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1. Técnicas de Esterilização O controle do crescimento microbiano pode se dar através da exterminação dos microganismos (com a utilização de produtos com o sulfixo “cida”) ou da inibição do crescimento (com a utilização de procudos com o sulfixo “estático”). A assepsia é a prática realizada para se manter o meio livre de qualquer tipo de microrganismo contaminante e é indispensável na área médica (principalmente em ambiente cirúrigico), em laboratórios microbiológicos, cozinhas e em muitos outros ambientes. Para este fim as técnicas de esterilização são muito utilizadas devido a sua eficiência. Esterilização é o processo no qual todos os microganismos (fungos, bactérias, vírus, protozoários, esporos, etc) são eliminados, sejam eles patogênicos ou não. Um produto é considerado esterilizado quando não contem nenhuma forma de microrganismo vivo. Há muitas técnicas de esterilização, dentre elas processos físicos e químicos, entretanto serão citadas aqui as mais utilizadas nos laboratórios de microbiologia, inclusive as utilizadas em nosso laboratório. a. Esterilização por calor úmido i. Autoclavagem Para a autoclavagem se utiliza um aparelho semelhante a uma panela de pressão em seu funcionamento, a autoclave. Primeiramente, confere-se a quantidade de água dentro do aparelho (que deve estar cobrindo a resistência) e então liga-se o mesmo, coloca-se os materiais a serem esterilizados e fecha-se a autoclave. A partir do momento que começa a sair vapor d’agua contamos 15 minutos para que todo o vapor residual saia. Após este período fechamos a rosquinha para que a pressão e temperatura interna se elevem. Para que ocorra a esterilização dos materiais e meios de cultura é necessário geralmente que se atinja a temperatura interna da autoclave de 121ºC por 15 minutos para os meios e 30 minutos para as vidrarias. Esta técnica é muito utilizada na rotina laboratorial pois destrói todas as formas de vida microbiana, inclusive os endósporos bacterianos que são muito difíceis de se eliminar. A fim de se verificar a eficiência da autoclavagem utiliza-se um indicador biológico comercial, o Geobacillus stearothermophilus, que indica se a autoclavação foi ou não satisfatória (se for satisfatória os esporos de G. stearothermophilus não sobrevivem, do contrário, o meio altera sua cor violeta para amarelo, indicando mudança de pH e consequente atividade bacteriana). ii. Tindalização Nesta técnica repete-se o aquecimento a 100ºC por dois ou três dias seguidos. O primeiro aquecimento destrói apenas as formas vegetativas, mas não os esporos. Estes, quando o líquido esfria, entram a germinar, de sorte que, ao repetir-se o aquecimento no segundo dia, matam-se as formas vegetativas dos esporos poupados no primeiro aquecimento. O mesmo ocorre então com os esporos germinados no terceiro dia, eliminados no terceiro aquecimento. A tindalização é realizada para esterilização de certos substâncias e meios que podem alterar suas características normais em temperaturas elevadas, como o leite, meios contendo determinados açúcares (arabinose, maltose, ramnose, xilose, manose), etc. iii. Pasteurização Pode ser realizada de maneira rápida, com a utilização de temperaturas altas (usando-se temperaturas superiores a 70ºC por alguns segundos) ou de maneira lenta, com a utlização de temperaturas mais baixas (entre 58ºC e 70ºC por alguns minutos). b. Esterilização por calor seco i. Flambagem em chama direta (flambagem ao rubro) Esterilização de agulhas, alças de inoculação, bocas de tubos e pipetas. ii. Forno Pasteur Utiliza-se um equipamento semelhante a uma estufa. É necessário tempo de exposição e temperaturas maiores que na autoclavagem, sendo de 1 hora de exposição para temperatura de 170ºC e 2 horas a uma temperatura de 160ºC. c. Filtração É a remoção física de todas as células em um líquido ou gás, importante para esterilizar soluções que podem ser desnaturadas pelo calor através de uma membran filtrante. d. Esterilização química Utilização de agentes químicos como formaldeído (eficaz inclusive na eliminação de endósporos), gluraldeído e óxido de etileno, que atual na fisiologia bacteriana. e. Irradiação Através da utlização de técnicas físicas como luz ultravioleta, raios-x e microondas é possível eliminar as formas de vida microbiana pela destruição de seus ácidos nucleicos. 