【检测技术科普】2026-07-12 粪便培养详解

概述

粪便培养（Stool culture）是临床微生物实验室最基础、最核心的检测技术之一，用于从粪便标本中分离和鉴定引起肠道感染的细菌性病原体。尽管近年来多重 PCR 等培养非依赖检测技术（Culture-Independent Diagnostic Tests, CIDT）发展迅速，粪便培养仍然是肠道病原体诊断的"金标准"——其不仅能提供活菌分离株以进行药敏试验，更是公共卫生监测和暴发溯源不可或缺的实验室手段[1-2]。根据 WHO 2024 年实况报道，腹泻病是全球 5 岁以下儿童第三大死因，每年约导致 443 832 名儿童死亡；全球每年约有 17 亿例儿童腹泻病例[3]。GBD 2023 最新研究显示，2021 年腹泻病全球死亡约 120 万例，其中细菌性病原体（如志贺菌、沙门菌、弯曲菌、致泻性大肠埃希菌等）占重要比例[4-5]。粪便培养作为这些细菌性病原体确诊的核心方法，在感染性疾病诊断和公共卫生应对中具有不可替代的价值。

一、原理

粪便培养的基本原理是利用选择性培养基和差异显示培养基，从大量正常肠道菌群（>10¹¹ CFU/g 粪便）的背景中分离出目标致病菌。其核心策略包括三个层面。

选择性抑制：通过培养基中添加的抗生素（如万古霉素抑制革兰阳性菌、头孢哌酮抑制部分革兰阴性杆菌）或抑菌剂（如胆盐、结晶紫抑制革兰阳性菌），抑制非目标菌群的生长，为目标病原菌提供竞争优势。

差异显示：利用病原菌在特定底物代谢上的特征（如乳糖发酵、H₂S 产生、尿素酶活性等），通过 pH 指示剂或底物-显色体系在平板上形成可识别的菌落特征。例如，沙门菌在不发酵乳糖的培养基（如 MacConkey 琼脂、XLD 琼脂）上形成无色或黑色中心的菌落，而大肠杆菌等乳糖发酵菌则形成粉红色菌落[6]。

富集培养：对于低载量标本（如带菌者或恢复期患者），先用液体选择性增菌液（如亚硒酸盐肉汤 GN 增菌液、碱性蛋白胨水）孵育 6-24 小时，以增加目标菌浓度后再接种平皿，提高检出率[1]。

二、操作流程

粪便培养的完整流程包括标本采集、运送、接种、孵育、鉴定和药敏试验六大步骤。

标本采集：最佳标本为急性期腹泻患者的液状或软便（成形便检出率显著降低）。使用洁净防漏容器采集，或使用 Cary-Blair 运送培养基采集管。直肠拭子适用于婴幼儿，但检出率低于粪便标本[1,7]。标本应在发病早期、未使用抗生素前采集。

标本运送：粪便标本应尽快送检（理想为 2 小时内）。如运送延迟，应使用 Cary-Blair 运送培养基，标本在室温可稳定 72 小时。对于弯曲菌培养，标本需在 48 小时内送达并冷藏（2-8°C），不得冷冻[7]。

直接镜检：接种前可行粪便直接涂片革兰染色、碘染色观察白细胞、红细胞和寄生虫。便中白细胞（PMN）提示侵袭性细菌感染[1]。

培养基选择与接种：常规肠道病原菌培养的标准培养基组合包括：

孵育条件： - 常规肠道菌（沙门菌、志贺菌、大肠杆菌等）：35-37°C，需氧，18-24 小时 - 弯曲菌属：42°C，微需氧（5% O₂、10% CO₂、85% N₂），24-72 小时 - 耶尔森菌属：25-30°C，需氧，24-48 小时（冷增菌有助于分离）

菌落鉴定：可疑菌落经纯培养后，采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）、生化鉴定系统（如 VITEK、API 20E）、或血清学凝集试验进行确证[2]。沙门菌需完成血清分型（O 抗原 + H 抗原），志贺菌需与侵袭性大肠杆菌鉴别。

