مقدمه

در میکروبیولوژی، محیط‌های کشت غنی و تخصصی نقش حیاتی در رشد و شناسایی میکروارگانیسم‌ها ایفا می‌کنند. محیط BHI یا  Brain Heart Infusion Agar، یکی از محیط‌های کشت غنی‌شده، به دلیل توانایی‌اش در حمایت از رشد باکتری‌های سخت‌رشد و پاتوژن‌های بالینی، به‌عنوان ابزاری ارزشمند در آزمایشگاه‌ها شناخته می‌شود. این محیط که از عصاره مغز و قلب حیوانات تهیه می‌شود، مواد مغذی فراوانی را برای باکتری‌های هوازی، بی‌هوازی، و فستیدیوس (نیازمند شرایط خاص) فراهم می‌کند. استفاده از BHI در کشت باکتری‌های پاتوژن مانند استرپتوکوکوس پنومونیه، دقت شناسایی را تا ۹۵ درصد افزایش داده است. با توجه به اهمیت تشخیص سریع عفونت‌های پیچیده، این محیط کشت در تحقیقات میکروبی و تشخیص‌های بالینی جایگاه ویژه‌ای دارد. این مقاله به بررسی علمی تعریف BHI، ترکیب و آماده‌سازی، کاربردها در کشت باکتری‌ها، محدودیت‌ها و نقش آن در تحقیقات و تشخیص‌های بالینی می‌پردازد تا درک جامعی از این محیط کشت ارائه دهد.

تعریف و مفهوم BHI

محیط کشتBrain Heart Infusion Agar  یک محیط کشت جامد است که از عصاره مغز و قلب (معمولاً گاو یا گوسفند)، پپتون، و آگار تشکیل شده است. این محیط به دلیل غنای بالای مواد مغذی، برای کشت باکتری‌های سخت‌رشد و پاتوژن‌های بالینی طراحی شده است.

اهمیت بالینی

محیط کشتBHI  به‌عنوان محیطی غنی برای جداسازی باکتری‌های نیازمند فاکتورهای رشد خاص از نمونه‌های بالینی (مانند خون، مایع نخاعی، یا زخم) استفاده می‌شود و در تشخیص عفونت‌های جدی نقش دارد.

مواد اولیه

آگار (5/1-۲ درصد وزن، برای ایجاد ساختار جامد)، عصاره مغز و قلب (منبع غنی پروتئین، ویتامین‌ها، و مواد معدنی ۱۲-۱۷ گرم در لیتر)، پپتون (منبع آمینواسیدها و نیتروژن ۱۰ گرم در لیتر)، سدیم کلرید (برای تنظیم اسمولالیته ۵ گرم در لیتر)، دی‌پتاسیم فسفات (برای بافر کردن pH ۲-۴ گرم در لیتر) و آب مقطر (به‌عنوان حلال).

مراحل تهیه

1. ترکیب مواد خشک در آب مقطر و هم زدن تا حل شدن کامل.
2. استریل کردن در اتوکلاو (۱۲۱ درجه سانتی‌گراد، ۱۵ دقیقه)
3. خنک کردن تا ۴۵-۵۰ درجه سانتی‌گراد و ریختن در پلیت‌ها یا تیوپ‌ها.
4. انجماد در دمای اتاق برای جامد شدن.

مکانیسم عملکرد BHI

عصاره مغز و قلب، همراه با پپتون، منبع کربن، نیتروژن، و کوفاکتورهای ضروری مانند ویتامین B را برای باکتری‌های سخت‌رشد فراهم می‌کند. آگار ساختار جامد را حفظ می‌کند.

شرایط بهینه

• دما: ۳۵-۳۷ درجه سانتی‌گراد برای باکتری‌های پاتوژن، یا ۴۲ درجه برای برخی گونه‌ها.
• pH: 2/7-6/7.
• زمان انکوباسیون: ۲۴-۴۸ ساعت، با امکان تمدید تا ۷۲ ساعت در شرایط بی‌هوازی.

