KULTURNI MEDIJI: ZGODOVINA, FUNKCIJA, VRSTE, PRIPRAVA - BIOLOGIJA - 2025

V mediji kultura so posebne prehranske priprave za oživitev gospodarstva, izolacijo in vzdrževanje bakterijskih in glivičnih mikroorganizmov. Ti mediji so lahko trdni, tekoči ali poltrdni.

Louis Pasteur je prvi pokazal, da se v juhi, narejeni iz kuhanih kosov mesa, bakterije uporabljajo v velikem številu, in sicer tako, da juho porjavijo. V tem smislu pasterjev mesni juh velja za prvo uporabljeno tekoče gojišče.

Surova in pripravljena gojišča (trdna in tekoča). Vir: Flickr

Nato je Robert Koch s pomočjo svojih sodelavcev Juliusa Richarda Petrija in Walterja Hesseja naredil velik napredek. Prva je zasnovala Petrijevo posodo, ki se uporablja še danes; drugi pa se mu je zgodil, da je želatino zamenjal z agar-agarjem, da bi pripravil trdne kulture kulture, kar je bilo zelo pomembno, saj so želatino razkrojili nekateri mikroorganizmi.

Trenutno obstaja veliko razredov kulturnih medijev z različnimi nameni, zato jih razvrščamo glede na svojo funkcijo: med najpomembnejše lahko omenimo hranilne, selektivne, diferencialne, transportne, obogatljive in štetne kulturne medije. kolonije, vzdrževanje in testiranje občutljivosti.

Nekateri kulturni mediji so posebni za opazovanje kemičnih reakcij in so zelo koristni za identifikacijo vpletenih mikroorganizmov. Med njimi lahko omenimo: Kligler medium, MIO, LIA, citrate, med drugimi.

Zgodovina

Prvi kulturni medij je pripravil Louis Pasteur, ko je skušal pokazati, da življenje mikrobov ni plod spontane generacije, ampak da se lahko mikroorganizmi množijo in tudi, da prihajajo iz zraka.

Pripravil je juho s koščki mesa in opazil, da se je po nekaj dneh, ko je bil izpostavljen zraku, postalo motno in v juhi je bilo občutno veliko mikroorganizmov. Hkrati je še en juha s prej kuhanimi in hermetično zaprtimi kosi mesa, ko so dnevi minili.

To je pritegnilo pozornost mnogih raziskovalcev in spoznali so, da so ti mikroorganizmi odgovorni za razgradnjo mesa in povzročanje nekaterih bolezni.

Zaradi tega je bilo ključno ustvariti način za razmnoževanje teh mikroorganizmov v laboratoriju, da bi jih lahko še naprej preučevali.

V tem smislu je Robert Koch neprecenljivo prispeval k izboljšanju nekaterih laboratorijskih tehnik, zlasti tistih, povezanih z izolacijo bakterij, ko je uvedel koncept trdnega gojišča.

Sprva je rezine krompirja uporabil kot trden medij, kasneje pa je mesnim juham z boljšimi rezultati dodal želatino. Vendar pa so bili časi, ko se žele stopi in spremeni v tekočo kulturo. Danes je znano, da se to zgodi, ker so nekatere bakterije sposobne hidrolizirati želatino.

Takrat je eden od njegovih sodelavcev prišel na idejo, da bi uporabil agar-agar, spojino, ki jo je njegova žena uporabljala za zgoščevanje sladkarij.

Ta rudimentarni kulturni medij je postopoma postal bolj izpopolnjen, dokler ne doseže kulturnih medijev, ki so znani danes.

Sestava

Vsak medij ima drugačno sestavo, vendar je nujno, da vsebuje specifična hranila za dober razvoj vrste mikroorganizma, ki se išče.

Vsebuje lahko tudi posebne kemične snovi, ki pomagajo razkriti presnovno pot, ki jo ima določen sev ali ki kažejo prisotnost nekaterih encimov.

Drug pomemben element je uporaba puferskih snovi. Te pomagajo vzdrževati osmotsko ravnovesje medijev in pH.

Vsebujejo lahko tudi ogljikove hidrate in pH indikator za prikaz fermentacije dodanega sladkorja. Če pride do nakisanja, ki nastane pri fermentaciji, bomo opazili spremembo barve medija.

