آشنایی با انواع محیط کشت‌ های میکروبی

محیط کشت

آیا تا به‌حال نام محیط کشت را شنیده‌اید؟ آیا می‌دانید لازمه کشت میکروآرگانیسم‌ها چیست؟

برای رشد میکروارگانیسم‌ها در آزمایشگاه نیاز است تا مواد مغذی آن میکروارگانیسم را فراهم کنیم که این‌کار را می‌توان با استفاده از محیط کشت مخصوص هر میکروارگانیسم انجام داد.

چرا برای کشت میکروارگانیسم‌ها از محیط کشت‌های متفاوتی استفاده می‌کنیم؟

از آنجایی که میکروارگانیسم‌ها دارای ماهیت، ویژگی‌ها، زیستگاه و نیازهای تغذیه ای متفاوتی هستند پس کشت آن‌ها نیز با یک نوع محیط کشت غیرممکن است. با این حال میکروارگانیسم‌هایی نیز وجود دارند که در هیچ شرایطی نمی‌توانند روی محیط‌های کشت رشد کنند که به آن‌ها انگل اجباری نیز می‌گویند؛ مانند مایکوباکتریوم لپره(Mycobacterium leprae) عامل بیماری جذام.

چرا باید میکروارگانیسم‌ها را کشت داد؟

به‌طور کلی از کشت میکروارگانیسم‌ها جهت تشخیص بیماری‌های عفونی، استخراج آنتی ژن، توسعه سنجش‌های سرولوژیکی برای تولید و بهبود واکسن‌ها، مطالعات ژنتیکی و شناسایی گونه‌های میکروبی استفاده می‌شود.

همچنین کشت میکروارگانیسم‌ها برای جداسازی کشت‌ خالص، ذخیره کشت پایه، مطالعه واکنش‌های بیوشیمیایی، تشخیص آلودگی میکروبی، بررسی عوامل ضد میکروبی و اثرات نگهدارنده آن و تست حساسیت آنتی بیوتیکی ضروری است.

انواع محیط کشت

برای رشد میکروارگانیسم‌ها در آزمایشگاه می‌بایست محیط کشت آن را با تقلید از زیستگاه یا محیط طبیعی میکروارگانیسم‌ها ساخت که این امر در آزمایشگاه با فرموله کردن محیط‌های کشت که نیازهای میکروارگانیسم‌ها را برآورده می‌کند امکان‌پذیر است.

محیط پایه حاوی منبع کربن و انرژی، منبع نیتروژن، فاکتورهای رشد و برخی عناصر کمیاب است. برخی از اجزای رایج محیط کشت شامل پپتون، آگار، آب، هیدرولیز کازئین، عصاره مالت، عصاره گوشت و عصاره مخمر هستند. همچنین، pH محیط نیز باید بر اساس آن تنظیم شود.

اما برای کشت برخی میکروارگانیسم‌ها برخی از اجزای اضافی یا مواد مغذی هنگام رشد به محیط اضافه می‌شوند.

محیط های کشت را می توان به سه روش طبقه بندی کرد: بر اساس حالت فیزیکی، مواد تشکیل دهنده و کاربرد آن‌ها.

 انواع محیط کشت بر اساس حالت فیزیکی

1_ محیط کشت جامد(Solid media)

ساختار: در این نوع محیط کشت آگار که یک زنجیره بلند و بدون انشعاب از پلی ساکاریدها است، با غلظت 1.5 الی 2 درصد اضافه می‌شود. معمولاً از 1.3درصد آگار برای تهیه محیط کشت جامد در آزمایشگاه استفاده می شود. محیط کشت حاوی آگار در دمای 37 درجه سانتیگراد جامد می‌شود. گاهی در محیط کشت علاوه بر آگار از برخی مواد جامد کننده بی‌اثر دیگر مانند صمغ ژلان استفاده می‌شود.

کاربرد: محیط‌های جامد برای رشد میکروارگانیسم‌ها به صورت کامل، تهیه کشت خالص باکتریایی یا جداسازی باکتری‌ها برای مطالعه ویژگی‌های کلنی استفاده می‌شوند. رشد باکتری در محیط جامد از نظر ظاهری به صورت گرد، صاف، ناهموار، رشته ای، نامنظم و منفذی شکل ممکن است متفاوت باشد. محیط کشت توسط میکروارگانیسم‌ها هیدرولیز نمی‌شود و عاری از مواد بازدارنده رشد است. نمونه‌هایی از محیط های جامد عبارتند از بلاد آگار، نوترینت آگار، مک کانکی آگار و چاکلت آگار یا آگار شکلاتی.

