Складнощі ідентифікації бактерій в сучасній мікробіології

Зміст

  • Методи проведення досліджень з розпізнавання мікробів
  • Стадії ідентифікації
  • Виділення чистої культури
  • Перевірка за Грамом
  • Ідентифікація по ферментативної активності
  • Ідентифікація неферментуючих аеробних грамнегативних мікроорганізмів
  • Серологічна ідентифікація
  • Небезпека неідентифікованого різноманіття

Вивчення мікроорганізмів неможливо без розпізнавання приналежності окремих їх колоній до тих чи інших біологічним видам, типами, пологів і т.д. Процес аутентифікації організмів є одним з найбільш важливих і трудомістких етапів проведення біологічних досліджень. У бактеріології (розділ мікробіології) ця процедура носить назву ідентифікація бактерій. Ідентифікація мікроорганізмів

Методи проведення досліджень з розпізнавання мікробів
Метод пізнання того чи іншого предмета являє собою комплекс заходів щодо вирішення певної задачі. Методи ідентифікації різних мікроорганізмів розроблялися мікробіологами і бактеріологами протягом багатьох років, і сьогодні ці методи активно використовуються в науці, медицині, фармацевтиці і навіть у промисловому виробництві (у тому числі і продуктів харчування). Основними методами розпізнавання бактерій є:

метод прямого прижиттєвого фарбування різних проб води, грунтів і опадів;
прямі методи оцінки метаболічної активності клітини;
метод молекулярного аналізу;
метод зворотної транскрипції.
Перераховані методи являють собою основу для дослідників і є базисом для великої кількості методик, які дозволяють визначати такі властивості бактерій, як:

морфологічні (особливості і індивідуальні властивості будови клітин);
культуральні властивості (харчування, дихання, умови для зростання бактеріальної культури);
ферментативні (біохімічні властивості, пов’язані зі здатністю бактеріальної культури розщеплювати цукри, білки, руйнувати еритроцити);
антигенні (властивості, пов’язані з особливостями антигенів чистої бактеріальної культури).
Поживні середовища Встановлення специфічних властивостей дає можливість досліднику скласти максимально повне уявлення про виділеної культурі бактерій.

Стадії ідентифікації
Незважаючи на вікову історію вивчення мікроорганізмів, мікробіологія і сьогодні відчуває складнощі у вивченні бактерій. Причина тому – мікроскопічні розміри самих організмів і продуктів їх життєдіяльності. Труднощі присутні на всіх стадіях. Всього основних стадій п`ять:

Виділення чистої культури.
Приготування суспензії та інокуляція лунок.
Інкубаційний період.
Фіксація результатів.
Висновки та інтерпретація результатів.
Порядок реалізації кожної стадії залежить від того, ідентифікація на які бактерії повинна бути виконана дослідником (аеробні, неферментуючі, грамнегативні і т.д.).

Виділення чистої культури
Ідентифікація будь-яких бактерій неможлива без виділення чистої культури. Ця вимога в мікробіології пов’язано з тим, що присутність мікробів інших пологів і сімейств під час проведення бактеріологічних досліджень завжди істотно спотворює результати, внаслідок чого дослідник виробляє невірні ув’язнення. Етапи виділення чистої бактеріальної культури Для виділення чистої культури використовуються різні методи, більшість з яких заснована на бактеріальних чашкових посівах:

в чашки з різними поживними середовищами розсівають відібрані із зібраних проб зразки;
вирощені окремі колонії (культури) висівають на спеціально підібраних середовищах, щоб по продуктах життєдіяльності колонії в живильному середовищі вивчати біохімічні реакції, які відбуваються всередині бактеріальної клітини і поза нею.
Так, наприклад, для виділення чистої аеробного (кіслородозавісімие) культури практикується наступна методика:

дослідник виробляє механічне дроблення досліджуваної проби;
одну краплю досліджуваного матеріалу розтирають по поверхні м’ясо-пептонного агар-агару (МПА);
тим же шпателем (тільки без нового матеріалу) виробляють посів ще на кількох чашках з таким же МПА.
Отримані зразки з аеробними спільнотами можуть вивчатися у світлі ідентифікації на бактерії певних родів.

Перевірка за Грамом
Практично при кожному бактеріологічному дослідженні в мікробіології бактеріолог проводить перевірку культури по Граму (так зване фарбування за Грамом). Це дослідження дає можливість виявити наявність у зразку грамнегативних мікроорганізмів. Забарвлення мікроорганізмів за Грамом Грамнегативні бактерії мають особливим чином влаштовану клітинну стінку, яка складається з декількох білкових шарів (білок муреин). Внаслідок такого пристрою клітинної стінки, грамнегативних бактеріальних клітинах транспорт речовин всередину клітини і за її межі має свої специфічні риси. Ця обставина є важливим при вивченні біохімічної активності грамнегативних мікроорганізмів. Без початкового визначення особливостей будови клітинної стінки неможливо правильно підібрати живильне середовище для подальшого культивування та вивчення грамнегативних бактерій.