Nekateri kulturni mediji vsebujejo zaviralne snovi. Glede na uporabljeno snov bo rast nekaterih mikroorganizmov omejena, prednost drugih pa naklonjena.

Vrste kulturnih medijev

Kulturni mediji so razvrščeni po različnih kriterijih. To so: glede na skladnost, sestavo in delovanje.

- Glede na njegovo doslednost

Tekočine

Ne vsebujejo agar-agarja. Rast bakterij ali gliv je razvidna iz motnosti brozge, ki je prvotno prosojna.

Trdna

Vsebujejo med 1,5 do 2% agar-agarja. Strjena zmes ima površino, ki se upira finemu gibanju platinastega ročaja, ne da bi ga zlomila.

Poltrdna

Vsebujejo približno 0,5% agar-agarja, zato je vmesno stanje med tekočim in trdnim. Idealno za medije, ki služijo za prikaz gibljivosti. Priporočamo jih tudi za ohranjanje sevov, saj vlago ohranjajo precej dlje.

Dvofazni

So mediji, ki so pripravljeni tako, da obstaja trdna faza in na tem tekoč medij. Široko se uporablja za krvne kulture.

- Glede na sestavo

Naravno naraščajoči mediji

So snovi, ki jih vzamemo neposredno iz narave za gojenje bakterij, ki jim zagotavljajo okolje, ki je blizu temu, kako se normalno razvijajo v ekosistemu. Primer mleka, sokov, razredčene krvi, seruma itd.

Sintetični kulturni mediji

Dandanes se najpogosteje uporabljajo, so dehidrirani mediji, ki jih pridobivamo v trgovskih hišah in katerih celotna kemijska sestava je znana, saj so strateško zasnovani glede na vrsto mikroorganizma, ki ga je treba izolirati.

Polsintetični kulturni medij

Gre za kombinacijo sintetičnega medija, ki mu je dodan naravni element za obogatitev medija.

Medij za celično kulturo

So poseben medij za gojenje virusov, saj ti mikroorganizmi ne morejo preživeti zunaj celic, vsebovati morajo tkivo ali žive celice živali ali rastline.

Primer: opične kulturne celice ledvic ali embrionirana jajca.

- Glede na njegovo uporabnost

Hranilna, selektivna, diferencialna, transportna, obogatitvena, identifikacijska, količinsko določljiva kolonija, vzdrževanje in testiranje občutljivosti. Opisane bodo pozneje.

Funkcija

Ne glede na vrsto kulturnega medija imajo vsi nekaj skupnega in to je, da olajšajo ali pospešijo razmnoževanje določenih mikroorganizmov. Razlika je v sestavi vsakega od njih, kar je odločilni dejavnik za končno uporabnost, ki jo bodo imeli.

Vsak od obstoječih kulturnih medijev je strateško zasnovan za specifično funkcijo, za katero je bil ustvarjen, torej vsi imajo temelje, ki urejajo smernice njihove posebne funkcije.

Treba je opozoriti, da je treba gojišče, ki ga enkrat posejemo, izpostaviti temperaturam in kisiku, ki ustreza vrsti bakterij ali gliv, ki jih je treba izolirati.

Če želite na primer izolirati mezofilne anaerobne bakterije, lahko uporabite krvni agar in 48 ur inkubirate v anaerobnih pogojih (brez kisika) pri 37 ° C.

Če je treba glivico izolirati, uporabimo agar Sabouraud z antibiotiki. Inkubiramo ga v aerobiozi, pri sobni temperaturi nekaj dni, saj slednje počasi rastejo.

Hranljivi enostavni mediji za kulturo

Kot pove že njegovo ime, ti kulturni mediji vsebujejo hranilne snovi, kot so viri vitaminov, aminokislin, dušika in ogljika, med njimi lahko omenimo: mesni ekstrakt ali ekstrakt kvasa, koruzni škrob, prebavni trebušni slinavki, peptoni, glukoza, med ostalimi.

Vsebujejo tudi druge sestavine, ki okolju zagotavljajo osmotsko ravnovesje, saj večina rastlin potrebuje pH blizu 7,0. Ti elementi so med drugim lahko: natrijev klorid, dinatrijev fosfat.

