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Aulas 18 e 19 – Quantificação do crescimento microbiano 1 EMBASAMENTO TEÓRICO 1.1 Introdução Mensurar a presença de bactérias em dada amostra por vezes é um procedimento interessante, como nas indústrias alimentícias quando há a necessidade de averiguar o quão contaminado está um alimento e decidir se ele pode ser consumido levando em consideração a legislação vigente, ou ainda para os ecólogos quando desejam determinar e identificar as parcelas de microrganismos que habitam dado ambiente. A amostra a ser contabilizada pode ser líquida, como suco ou água de um poço, ou sólida, como massas e amostras de solo. Como é de se imaginar, amostras como essas apresentam uma quantidade enorme de células, onde resultaria em contagens praticamente impossíveis de realizar pelos métodos a seguir. Portanto há a necessidade de sempre diluir a amostra a ser contabilizada, empregando a metodologia das diluições seriadas. A diluição seriada consiste em, a partir de uma dada amostra devidamente homogeneizada que representa o material coletado, uma pequena parte deva ser misturada à água destilada ou qualquer outra substância que venha a servir como diluente, resultando em uma outra solução cuja quantidade de células seja bem menor que a primeira. Isso é importante para gerar uma amostra passível de ser contada com precisão e confiabilidade estatística, representando a partir de uma solução extremamente diluída a concentração presente na amostra inicial. Existem vários protocolos e metodologias que podem ser utilizados para realizar procedimentos de contagem, os mais simples e úteis serão comentados aqui, mas saiba que não existem apenas esses, sendo importante sempre procurar aquele que mais se adeque a amostra de interesse. De forma geral, são classificados em dois tipos: a contagem direta e indireta. Como os próprios nomes sugerem, na contagem direta o manipulador conta célula a célula, sendo a forma mais simples utilizando lâminas especiais para microscópio que custam no mínimo R$: 150,00, ou até mesmo equipamentos caríssimos, como os de citometria de fluxo. Já os métodos indiretos não visualizam as células em si, mas sim o resultado de sua multiplicação, como as colônias em placa ou o turvamento de culturas em caldo. 1.2 Contagem direta de microrganismos 1.2.1 Microscopia A contagem direta por microscopia é interessante nos casos onde o tempo é um fator limitante para a amostra, já que não é necessário realizar um novo cultivo dos microrganismos, e também quando se deseja obter informações taxonômicas a respeito de uma diversidade de células presentes na amostra, já que é possível empregar colorações específicas para células que apresentem características específicas de dado grupo, gênero, ou ainda espécie, sendo geralmente relacionado com marcação de florescência de algum componente proteico expresso por aquelas células. Diferente como você verá adiante com os métodos que envolvem o plaqueamento de amostras, na microscopia é imprescindível amostras concentradas em microrganismos, algo em torno de um milhão de células por mL para que bons resultados sejam alcançados. Isso é requerido para viabilizar o emprego da câmara de Petroff- Hausser, uma espécie de lâmina especial onde há um poço cujo volume é conhecido, nele há quadrantes de área conhecida, onde o manipulador deve contabilizar o número de células nos quadrantes e multiplicar pelo fator multiplicativo referente, resultando no número de bactérias por mililitro. Outro dispositivo similar é a Câmara de Neubauer, utilizado não para contagem de bactérias, mas sim de células eucarióticas, como as leveduras. Também possui poços padronizados e marcados, porém com algumas diferenças para comportar células maiores. São amplamente utilizadas em outras áreas das ciências biológicas, como na hematologia, onde auxiliam os profissionais a realizar a contagem dos tipos celulares que compõe o sangue, fornecendo dados para o exame sanguíneo mais básico de todos, porém indispensável para os diagnósticos, o hemograma. Figura 8.1 – Câmara de Neubauer utilizada para contagem de células diretamente sob o microscópio. Fonte: o autor O emprego dessas técnicas para contabilizar bactérias no dia a dia enfrenta algumas complicações sérias. Mesmo aplicando as devidas colorações para diferenciar células vivas das mortas é bem possível que o manipulador contabilize células inviáveis, o que acumula erros estatísticos ao número final, podendo gerar resultados altamente imprecisos. Em adição, alguns microrganismos possuem células extremamente diminutas, sendo bem difíceis de visualizar mesmo com lente de imersão, dessa forma células podem facilmente passar despercebidas aos olhos do manipulador. 