Wykorzystanie kultur do diagnozowania chorób zakaźnych

Czy zastanawiałeś się kiedyś, skąd twoi lekarze wiedzą, jaki masz błąd? Czasami nie jest łatwo to rozgryźć.

Choroby zakaźne są często diagnozowane na podstawie hodowli próbek izolowanych z miejsca zakażenia. Pracownicy laboratorium mikrobiologicznego muszą wyhodować robaka z próbki, powiedzmy z twojej krwi lub plwociny.

Próbkę tę można następnie przetestować, próbując ją wyhodować na wielu różnych kulturach, aby zobaczyć, gdzie rośnie najlepiej. Podobnie jak rośliny, drobnoustroje również mają swoje ulubione gleby i warunki. Nie będą rosnąć tam, gdzie nie mogą.

Czym dokładnie jest kultura i jak pomaga w diagnozowaniu infekcji?

Naukowiec zamierza obejrzeć próbkę krwi pod mikroskopem — Rafe Swan / Getty Images

Definiowanie rozwijającej się kultury

Kultura to sposób na hodowlę drobnoustrojów w warunkach laboratoryjnych. Wiele bakterii, grzybów, pasożytów i wirusów może być hodowanych w laboratorium, gdy spełnione są odpowiednie warunki. Dokładna charakterystyka rosnącej kultury może być wykorzystana do identyfikacji konkretnego drobnoustroju.

Do określenia cech drobnoustroju można użyć „środka wybiórczego”. Na przykład wzrost Staph aureus w kulturze zawierającej metycylinę (środek selekcyjny) wskazywałby na oporny na metycylinę Staph aureus (MRSA). Metycylina jest rodzajem antybiotyku, więc bakteria, która rośnie w kulturze zawierającej metycylinę, jest oporna na leczenie tym konkretnym antybiotykiem.

Kultury te są zwykle trzymane na płytkach lub w probówkach zawierających specjalne pożywienie, które umożliwia wzrost określonego patogenu lub grupy patogenów. Dzięki temu pracownicy laboratorium mogą zidentyfikować, który drobnoustrój się rozwija.

Pracownicy laboratorium mogą potrzebować hodować drobnoustrój na wielu różnych płytkach hodowlanych (lub probówkach), aby dokładnie określić, który to drobnoustrój. To może być jak detektywistyczna zagadka Sherlocka Holmesa.

Rodzaje infekcji, które można zdiagnozować

Kultury diagnostyczne są powszechnie stosowane do identyfikacji drobnoustrojów zakaźnych z próbek izolowanych z moczu (infekcje dróg moczowych), stolca (choroby biegunkowe i przenoszone przez żywność), dróg rodnych (STD), gardła (paciorkowiec) i skóry (infekcje skóry).

Można również hodować próbki izolowane z innych części ciała, takich jak krew i rdzeń kręgowy. Tego rodzaju infekcje są zwykle poważniejsze i wymagają hospitalizacji.

Rodzaje kultur

Istnieją trzy główne typy kultur.

Solidna kultura

Bakterie i grzyby mogą rosnąć na stałej powierzchni wykonanej z mieszanki składników odżywczych, soli i agaru (środka żelującego wyizolowanego z wodorostów). Często znajduje się to na talerzu wielkości dłoni. Wiele z nich to małe naczynia z czerwonym żelem, a niektóre żele są żółte lub w innych kolorach.

Pojedynczy drobnoustrój umieszczony na stałej powierzchni może wyrosnąć na kolonie – pojedyncze grupy złożone z tysięcy komórek. Kolonie składają się z klonów, w których wszystkie komórki są identyczne. Ta cecha sprawia, że kultury stałe są tak przydatne do identyfikacji drobnoustrojów.

Różne rodzaje kolonii z różnych gatunków będą miały różne cechy i cechy (tj. kolor, rozmiar, kształt i tempo wzrostu kolonii), które pomagają mikrobiologom zidentyfikować drobnoustroje.

Płynna kultura

Płynna kultura jest hodowana w „pożywce” lub „bulionie” składników odżywczych. Obserwuje się wzrost drobnoustrojów, jak szybko bulion staje się mętny. Bardziej mętny bulion oznacza zazwyczaj większą liczbę drobnoustrojów.

Kultury płynne mogą często zawierać wiele gatunków drobnoustrojów, więc są mniej przydatne niż kultury stałe do diagnozowania bakterii i grzybów. Jednak kultury płynne są bardziej przydatne do diagnozowania pasożytów, które nie tworzą normalnych kolonii w hodowlach stałych.

Hodowlę komórkową

Niektóre drobnoustroje (takie jak chlamydia lub rickettsia) i wirusy nie mogą być hodowane w hodowlach stałych lub płynnych, ale mogą być hodowane w komórkach ludzkich lub zwierzęcych. Hodowle komórek ludzkich lub zwierzęcych wykorzystuje się poprzez „infekowanie” hodowli komórkowej drobnoustrojem i obserwację wpływu na komórki.

Na przykład wiele wirusów ma szkodliwy lub „cytopatyczny” wpływ na komórki, który może być obserwowany przez mikrobiologów. Ponieważ metody hodowli komórek są zwykle bardziej wyspecjalizowane i wymagają więcej pracy i dłuższych okresów diagnozy, hodowle komórkowe są zwykle stosowane jako drugorzędne w stosunku do innych metod diagnostycznych. Wyhodowanie niektórych drobnoustrojów może być szczególnie trudne.

Składniki używane w kulturach

W zależności od konkretnego rodzaju kultury, składniki będą się różnić – i używa się wielu różnych składników, ponieważ mogą one wywnioskować, gdzie mikrob może, a gdzie nie może rosnąć, a tym samym zidentyfikować, czym jest drobnoustrój.

Mikrob często nie mówi nam wiele o samym organizmie, zamiast tego pomaga nam wydedukować nazwę organizmu. Każdy drobnoustrój ma swój specyficzny smak w żelach i składnikach hodowlanych.

Ogólnie rzecz biorąc, większość kultur wymaga kombinacji następujących elementów: