مقدمه

در میکروبیولوژی، محیط‌های کشت چندمنظوره نقش مهمی در صرفه‌جویی در زمان و منابع آزمایشگاهی ایفا می‌کنند. محیط کشت SIM یا  Sulfide Indole Motility Agar، یک محیط نیمه‌جامد است که به‌طور همزمان سه ویژگی بیوشیمیایی کلیدی باکتری‌ها یعنی تولید سولفید هیدروژن  (H₂S)، تحرک (Motility) و تولید ایندول را در یک لوله ارزیابی می‌کند. این ویژگی منحصربه‌فرد، آن را به ابزاری ایده‌آل برای شناسایی سریع باکتری‌های خانواده انتروباکتریاسه و سایر گونه‌های روده‌ای تبدیل کرده است. استفاده از SIM دقت شناسایی گونه‌هایی مانند سالمونلا و پروتئوس را تا ۹۴ درصد افزایش داده است. با توجه به اهمیت تشخیص سریع عفونت‌های گوارشی، این محیط کشت در آزمایشگاه‌های بالینی جایگاه ویژه‌ای دارد. این مقاله به بررسی علمی تعریف SIM، ترکیب و آماده‌سازی، سه آزمون اصلی، کاربردها، محدودیت‌ها و نقش آن در تحقیقات و تشخیص‌های بالینی می‌پردازد.

تعریف و مفهوم محیط کشت  SIM

محیط کشت SIM یک محیط نیمه‌جامد است که برای انجام سه آزمون بیوشیمیایی یعنی تولید H₂S، تحرک، و تولید ایندول در یک مرحله طراحی شده است. ساختار نیمه‌جامد آن (با درصد پایین آگار) امکان مشاهده حرکت باکتری‌ها را فراهم می‌کند. این محیط به‌طور گسترده برای شناسایی باکتری‌های پاتوژن روده‌ای از نمونه‌های بالینی (مانند مدفوع) استفاده می‌شود و در تشخیص عفونت‌هایی مانند سالمونلوز و شیگلوز نقش دارد.

ترکیب و آماده‌سازی محیط کشت SIM

آگار (2/0-۰.۵ درصد وزن، برای ایجاد ساختار نیمه‌جامد)، پپتون کازئین (منبع تریپتوفان و آمینواسیدها ۲۰ گرم در لیتر)، تیوسولفات سدیم (سوبسترات برای تولید H₂S 3/0 گرم در لیتر)، سولفات آمونیوم آهن (معرف برای تشخیص H₂S(2/0 گرم در لیتر) و آب مقطر (به‌عنوان حلال).

1. ترکیب مواد خشک در آب مقطر و هم زدن تا حل شدن کامل.
2. تنظیم pH به 0/7-4/7.
3. استریل کردن در اتوکلاو (۱۲۱ درجه سانتی‌گراد، ۱۵ دقیقه)
4. ریختن در تیوپ‌ها و انجماد در دمای اتاق.

سه آزمون اصلی در محیط  SIM

1. تولید سولفید هیدروژن (H₂S)

مکانیسم: باکتری‌هایی که آنزیم سیستئین دسولفوراز دارند، سیستئین موجود در پپتون را به H₂S تبدیل می‌کنند. تیوسولفات نیز توسط آنزیم تیوسولفات ردوکتاز احیا می‌شود. با سولفات آمونیوم آهن واکنش داده و رسوب سیاه سولفید آهن (FeS) در امتداد خط کشت ایجاد می‌کند.

نمونه باکتری‌ها: پروتئوس میرابیلیس (مثبت) و اشرشیا کلای (منفی)

• تحرک (Motility)

مکانیسم: ساختار نیمه‌جامد (آگار 2/0-5/0 درصد) به باکتری‌های متحرک اجازه می‌دهد از خط کشت اولیه گسترش یابند. کدورت یکنواخت در کل محیط نشان‌دهنده تحرک مانند پروتئوس وولگاریس و رشد محدود به خط کشت نشان‌دهنده عدم تحرک مانند کلبسیلا پنومونیه است.