2. Propriedades dos Meios de Cultura Cada microrganismo possui necessidades físicas e nutricionais fundamentais e específicas para seu crescimento e desenvolvimento. A fim de promover este crecimento in vitro é essencial suprir o meio onde o microganismo é inoculado através de combinações nutritivas e condições físicas adequadas. Alem dos nutrientes, é necessário que o meio apresente condições que favoreçam o crescimento bacteriano como pH, pressão osmótica, temperatura e concentração de oxigênio favoráveis. São listadas aqui as propriedades dos meios de cultura bacterianos mais importantes. a. Fontes de nitrogênio Compreendem as proteínas, ácidos nucleicos e vitaminas presentes nas células. Muitos microrganismos conseguem utilizar os sais de amônio enquanto outros requerem os produtos da hidrólise de proteínas, tais como peptonas (proteínas parcialmente hidrolizadas), peptídeos e aminoácidos. Algumas bactérias, como Bacillus spp., produzem enzimas extracelulares (proteases) capazes de digerir proteínas. b. Fontes de carbono e energia O carbono é obtido pelos microrganismos a partir de carboidratros, proteínas (peptonas, etc), lipídeos e CO2. O catabolismo de compostos orgânicos resulta na produção de aminoácidos, açúcares ácidos graxos e outros, que atuam no anabolismo e no metabolismo energético. Como exemplo de fontes de energia e carbono a partir de carboidratos temos o amido, o glicogênio, pentoses (arabinose), hexoses (glicose) e dissacarídeos (lactose, sacarose e maltose). c. Vitaminas e fatores de crescimento Cloreto de tiamina, riboflavina, ácido nicotínico, ácido panteônico, piridoxina, biotina, ácido paraminobenzóico (PABA), ácido fólico e cianocobalamina são exemplos de vitaminas utilizadas por microrganismos. Existem também certos fatores de crescimento, como os fatores V e X presentes nas hemácias que apenas são liberados com a quebra das mesmas. Estes fatores são requeridos por aquelas bactérias que possuem grande exigência nutricional, ditas fastidiosas, como o Haemophillus. Os fatores de crescimento são importantes para as bactérias pois podem ser precursores de vitaminas ou necessários à síntese de ácidos nucléicos. d. Sais minerais essenciais Dentre os sais minerais importantes na fisiologia bacteriana estão os fosfatos (utilizados na síntese de ácidos nucléicos) e sulfatos (utilizados na síntese de certos aminoácidos). Potássio, magnésio, manganês, ferro e cálcio atuam como co-fatores inorgânicos para determinadas enzimas ou incorporados a várias relações bioquímicas. e. Água A água destilada é empregada nos meios de cultura a fim de minizar a presença de excesso de sais inorgânicos ou compostos orgânicos estranhos. Portanto, a pressão osmótica de um meio adequado deve ser isotônica. Para garantir estas condições in vitro é necessário que se adicione ao meios de cultura alguns compostos, principalmente quando se quer criar meios de características seletivas: Hidrolisados de proteínas Estão incluídas as peptonas, triptonas, caseína, infusões de carne. Estes compostos são fontes de aminoácidos e peptídeos, que favorecem o crescimento e fornecem fontes de carbono e nitrogênio necessárias ao metabolismo bacteriano. Carboidratros São exemplos de carboidratos a lactose, a sacarose, a maltose, a glicose e outros. Podem ter duas finalidades quando