مقدمه

محیط کشت مک‌کانکی (MacConkey Agar) یکی از پرکاربردترین محیط‌های کشت انتخابی و تمایزی در میکروبیولوژی است که برای شناسایی و جداسازی باکتری‌های گرم منفی روده‌ای، به‌ویژه اعضای خانواده انتروباکتریاسه، طراحی شده است. این محیط، که در سال ۱۹۰۵ توسط آلفرد تئودور مک‌کانکی معرفی شد، به دلیل توانایی مهار رشد باکتری‌های گرم مثبت و تمایز باکتری‌های گرم منفی بر اساس توانایی تخمیر لاکتوز، جایگاه ویژه‌ای در آزمایشگاه‌های بالینی و تحقیقاتی دارد. مک‌کانکی به‌عنوان یک ابزار کلیدی در تشخیص پاتوژن‌های روده‌ای مانند اشرشیا کلای، سالمونلا، شیگلا و کلبسیلا در نمونه‌های بالینی مانند مدفوع، ادرار و سواب‌های زخم استفاده می‌شود.

ویژگی‌های کلنی‌های باکتری‌ها روی مک‌کانکی، از جمله رنگ، شکل و بافت، اطلاعات اولیه‌ای برای شناسایی گونه‌های باکتریایی فراهم می‌کنند. این محیط با استفاده از نمک‌های صفراوی و کریستال ویوله به‌عنوان عوامل مهارکننده و لاکتوز به‌عنوان شاخص تخمیر، امکان تمایز باکتری‌های تخمیرکننده لاکتوز (کلنی‌های صورتی) از غیرتخمیرکننده‌ها (کلنی‌های بی‌رنگ) را می‌دهد.

تعریف و ترکیب محیط کشت مک‌کانکی

محیط کشت مک‌کانکی یک محیط انتخابی و تمایزی است که برای جداسازی و شناسایی باکتری‌های گرم منفی روده‌ای طراحی شده است. ترکیبات اصلی آن شامل:

• پپتون‌ها و عصاره گوشت: تأمین‌کننده مواد مغذی برای رشد باکتری‌ها.
• لاکتوز: منبع کربوهیدرات برای تمایز باکتری‌های تخمیرکننده لاکتوز.
• نمک‌های صفراوی: مهارکننده رشد باکتری‌های گرم مثبت با اختلال در غشای سلولی آن‌ها.
• کریستال ویوله: مهارکننده اضافی برای باکتری‌های گرم مثبت.
• قرمز خنثی (Neutral Red): شاخص pH که در pH اسیدی (ناشی از تخمیر لاکتوز) به رنگ صورتی تغییر می‌کند.
• آگار: ماده جامدکننده برای تشکیل کلنی‌ها.

در برخی فرمولاسیون‌ها، ساکارز یا گلوکز به‌عنوان منابع کربوهیدراتی اضافی اضافه می‌شود. pH محیط حدود ۷.۱-۷.۴ است، اما با تولید اسید از تخمیر لاکتوز کاهش می‌یابد، که تغییر رنگ کلنی‌ها را ایجاد می‌کند.

مکانیسم عملکرد محیط مک‌کانکی

محیط مک‌کانکی از دو مکانیسم اصلی برای انتخاب و تمایز باکتری‌ها استفاده می‌کند.