کاربردها در کشت باکتری‌ها

1. کشت اولیه: مناسب برای جداسازی باکتری‌هایی مانند استرپتوکوکوس پنومونیه، لیستریا مونوسایتوژنز، و نایسریا مننژیتیدیس. محیط کشت BHI رشد ۹۷ درصد باکتری‌های سخت‌رشد را پشتیبانی می‌کند.
2. تست‌های بیوشیمیایی: پایه‌ای برای تست‌هایی مانند بیلی‌روبین آزید و تست‌های حساسیت آنتی‌بیوتیکی.
3. امکان مشاهده مورفولوژی کلنی‌ها.
4. غنی‌سازی و پایش: استفاده در غنی‌سازی نمونه‌ها با افزودن خون، سرم، یا گازهای بی‌هوازی.
5. کاربرد در پایش آلودگی‌های بالینی و مواد غذایی.

ویژگی‌های کلونی‌های باکتری‌ها در BHI

محیط کشتBHI  به دلیل غنای مغذی‌اش، کلونی‌های متفاوتی از باکتری‌های مختلف را نشان می‌دهد که به شناسایی آن‌ها کمک می‌کند. استرپتوکوکوس پنومونیه کلنی‌های کوچک، شفاف و مرطوب با قطر ۱-۲ میلی‌متر تشکیل می‌دهد که ممکن است در حضور خون، همولیز آلفا (ناحیه سبز) ایجاد کند و در ۲۴-۴۸ ساعت به اوج رشد می‌رسد. لیستریا مونوسایتوژنز کلنی‌های خاکستری یا سفید، صاف، و با قطر ۲-۳ میلی‌متر تولید می‌کند که به دلیل تحرک باکتری، ممکن است کمی پخش‌شده به نظر برسند و در ۴۸ ساعت قابل‌مشاهده هستند. نایسریا مننژیتیدیس کلنی‌های خاکستری، براق، و با قطر ۱-۳ میلی‌متر ایجاد می‌کند که در حضور CO2 رشد بهتری دارند و پس از ۲۴ ساعت ظاهر می‌شوند، کلستریدیوم پرفرنجس در شرایط بی‌هوازی، کلنی‌های بزرگ، نامنظم و با بوی مشخص تولید می‌کند که ممکن است همولیز گسترده نشان دهد. این ویژگی‌ها، همراه با تست‌های تکمیلی به تفکیک گونه‌ها کمک می‌کند. مورفولوژی کلنی در BHI، دقت شناسایی اولیه را تا ۹۰ درصد افزایش می‌دهد.

محدودیت‌ها و چالش‌ها

1. هزینه بالا: به دلیل استفاده از عصاره مغز و قلب، هزینه تهیه BHI بیشتر از محیط‌های ساده‌تر است.
2. رشد باکتری‌های ناخواسته: در صورت عدم کنترل شرایط، ممکن است باکتری‌های غیرهدف رشد کنند.
3. نیاز به شرایط خاص: برای برخی باکتری‌ها، نیاز به غنی‌سازی اضافی یا انکوباتور بی‌هوازی دارد.

نقش BHI در تحقیقات و تشخیص‌های بالینی

1. تشخیص اولیه عفونت: جداسازی باکتری‌ها از نمونه‌های حساس مانند مایع نخاعی و کاهش زمان تشخیص با رشد سریع باکتری‌های سخت‌رشد.
2. پایش کیفیت: استفاده در کنترل کیفیت محیط‌های کشت و تجهیزات آزمایشگاهی.
3. تحقیقات میکروبی: محیطی ایده‌آل برای مطالعه باکتری‌های پاتوژن و سخت‌رشد.

نتیجه‌گیری

محیط BHI، با ترکیب غنی و توانایی حمایت از رشد باکتری‌های سخت‌رشد و پاتوژن‌های بالینی، به‌عنوان یک محیط کشت تخصصی، پایه‌ای اساسی در میکروبیولوژی بالینی و تحقیقات فراهم می‌کند. مکانیسم عملکرد آن با تأمین مواد مغذی و شرایط بهینه، امکان کشت اولیه، تست‌های بیوشیمیایی و پایش کیفیت را میسر می‌سازد. ویژگی‌های متمایز کلونی‌ها، مانند شکل، رنگ، و رفتار متابولیکی در BHI، به شناسایی سریع‌تر گونه‌ها کمک می‌کند، هرچند محدودیت‌هایی مانند هزینه بالا و نیاز به شرایط خاص وجود دارد.

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