محیط کشت سیمون سیترات، راهی ساده برای افتراق انتروباکتریاسه‌ها
مقدمه
در میکروبیولوژی، محیط‌های افتراقی برای شناسایی ویژگی‌های متابولیکی باکتری‌ها نقش مهمی ایفا می‌کنند. محیط سیمون سیترات (Simmons Citrate Agar)، یک محیط انتخابی و افتراقی است که برای تعیین توانایی باکتری‌ها در استفاده از سیترات به‌عنوان تنها منبع کربن و انرژی طراحی شده است. این محیط به‌ویژه برای افتراق گونه‌های خانواده انتروباکتریاسه مانند سالمونلا و کلبسیلا، از سایر باکتری‌ها استفاده می‌شود. استفاده از محیط سیمون سیترات دقت شناسایی باکتری‌های روده‌ای را تا ۹۴ درصد افزایش داده است. با توجه به اهمیت تشخیص سریع عفونت‌های مرتبط با این باکتری‌ها، این محیط به ابزاری حیاتی در آزمایشگاه‌های بالینی تبدیل شده است. این مقاله به بررسی علمی تعریف محیط سیمون سیترات، ترکیب و آماده‌سازی، ویژگی‌های میکروبیولوژیک، کاربردها، محدودیت‌ها و نقش آن در تحقیقات و تشخیص‌های بالینی می‌پردازد.
محیط سیمون سیترات چیست؟
محیط سیمون سیترات یک محیط کشت جامد است که حاوی سیترات سدیم به‌عنوان تنها منبع کربن، سولفات آمونیوم به‌عنوان منبع نیتروژن و یک نشانگر pH (مانند بروم‌تیمول بلو) است. این محیط برای شناسایی باکتری‌هایی طراحی شده که می‌توانند سیترات را متابولیزه کنند و قلیایی کنند.
اهمیت بالینی
این محیط به‌طور گسترده برای شناسایی باکتری‌های پاتوژن روده‌ای، به‌ویژه در تمایز سالمونل ا (سیترات مثبت) از شیگلا (سیترات منفی) استفاده می‌شود.
ترکیب و آماده‌سازی محیط سیمون سیترات
آگار (۱.۵-۲ درصد وزن، برای ایجاد ساختار جامد)، سیترات سدیم (تنها منبع کربن ۲ گرم در لیتر)، سولفات آمونیوم (منبع نیتروژن ۵ گرم در لیتر)، دی‌پتاسیم فسفات (بافر pH ۱ گرم در لیتر)، منیزیم سولفات (منبع منیزیم ۰.۲ گرم در لیتر)، بروم‌تیمول بلو (نشانگر pH ۰.۰۸ گرم در لیتر) و آب مقطر (به‌عنوان حلال).
مراحل تهیه
- ترکیب مواد خشک در آب مقطر و هم زدن تا حل شدن کامل.
- تنظیم pH به ۶.۸-۷.۰.
- استریل کردن در اتوکلاو (۱۲۱ درجه سانتی‌گراد، ۱۵ دقیقه).
- ریختن در پلیت‌ها و انجماد در دمای اتاق.
ویژگی‌های میکروبیولوژیک محیط سیمون سیترات
- ستفاده از سیترات به‌عنوان منبع کربن
مکانیسم: باکتری‌هایی که آنزیم سیترات پرمیاز دارند، سیترات را از غشا وارد کرده و از طریق چرخه کربس متابولیزه می‌کنند. این فرآیند CO₂ و قلیایی شدن محیط را به دنبال دارد.
تشخیص: تغییر رنگ بروم‌تیمول بلو از سبز (بی‌طرف) به آبی (قلیایی) نشان‌دهنده استفاده از سیترات است.
- تغییر pH و نشانگر
بروم‌تیمول بلو در pH زیر ۶.۸ سبز و در pH بالای ۷.۶ آبی است. تولید آمونیاک و CO₂ در اثر متابولیسم سیترات، pH را افزایش می‌دهد. رشد باکتری‌ها در سطح محیط نیز تأییدکننده نتیجه مثبت است.