adicionadas ao meio de cultura: uma fonte suplementar de carbono para produção de energiaou servir de substrato em provas para determinação da capacidade de um microrganismo desconhecido inicialmente de utilizar diferentes açúcares com a formação de ácido ou gás. Tampões Proporcionam um pH estável ao crescimento microbiano ou também um pH padrão de referência para aqueles meios nos quais a mudança de pH indica a produção de metabólicos utlizados na identidade microbiana. Enriquecimentos Para o crescimento de microrganismos mais fastidiosos são adicionados aos meios compostos como sangue, soro, suplementos vitamínicos e extrato de levedura. Geralmente para o isolamento de enterobactérias não é necessário adiconar estes fatores de enriquecimento. Inibidores São muito utilizados em meio seletivos para inibir o crescimento de microganismos que não os de interesse. Podem ser corantes (eosina, verde brilhante), metais pesados (bismuto), produtos químicos (azida, citrato) e agentes antimicrobianos (vancomicina, neomicina, cloranfenicol). Mais importante do que “qual” produto utilizar é “quanto” utilizar deste produto, pois sua concentração no meio é importante para determinar a exata seletividade do meio. Indicadores de pH Indicam a ação metabólica das bactérias em determinado substrato que altera o pH do meio. São exemplos: fuscina, azul de metileno, vermelho neutro, vermelho de fenol, etc. Outros indicadores Íons férricos e ferrosos ou percursores de sulfitos que atuam na detecção de H2S. 3. Meios de cultura e suas formulações Meios de cultura são formulações utilizadas em laboratórios com a finalidade de se cultivar e isolar microrganismos, como bactérias, fungos e protozoários. Quanto a consistência do meio ele pode ser classificado em sólido, semi-sólido e líquido. Esta consistência se dá pela quantidade de gelatina ou ágar utilizada na formulação do meio. Assim como a gelatina, o ágar é um agente solidificante e é feito a partir de algas marinhas vermelhas. Os meios sólidos, com 1% a 2% de concentração de ágar é indicado para meios de plaqueamento, os meios semi-sólidos, de 0,05% a 0,3% para meios de motilidade e quantidades traços para os meios líquidos. Quanto a finalidade dos meios de cultura, podem ser classificados em: Meios de enriquecimento: estes meios contem substancias que enriquecem nutricionalmente o mesmo, estimulando o crescimento dos organismos que porventura possam estar em pequenas quantidades na amostra ou aumentando a velocidade de crescimento destes. Como exemplo podemos citar os caldos de enriquecimento, como o Caldo Tetrationato. Meios diferenciais: como o nome diz, os meios diferenciais contem em sua formulação substancias que diferenciam os microrganismos um dos outros, através da metabolização de substratos, corantes e identificadores de pH. Exemplos: Ágar Mac Conkey (MC) e Ágar Baird-Parker Meios seletivos: os meios considerados seletivos contem ingredientes que inibem o crescimento de alguns organismos, beneficiando assim o crescimento do(s) organismo(s) de interesse. A maioria destes meios são também meios diferenciais. São meios seletivos: Ágar Salmonella- Shigella, Ágar MC, Ágar Cloreto de Sódio e muitos outros. Meios de identificação: os meios de identificação são utilizados na verificação das funções fisiológicas que os microrganismos possuem, por exemplo, se realizam oxidação ou redução, se são fermentadores, etc. Exemplo: meio IAL. Meios de transporte: os meios de cultura de tranporte garantem a sobrevivência e conservação do microrganismo ao mesmo tempo que impede sua multiplicação. São utilizados principalmente quando o local de coleta das amostras é distante do local onde a mesma será processada. Exemplos: Cary-Blair (indicado para coprocultura), Amies com Carvão (pra cultura de Bordetella pertussis) e outros. A seguir, são listados os meios de