沙眼衣原體的實驗室檢查包括病原學方法和非病原學方法。病原學方法包括衣原體直接鏡檢、衣原體培養、衣原體抗原檢測（ 免疫層析法、酶聯免疫法和直接免疫熒光法）、衣原體核酸檢測（包括核酸探針雜交和PCR）；非病原學方法包括衣原體抗體檢測（用 衣原體抗原檢測血中特異的衣原體抗體）、組織病理和尿白細胞計數。本篇內容主要介紹標本直接檢查。
一、直接顯微鏡檢查
1、Giemsa染色或碘染色
Giemsa染色或碘染色臨床標本的衣原體直接鏡檢C.t可在敏感細胞中增殖，在細胞中形成包涵體。用拭子搽落或白金耳刮落含有 包涵體的黏膜細胞直接涂片，做Giemsa染色或碘染色，如發現有一定數量的具有特征性的包涵體則可作出診斷。
此法簡便易行，但僅適用于新生兒眼結膜炎刮片的檢查，對泌尿生殖道沙眼衣原體感染的診斷不夠敏感，一般不直接應用于臨 床標本的檢測。
2、直接免疫熒光試驗（DIF）
已有15種血清型的衣原體主要外膜蛋白制成單克隆抗體，并用熒光素做標記。當標本中存在衣原體時，針對沙眼衣原體主要外 膜蛋白或脂多糖的單克隆抗體與相應的抗原結合，單克隆抗體標有熒光素，在熒光顯微鏡下，陽性者可見到亮蘋果綠的原體和始體。
此法診斷沙眼衣原體感染的敏感性為70%～90%，特異性為83%～99%。30～40分鐘即可出結果。標本的貯存和運送方便，標本中 的沙眼衣原體不必是存活的或是有感染性的。由于已經有商品化的試劑盒供應，方便了使用。因而有些實驗室將它和衣原體培養并列為 擴大的“金標準”。缺點是在低感染率的人群中敏感性差，受實驗人員的主觀影響大。
它最適宜用來檢測沙眼衣原體高流行率人群（如性病門診患者）。
二、酶聯免疫吸附試驗
先將處理過的固相載體（微孔或珠子）和標本一起孵育，如標本中含有衣原體，即可吸附于固相載體上。把未結合的物質洗去 后，再將固相載體與抗衣原體抗體結合，然后再加入含有辣根過氧化物酶的抗體（二抗），二抗能與固相載體上的抗原抗體復合物發生 反應。然后再加入底物和鄰苯二胺溶液，酶能將其氧化成桔黃色，顏色的深淺和抗原的量成正比，顏色可用酶標儀測出，當標本的吸收 值大于或等于閾值時則視標本中含有C.t。
此法的一個顯著優點是自動化程度高，可同時檢測大批量標本，敏感性較高（67%～90%），特異性強（92%～97%），陽性預期 值基本可靠（32%～87%）。用儀器判定結果，結果較為客觀。
最適宜用來檢測沙眼衣原體高流行率人群。在低流行率的人群中應用時，解釋結果宜慎重。
三、膠體金免疫沉淀法 該法是將附有衣原體單抗的乳膠顆粒（膠體金）復合物吸附于濾紙上，將濾紙夾在兩塊塑料板中間。如加入的標本中含有衣原體抗原， 則標本中的抗原與結合有乳膠（膠體金）的單抗結合。復合物由于毛細作用向前擴散移動，在結果窗中與二抗結合作用出現一條紅線， 標本即為陽性。
本試驗敏感性為87%，特異性為98.8%。試驗方法簡單，出結果快。但敏感性較差，標本需要有一定量的抗原，抗原含量低時可 出現假陰性。
四、分子生物學方法 近年來，隨著分子生物學的飛速發展，許多分子生物學診斷方法相繼出現，核酸雜交（核酸印跡法、斑點印跡法和組織原位雜交法等） 特別是核酸擴增試驗已不斷用于衣原體的診斷。
1、核酸雜交
核酸雜交是最早用于衣原體診斷的分子生物學方法，其基本原理是具有一定同源性的二條核酸單鏈在一定條件下（適當的溫度 和離子濃度等）按堿基互補的原則形成雙鏈。雜交過程高度特異，雜交的雙方是探針和待檢核酸，待檢核酸是衣原體特異的基因或質粒 DNA，探針用放射性同位素或非放射性物質標記，以利于信號的檢測。根據C.t染色體和質粒的DNA序列設計DNA探針。
目前已有診斷衣原體的商品化探針試劑盒，它是利用標記有熒光素吖啶橙的單鏈 DNA 來檢測靶衣原體中的rDNA。當形成一定的 RNA-DNA復合物后，通過化學發光儀讀出結果，敏感性和特異性分別為70%～92%和97%～98%。
2、核酸擴增
核酸擴增試驗是繼核酸雜交試驗之后又一個重要的檢測手段。試驗通過對特定對象（靶DNA）的擴增放大，使檢測的敏感性大大 提高。
目前使用最廣泛的是聚合酶鏈反應（PCR）。測定衣原體DNA，敏感性80%～92%，特異性99%（男性患者尿道標本和生殖道標本無 差別，女性尿道標本的敏感性較陰道標本低）。用于診斷沙眼衣原體感染的PCR法已有商品化試劑盒。
PCR法診斷泌尿生殖道沙眼衣原體感染的敏感性高，在細胞培養陰性者亦能檢測出沙眼衣原體感染。一種PCR（以質粒DNA順序為 引物）陽性而培養陰性的標本可以用另一種PCR（以不同的質粒DNA順序或主要外膜蛋白基因順序為引物）證實，說明可能并非是PCR假 陽性結果。然而，也有報告由于“殘留”污染而造成PCR假陽性，或因標本中含有Taq酶抑制物質而使PCR呈假陰性。在PCR反應體系中加 入內參照可以發現假陰性問題，此時可將標本以反復凍融幾次或凍存較長時間或稀釋等方法來解決。
臨床上，PCR的結果應該結合病史和治療情況進行分析，必要時重復取材或在另一部位取材作試驗。沙眼衣原體核酸擴增技術的 另一進展是可用清晨首次尿（或禁尿4小時后的首次尿）作為標本。美國2015年性傳播疾病診療指南中，沙眼衣原體的診斷提到的 方法就是NAATs，并且提到了清晨首次尿同樣可以用于沙眼衣原體感染的診斷。由于尿液取材方便，對患者無侵害，因此這種方法適合 于在不同人群中進行大規模篩查，也適合于邊遠地區標本采集后運送至中心實驗室進行檢測。
PCR檢測技術在衣原體感染中的應用前景是：C.t 泌尿生殖道感染的早期診斷，尤其適用于無癥狀攜帶者或輕癥患者的診斷；做 衣原體感染的分子流行病學調查，為性傳播疾病的監測提供依據。
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