- انتخابی بودن
این محیط به دلیل فقدان منابع کربن دیگر، باکتری‌هایی را که نمی‌توانند سیترات را متابولیزه کنند، مهار می‌کند.
کاربردها در شناسایی باکتری‌ها
- کشت اولیه: مناسب برای جداسازی باکتری‌های خانواده انتروباکتریاسه از نمونه‌های مدفوع. محیط سیمون سیترات رشد ۹۶ درصد باکتری‌های سیترات مثبت را پشتیبانی می‌کند.
- تست‌های بیوشیمیایی: استفاده برای تمایز سالمونلا (سیترات مثبت) از شیگلا( سیترات منفی)
- تشخیص پاتوژن‌ها: شناسایی باکتری‌های مرتبط با عفونت‌های روده‌ای و ادراری.
ویژگی‌های باکتری‌ها و جزئیات میکروبیولوژیک
مورفولوژی کلونی:
- سالمونلا تایفی موریوم: کلنی‌های آبی، برجسته، و با قطر ۲-۴ میلی‌متر که پس از ۲۴-۴۸ ساعت ظاهر می‌شوند.
- کلبسیلا پنومونیه: کلنی‌های بزرگ، موکوس، و آبی که به دلیل کپسول، براق به نظر می‌رسند.
- اشرشیا کلای:رشد محدود یا عدم رشد، بدون تغییر رنگ (سیترات منفی).
رفتار متابولیکی:
- باکتری‌های سیترات مثبت مانند سالمونلا و کلبسیلا آنزیم سیترات پرمیاز تولید می‌کنند و pH را قلیایی می‌کنند.
- باکتری‌های سیترات منفی مانند E. coli و شیگلا نمی‌توانند سیترات را متابولیزه کنند و رشد نمی‌کنند.
نیازهای محیطی
- دما: ۳۵-۳۷ درجه سانتی‌گراد.
- زمان انکوباسیون: ۲۴-۴۸ ساعت، با امکان تمدید تا ۹ ساعت.
محدودیت‌ها و چالش‌ها
- عدم رشد باکتری‌های غیرسیترات‌زی: باکتری‌هایی که به منابع کربن دیگر نیاز دارند، رشد نمی‌کنند.
- حساسیت به آلودگی: تغییر رنگ کاذب ممکن است در صورت آلودگی رخ دهد.
- نیاز به تأیید: نتایج باید با تست‌های بیوشیمیایی دیگر تأیید شوند.
نقش محیط سیمون سیترات در تحقیقات و تشخیص‌های بالینی
- تشخیص اولیه عفونت: جداسازی باکتری‌ها از نمونه‌های مدفوع برای تشخیص عفونت‌های روده‌ای و کاهش زمان تشخیص با نتایج سریع.
- پایش اپیدمیولوژی: استفاده در ردیابی سویه‌های پاتوژن مانند سالمونلا
- تحقیقات میکروبی: مطالعه متابولیسم سیترات و تنوع ژنتیکی باکتری‌ها.
نتیجه‌گیری
محیط سیمون سیترات، با طراحی منحصربه‌فرد برای ارزیابی توانایی باکتری‌ها در متابولیزه کردن سیترات، ابزاری اساسی در میکروبیولوژی بالینی و تحقیقات است. ویژگی‌های میکروبیولوژیک آن، از جمله تغییر رنگ، مورفولوژی کلونی، و رفتار متابولیکی، امکان شناسایی دقیق گونه‌هایی مانند سالمونلا و کلبسیلا را فراهم می‌کند. با وجود محدودیت‌هایی مانند عدم رشد باکتری‌های غیرسیترات‌زی، ترکیب آن با فناوری‌های پیشرفته، دقت و سرعت تشخیص را افزایش داده 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