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MICROBIOLOGIA Olá! Os meios de cultura podem ser usados para manter ou armazenar culturas bacterianas, além de identificar ou diferenciar espécies ou grupos bacterianos para fins de estudo, diagnóstico ou até para testes de sensibilidade. No entanto, precisamos escolher o meio de cultura adequado para possibilitar o crescimento ordenado e, posteriormente, interpretar os resultados do cultivo conforme os aspectos que a cepa apresentar. Nesta aula, iremos abordar sobre os principais meios de cultura usados em laboratório e suas utilidades. Bons estudos! AULA 5 – MEIOS DE CULTURA 5 MEIOS DE CULTURA Para crescer e reproduzir, as bactérias precisam de fontes de nutrientes, como nitrogênio, carbono, fósforo e enxofre. Nos laboratórios, temos a possibilidade de observar esse crescimento in vitro no interior de tubos ou placas contendo um meio de cultura, que precisam ter os nutrientes necessários. No entanto, os nutrientes necessários podem alterar conforme a espécie cultivada, portanto, não existe um meio que se adeque a todas as bactérias. Com isso, foram criados diversos meios de cultura, cada um com nutrientes específicos para permitir o crescimento de vários microrganismos ou de espécies e grupos microbianos específicos. Madigan et al. (2016) ressaltam que os meios de cultura não servem somente para isolar colônias bacterianas, eles também possibilitam que identifiquemos as bactérias, tanto as que pertencem a um grupo específico quanto as que pertencem a uma determinada espécie. É fundamental termos a capacidade de identificar os diversos meios de cultura, bem como a utilidade de cada um, para podermos escolher o que será mais útil dependendo da intenção do estudo ou das características da bactéria. Podemos separa os meios de cultura em duas grandes categorias, sendo elas os meios complexos e os meios definidos. ➢ Meios definidos: Também conhecidos como meios sintéticos, são meios que sabemos a composição, tanto quantitativa quanto qualitativamente, já que são desenvolvidos com quantidades precisas de compostos inorgânicos e orgânicos. São muito usados no cultivo de bactérias autotróficas e em trabalhos experimentais. ➢ Meios complexos: Ao contrário do anterior, não sabemos exatamente sua composição, no entanto, temos conhecimento que possuem diversas fontes de nutrientes, como extratos de carne, de leveduras, de soja, de carnes ou de plantas, podem também conter proteína de leite e produtos microbianos. São os mais usados em procedimentos laboratoriais de rotina. Além dessas categorias, Tortora, Funke e Case (2017) agrupam os meios de cultura nas seguintes categorias: ➢ Meios de conservação e transporte: Não possuem nutrientes, apenas um agente redutor. São meios usados para previnir oxidação e desidratação enzimática, tornar o ambiente viável e garantir a sobrevivência das culturas. Dentre os principais, podemos citar o meio de salina tamponada, de Cary Blair, ágar nutriente e o meio Stuart. ➢ Meios de teste de sensibilidade aos antibióticos: Como o próprio nome já diz, são usados nos antibiogramas para definir qual antibiótico a bactéria é sensível. Os principais exemplos são o ágar Muller Hinton, o HTM (haemophilus test medium, usado somente para detectar a sensibilidade do Haemophilus influenzae), ágar Muller Hinton Sangue. ➢ Meios seletivos: Muito usados para impedir o crescimento de alguns microrganismos seletivamente, enquanto estimulam o crescimento da espécie desejada. Alguns exemplos são o ágar SS (Salmonella Shigella) e o ágar Thayer-Martin. ➢ Meios diferenciais: Consistem em meios capazes de diferir as bactérias conforme as características da colônia desejada, muitas vezes mudando a coloração da cepa. Os mais conhecidos são o ágar sangue e o ágar-BEM. ➢ Meios enriquecidos: Costumam ser empregados para cultivar microrganismos fastidiosos, isto é, nutricionalmente exigentes, que tem a possibilidade de ter o crescimento impedido caso outras bactérias estejam no mesmo ambiente em maior número. Também podem ser considerados seletivos por favorecerem o crescimento das bactérias fastidiosas sobre as demais. Alguns exemplos são o caldo Selenito, o ágar Chocolate e o caldo tetrationato. 5.1 Meios de cultura mais conhecidos 5.1.1 Ágar Sangue Consiste em um meio sólido e, portanto, deve ser empregado em placas. É constituído, em grande parte, por sangue desfibrinado de coelho e carneiro misturado com peptonas. Por ser rico em nutrientes, possibilita o crescimento da maioria dos microrganismos, no entanto, não favorece o crescimento de determinadas bactérias fastidiosas, como Coxiella burnetti e Mycoplasma pneumoniae, por ambos os motivos citados, não pode ser considerado um meio enriquecido ou seletivo. Como vimos anteriormente, o ágar sangue é um meio diferencial, uma vez que é usado na análise diferencial de produção da hemólise das bactérias Staphylococcus ssp. e Streptococcus ssp., bem como no reconhecimento presuntivo de Haemophilus ssp. (BRASIL, 2004). Segundo Trabulsi e Alterthum (2008), podemos usar a prova do satelismo para identificar o Haemophilus. Para isso, precisamos preparar o cultivo de uma suspensão de bactéria com a provável presença dessa bactéria em ágar sangue e inocular o Staphylococcus aureus (que libera o fator V) em forma de estria. Como o Haemophilus precisa do fator V para se desenvolver, observaremos um crescimento em forma de satélite em volta da estria de Staphylococcus aureus. Vale ressaltar que determinadas espécies do gênero Staphylococcus e Streptococcus podem quebrar as hemácias, podendo promover alfa hemólise ou beta hemólise. A alfa hemólise proporciona uma quebra parcial, formando colorações verdes em volta da colônia, essa quebra pode ser feita por Streptococcus pneumoniae e Streptococcus viridans. Por sua vez, a beta hemólise faz uma quebra total, gerando halos luminosos e transparentes ao redor da colônia, algumas bactérias capazes de promover essa hemólise são os Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes. 5.1.2 Ágar MacConkey Também é um meio sólido que deve ser usado em placas. É formado por sais biliares, cristal violeta e peptonas. Como mencionado anteriormente, é um meio seletivo, uma vez que permite somente o crescimento de bactérias gram negativas devido à sensibilidade das bactérias gram positivas aos sais biliares. Esse meio também pode ser considerado diferencial, pois gram negativos fermentadores de lactose geram colônias rosas (Escherichia coli), enquanto as não fermentadoras geram colônias beges ou incolores (Pseudomonas aeruginosa). O principal uso do ágar MacConkey é para identificação e isolamento de enterobactérias, além de ser útil na contagem de coliformes fecais em amostras como água, fezes e alimentos. 5.1.3 Ágar-chocolate Se trata de um meio sólido formado por sangue de cavalo, coelho ou carneiro aquecido com o intuito de lisar as hemácias, essa lise libera a hemoglobina que, posteriormente, é convertida em hemina, o que proporciona a coloração marrom característica desse meio de cultura. É considerado um meio enriquecido devido à presença da hematina e da hemina, substâncias fundamentais para o cultivo de microrganismos fastidiosos, como Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae, Maraxella ssp. e Haemophilus ssp. 5.1.4 Ágar Thayer-Martin chocolate Um meio derivado do ágar chocolate, sendo constituído pelos mesmos componentes com o acréscimo de um antibiótico, como nistatina, colistina, vancomicina e trimetropina, capazes de favorecer o desenvolvimento das bactérias citadas acima e impedir o crescimento das demais, o tornando um meio enriquecido e seletivo. 5.1.5 Ágar SS Consiste em um meio sólido formado por nutrientescomo verde brilhante, sais biliares, tiossulfato de sódio, citrato de sódio e citrato férrico. Devido à presença de sais biliares, pode ser considerado um meio seletivo, já que inibe o desenvolvimento de bactérias gram positivas e, semelhante ao ágar MacConkey, também é diferencial por identificar fermentadoras de lactose (colônias rosas) e não fermentadoras (colônias incolores). É empregado, principalmente, para isolar bactérias do gênero Shigella (gera colônias incolores) e Salmonella (gera colônias com centro negro) usando amostras de urina, alimentos e fezes. 5.1.6 Ágar Löwestein-Jensen Se trata de um meio sólido, formado por fécula de batata, ovos de galinha, asparagina, verde malaquita, sais de magnésio e fosfato. Pode ser considerado um meio seletivo por favorecer o crescimento de micobactérias, como Mycobacterium leprae e Mycobacterium tuberculosis e, por esse motivo, é muito usado no diagnóstico de hanseníase e, principalmente, tuberculose. 5.2 Métodos de identificação bacteriana Alguns dos meios citados anteriormente permitem a identificação de determinadas espécies, no entanto, também podemos identificar com o auxílio de testes bioquímicos, que podem ser automatizados ou manuais. A seguir, iremos discorrer brevemente sobre alguns dos métodos manuais mais usados segundo Trabulsi e Alterthum (2008), no entanto, todos os métodos automatizados seguem o mesmo princípio. 5.2.1 Prova da catalase É comumente empregada para diferenciar estafilococos e estreptococos. A enzima catalase, presente nos estafilococos, é capaz de transformar a água- oxigenada (H₂O₂) em água (H₂O). Para esse teste, precisamos fazer um esfregaço com a colônia bacteriana suspeita em uma lâmina microscópica e depositar água- oxigenada, em caso de catalase positiva (estafilococos), teremos a liberação de oxigênio, que pode ser evidenciada pela formação de bolhas, caso nada aconteça, teremos catalase negativa (estreptococos). 