1. مکانیسم انتخابی
2. مهار باکتری‌های گرم مثبت: نمک‌های صفراوی (مانند سدیم دئوکسی‌کولات) و کریستال ویوله رشد باکتری‌های گرم مثبت مانند استافیلوکوک اورئوس و استرپتوکوک را مهار می‌کنند. این ترکیبات با اختلال در غشای سلولی حساس باکتری‌های گرم مثبت، محیط را برای رشد باکتری‌های گرم منفی مناسب می‌کنند.
3. رشد باکتری‌های گرم منفی: باکتری‌های گرم منفی، به دلیل غشای خارجی غنی از لیپوپلی‌ساکارید، در برابر اثرات سمی نمک‌های صفراوی و کریستال ویوله مقاوم هستند.
4. مکانیسم تمایزی
5. تخمیر لاکتوز: باکتری‌های تخمیرکننده لاکتوز مانند اشرشیا کلای ، کلبسیلا و انتروباکتر اسید تولید کرده و pH محیط را کاهش می‌دهند. این کاهش pH باعث تغییر رنگ قرمز خنثی به صورتی یا قرمز شده و کلنی‌های صورتی/قرمز ایجاد می‌کند.
6. عدم تخمیر لاکتوز: باکتری‌های غیرتخمیرکننده لاکتوز مانند سالمونلا، شیگلا و پروتئوس pH محیط را تغییر نمی‌دهند و کلنی‌های بی‌رنگ یا شفاف تولید می‌کنند.

 آماده‌سازی و کنترل کیفیت

آماده‌سازی صحیح مک‌کانکی برای اطمینان از عملکرد آن ضروری است. پروتکل آماده‌سازی:

1. حل کردن پودر: پودر تجاری مک‌کانکی در آب مقطر حل شده و با حرارت ملایم (بدون جوشیدن) مخلوط می‌شود.
2. استریلیزاسیون: محیط در اتوکلاو (۱۲۱ درجه سانتی‌گراد، ۱۵ دقیقه) استریل می‌شود.
3. خنک‌سازی: محیط تا ۴۵-۵۰ درجه سانتی‌گراد خنک شده و در پتری‌دیش‌های استریل ریخته می‌شود.
4. کنترل کیفیت: پلیت‌ها با سویه‌های استاندارد مانند E. coli (ATCC 25922) برای کلنی‌های صورتی و سالمونلا انتریکا (ATCC 14028) برای کلنی‌های بی‌رنگ آزمایش می‌شوند.

نکات عملی:

• جلوگیری از حرارت بیش از حد: دمای بالا می‌تواند لاکتوز یا قرمز خنثی را تخریب کند.
• نگهداری: پلیت‌ها در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد و دور از نور نگهداری می‌شوند.
• عمر مفید: پلیت‌ها تا ۴-۶ هفته قابل‌استفاده هستند، اما باید برای استریلیتی بررسی شوند.

 ویژگی‌های کلنی‌های باکتری‌ها روی مک‌کانکی

ویژگی‌های کلنی‌ها، شامل رنگ، شکل، اندازه و بافت، اطلاعات اولیه برای شناسایی باکتری‌ها فراهم می‌کنند.

باکتری‌های تخمیرکننده لاکتوز:

• اشرشیا کلای:

شکل کلنی: متوسط (۲-۳ میلی‌متر)، گرد، صاف، با حاشیه مشخص.

رنگ: صورتی تا قرمز تیره، اغلب با هاله صورتی اطراف (ناشی از رسوب قرمز خنثی).

بافت: مرطوب و براق.

کاربرد: تشخیص در عفونت‌های ادراری، اسهال و سپتی‌سمی.

• کلبسیلا پنومونیه:

شکل کلنی: بزرگ (۳-۴ میلی‌متر)، گرد، موکوئیدی (به دلیل کپسول).

رنگ: صورتی تا قرمز، گاهی با ظاهر چسبناک.

بافت: موکوئیدی و مرطوب.

کاربرد: تشخیص در عفونت‌های تنفسی و بیمارستانی.

• انتروباکتر:

شکل کلنی: متوسط تا بزرگ، گرد، صاف.

رنگ: صورتی کم‌رنگ تا قرمز.

بافت: صاف و مرطوب.

کاربرد: تشخیص در عفونت‌های زخم و ادراری.

• سیتروباکتر:

شکل کلنی: متوسط، گرد، صاف.

رنگ: صورتی تا قرمز، گاهی با مرکز خاکستری.

بافت: صاف.

کاربرد: تشخیص در عفونت‌های گوارشی و ادراری.

باکتری‌های غیرتخمیرکننده لاکتوز:

• سالمونلا:

شکل کلنی: متوسط (۲-۳ میلی‌متر)، گرد، صاف.

