Gram-värjäys – määritelmä: grampositiiviset/gramnegatiiviset bakteerit
Gram-värjäys selkokielellä: miten erotat grampositiiviset ja gramnegatiiviset bakteerit, värjäysperiaatteet, tulkinta ja merkitys diagnostiikassa.
Gram-värjäys (tai Gramin menetelmä) on laboratoriotekniikka, jolla luokitellaan bakteerit kahteen pääryhmään: grampositiivisiin ja gramnegatiivisiin. Nimi tulee sen keksijän, tanskalaisen lääkäri-biologi Hans Christian Gramin, mukaan. Menetelmä perustuu erilaisten bakteerien soluseinien kemiallisiin ja rakenteellisiin eroihin.
Miten Gram-värjäys tehdään (yksinkertainen työvaiheiden kuvaus)
Tavallinen Gram-värjäys sisältää seuraavat vaiheet:
- Kirkaste: värjätään kirkkaalla violettilla väriaineella (kristallivioletti), joka värjää kaikki solut.
- Mordantti: lisätään jodiliuos, joka muodostaa kristallivioletin kanssa suuremman, solukalvoissa vaikeammin liukenevan kompleksin (CV–I-kompleksi).
- Dekolorointi: pestään alkoholi- tai atsetoni-alikeinolla, joka poistaa värin niistä soluista, joiden seinärakenne ei pidä CV–I-kompleksia kiinni.
- Kontravärjäys: värjätään kirkkaalla punaisella värillä (yleensä safraniini tai fuksiini) — tämä värjäys tekee näkyväksi ne solut, joista alkuperäinen violetti väri poistui.
Aika ja käsittely (esim. dekoloroinnin kesto) vaikuttavat suuresti lopputulokseen; liian pitkä dekolorointi voi muuttaa grampositiiviset solut näennäisesti gramnegatiivisiksi ja liian lyhyt voi jättää gramnegatiiviset solut violeteiksi.
Miksi grampositiiviset ja gramnegatiiviset bakteerit värjäytyvät eri tavoin?
Erot johtuvat soluseinän rakenteesta. Grampositiivisilla bakteereilla on paksu kerros peptidoglykaania, joka sitoo ja pitää kiinni CV–I-kompleksista. Lisäksi teikohapot (teichoic acids) vaikuttavat soluseinän ominaisuuksiin. Gramnegatiivisilla bakteereilla on ohut peptidoglykaanikerros mutta niiden ulkokuoressa on ylimääräinen ulkoinen kalvo, joka sisältää lipopolysakkarideja (LPS). Dekolorointi liuottaa tai läpäisee tämän ulkokerroksen ja CV–I-kompleksi poistuu peptidoglykaanikerroksesta, minkä seurauksena kontravärjäyksellä ne näkyvät punaisina tai vaaleanpunaisina.
Tulkinta ja käytännön merkitys
Gram-värjäystulos antaa välittömän tiedon bakteerin gram-ominaisuudesta ja usein myös solumuodosta (kookit eli pallomaiset, bacillit eli sauvanmuotoiset yms.). Tieto on arvokas kliinisessä diagnostiikassa, koska se rajoittaa mahdollisia taudinaiheuttajia ja ohjaa alkuarvioita antibioottihoidosta — esimerkiksi monet beetalaktamaasit voivat vaikuttaa gramnegatiivisiin sauvoihin eri tavoin kuin grampositiivisiin kokkeihin. Samalla Gram-värjäys on nopea ja edullinen ensimmäinen tutkimus ennen tarkempia viljely-, biokemiallisia tai molekyylidiagnostiikan menetelmiä.
Rajoitukset ja poikkeukset
Kaikkia mikro-organismeja ei voida luokitella selkeästi Gram-värjäyksellä. Esimerkkejä poikkeuksista:
- Joillakin bakteereilla tulos on gram-vaihteleva tai epäselvä — esimerkiksi iäkkäät viljelmät voivat näyttää väärin.
- Mykobakteerit eivät värjäänny normaalisti Gramilla, koska niiden soluseinissä on vahvoja mykolihappoja (ne vaativat happovärjäyksen, eli acid-fast -menetelmän).
- Mykoplasmat eivät lainkaan omaa soluseinää, joten Gram-värjäys ei toimi.
- Intracellulaariset tai vaikeasti värjäytyvät lajit (esim. Legionella) voivat olla hankalia havaita pelkän Gramin avulla.
Lisäksi tekniset virheet (liian paksu näyte, väärä dekolorointi, vanha väriaine) voivat johtaa virhetulkintoihin.
Lyhyt historianote
Gram kehitti menetelmänsä yhdessä toisen tutkijan, Carl Friedländerin, kanssa työskenteltyään berliiniläisessä sairaalassa. Alun perin hän käytti testiä helpottaakseen keuhkoissa olevien bakteerien havaitsemista ja julkaisi menetelmänsä vuonna 1884. Menetelmä on säilynyt perustavanlaatuisena laboratoriotekniikkana siitä lähtien, vaikka väriaineita ja käytäntöjä on kehitetty ja standardoitu.
Gram-värjäys Staphylococcus aureus -bakteerin grampositiivisista kookoksista (violetilla) ja Escherichia coli -bakteerin gramnegatiivisista bakteereista (punaisella).
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä Gram-värjäys on?
V: Gram-värjäys on menetelmä, jolla bakteerit luokitellaan kahteen suureen ryhmään: grampositiivisiin ja gramnegatiivisiin.
K: Kuka keksi gramvärjäyksen?
V: Gram-värjäyksen keksi Hans Christian Gram.
K: Miten Gram-värjäys toimii?
V: Gram-värjäys värjää bakteerit niiden soluseinien kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien perusteella. Bakteereihin laitetaan violetti väriaine, joka värjää peptidoglykaanin, paksun kerroksen, jota esiintyy vain grampositiivisissa bakteereissa. Ensimmäisen värjäyksen jälkeen toinen värjäys (tavallisesti safraniini tai fuchsiini) antaa kaikille gramnegatiivisille bakteereille punaisen tai vaaleanpunaisen värin.
K: Miksi Gram-värjäys on tärkeä?
V: Gram-värjäys on tärkeä, koska se on lähes aina ensimmäinen vaihe bakteeriongelman tunnistamisessa.
K: Voidaanko kaikki bakteerit luokitella Gram-värjäyksen avulla?
V: Ei, kaikkia bakteereja ei voida luokitella Gram-värjäyksellä. Bakteereja, joiden kohdalla menetelmä ei toimi, kutsutaan "gram-vaihteleviksi" tai "gram-epämääräisiksi".
K: Mihin Gram käytti Gram-värjäystä alun perin?
V: Gram käytti Gram-värjäystä, jotta keuhkoissa olevat bakteerit olisivat helpommin havaittavissa.
K: Milloin Gram-värjäysmenetelmä julkaistiin?
V: Gram julkaisi Gram-värjäysmenetelmän vuonna 1884.
Etsiä