cultura preparados com maior frequência no setor de Meios de Cultura do IAL – Ribeirão Preto Meio BHI (Brain Heart Infunsion Agar) chocolate Como o nome diz este meio é uma infusão de cérebro e coração bovino. O meio é comercial e após pesar o pó, hidratar e autoclavar deve-se acrescentar 10% de sangue desfribrinado de carneiro ou cavalo. Este sangue não contem fribrina, que é um fator de coagulação. Coloca-se o meio em banho-maria até 70ºC por 20 minutos para achocolatar, ou seja, romper as hemáceas para que elas liberem os fatores essencias X e V, necessários para o crescimento das bactérias e que suplementam os meios de cultivo. Este meio é utilizado para o crescimento de bactérias fastidiosas como Haemophilus e Neisseria. Meio BP (Baird-Parker) Pesar o meio, hidratar e autoclavar. No momento de distribuição em placas descartáeis acrescentar emulsão de ovos com telurito de potássio, que será o diferencial. As colônias formadas de Staphylococcus se apresentarão escuras. Meio Agar Les Pesar o meio, acrescentar álcool etílico absoluto para análise ou 95% e hidratar com água destilada estéril. Não é necessário autoclavar pois este meio não se contamina facilmente, diferente de outros meios que são mais ricos em nutrientes. O Ágar Les é utilizado na pesquisa de coliformes na análise de água. Meio Agar Carvão A base para o meio contem ágar, extrato de carne, peptona, cloreto de sódio, amido solúvel, extrato de levedura, carvão ativado e água destilada. O carvão tem a função de adsorção de substancias tóxicas. O procedimento é simples: todos os ingredientes são pesados, hidratados com água destilada e o meio autoclavado. Esta base é tamponada com algodão e alumínio (para não desidratar). Após preparada, a base é armazenada sob refrigeração até o momento do uso. Após fundir, resfriar o meio a 45ºC-50ºC para adição de 10% de sangue de carneiro ou cavalo. Também pode-se acrescentar o antibiótico cefalexina (40 microgramas por ml). Este meio é utilizado para isolamento do agente da coqueluxe, a B. pertussis. Meio de transporte Cary Blair É um meio de transporte para amostras suspeitas de contaminação por coliformes ou outros organismos patogênicos. A amostra biológica deve ser introduzida no meio Cary Blair e mantida neste até ser semeada nos meios adequados. Sua formulação permite que os microrganismos se conservem sem, contudo, se multiplicarem e contem ágar, tioglicolato de sódio, fosfato de sódio dibásico, cloreto de sódio, água destilada estéril e solução de cloreto de cálcio. PAI com glicose A base, feita de água destilada e glicerina, é autoclavada e, após ser resfriada, são acrescentados assepticamente 20% de glicose e emulsão de ovos. Este meio é utilizado para transporte e isolamento da bactéria causadora da difteria, a Corynebacterium diphteriae. Ágar Cloreto de Sódio (Ni) Este meio é utilizado na diferenciação e isolamento de Staphylococcus. Graças a alta concentração de sódio (7,5%) o meio se torna seletivo para este gênero. Com a adição de emulsão de gema de ovo (2%), o meio também se torna diferencial para as diferentes espécies de Staphylococcus, pois asim verifica-se a atividade da enzima lecitinase (positiva ou negativa). Sojinha – Tryptcase Soil Agar Meio utilizado na manutenção de bactérias não fastidiosas, pois não é um meio muito rico. É ideal para conservação de cepas bacterianas em temperatura ambiente ou mesmo para congelamento, pois garante a viabilidade das células. Ágar Nutriente Meio relativamente simples e barato, muito utilizado na rotina laboratorial para conservação e manutenção de cepas bacterianas em temperatura ambiente. Também pode ser utilizado num cultivo preliminar para análise de água, leite e alimentos contaminados. Meio MYP - Cereus Meio indicado para identificação do Bacillus cereus em amostras suspeitas de causarem intoxicação alimentar. Ao