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Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 1 MEDIOS DE CULTIVO. CLASIFICACIÓN. Medios nutritivos o usuales: son aquellos que contienen las sustancias nutritivas mínimas para el crecimiento de las bacterias metabólicamente no exigentes (1). Medios enriquecidos: son medios usuales a los que se añade suero, sangre o factores esenciales específicos, como vitaminas o cofactores, y permiten el crecimiento de las bacterias exigentes en requerimientos nutritivos, como los estreptococos, el neumococo, el gonococo, Haemophilus y otras que no crecen bien en los medios usuales. Además en los medios con sangre puede observarse si alrededor de la colonia se ha producido un halo de hemólisis por acción de las hemolisinas liberadas por las bacterias. Las colonias pueden producir una hemólisis total, de modo que el agar se vuelve transparente alrededor de la colonia (hemólisis β), o una hemólisis parcial, formándose un halo verdoso alrededor de la colonia (hemólisis α). Todas estas características (tamaño, forma, hemólisis) permiten detectar la presencia de diversos tipos de colonias y orientar sobre el microorganismo que las forma (1). Medios selectivos: son medios que permiten el crecimiento de una bacteria que está en escasa cantidad, inhibiendo al resto de las existentes en la muestra; mediante la adición de sustancias como cloruro sódico a concentración elevada, el citrato sódico, el cristal violeta, las sales biliares, así como diversos antibióticos y antisépticos. Cada producto inhibe a un grupo de bacterias sin afectar a otras. Existen medios selectivos para aislar estafilococos, estreptococos, enterococos, listeria, meningococo y gonococo, salmonelas, shigelas, yersinia, campilobacter, vibrio, legionela y nocardia entre otras bacterias, cada uno con su composición particular (1). Medios de enriquecimiento: son medios líquidos que cumplen la misma función de los selectivos, es decir, permiten la multiplicación de una bacteria patógena e inhiben el crecimiento de otras bacterias flora normal. Medios selectivo-diferenciales: son medios que contienen sustancias que confieren un color diferente a las colonias según la distinta actividad metabólica de las bacterias que las forman. Para este propósito se utilizan azúcares como el manitol, la lactosa, el sorbitol y otros, junto con un indicador de pH (rojo neutro, azul de bromotimol, etc) (1). Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 2 Nombre del medio de cultivo Tipo Composición y función Imagen Agar nutritivo Nutritivo Se preparan con una infusión o extracto de carne, agar, pequeña cantidad de peptona, extracto de levadura y glucosa. También se puede añadir almidón o carbón, que fijan y neutralizan sustancias tóxicas para las bacterias y deben poseer un pH y una osmolaridad adecuados para la multiplicación de las bacterias. Se emplean para el cultivo de bacterias no exigentes, pero también son utilizados como base para la preparación de otros medios (enriquecidos, selectivos, etc) (1) Agar sangre Enriquecido Medio nutritivo o usual enriquecido con 5% sangre humana o de carnero, con una base de agar sin azúcares. Permite el crecimiento de bacterias exigentes en requerimientos nutritivos, como los estafilococos, los estreptococos (S. pyogenes, S. agalactiae, S. pneumoniae, S. Grupo Viridans), los enterococos y meningococo (Neisseria meningitidis). Permiten además observar la hemólisis. Streptococcus pyogenes Streptococcus pneumoniae Agar gelosa chocolate Enriquecido Medio nutritivo o usual enriquecido con hemoglobina y vitamina NAD, que permite el crecimiento de bacterias exigentes en requerimientos nutritivos, como Neisseria gonorrhoeae y Haemophilus influenzae. Haemophilus influenzae Staphylococcus aureus Enterococcus Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 3 Agar MaConkey Selectivo- diferencial Es un medio selectivo para bacilos Gram negativos no exigentes (enterobacterias, pseudomonas y otros) debido a la incorporación de sales biliares y cristal violeta. Contiene además lactosa y rojo neutro, por lo que permite diferenciar las colonias rosadas características de las bacterias que utilizan la lactosa (E. coli, Klebsiella, etc) de las que no la utilizan que son incoloras (Salmonella, Shigella, Yersinia, Proteus). Agar Levine o EMB (eosina methilen blue) Selectivo- diferencial Es un medio para bacterias Gram negativas no exigentes. Los colorantes contenidos en el medio inhiben el crecimiento de las bacterias gram positivas, excepto el enterococo. Con ello, se permite la diferenciación de las enterobacterias fermentadoras de la lactosa (color violeta intenso) de las no fermentadoras (grisáceas). E. coli aparece violeta, como