5.2.2 Prova de coagulase Costuma ser usada para identificar Staphylococcus aureus, uma vez que possui a enzima coagulase na parede celular. A prova pode ser realizada das seguintes maneiras: ➢ Em lâmina: Colocamos a colônia suspeita emulsionada em solução salina e, em seguida, depositamos uma gota de plasma e esperamos 10 segundos para completar a reação. ➢ Em tubo de ensaio: Deve-se incubar a colônia em questão por uma noite dentro de um tubo de ensaio com plasma sanguíneo e BHI (brain heart infusion broth, ou “caldo de infusão cérebro coração”). Depois disso, precisamos incubar o tubo por 4 horas, em uma temperatura de 35 ºC. A coagulase é capaz de converter o fibrogênio do plasma em fibrina, resultando em um plasma coagulado, portanto, o resultado será positivo caso tenha coagulação na amostra. 5.2.3 Teste da novobiocina Costuma ser empregado para identificar a bactéria Staphylococcus saprophyticus, podendo ser usado caso o teste da coagulase dê negativo. A espécie em questão tem resistência ao antibiótico novobiocina, já os demais estafilococos coagulase negativa são sensíveis. Para fazer esse teste, precisaremos de uma placa de Petri em ágar Mueller Hinton com a colônia para, posteriormente, incluir um disco de novobiocina e observar a formação do halo. Caso seja negativo, teremos a formação de um halo grande e, caso seja positivo, teremos um halo muito pequeno. 5.2.4 Teste de bacitracina Um teste muito usado na identificação de estreptococos beta-hemolíticos pertencentes ao grupo A, como Streptococcus pyogenes, uma vez que são sensíveis ao antibiótico bacitracina, em contrapartida, os beta-hemolíticos do grupo B são resistentes. O teste também envolve um disco de antibiótico, no entanto, contendo bacitracina. Usamos em uma cultura presente na placa de Petri com ágar sangue, será positivo caso o halo seja pequeno e negativo caso o halo seja muito grande. 5.2.5 Teste da optoquina É semelhante ao teste da bacitracina, no entanto, é empregado para identificar Streptococcus pneumoniae, já que ele é sensível ao antibiótico optoquina e os outros estreptococos alfa-hemolíticos são resistentes. Para isso, precisaremos da cultura suspeita em uma placa de Petri com ágar sangue, colocamos o disco antibiótico e observamos a formação do halo. O resultado será positivo caso o halo formado tenha mais de 14mm de diâmetro. 5.2.6 Ágar bile-esculina e ágar citrato Simmons Ambos são meios de cultura sólidos usados para identificar determinadas bactérias. O ágar bile-esculina é usado na identificação de bactérias do gênero Enterococcus bile-esculina positivas, como Enterococcus faecalis, e de estreptococos pertencentes ao grupo D, como Streptococcus equinus e Streptococcus bovis. Tais bactérias conseguem hidrolisar a esculina quando temos sais biliares presentes no meio, gerando a esculetina como produto, uma substância capaz de reagir com íons férricos e originar um complexo preto. Com isso, podemos afirmar que um resultado negativo terá a cor amarelo acinzentado, que é natural do meio, enquanto o positivo terá a coloração preta. Por sua vez, o ágar citrato Simmons é usado na identificação de enterobactérias, uma vez que esse grupo bacteriano é capaz de usar o citrato como fonte de carbono na produção de energia. Caso o meio tenha espécies citrato negativas (Escherichia coli), o ágar permanecerá com sua coloração verde natural, enquanto as bactérias citrato positivas (do gênero Enterobacter e Klebsiella) alteram a cor do meio para azul, evidenciando um resultado positivo. 5.2.7 Fermentação de carboidratos Se baseiam na habilidade de determinadas bactérias, em ambientes anaeróbicos, de sintetizar metabólitos ácidos usando carboidratos, como lactose, glicose, manitol e sacarose, tanto pela via oxidativa quanto pela fermentativa. Por motivos óbvios, tais metabólitos diminuem o pH do meio, o que proporciona uma alteração na cor quando empregamos indicadores de pH. 5.2.8 Fenilalanina desaminase Geralmente é empregado para identificar bactérias do gênero Morganella, Proteus e Providencia, uma vez que elas possuem a enzima fenilalanina desaminase entre todas as enterobactérias, capaz de catalisar a conversão de fenilalanina em ácido fenilpirúvico. Para fazer o teste, usamos uma placa de Petri contendo ágar Fenilalanina e incluímos a cultura da bactéria suspeita. Caso o resultado seja positivo, o meio mudará da cor amarela para verde escuro, resultado da formação do ácido fenilpirúvico, em contrapartida, não teremos alteração de cor em resultados negativos. 5.2.9 Prova da oxidase Usada para identificar a presença da enzima citocromo oxidase C. É muito empregado para diferenciar bactérias da família Pseudomonadaceae, como Pseudomonas aeruginosa (oxidase positiva) daquelas pertencentes à família Enterobacteriaceae, como Neisseria meningitidis (oxidase negativa). As bactérias oxidase positiva irão gerar uma colônia roxa, fruto da reação onde o oxigênio recebe o elétron final na respiração celular, enquanto bactérias oxidase negativa não alteram a cor do meio, que permanecerá transparente. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Descrição dos meios de cultura empregados nos exames microbiológicos: módulo IV. Brasília, 2004. MADIGAN, M. T. et al. Microbiologia de Brock. 14. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. TRABULSI, L. R.; ALTERTHUM, F. Microbiologia. 5. ed. São Paulo: Atheneu, 2008.