meio comercial é acrescentado gema de ovo estéril e o antibiótico polimixina B. O meio tambémcontém Fenol Red, o indicador de pH que altera sua cor para um tom avermelhado a medida que o pH aumenta. Meio MHS (Mueller-Hinton sangue) O meio Mueller-Hinton é pesado, hidratado e autoclavado. Para a distribuição, esfria-se o meio a 45ºC e acrescenta-se 5% de sangue desfibrinado de carneiro. Devido a grande quantidade de nutrientes que garantem condições ótimas ao crescimento da maioria dos organismos, é um meio comumento utilizado na rotina laboratorial. Também é utilizado nos testes de susceptibilidade microbiana (antibiogramas). Ágar Standard É empregado como meio base o Plate Count Agar (Standard Methods Agar) para a numeração de uma variedade de bactérias. Pode ser utilizado também como base para identificação de diversos microganismos, acrescentando ao meio diferentes substratos como gelatina, amido, Tween 80 e DNAse. Meio Cled Utilizado na cultura de urina, principalmente para pesquisas de enterobactérias. Este meio contem ágar com cistina e lactose, mas é deficiente em eletrólitos. Esta característica inibe a aglomeração de Proteus, que dificultaria a observação de outras colônias que cresceram no meio. Meio EMJH ( Ellinghausen e Mac Clullough, modificado por Johnson e Harris) Meio acrescido de enriquecimento, é utilizado para cultivo e manutenção do espiroqueta causador da leptospirose, Leptospira interrogans. Caldo BHI Indicado para o cultivo primário de estreptococos, pneumococos, meningococos, enterococos e outros. É considerado um meio de enriquecimento não seletivo. Extrato de Girassol Indicado para o crescimento de Cryptococcus, que crescem na superfície deste meio. Contem extrato coado de girassol (fonte de vitaminas e proteínas) e glicose (fonte de energia). É acrescido de 1% de cloranfenicol, um antimicrobiano bacteriostático. Ágar Cetrimida Seletivo para o isolamento e diferenciação de Pseudomonas aeruginosa, devido a utilização da cetrimida que inibe a flora acompanhante. Ágar Verde-Brilhante Isolamento de Salmonella (exceto S. typhi). Altamente seletivo devido a presença do corante verde brilhante. Meio Mac Conkey Diferencial para seleção e isolamento de enterobactérias fermentadoras e também de Streptococcus. Os sais biliares e cristal violeta inibem o crescimento de bactérias gram-positivas e algumas gram-negativas, tornando o meio também seletivo. A lactose, juntamente com o indicador de pH vermelho neutro, serve para a comprovação da degradação do açúcar. Ágar SPS – Sulfito Polimixina Sulfadiazina Ágar seletivo, para detecção de Clostridium perfringens em alimentos. Contem sulfito, citrato férrico, polimixina B e sulfadiazina. As bactérias reduzem o sulfito a sulfuro que logo reage com o citrato férrico formando colônias negras. Outras bactérias indesejáveis são inibidas pela ação da polimixina e da sulfadiazina. Meio Rappaport –Vassiliadis É um caldo seletivo de enriquecimento para o isolamento de espécies de Salmonella em alimentos. Contem verde-malaquita, que inibe outras bactérias. Caldo Tetrationato Caldo seletivo de enriquecimento para espécies de Salmonella. Contem tiossulfato sódico, que alguns microrganismos têm capacidade para o reduzir a sulfitos, com libertação de H2S. Também possui sais de bile e iodo que inibem o crescimento de outras bactérias. Ágar m-Enterococcus Utilizado na pesquisa de enterococos (Streptococcus faecalis) em água. Contem trifenil-tetrazol-cloridrato (TTC), que quando reduzido pelas bactérias proporciona à colônia uma coloração vermelha. É um meio seletivo, para isolamento e contagem de microrganismos. Meio Campilofar (Brucella Agar Base - BAB) Este meio é rico e nutritivo; acrescido de antibióticos e sangue de carneiro confere o meio ideal para isolamento de Campylobacter spp, uma bactéria que requer meios de cultura e