Redčilo je destilirana voda, trdni mediji pa imajo agar-agar.

Namen teh kulturnih medijev je obnoviti bakterijsko ali glivično mikrobioto, ki obstaja v danem vzorcu. Ne razlikuje med mikroorganizmi, saj je sposoben gojiti veliko število bakterij, tako gram ali gram negativno, kot tudi kvasovke in micelijske glive.

Priporočamo jih za sejanje vzorcev z običajno sterilnih mest. Vendar pa niso primerni za pretirane mikroorganizme.

Koristni so tudi za vzdrževanje sevov, če ne vsebujejo glukoze.

Obogateni kulturni mediji

Če preprostim hranilnim sredstvom dodamo kri ali segreto kri, postanejo obogateni mediji (krvni agar in čokoladni agar).

Ti mediji so zelo uporabni za sejanje običajno sterilnih vzorcev, za reševanje šibkih sevov in za izolacijo prehransko zahtevnih mikroorganizmov.

Mediji selektivne kulture

Med selektivne kulture za kulturo poleg tega, da vsebujejo bistvena hranila za rast nekaterih mikroorganizmov, ki jih zanimajo, dodajo tudi zaviralne snovi, kot so med drugim antibiotiki, protiglivična zdravila, barvila, žolčne soli.

Snovi zaviralcev so namenjene zmanjšanju raznovrstnosti sevov, ki lahko rastejo, in spodbujajo rast posebne skupine, ki jo je treba rešiti.

Primer: ES juha (posebna za skupne in fekalne kolilike) ali agar Sabouraud z antibiotiki (specifično za glive).

Mediji o diferencialni kulturi

Diferencialni mediji vsebujejo prehranske elemente, potrebne za rast določene skupine mikroorganizmov, in vsebujejo tudi snovi, ki se bodo ob prisotnosti določenih mikroorganizmov presnavljale ali razgradile.

To pomeni, da bodo nastale kemične reakcije, ki se bodo tako ali drugače izkazale v gojišču.

Nekatere reakcije alkalizirajo ali zakisajo medij, zahvaljujoč prisotnosti indikatorja pH pa lahko te spremembe dokažemo z barvnim premikom v mediju in koloniji.

Zato lahko med veliko skupino bakterij, ki bodo lahko rasle v tem mediju, tiste, ki snov presnovijo ali razgradijo, in tiste, ki tega ne opazujejo, preprosto z opazovanjem barve kolonije in gojišča.

Krvni agar na primer omogoča razlikovanje bakterij, ki povzročajo beta hemolizo (bistra halo), od tistih, ki povzročajo alfa hemolizo (zelenkasto halo), in tistih, ki ne povzročajo hemolize.

Izbirni in diferencialni mediji

Primer tega je, kaj se zgodi v agarju MacConkey. Je selektiven, saj omogoča le rast gram-negativnih bacilov; in je različen, saj lahko bakterije, ki fermentirajo laktozo (kolonije fuksije), razlikujemo od bakterij, ki ne fermentirajo (bledo roza ali brezbarvna).

Mediji prometne kulture

Kot pove že njihovo ime, so sredstva, ki se uporabljajo za prevoz vzorcev, odvzetih na bolj ali manj oddaljenem mestu, v laboratorij, ki bo vzorec obdelal. Transportni medij hrani vzorec v najboljših pogojih, tako da se pridobijo zanesljivi rezultati.

Ti kulturni mediji imajo zelo posebne značilnosti, saj jih ne moremo preseči s hranili, saj mora prisotna bakterijska populacija ostati sposobna preživeti, vendar brez večjega števila.

Na splošno so poltrdni mediji, ki omogočajo, da vzorec ostane hidriran. Pri čim hitrejšem odvzemu vzorca v laboratorij ne sme biti nobenega kompromisa. Primeri prevoznih sredstev: Stuart medium, Cary Blair in Amies.

Mediji za bogatenje kulture

Ti kulturni mediji so tekoči. Uporabljajo se za reševanje specifičnih patogenov, ki so lahko v nekem času v vzorcu prisotni v minimalni količini.

Koristno je tudi rešiti patogeni sev, ki je lahko šibek od katerega koli predhodnega zdravljenja. Na primer: voda s peptonom, tioglikolat in juha iz selenita.