رنگ: بی‌رنگ یا شفاف.

بافت: صاف و خشک.

کاربرد: تشخیص سالمونلوز و تب تیفوئید.

• شیگلا:

شکل کلنی: کوچک (۱-۲ میلی‌متر)، گرد، صاف.

رنگ: بی‌رنگ یا شفاف.

بافت: صاف.

کاربرد: تشخیص دیسانتری.

• پروتئوس:

شکل کلنی: متوسط، با الگوی پخش‌شونده (Swarming).

رنگ: بی‌رنگ یا خاکستری.

بافت: صاف یا ناهموار.

کاربرد: تشخیص عفونت‌های ادراری.

• یرسینیا انتروکولیتیکا:

شکل کلنی: کوچک، گرد.

رنگ: بی‌رنگ.

کاربرد: تشخیص عفونت‌های گوارشی.

سایر باکتری‌ها:

• سودوموناس آئروژنوزا:

شکل کلنی: بزرگ، نامنظم، با حاشیه ناصاف.

رنگ: بی‌رنگ، گاهی با رنگدانه سبز (پیوسیانین).

کاربرد: تشخیص عفونت‌های بیمارستانی.

• سراشیا مارسیسنس:

شکل کلنی: متوسط، گرد.

رنگ: بی‌رنگ یا گاهی قرمز (رنگدانه پرودیجیوسین).

کاربرد: تشخیص عفونت‌های بیمارستانی.

پروتکل عملی استفاده

1. جمع‌آوری نمونه: مدفوع، ادرار، خلط، سواب زخم یا خون.
2. کشت: روش استریک چهارگانه برای جداسازی کلنی‌های منفرد.
3. انکوباسیون: ۳۵-۳۷ درجه سانتی‌گراد، ۲۴-۴۸ ساعت.

تفسیر

کلنی‌های صورتی/قرمز: تخمیرکننده لاکتوز: کلبسیلا، اشرشیا کلای

کلنی‌های بی‌رنگ: غیرتخمیرکننده: سالمونلا و شیگلا

تست‌های تأییدی:  IMViC، TSI  یا روش‌های مولکولی  (PCR)

کاربردهای بالینی

1. تشخیص پاتوژن‌های روده‌ای: شناسایی E. coli، سالمونلا و شیگلا در اسهال.
2. عفونت‌های ادراری: تشخیص E. coli، کلبسیلا و پروتئوس
3. عفونت‌های بیمارستانی: شناسایی کلبسیلا، انتروباکتر و سودوموناس.
4. تحقیقات اپیدمیولوژیک: بررسی شیوع سویه‌های مقاوم.

نتیجه‌گیری

محیط کشت مک‌کانکی به‌عنوان کلیدی در شناسایی باکتری‌های گرم منفی روده‌ای، نقش مهمی در میکروبیولوژی بالینی دارد. این محیط با مهار باکتری‌های گرم مثبت و تمایز بر اساس تخمیر لاکتوز، امکان تشخیص سریع پاتوژن‌هایی مانند E. coli، سالمونلا و کلبسیلا را فراهم می‌کند. ویژگی‌های کلنی‌ها، همراه با پروتکل‌های استاندارد، اطلاعات اولیه ارزشمندی ارائه می‌دهند. با وجود محدودیت‌ها، ترکیب مک‌کانکی با روش‌های مولکولی و اتوماسیون، دقت و سرعت تشخیص را افزایش داده است. آزمایشگاه‌ها باید با آماده‌سازی صحیح، کنترل کیفیت و تفسیر دقیق، از پتانسیل این محیط بهره ببرند.

منابع

Bailey & Scott’s Diagnostic Microbiology

Manual of Clinical Microbiology

Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology

Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing

Clinical Microbiology Procedures Handbook

Microbial culturomics: Paradigm shift in the human gut microbiome study

Evaluation of automated systems for identification and antimicrobial susceptibility testing of Enterobacteriaceae