atmosfera de incubação específicos. Ágar SS (Salmonella-Shigella) Meio altamente seletivo pois inibe o crescimento de muitos microrganismos devido a concentração elevada de sais biliares e citrato de sódio. Permite o crescimento de salmonelas e shigellas. Ogawa-Kudoh (OK) Este meio é baseado no meio de Lowenstein Jensen (LJ). Por não possuir ágar, o meio é solidificado devido aos ovos existentes em sua formulação. A base contem sais e nela são acrescentados a solução verde-malaquita e o homogeneizado de ovos. Thayer-Martin (TM) Empregado no isolamento de N. gonorrhoeae e N. meningitidis. É utilizado o meio base GC (Gonococcus) acrescido de hemoglobina ou sangue desfibrinado de carneiro. O meio é então achocolatado e recebe a adição dos fatores V e X (biovitalex) e do suplemento VCNT (os antibióticos vancomicina, colistina, trimetoprima e nistadina). TSI (Triple Sugar Iron) Este meio é um meio desidratado, utilizado para isolamento de enterobactérias, principalmente Yersinia. Contem três açúcares: glicose, sacarose e lactose, que irão ser fermentados pelas enterobactérias. O vermelho de fenol presente no meio indica a fermentação destes carboidratos, virando do vermelho para o amarelo devido a mudança de pH. Também contem ferro que quando metabolizado produz gás e torna o meio mais escuro no fundo, o que caracteriza as colônias de Salmonella. Meio EC Indicado para isolamento de coliformes a 37ºC e de E. coli a 44,5ºC em amostras de alimento e de água. A fermentação da lactose, que é adicionada ao meio, e a formação de gás indicam a presença de coliformes. Os sais biliares presentes no meio inibem os formadores de esporos e outras bactérias como S. faecalis e ainda potencializa o crescimento de E. coli. ADB (Potato Dextrose Agar) Base para cultivo de leveduras e mofos a partir de produtos alimentícios e lácteos. É feito com infusão de batatas, que favorece o desenvolvimento de fungos. Já o pH ácido inibe o crescimento bacteriano e favorece espécies de fungos como Aspergillus niger, Candida albicans e Sacharomices cerevisiae. Água Peptonada Meio de enriquecimento para E. coli, Brucella, Lactobacillus e Pseudomonas. Consiste numa mistura digestiva pancreática e papaica de proteínas animais. XLD (Xilose-Lisina-Desoxicolato) É um meio seletivo e diferencial, indicado para o isolamento, diferenciação e contagem de bactérias entéricas. Contem xilose que não é fermentada por Shigella, mas sim por Salmonella, que por sua vez realiza a descarboxilação da lisina. O desoxicolato de sódio é usado pela Salmonella e produz sulfuro de hidrogênio, que faz com que as colônias apresentem o centro negro. IAL Este meio permite a identificação presuntiva de enterobactérias através de uma série de reações: fermentação ou não da sacarose e glicose, produção de gás H2S e indol, hidrólise da uréia, desaminação do L-triptofano, descarboxilação da L-lisina e motilidade. O meio contem três fases: Fase Inferior (Lisina) Interface: cera de carnaúba e vaselina líquida Fase Superior: Base de Rugai e solução indicadora. A figura abaixo representa a tabela de interpretação das características do meio que permite identificar as espécies bacterianas. 4. Bibliografia BECTON DICKINSON AND COMPANY. DIFCO manual. 10 ed. Ed. Detroit, 1984. KONEMAN, E. W., ALLEN, S. D., DOWELL, V. R. Jr., SOMMERS, H. M. Diagnóstico Microbiológico. 2 ed. Editora Médica Panamericana, São Paulo, 1993. Ministério da Saúde. Descrição dos Meios Cultura Empregados nos Exames Microbiológicos – Módulo IV in Manual de Microbiologia Clínica para o Controle de Infecção em Serviços de Saúde. 1 ed. Editora Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Salvador, 2004. SILVA, Carlos Henrique Pessôa de Menezes. Bacteriologia – um texto ilustrado. 1 ed. Eventos Livraria e Editora, Teresópolis, 1999.
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