Ti mediji vsebujejo zaviralne snovi, ki preprečujejo rast mikrobiote in specifična hranila, ki spodbujajo razvoj mikroorganizma, ki nas zanimajo.

Mediji za kulturo za namene identifikacije

Ti mediji vsebujejo snovi, ki jih lahko kemično presnavljajo nekatere bakterije, pri čemer nastajajo kemične reakcije, ki kažejo na prisotnost specifičnih encimov ali presnovnih poti.

Zato se uporabljajo kot biokemijski testi, ki pomagajo pri prepoznavanju rodu in vrst določene skupine sevov. Primer: Kliglerjev medij kaže, ali mikroorganizem lahko fermentira glukozo in laktozo, če proizvaja vodikov sulfid in plin.

Ta medij vsebuje razkriti snovi, ki omogočajo opazovanje reakcije, na primer indikator pH, in železove ione.

Ta preprost test lahko razlikuje dve veliki skupini bakterijskih mikroorganizmov, kot so bakterije iz družine Enterobacteriaceae, od tako imenovanih ne fermentirajočih bakterij.

Mediji za štetje kolonij

To so preprosti, neselektivni mediji, ki služijo za količinsko določitev mikrobne populacije, kot je standardni medij za štetje. Vrsta mikroorganizma, ki bo zrasel v tem mediju, bo odvisna od temperaturnih in kisikovih razmer, ki se vzpostavijo.

Gojišča za testiranje občutljivosti

Standardiziran medij v ta namen je Müeller Hinton agar, ta medij je idealen za oceno vedenja različnih antibiotikov do izoliranega patogenega mikroorganizma.

Posebej je koristen pri nezahtevnih bakterijah, medtem ko se pri prelepih bakterijah lahko uporablja le, če ga dopolnimo s krvjo.

Gojišča za vzdrževanje

Namen teh sredstev je razmnoževanje mikroorganizma in tudi ohranjanje sposobnosti preživetja bakterij ali glive čim dlje in tudi ohranjanje njegovih fizioloških funkcij.

Pomembna značilnost je, da ta vrsta medija ne sme vsebovati glukoze, ker čeprav je element, ki zagotavlja hitro rast, tudi njegova fermentacija proizvaja kisline, ki zmanjšujejo življenjsko dobo mikroorganizma.

Nekateri laboratoriji morajo nekatere mikroorganizme ohranjati sposobne za kasnejšo uporabo v raziskovalnih študijah, notranjih kontrolah ali v izobraževalne namene.

Priprava

Trenutno obstaja veliko komercialnih blagovnih znamk, ki distribuirajo različne kulturne medije. Medij je na voljo v liofilizirani ali dehidrirani obliki, ki je v nepropustnih kozarcih in zaščiten pred svetlobo.

Vsak medij je opremljen z etiketo, ki določa ime medija, njegove sestavne dele, številko serije in koliko tehtamo, da pripravimo liter gojišča.

Destilirana voda se uporablja kot razredčilo. Odtehtano količino raztopimo v litru destilirane vode, dokler se zmes ne homogenizira. Večina medijev je 15 minut avtoklavirana, s pritiskom 15 kilogramov, temperaturo 121 ° C.

Tekoči mediji se samodejno klavirajo že v ustrezne delovne epruvete, medtem ko se trdni mediji samodejno klavirajo v erlenmajerske bučke.

Slednje lahko stojijo, dokler ne dosežejo temperature 55 ° C, in jih postrežemo v petrijevih posodah znotraj laminarne pretočne nape ali v bližini gorilnika Bunsen. Pustijo, da se strdijo in shranijo v hladilniku na glavo.

Obstajajo tudi trdni nosilci kulture, ki se porazdelijo v epruvete, ki omogočajo strjevanje bodisi v čepkih (naravnost) bodisi v kljuni piščali (nagnjeni).

Pred uporabo katerega koli pripravljenega gojišča, bodisi trdnega ali tekočega, ga je treba pred setvijo vzorca temperirati.

Pomen

Kulturni mediji so nedvomno zelo dragoceno delovno orodje za mikrobiologe, saj omogočajo, da si povrnejo povzročitelja okužbe, ki lahko v določenem trenutku prizadene posameznika ali okuži živilo, okolje ali površino.