Ідентифікація по ферментативної активності
У результаті вивчення ферментативної активності бактерії (синтез певних ферментів) дослідники можуть давати достовірні висновки про приналежність мікроорганізмів до тих чи інших біологічним пологів, сімейств і навіть видам. Ідентифікація мікробів по ферментативної активності Ферментативна активність досліджується за п’ятьма основними напрямками:

Вивчення зміни рівня кислотності живильного середовища.
Вивчення конститутивних ферментів (постійно синтезованих в бактеріальної клітці). Цей метод дозволяє ідентифікувати мікроорганізми без створення спеціалізованих умов для їх росту. Так, наприклад, проводиться ідентифікація на бактерії роду Bacillus, які потребують особливих умов для культивування, оскільки є анаеробами (серед представників роду Bacillus є також аеробні види).
Використання мічених джерел вуглецю.
Дослідження кінцевих продуктів життєдіяльності (метаболізму) бактерій у живильному середовищі.
Ідентифікація на бактерії по візуальному виявленню ознак зростання колонії (ступінь помутніння).
Інтерпретація результатів проведених досліджень і тестів проводиться з дотриманням наступних трьох принципів:

Повинно бути виявлено і вивчено максимальну кількість ознак.
Жоден з ознак не є свідомо більш вагомим.
Ідентифікація результіруєтся як коефіцієнт відповідності ознак виділеної дослідником культури властивостям еталонного штаму.
Еталонні штами найчастіше представлені на планшетах тест-систем, які дозволяють завершити ідентифікацію бактерій певного роду за дослідженими біохімічними ознаками.
Ідентифікація неферментуючих аеробних грамнегативних мікроорганізмів
Для родів бактерій цього типу (НГОБ) розроблені спеціалізовані тест-системи, що дозволяють визначити приналежність мікроорганізмів до певних груп. Ідентифікація неферментуючих аеробних грамнегативних мікроорганізмів Визначається присутність НГОБ за біохімічним складом поживних середовищ, на яких вирощувалися досліджувані бактеріальні колонії. Особливість неферментуючих мікробів полягає в тому, що вони не розкладають молекули глюкози, а використовують її як окислювач (гліколіз). До основних родів неферментуючих бактерій відносяться аеробні Pseudomonas, аеробні Acinetobacter, аеробні Burkholderia, аеробні Stenotrophomonas. Ідентифікація на НГОБ дозволяє визначити наявність патогенних мікроорганізмів у зібраних зразках і вчасно вжити заходів щодо запобігання розповсюдження інфекції.

Серологічна ідентифікація
Цей вид розпізнавання мікроорганізмів застосовується для ідентифікації антигенів бактеріальної культури. Серологічні дослідження проводяться з використанням імунної діагностичної сироватки, по якій вивчаються імунні реакції досліджуваних мікроорганізмів:

аглютинації;
преципітації;
нейтралізації;
з використанням мічених антитіл.
Реакція аглютинації полягає в констатації випадання осаду (агглютіната), який з’являється в результаті взаємодії бактеріальної клітини з певними антитілами. Реакція аглютинації Серологічна реакція преципітації полягає у виявленні антигенів, вироблюваних певними мікробами на антитіла, з утворенням характерного дрібнозернистого осаду.

Небезпека неідентифікованого різноманіття
Колосальна кількість неідентифікованих мікроорганізмів, які постійно оточують людину в побуті, може нести потенційну загрозу для здоров’я і навіть для життя. Так, мікробіологами було досліджено наявність представників роду спороутворюючих бактерій Bacillus в ковбасних і м’ясних продуктах, які реалізуються з полиць магазинів. Як з’ясувалося, патогенні Bacillus присутні у всіх видах ковбас і в оброблених м’ясних продуктах:

У сирокопчених ковбасах міститься більше мільярда представників роду Bacillus на 1 г продукту.
У фарші також присутній восьмизначний кількість Bacillus, збудника сибірської виразки.
У сосисках і варених ковбасах Bacillus представлений тільки тисячею КУО на 1 г продукту.
Найбільше представників роду Bacillus було виявлено в ферментованих ковбасах. Дослідники відзначають не тільки численність бактерій роду Bacillus у цих продуктах, але і видову різноманітність.
При цьому не варто випускати з уваги, що спороутворюючі аеробні Bacillus при виникненні сприятливих умов для росту і розмноження є найнебезпечнішими збудниками інфекційних захворювань, а при несприятливих – утворюють термостійкі спори і готові чекати свого часу як завгодно довго.

Посилання на основну публікацію