药敏试验：对分离的致病菌应采用肉汤微量稀释法（BMD）或纸片扩散法（Kirby-Bauer）进行抗菌药物敏感性试验。CLSI M100 文件和 EUCAST v15 均推荐对沙门菌、志贺菌、弯曲菌等进行常规药敏测试，重点关注氟喹诺酮类、阿奇霉素、第三代头孢菌素和碳青霉烯类的耐药性监测[8]。

三、应用场景

急性感染性腹泻的诊断：粪便培养是明确细菌性腹泻病因的首选实验室检查。根据美国感染病学会（IDSA）和临床微生物学实验室实践指南，以下情况应送粪便培养[1,9]： - 腹泻>1 天伴发热、腹痛、便血/黏液便 - 严重脱水或全身感染征象 - 免疫功能低下者 - 疑似食源性/水源性暴发事件 - 特殊旅行史（如近期赴发展中国家）

公共卫生监测：沙门菌、志贺菌、产志贺毒素大肠杆菌（STEC）、单核细胞增生李斯特菌等为国家法定报告传染病，粪便培养获得的分菌株需送至公共卫生实验室进行分子分型（PFGE 或 WGS），用于暴发识别和溯源调查[10]。US CDC FoodNet 系统每年监测约 50 000 例经培养确诊的肠道感染病例[5]。

耐药监测：分离株的药敏数据纳入 WHO GLASS（全球抗微生物药物耐药监测系统）和国家细菌耐药监测网，为抗生素使用政策提供依据[8]。

食品安全和环境卫生：粪便培养技术同样应用于食品微生物检测（ISO 6579-1 沙门菌检测标准法）和水质微生物学评估（WHO Guidelines for Drinking-water Quality）[11]。

四、优缺点

优点： 1. 金标准地位：能提供活菌分离株，获得完整的药敏结果，这是分子检测无法替代的优势 2. 低成本：试剂耗材成本低，适用于各级临床实验室 3. 多病原覆盖：一套培养基组合可同时筛查多种常见肠道细菌病原体 4. 公共卫生价值：获取的分离株可进行分子分型、全基因组测序和暴发溯源 5. 检测耐药表型：直接测定 MIC 值和药敏类别，验证基因型预测的准确性

缺点： 1. 敏感度相对较低：培养阳性率通常为 2-8%，低于多重 PCR 的 30-50% 检出率[1,12] 2. 检测周期长：需 48-72 小时才能获得最终结果（含鉴定+药敏），而 PCR 仅需 1-2 小时 3. 部分病原体无法培养：诺如病毒、轮状病毒等肠道病毒需依赖其他方法；部分致泻性大肠杆菌（如 EPEC、ETEC）培养后需毒素检测才能确证 4. 标本质量影响大：抗菌药物使用后、标本放置过久、成形便等均使阳性率显著降低 5. 依赖操作者经验：菌落读取和鉴定需要训练有素的技术人员 6. 覆盖限细菌和部分真菌：不能同时检测病毒和寄生虫

与传统培养替代技术的比较：

五、报告解读

粪便培养的报告通常以半定量格式报告。

阴性报告：在标准选择性培养基上未见目标肠内病原菌生长，报告"未检出沙门菌、志贺菌、弯曲菌等肠内致病菌"。需注意：阴性结果不能完全排除细菌性肠炎——可能因标本质量、抗生素使用、或病原体不在常规筛查范围（如产气荚膜梭菌、气单胞菌、邻单胞菌）所致。临床需结合患者症状、便常规、旅行史综合判断。

阳性报告：检出特定病原菌 + 药敏结果。常见细菌的临床意义：

• 沙门菌属（Salmonella spp.）：非伤寒沙门菌是急性胃肠炎的常见病因（特别是血清型 Enteritidis、Typhimurium）。伤寒沙门菌（S. Typhi）和副伤寒沙门菌引起肠热症，血培养阳性率更高。
• 志贺菌属（Shigella spp.）：是细菌性痢疾的主要病原体。宋内志贺菌（S. sonnei）在发达国家最常见，福氏志贺菌（S. flexneri）在发展中国家更常见。由于传染性极强（<100 CFU 即可致病），所有阳性结果应报告当地疾控部门。
• 弯曲菌属（Campylobacter spp.）：空肠弯曲菌（C. jejuni）是最常见的细菌性腹泻原因之一，典型表现为发热、腹痛、血性腹泻。部分病例后可发格林-巴利综合征（GBS）。
• 产志贺毒素大肠杆菌（STEC）：最常见的血清型为 O157:H7。感染后 5-10% 的儿童可能发生溶血尿毒综合征（HUS），死亡率 3-5%[13]。O157:H7 分离株需发送至公共卫生实验室进行 PFGE/WGS 分型。
• 耶尔森菌属（Yersinia spp.）：小肠结肠炎耶尔森菌（Y. enterocolitica）可引起急性肠炎和肠系膜淋巴结炎，易与急性阑尾炎混淆。

注意：肠道正常菌群（如大肠杆菌、肠球菌、拟杆菌等）不报告为病原菌，报告单上注明"为正常肠道菌群"。但产志贺毒素大肠杆菌（STEC）除外——即使为大肠杆菌，一旦携带 stx1/stx2 基因，即为病原体。

参考文献

[1] Humphries RM, Linscott AJ. Practical guidance for clinical microbiology laboratories: diagnosis of bacterial gastroenteritis[J]. Clin Microbiol Rev, 2015, 28(1):3-31. DOI: 10.1128/CMR.00036-14.

[2] Neyaz LA, Alghamdi HS, Alghashmari RM, et al. A comprehensive review on the current status of culture media for routine standardized isolation of Salmonella and Shigella spp. from contaminated food[J]. J Umm Al-Qura Univ Appl Sci, 2024, 10:1-17. DOI: 10.1007/s43994-024-00205-2.

[3] World Health Organization. Diarrhoeal disease[EB/OL]. Geneva: WHO, 2024-03-07(2024-03-07)[2026-07-12]. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/diarrhoeal-disease.

[4] GBD 2023 Diarrhoeal Disease and Enteric Infectious Diseases Collaborators. Global burden of enteric infectious diseases, diarrhoeal diseases, and corresponding aetiologies, 1990-2023: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2023[J]. Lancet Infect Dis, 2026, published online June 2. DOI: 10.1016/S1473-3099(26)00194-5.

[5] Iwamoto M, Huang JY, Cronquist AB, et al. Bacterial enteric infections detected by culture-independent diagnostic tests — FoodNet, United States, 2012–2014[J]. MMWR Morb Mortal Wkly Rep, 2015, 64(9):252-257.

[6] MacConkey AT. MacConkey agar for the isolation of gram-negative bacteria[J]. J Hyg, 1905, 5(3):333-379.

[7] Ohio Department of Health Laboratory. Enteric pathogen panel (fecal material)[EB/OL]. Columbus: ODH, 2023-02-14(2023-02-14)[2026-07-12]. https://odh.ohio.gov/know-our-programs/microbiology/resources/enteric-path-panel-fecal.

[8] Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing: M100[M]. 35th ed. Wayne, PA: CLSI, 2025.

[9] Shane AL, Mody RK, Crump JA, et al. 2017 Infectious Diseases Society of America clinical practice guidelines for the diagnosis and management of infectious diarrhea[J]. Clin Infect Dis, 2017, 65(12):e45-e80. DOI: 10.1093/cid/cix669.

[10] US Centers for Disease Control and Prevention. Foodborne Diseases Active Surveillance Network (FoodNet)[EB/OL]. Atlanta: CDC, 2024. [2026-07-12]. https://www.cdc.gov/foodnet/index.html.

[11] World Health Organization. Guidelines for drinking-water quality[M]. 4th ed incorporating the 1st and 2nd addenda. Geneva: WHO, 2022.

[12] University of Washington Department of Laboratory Medicine. Enteric pathogen panel[EB/OL]. Seattle: UW Medicine, 2024. [2026-07-12]. https://dlmp.uw.edu/test-guide/view/STOEPM.

[13] Gould LH, Bopp C, Strockbine N, et al. Recommendations for diagnosis of Shiga toxin–producing Escherichia coli infections by clinical laboratories[J]. MMWR Recomm Rep, 2009, 58(RR-12):1-14.