V tem smislu lahko rečemo, da ima mikrobiologija različna področja, med njimi so klinična, industrijska, okoljska, živilska mikrobiologija, med njimi pa se uporabljajo tudi kulturni mediji.

Seveda se lahko vrsta uporabljenega medija v vsakem primeru razlikuje glede na potrebe in vrsto obdelanega vzorca. Skupina mikroorganizmov je iskala tudi vplive.

Izolacija patogenega mikroorganizma ali vzroka kakršne koli kontaminacije je bistvenega pomena za učinkovito zdravljenje ali sprejetje postopkov, ki pomagajo odstraniti zadevno onesnaževalo.

V primeru klinične mikrobiologije ni pomembno samo izoliranje mikroorganizma in njegovo identificiranje (poznajte rod in vrste), ampak je treba opraviti tudi antibiogram.

Ta študija, ki uporablja tudi medij za kulturo, nam bo omogočila, da povemo, kateri protimikrobni zdravilo je občutljivo in katero odporno ali skratka, ki se lahko uporablja kot zdravljenje in kateri ne more.

Zato kulturnega medija na splošno ne moremo primanjkovati v mikrobiološkem laboratoriju, ne glede na področje.

Nazadnje lahko rečemo, da so kulturni mediji omogočili raziskovanje različnih vidikov tako bakterij kot gliv.

Kontrola kakovosti kulturnih medijev

Priprava in uporaba kulturnih medijev ne smeta biti olajšana. V vsakem laboratoriju mora biti oddelek, ki na medije uporablja protokole za nadzor kakovosti, vsakič ko se pripravijo nove serije in tako zagotovijo, da so pravilno pripravljene, sterilne in funkcionalne.

Za oceno njihove sterilnosti se iz vsake serije naključno vzame en ali dva gojišča in se nekaj dni inkubira pri 37 ° C (rast ne sme biti). Za preverjanje njihove funkcije se uporabljajo pravilno gojeni in sposobni referenčnih sevov ATCC (American Type Culture Collection).

Odstranjevanje kulturnih medijev

Po uporabi kulturnega medija ga je treba odstraniti tako, da ne onesnažuje okolja.

Za to se material sterilizira v avtoklavu, preden se zavrže. Kasneje se material odstrani iz steklovine. Slednje se nato opere, posuši, sterilizira in shrani za kasnejšo uporabo. V primeru uporabe plošč za enkratno uporabo se te sterilizirajo in kasneje zavržejo v posebne vrečke.

Reference

1. Borrego Mikrobiologija v znamkah VIII. Robert Koch: Triumf vztrajnosti (I). Novice SEM 2018, 117 (1): 1–18 Univerza v Malagi. Dostopno na: jornades.uab.cat/
2. Volcy C. Geneza in evolucija Kochovih postulatov in njihov odnos s fitopatologijo. Colombov pregled. 2008; 26 (1): 107–115. Dostopno na: scielo.org.co/
3. Burguetsko jezero Nancy, grad Abraham Lourdes. Nadzor kakovosti kulturnih medijev, ki se uporabljajo pri spremljanju okolja klasificiranih proizvodnih površin Rev Cubana Hig Epidemiol 2013; 51 (2): 155–160. Na voljo v: scielo.
4. Bonilla M, Pajares S, Vigueras J, Sigala J, Le Borgne S. Didaktični materialni priročnik osnovnih mikrobioloških praks. Metropolitanska avtonomna univerza. Oddelek za naravoslovje in tehniko. Enota Cuajimalpa. 2016.Dostopno na: cua.uam.mx/
5. Carbajal A. Mediji za celično kulturo: pregled. Labome Svet laboratorijev. Medicinski center Univerze v Pittsburghu, ZDA. 2013 na voljo v: es /
6. Koneman E, Allen S, Janda W, Schreckenberger P, Winn W. (2004). Mikrobiološka diagnoza. 5. izd. Uredništvo Panamericana SA Argentina.
7. Forbes B, Sahm D, Weissfeld A. (2009). Mikrobiološka diagnoza Bailey & Scott. 12 izd. Uredništvo Panamericana SA Argentina.