lactosa positiva, pero con un brillo metálico característico. Permite el crecimiento de nocardia formando colonias típicas (1). Agar Salmonella Shigella Selectivo- diferencial Medio para el aislamiento de Salmonella y Shigella. Los elementos selectivos de las sales biliares, citrato sódico y férrico, tiosulfato y el colorante verde brillante. El carácter diferencial se basa en la fermentación de la lactosa, siendo el indicador utilizado el rojo neutro. Las colonias lactosa positivas son de color rosado mientras que las colonias lactosa negativas son transparentes. El tiosulfato sódico y el citrato férrico amónico permiten detectar las colonias productoras de H2S (centro negro) (1). Salmonella (colonias transparentes con el centro negro) Shigella (colonias transparentes) Agar Xilosa lisina desoxicolato Selectivo- diferencial Utilizado para el aislamiento de bacterias enteropatógenas de muestras de heces. Contiene azúcares y extracto de levadura como base nutritiva, desoxicolato sódico como agente selectivo y rojo de fenol como indicador. La presencia de tiosulfato sódico y de citrato férrico amónico permite la detección de colonias productoras de H2S. La presencia de xilosa y lisina ayuda a la diferenciación de las colonias de shigela y salmonela (1). Salmonella (colonias amarillas con centro negro). y Shigella (colonias rojas) Selenito Enriquecimiento Contiene selenito sódico tamponado que en ocasiones se suplementa con cisteína, diseñado para permitir el crecimiento de Salmonella y Shigella a partir de muestras de heces, e inhibir el crecimiento de la flora intestinal normal en las primeras 8 horas de incubación. El selenito presente en el medio inhibe el crecimiento de los coliformes y los enterococos en las 8-12 primeras horas de incubación, por el contrario las salmonelas y los proteus son poco inhibidos. Se resiembra en XLD y SSA (1). Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 4 Agua peptonada alcalina Enriquecimiento Es un caldo preparado con agua, peptona y una concentración de cloruro sódico de 7 a 10 g/L que se ha ajustado el pH a 8,4, por lo que este medio permite el enriquecimiento de las especies de Vibrio a partir de muestras de heces, e inhibe el crecimiento de la flora intestinal normal durante 6 a 8 horas de incubación. Se resiembra en agar TCBS (1). Agar Triple azúcar hierro (TSI) Selectivo- diferencial Se utiliza para determinar la habilidad de la bacteria de atacar un carbohidrato específico incorporado en un medio de crecimiento basal (glucosa 0,1%, lactosa 1% y sacarosa 1%), con o sin producción de gas y con la determinación de producción de H2S (pigmento negro) (2). Permite diferenciar a las bacterias en: 1. fermentadoras de la glucosa solamente (ácido/alcalino o amarillo/rojo), 2. aquellas que fermentan la glucosa + lactosa y/o sacarosa (ácido/ácido o amarillo/amarillo) y 3. aquellas bacterias no fermentadoras de la glucosa (Pseudomonas, Acinetobacter, Burkholderia, Stenotrophomonas, Chryseobacterium,etc.) Sólo algunas Enterobacteriaceae producen H2S Aeromonas y Vibrio pertenecen a los grupos 1 y 2 y se diferencian de las enterobacterias porque son Oxidasa positiva. Agar Lisina hierro (LIA) Diferencial Se utiliza para medir la habilidad enzimática de una bacteria de descarboxilar el aminoácido lisina y formar un grupo amino que alcaliniza el medio +CO2. El indicador es púrpura de bromocresol, que en pH ácido (5,2) esamarillo y en pH alcalino (6,8) da un color morado. Si la bacteria deamina la lisina, produce un color rojo (pH 8,3) (2). Es útil en el coprocultivo para la diferenciación de las bacterias enteropatógenas (Salmonella, Shigella, Aeromonas, Plesiomonas shigelloides y Vibrio) que descarboxilan o no la lisina (color morado o amarillo), mientras que bacterias de la flora intestinal normal, como Proteus, Morganella y Providencia deaminan este aminoácido, produciendo un color rojo en el medio. Manitol salado agar Selectivo- diferencial Contiene gran cantidad de cloruro sódico, que inhibe a la mayoría de las bacterias pero permite el crecimiento de los estafilococos (medio selectivo para estaphilococo), al que se le añade manitol y rojo de fenol como indicador. El medio, cuyo pH es neutro, posee un color rosa pálido y las bacterias que no utilizan el manitol, como la mayoría de las especies de estafilococo, forman colonias blancas, mientras que S.aureus metaboliza el manitol produciendo catabolitos ácidos y la colonia y el medio alrededor de ella adquieren color amarillo intenso, ya que a ese pH el indicador rojo de fenol cambia el color de rosa a amarillo. Este medio permite detectar S. aureus por sus colonias amarillas, diferenciándolo de la gran mayoría de estafilococos no patógenos que también crecen en el medio dando lugar a colonias rosadas o blancas (1). Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 5 Tiosulfato citrato sales biliares (TCBS) Selectivo- diferencial Es un medio selectivo para las especies de Vibrio, debido a las altas concentraciones de tiosulfato sódico, citrato férrico y cloruro sódico que inhiben la mayoría de las enterobacterias. Por la presencia de sacarosa y el azul de timol y bromotimol como indicadores, permite diferenciar los microorganismos que fermentan este azúcar como V. cholerae (colonias amarillas), de otros que no lo fermentan, como V. parahaemolyticus (colonias verdes) y entre éstos, los productores de H2S (generalmente Proteus sp) (1). Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 6 ENSAYOS O PRUEBAS BIOQUÍMICAS PARA IDENTIFICACIÓN DE BACTERIAS DE IMPORTANCIA CLÍNICA Nombre del ensayo Tipo Fundamento Bacterias control de calidad Imagen Coagulasa Prueba bioquímica La coagulasa es capaz de activar específicamente la cascada de coagulación por activación conformacional (no proteolítica) de la protrombina. Este proceso desencadena la conversión de fibrinógeno en fibrina lo cual da lugar a la coagulación aún en presencia de anticoagulantes como el citrato o el oxalato. El resultado es la formación de coágulos o grumos cuando se mezcla una suspensión bacteriana con plasma. Esta prueba se utiliza para diferenciar microorganismos del género Staphylococcus (2) Positivo= Staphylococcus aureus Negativo= otros estafilococos Catalasa Prueba bioquímica Esta enzima se encuentra en la mayoría de las bacterias aerobias y anaerobias facultativas. Es una hemo-proteína. Uno de sus sustratos es el H2O2 que se forma durante la degradación de los azúcares. Este compuesto es tóxico si se acumula en la célula. Su descomposición puede producirse a través de dos enzimas, catalasa y peroxidasa. La prueba se realiza a partir de un cultivo del microorganismo en caldo nutritivo, agregando unas gotas de agua oxigenada y observando la formación de burbujas. Es importante partir de cultivos libres de sangre ya que los glóbulos rojos contienen la enzima.(2) Staphylococcus es positivo, mientras que Streptococcus y Enterococcus son negativos Oxidasa Prueba bioquímica Esta prueba permite determinar la producción de la enzima citocromo c oxidasa presente, entre otras, en los géneros Neisseria, Pseudomonas, Aeromonas, Vibrio, Chryseobacterium y diferenciarlas del grupo oxidasa negativa de la familia Enterobacteriaceae. Esta enzima actúa, en presencia de oxígeno, activando la oxidación del citocromo "reducido" de la cadena transportadora de electrones. Un sustrato artificial (reactivo) puede sustituir al dador natural (citocromo reducido) dentro de la cadena transportadora. Existen varios reactivos que pueden actuar como dadores artificiales de electrones: indofenol, p- fenilendiamina, como ejemplo. Estos reactivos al ser oxidados dan un producto coloreado en forma inmediata, indicando la presencia de la enzima (2). Positivo para Neisseria, Pseudomonas, Aeromonas, Vibrio, Chryseobacterium Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 7 Fermentación del manitol Selectivo- diferencial Para determinar la habilidad de una bacteria para fermentar (degradar) el manitol incorporado en un medio basal y producir ácido con o sin gas visible, en presencia de rojo de fenol como indicador. El medio, cuyo pH es neutro, posee un color rojo. S.aureus metaboliza el manitol produciendo catabolitos ácidos que hacen que el medio adquiera un color amarillo intenso. Positivo= Staphylococcus aureus (amarillo) Negativo= otros Staphylococcus (rojo) Susceptibilidad a la bacitracina (Taxo A) Prueba bioquímica La Bacitracina es un antibiótico originalmente aislado de Bacillus licheniformis y pertenece a los antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular bacteriana (2). Streptococcus pyogenes es susceptible a bajas concentraciones de bacitracina (0,04 unidades), mientras que otras especies de estreptococos son resistentes. Susceptible= Streptococcus pyogenes Resistentes= otros Streptococcus y Enterococcus Factor Camp Prueba bioquímica El factor Camp es una proteína difusible, extracelular y termoestable producida por Streptococcus agalactiae que lisa eritrocitos tratados con la β-hemolisina de Staphylococcus aureus, y que manifiesta un sinergismo específico con la esfingomielinasa C sobre sangre, ya que es más efectivo cuando ocurre antes o simultáneamente con la hidrólisis enzimática de la esfingomielina de los eritrocitos. Se observa una punta de flecha en la intersección de las hemólisis. Positivo para Streptococcus agalactiae y negativo para otros Streptococcus. Susceptibilidad a la optoquina (Taxo P) Prueba bioquímica Se utiliza para evaluar la