1.3 Contagem indireta de microrganismos em placa - Pour Plate e Spread Plate A contagem indireta que emprega placas parte do pressuposto de que as colônias visualizadas após o tempo de incubação foram originadas a partir de replicações sucessivas de uma única célula primordial que se depositou naquele ponto do meio. Dessa forma, as replicações sucessivas foram capazes de gerar um número de células clonais tão grande ao ponto de que juntas pudessem ser visualizadas macroscopicamente, fundamentando assim o conceito de colônia. Porém, é sabido que o desenvolvimento bacteriano na prática não necessariamente condiz com essa teoria, já que há espécies de bactérias que geram colônias a partir de pequenos aglomerados de células, outras a partir de pequenas cadeias, sendo o resultado final idêntico. Essa importante observação levou a um novo parâmetro que pudesse englobar essa realidade para o objetivo das técnicas de contagem. Para contagem em placas é adotado que cada colônia é formada a partir de uma unidade formadora de colônia (UFC), abrangendo assim tanto espécies que formam agregados de células ou não. De forma contrária ao que já foi citado no tocante da contagem direta, para realizar contagens em placa é estritamente necessário realizar uma diluição seriada da amostra original. Fatores como espaço físico disponível, bem como nutrientes e excesso de metabólitos secundários resultantes do desenvolvimento dos microrganismos podem afetar o desenvolvimento de UFCs em placas contendo uma amostra demasiadamente concentrada, bem como a elevada carga microbiana se desenvolve em colônias impossíveis de serem contabilizadas devido ao seu tamanho bastante reduzido, impossibilitando a identificação dos limites das colônias. (Fig. 8.2) Figura 8.2 – Spread plate de diluições seriadas Da esquerda superior até a direita inferior as placas receberam inóculo de 10⁻¹ até 10⁻⁷. Note que a diferença de UFCs contáveis é clara entre as concentrações. É estatisticamente confiável para contagem uma placa que contenha entre 30 e 300 UFC. Fonte: o autor. Tão grave quanto ocorre se a amostra a ser contada estiver diluída em excesso. O manipulador irá contabilizar um número baixo de células que não condiz com um intervalo estatisticamente confiável para representar com confiança a real quantidade de células da amostra original a partir daquela diluição. Como padronização do método é utilizado um intervalo de 30 a 300 UFC como confiável estatisticamente. É importante salientar que é recomendado um inóculo purificado para realizar a contagem, visto que bactérias diferentes possuem necessidades fisiológicas diferentes, podendo resultar em leituras errôneas devido a subdesenvolvimento de UFCs devido à carência nutricional ou tempo insuficiente para o desenvolvimento. Para isolados contendo bactérias não fastidiosas pode ser empregado o meio Plate Count Agar (PCA), quando houver alguma necessidade nutricional o mesmo deverá ser devidamente suplementado. Contudo, também é usual o emprego de meios seletivos e/ou diferenciais para contar um determinado tipo de microrganismo a partir de uma amostramista. O Spread Plate utiliza uma Alça de Drigalski para espalhar o inóculo sobre a superfície do meio, já o Pour Plate utiliza o inóculo aplicado diretamente no meio de cultura ainda líquido, onde movimentos suaves são responsáveis por homogeneizar a mistura de ambos. O resultado de ambas as técnicas é visualmente característico, a primeira resulta em um crescimento superficial e bem espalhado, já a segunda gera um crescimento difuso com colônias reduzidas crescendo não somente na superfície, mas também na porção interna do meio. 2 PRÁTICA N° 8 - CONTAGEM DE VIÁVEIS EM PLACA 2.1 Materiais -Cultura bacteriana em caldo; -Tubos falcon com salina estéril; -Pipeta automática com ponteiras estéreis; -Agitador; -Placa de Petri estéril; -Meio PCA em placa; -Meio PCA fundido; -Alça de Drigalski. 2.2 Metodologia 2.2.1 Pour Plate -Assepticamente, transportar uma alíquota de 1 mL da cultura em caldo para um tubo contendo salina; -Homogeneizar no agitador (agora sua amostra este diluída à 10⁻¹); -Continue diluindo até a concentração de 10⁻⁷; -Assepticamente, despeje 1 mL da suspensão bacteriana diluída em uma placa de Petri; -Despeje o meio PCA líquido sobre o inóculo (certifique-se que a termperatura esteja adequada para não ocorrer a morte do inóculo); -Realize movimentos circulares para homogeneizar e espere solidificar; -Incubar em condições ótimas por 24 Hrs; -Realizar a contagem de colônias; -N° colônias contabilizadas (entre 30 e 300) x diluição da amostra = UFC/mL 2.2.2 Spread Plate -Assepticamente, transportar uma alíquota de 1 mL da cultura em caldo para um tubo contendo salina; -Homogeneizar no agitador (agora sua amostra está diluída à 10⁻¹); -Continue diluindo até a concentração de 10⁻⁷; -Pipetar 0,1 mL da suspensão bacteriana em placa contendo meio PCA sólido; -Espalhar o líquido utilizando a Alça de Drigalski; -Incubar em condições ótimas por 24 Hrs; -Realizar a contagem de colônias; -N° colônias contabilizadas (entre 30 e 300) x diluição da amostra = UFC/mL 3 EXERCÍCIOS - Quais as diferenças entre o Spread Plate e o Pour Plate quanto à metodologia? -O resultado deles é o mesmo? -O que é uma unidade formadora de colônia? -Por que devemos realizar a diluição seriada das amostras antes de realizar a contagem? Como seria esse processo? REFERÊNCIAS LEBOFFE, M. J.; PIERCE, B. E. Section 18: Quantitative Microbiology. In: LEBOFFE, M. J. (Ed.). A Photographic Atlas for the Microbiology Laboratory. 4. ed. La Mesa: Morton, 2011. p. 217–222. MADIGAN, MICHAEL T. et al. Cap. 5: Crescimento e controle microbiano. In: MADIGAN, M. T. (Org.) Microbiologia de Brock. 14. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. p. 143–182. TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L Cap. 6: Crescimento Microbiano. In: TORTORA, G. J. (Org.) Microbiologia. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2012. p. 156 - 183.
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