 2_ محیط کشت نیمه جامد(Semi Solid media)

ساختار: این محیط غلظت آگار 0.2 الی 0.5 درصد است و به دلیل کاهش غلظت آگار، به شکل یک ماده نرم و ژله مانند ظاهر می‌شود.

کاربرد: عمدتاً برای مطالعه تحرک میکروارگانیسم‌ها، تمایز بین سویه‌های باکتریایی متحرک و غیر متحرک (از طریق لوله U و Cragie’s tube) و پرورش باکتری‌های هوازی استفاده می‌شود. باکتری‌ها در این محیط به صورت یک خط ضخیم ظاهر می‌شوند. نمونه‌هایی از محیط کشت‌ نیمه جامد عبارتند از SIM.

3_ محیط کشت مایع(Liquid media) 

ساختار: این محیط ها حاوی هیچ اثری از مواد جامد کننده مانند آگار یا ژلاتین نیستند و رشد زیادی از کلنی‌های باکتری در این نوع محیط کشت مشاهده می‌شود. محیط‌ کشت‌های مایع براث نیز نامیده می‌شوند، هنگامی که در دمای 37 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت انکوبه می‌شوند، امکان رشد یکنواخت و کدورت سویه‌های باکتریایی را فراهم می‌کنند.

کاربرد: از این محیط کشت برای رشد فراوان میکروارگانیسم‌ها و تخمیر تخمیر آن‌ها استفاده می‌شود. نمونه‌هایی از محیط کشت مایع عبارتند از نوترینت براث.

انواع محیط کشت از نظر مواد تشکیل دهنده

1_ محیط کشت ساده(Simple media)

این یک محیط کشت همه منظوره است که از رشد میکروب‌های غیرضروری پشتیبانی می‌کند و در درجه اول برای جداسازی میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود. به عنوان مثال می‌توان از نوترینت براث، پپتون واتر و نوترینت آگار نام برد.

2_ محیط  کشت پیچیده(Complex media)

محیط‌های حاوی مواد مغذی با مقادیر ناشناخته هستند که برای ایجاد یک ویژگی خاص از یک سویه میکروبی اضافه می‌شوند. به عنوان مثال می توان به براث سویا تریپتیک، بلاد آگار و نوترینت براث اشاره کرد.

3_ محیط های مصنوعی(Synthetic media)

محیط کشت‌های مصنوعی از مواد شیمیایی خالص تولید می‌شوند. در چنین محیط کشتی غلظت مشخصی از مواد مانند قند (گلوکز یا گلیسرول) و منبع نیتروژن (مانند نمک آمونیوم یا نیترات به عنوان نیتروژن معدنی) وجود دارد. به‌طور کلی در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می گیرد و نمونه آن “Czapek Dox “Medium است.

انواع محیط کشت از نظر کاربرد

در این نوع محیط کشت‌ها به علت اینکه مواد تشکیل دهنده آن متفاوت است، کاربرد آن‌ها نیز متفاوت می‌باشد.

1_محیط کشت پایه (Basic Media)

این محیط کم‌ترین مقدار مواد غذایی برای رشد باکتری‌ها را دارد و انواع محیط‌های کشت بر پایه این محیط ساخته می‌شوند. اکثر باکتری‌ها در این محیط رشد می‌کنند چون فاقد ماده ضد میکروبی است. مثل نوترینت آگار، نوترینت براث.

2_محیط‌های کشت غنی کننده (Enrichment Media)

محیط مقوی بوده که حاوی مواد تغذیه‌‌ای زیادی مثل ویتامین‌‌ها، لیپیدها، اسیدهای آمینه برای رشد باکتری‌‌ها است مانند بلاد آگار، شکلات آگار، آلکالین پپتون براث. برای بهبود رشد ویبریوها از نمونه‌‌های مدفوع از محیط “Lim broth”، برای جداسازی استرپتوکوک گروه B از تیوگلیکولات براث، برای جداسازی باکتری های بی‌هوازی از سلنیت F، برای جداسازی سالمونلا از تتراتیونات استفاده می‌شود.

3_محیط کشت افتراقی (Differential Media)

این یک نوع محیط کشت تشخیصی است و کلونی باکتری‌های مختلف روی آن کاملا از یکدیگر متمایز می‌شوند. این محیط هم حاوی سوبستراهای خاصی برای بررسی خصوصیات متابولیکی و فعالیت‌های آنزیمی باکتری‌ها هستند مثل محیط EMB.