زمان مشاهده: ۱۸-۲۴ ساعت.

• تولید ایندول

مکانیسم: باکتری‌هایی با آنزیم تریپتوفاناز، تریپتوفان را به ایندول و اسید پیرووئیک تجزیه می‌کنند. پس از انکوباسیون، معرف کواکس اضافه می‌شود و تولید ایندول با تغییر رنگ به قرمز یا ارغوانی در سطح محیط مشخص می‌شود.

نمونه باکتری‌ها: اشرشیا کلای (مثبت) و گونه‌های سالمونلا (منفی)

کاربردها در شناسایی باکتری‌ها

1. کشت اولیه: مناسب برای جداسازی باکتری‌های خانواده انتروباکتریاسه از نمونه‌های مدفوع. محیط کشت SIM رشد ۹۵ درصد باکتری‌های روده‌ای را پشتیبانی می‌کند.
2. تست‌های بیوشیمیایی: تعیین پروفایل بیوشیمیایی با بررسی همزمان H₂S، تحرک و ایندول.
3. ترکیب با تست‌های تکمیلی مانند تست اوره‌آز.
4. تشخیص پاتوژن‌ها: شناسایی سامونلا (H₂S  مثبت، متحرک، ایندول منفی) و شیگلا (H₂S منفی، غیرمتحرک، ایندول منفی).

ویژگی‌های باکتری‌ها و جزئیات میکروبیولوژیک

1. مورفولوژی کلونی
2. پروتئوس میرابیلیس: رشد پخش‌شده با رسوب سیاه  H₂S
3. اشرشیا کلای: رشد محدود، بدون رسوب، با رنگ قرمز پس از معرف کواکس.
4. سالمونلا تایفی: رشد گسترده با رسوب سیاه.
5. رفتار متابولیکی
6. باکتری‌های H₂S مثبت مانند پروتئوس فعالیت آنزیمی بالایی دارند.
7. باکتری‌های ایندول مثبت مانند E. coli متابولیسم تریپتوفان را نشان می‌دهند.

نیازهای محیطی

• دما: ۳۵-۳۷ درجه سانتی‌گراد.
• زمان انکوباسیون: ۲۴-۴۸ ساعت.

محدودیت‌ها و چالش‌ها

1. عدم انتخابی بودن: رشد باکتری‌های غیرهدف را مهار نمی‌کند و نیاز به محیط‌های مکمل دارد.
2. حساسیت به آلودگی: ساختار نیمه‌جامد ممکن است به آلودگی محیطی حساس باشد.
3. نیاز به تفسیر دقیق: نتایج نیازمند بررسی بصری و معرف‌های اضافی هستند.

نقش SIM در تحقیقات و تشخیص‌های بالینی

1. تشخیص اولیه عفونت: جداسازی باکتری‌ها از نمونه‌های مدفوع برای تشخیص عفونت‌های روده‌ای.
2. پایش کیفیت: استفاده در کنترل کیفیت نمونه‌ها و تجهیزات آزمایشگاهی.
3. تحقیقات میکروبی: مطالعه تنوع متابولیکی و ژنتیکی باکتری‌های روده‌ای.

نتیجه‌گیری

محیط کشت SIM، با قابلیت انجام سه آزمون (تولید H₂S، تحرک، و تولید ایندول) در یک لوله، ابزاری کارآمد و اقتصادی در میکروبیولوژی بالینی و تحقیقات است. ویژگی‌های میکروبیولوژیک آن، همراه با مورفولوژی و رفتار متابولیکی باکتری‌ها، امکان شناسایی سریع و دقیق گونه‌های پاتوژن مانند سالمونلا و E. coli را فراهم می‌کند. با وجود محدودیت‌هایی مانند عدم انتخابی بودن، ترکیب آن با فناوری‌های پیشرفته، دقت و کارایی را بهبود بخشیده است.

منابع

Handbook of Microbiological Media. 6th ed

Advances in clinical microbiology techniques

Manual of Clinical Microbiology

Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology

Bailey & Scott’s Diagnostic Microbiology

Biochemical Tests for Identification of Medical Bacteria

Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology