[25]	BUCHELI J E V， LEE Y， KIM B， et al. Use of FISH-FLOW as a method for the identification and quantification of bacterial populations［J］. Molecular Nutrition & Food Research， 2024， 69（2）： e2400494. 本文引用 [1]

[26]	董成霞. 流式细胞术在细菌快速检测中的应用研究［J］. 中国卫生产业， 2014， 11（11）： 194-195. DONG C X. Research on the application of flow cytometry in rapid bacterial detection［J］. China Health Industry， 2014， 11（11）： 194-195. 本文引用 [1]

[27]	STIEFEL P， SCHMIDT-EMRICH S， MANIURA-WEBER K， et al. Critical aspects of using bacterial cell viability assays with the fluorophores SYTO9 and propidium iodide［J］. BMC Microbiology， 2015， 15（1）： e36. 本文引用 [1]

[28]	BAI Z， WANG M， XIE M， et al. Rapid and accurate quantification of viable Bacillus cereus in foods with a propidium monoazide （PMA） - fluorescence in situ hybridization （FISH） - flow cytometry （FCM） method ［J］. Lwt-Food Science and Technology， 2023， 188（6）： e115477. 本文引用 [3]

[29]	李玉芬，刘杨，刘金禄. 尿路感染病原菌分布及耐药性分析［J］. 河北医药， 2014， 36（8）： 1238-1240. LI Y F， LIU Y， LIU J L. Distribution and drug resistance of pathogens causing urinary tract infection［J］. Hebei Medical Journal， 2014， 36（8）： 1238-1240. 本文引用 [2]

[30]	中华人民共和国国家卫生健康委员会. 临床微生物检验基本技术标准： WS/T 805-2022 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2022. 本文引用 [1]

[31]	HUANG X X， UROSEVIC N， INGLIS T J J. Accelerated bacterial detection in blood culture by enhanced acoustic flow cytometry （AFC） following peptide nucleic acid fluorescence in situ hybridization （PNA-FISH）［J］. Plos One， 2019， 14（2）： e0201332. 本文引用 [1]

[32]

傅蔷，谢珊珍，叶常姜，等. 联合运用Triton X-100和多聚甲醛改善血液肿瘤骨髓标本荧光原位杂交检测质量［J］. 临床检验杂志， 2021， 39（1）： 26-29.

， XIE

S Z

， YE

C J

， et al. Combing Triton X-100 and paraformaldehyde to optimize quality of bone marrow FISH detection of hematological tumors［J］. Chinese Journal of Clinical Laboratory Science， 2021， 39（1）： 26-29.

本文引用 [1]

[33]	ALMEIDA C， AZEVEDO N F. An introduction to fluorescence in situ hybridization in microorganisms ［J］. Methods in Molecular Biology （Clifton， N J）， 2021， 2246： 1-15. 本文引用 [1]

[34]	马云，张连国，张辉，等. 固定时间对原位杂交的影响［J］. 滨州医学院学报， 2007， 30（5）： 339-340. MA Y， ZHANG L G， ZHANG H， et al. Effects of fixing tissue at different time on in situ hybridization technique［J］. Journal of Binzhou Medical University， 2007，（5）： 339-340. 本文引用 [1]

[35]

朱琳，尹立红，浦跃朴，等. 荧光原位杂交法检测环境硝化细菌实验条件优化及应用［J］. 东南大学学报（自然科学版）， 2005， 35（2）： 266-270.

ZHU

， YIN

L H

， PU

Y P

， et al. Optimization and application of fluorescence in situ hybridization assay for detecting nitrifying bacteria in environmental samples［J］. Journal of Southeast University （Natural Science Edition）， 2005， 35（2）： 266-270.

本文引用 [1]

[36]

程弘夏，付敏，叶伦，等. 三组HER-2双色探针不同杂交时间下检测乳腺癌临床样本［J］. 临床与实验病理学杂志， 2018， 34（8）： 928-930.

CHENG

H X

， FU

， YE

， et al. Detection of breast cancer clinical samples under different hybridization times of three HER-2 dual-color probes［J］. Chinese Journal of Clinical and Experimental Pathology， 2018， 34（8）： 928-930.

本文引用 [1]

[37]	VALDAMERI G， KOKOT T B， PEDROSA F D O， et al. Rapid quantification of rice root-associated bacteria by flow cytometry［J］. Letters in Applied Microbiology， 2015， 60（3）： 237-241. 本文引用 [1]

[38]	王斌，隋志伟，刘思渊，等. 基于流式分析技术的奶粉中金黄色葡萄球菌活菌快速定量检测方法研究［J］. 计量学报， 2021， 42（2）： 250-258. WANG B， SUI Z W， LIU S Y， et al. Rapid and quantitative detection of viable Staphylococcus aureusin milk powder based on flow cytometry technology［J］. Acta Metrologica Sinica， 2021， 42（2）： 250-258. 本文引用 [1]