در این محیط رنگ ائوزین و متیلن بلو و قند لاکتوز وجود دارد و این رنگ‌ها از رشد باکتری‌های گرم مثبت جلوگیری می کنند. باکتری های گرم منفی تخمیر کننده لاکتوز بر روی این محیط کلونی صورتی رنگ و باکتری‌های لاکتوز گرم منفی کلونی سفید رنگ تشکیل می‌دهند. از دیگر محیط‌های افتراقی محیط کشت TSI و سیمون سیترات را می‌توان نام برد که جهت رشد باکتری‌های گرم منفی روده ای، انتروباکتریاسه، مناسب هستند.

4_محیط کشت اختصاصی (Special Media)

این محیط برای رشد باکتری‌های خاص مناسب است و از آن برای ایزوله کردن نوع خاصی از باکتری در یک مخلوط میکروبی استفاده می‌کنیم. مثل محیط S.S Agar که برای جداسازی سالمونلا و شیگلا استفاده می‌شود و یا مانیتول سالت آگار که برای تشخیص گونه بیماری‌‌زای استافیلوکوکوس اورئوس استفاده می‌شود.

5_محیط کشت انتخابی (Selective Media)

محیط‌هایی وجود دارند که دارای یک ماده مهارکننده رشد می‌باشند این محیط‌ها جهت سرکوب باکتری های ناخواسته و حمایت از رشد باکتری مورد نظر به کار می‌رود. از آن‌جایی که این محیط جهت رشد ارگانیسم مورد نیاز انتخاب شده‌اند و برای سایر ارگانیسم‌ها مضر می‌باشند آن‌ها را محیط انتخابی می‌نامند. در این محیط ترکیباتی مثل آنتی بیوتیک، نمک‌های صفراوی و رنگ‌های ضد میکروبی به عنوان مهارکننده رشد وجود دارند.

مثل محیط کشت مانیتول سالت آگار که به دلیل غلظت بالای نمک فقط اجازه رشد استافیلوکوک‌ها را می‌دهد، محیط مک کانکی که به علت حضور رنگ‌ها باکتری‌های گرم مثبت رشد نمی‌کنند، بیسموت سولفیت آگار که جهت جداسازی سالمونلا تیفی از مدفوع استفاده می‌شود، ترکیبات سدیم آزاید باعث انتخاب باکتری‌های گرم مثبت، نمک‌های صفراوی باعث انتخاب باکتری‌های گرم منفی روده‌ای و کلیستین و نالیدیکسیک اسید باعث انتخاب کوکسی‌های گرم مثبت می‌شود.

6_محیط رشد ترابری (Transport Media)

برای انتقال نمونه‌های بالینی به آزمایشگاه از این محیط‌ کشت استفاده می‌شود. چون در حین انتقال نمونه‌ها ممکن است آن‌ها خشک شوند و یا باکتری‌هایی ناخواسته رشد کنند و یا نمونه آلوده شود. همچنین با افزودن ذغال مانع رشد باکتری‌های ناخواسته می‌شویم. از این محیط ها می توان به کری بائر و استوارت  اشاره کرد.

7_محیط کشت کامل (Complete Media)

این نوع محیط کشت دارای تمامی مواد لازم برای رشد باکتری‌هاست و مواد ضد میکروبی، مهار کننده و اندیکاتور (شاخص) ندارد یعنی با رشد باکتری‌های مختلف روی آن هیچ تغییر رنگی مشاهده نمی‌شود و حدود ۸۰ درصد باکتری‌ها در آن رشد می‌کنند.  مثال محیط کشت P.C.A و پلیت کانت آگار.

و در آخر…

 محیط‌های کشت در آزمایشگاه‌ها برای اهداف مختلفی مانند جداسازی سویه‌های خاص میکروارگانیسم‌ها، شناسایی پاتوژن‌های بیماری‌زا، تهیه کشت خالص گونه‌های میکروبی، تمایز گونه‌های باکتریایی، و مطالعه پاسخ آن‌ها به آنتی‌بیوتیک‌های خاص را استفاده می‌شوند.

پس قبل از اینکه تصمیم بگیرید از کدام محیط کشت استفاده کنید، تعیین هدف مطالعه و در برخی موارد نوع میکروارگانیسمی که می خواهید روی آن مطالعه کنید، بسیار مهم است. این‌کار انتخاب‌های شما را محدود و به شما کمک می کند سریع‌تر محیط کشت مناسب را برای آزمایش خود انتخاب کنید.

نویسندگان: زهرا سمیعی، بیتا زندی

منبع:

Culture Media: Classification, Types, and Relevance

همچنین مطالعه کنید: سندرم داون چیست؟