susceptibilidad de la bacteria a la optoquina. La optoquina prueba la fragilidad de la membrana celular bacteriana. Es utilizada específicamente para diferenciar S. pneumoniae (susceptible) de otros estreptococos α hemolíticos (grupo Viridans) que son resistentes. Sensible: S. pneumoniae Resistente: estreptococos del grupo Viridans Crecimiento en bilis esculina Prueba bioquímica Permite determinar la habilidad de la bacteria para hidrolizar el glucósido esculina a esculetina y glucosa, en presencia de bilis. Los Enterococcus dan la prueba positiva, observando un pigmento marrón a negro. Enterococcus = positivo Streptococcus= negativo Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 8 Crecimiento en NaCl 6,5% Prueba bioquímica Permite determinar la habilidad de la bacteria de crecer en presencia de altas concentraciones de cloruro de sodio. Los Enterococcus dan la prueba positiva. Enterococcus = positivo Streptococcus= negativo Indol Prueba bioquímica Permite la diferenciación de especies de Enterobacteriaceae. Se utiliza para determinar la capacidad de una bacteria de degradar el aminoácido triptofano dando indol.En el proceso de degradación de este aminoácido intervienen diversas enzimas triptofanasas, que catalizan la reacción de desaminación, atacando la molécula de Triptófano en su cadena lateral y dejando intacto el anillo aromático en la forma de indol, que luego reacciona con el reactivo de p-dimetilaminobenzaldehido produciendo un anillo rojo. Para identificar miembros de la familia Enterobacteriaceae Positivo: Escherichia coli Negativo: Klebsiella pneumoniae Ureasa Prueba bioquímica Es particularmente útil para diferenciar miembros de la familia Enterobacteriaceae. El medio de cultivo, formulado por Rustigian y Stuart, presenta bajo contenido de nutrientes y alta capacidad buffer. El extracto de levadura es la única fuente de carbono, nitrógeno, vitaminas y cofactores, y aporta los nutrientes esenciales para el desarrollo bacteriano. Las sales de fosfatos constituyen el sistema buffer, el rojo de fenol es el indicador de pH y la urea es el sustrato de la enzima ureasa. Aquellas bacterias que poseen la enzima ureasa, pueden utilizar el nitrógeno proveniente de la urea, la hidrolizan, liberando 2 moléculas de amoníaco y dióxido de carbono. Estos productos metabólicos alcalinizan el medio, haciendo virar el indicador rojo fenol del amarillo al rojo (2). Para identificar miembros de la familia Enterobacteriaceae Positivo: Klebsiella, Proteus, Morganella, Providencia Negativo: Escherichia, Salmonella, Shigella Citrato Prueba bioquímica Esta prueba se realiza para determinar si un microorganismo es capaz de utilizar el citrato como única fuente de C y energía. El citrato puede ser metabolizado mediante la enzima citrato oxalacetato liasa que lo desdobla en acetato y oxalacetato (Ciclo reductivo de Krebs). Este último es convertido luego en piruvato, que proporciona así materias primas para la biosíntesis. Para evaluar la utilización del citrato se utiliza el medio de Simmons que contiene azul de Bromotimol como indicador de pH, citrato y sales de amonio. Si la bacteria crece, eleva el pH y hace virar el indicador de verde (pH 6.6) a azul (pH 7.7). Las bacterias que utilizan el citrato como fuente de C utilizarán el amonio presente en el medio de cultivo, como fuente de nitrógeno (2). Para identificar miembros de la familia Enterobacteriaceae y especies de Acinetobacter. Gómez-Gamboa L. Cátedra de Microbiología. Escuela de Medicina. Universidad del Zulia. 9 Movilidad Prueba bioquímica Se utiliza para determinar si una bacteria es móvil o inmóvil. La mayoría de las bacterias son móviles a través de flagelos, que se presentan principalmente en los bacilos, sin embargo algunos cocos son móviles también (2). Listeria monocytogenes tiene una movilidad en forma de “paragua” en el medio de cultivo. Móviles: E. coli, Salmonella, Proteus, Pseudomonas, Burkholderia, Aeromonas, Vibrio, Listeria Inmóviles: Klebsiella, Shigella, Acinetobacter Descarboxilación de aminoácidos Selectivo- diferencial Se utiliza para medir la habilidad enzimática de una bacteria de descarboxilar el aminoácido y formar un grupo amino que alcaliniza el medio +CO2. El indicador es púrpura de bromocresol, que en pH ácido (5,2) esamarillo y en pH alcalino (6,8) da un color morado. Para la identificación de Enterobacteriaceae, bacilos no fermentadores de la glucosa, Aeromonas, Vibrio Referencias Bibliográficas 1. Prats G. Microbiología Clínica. Madrid, España: Editorial Médica Panamericana; 2006. 366 p. 2. MacFaddin JF. Biochemical tests for identification of medical bacteria. Lippincott. Philadelphia, PA 19106 USA; 2000. 453 p.
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