Haben Sie sich jemals gefragt, woher Ihre Ärzte wissen, welche Krankheit Sie haben? Manchmal ist es nicht so einfach, das herauszufinden.
Infektionskrankheiten werden oft nach Kulturen von Proben diagnostiziert, die von der Infektionsstelle isoliert wurden. Mitarbeiter im mikrobiologischen Labor müssen den Fehler aus der Probe herauszüchten, beispielsweise aus Ihrem Blut oder Sputum.
Diese Probe kann dann getestet werden, indem versucht wird, sie auf vielen verschiedenen Kulturen zu züchten, um zu sehen, wo sie am besten wächst. Wie Pflanzen haben auch Mikroben ihre bevorzugten Böden und Bedingungen. Sie werden nicht wachsen, wo sie nicht können.
Was genau ist eine Kultur und wie hilft sie bei der Diagnose einer Infektion?
Eine wachsende Kultur definieren
Eine Kultur ist eine Möglichkeit, eine Mikrobe in einer Laborumgebung zu züchten. Viele Bakterien, Pilze, Parasiten und Viren können in einem Labor gezüchtet werden, wenn die entsprechenden Bedingungen erfüllt sind. Die genauen Merkmale der wachsenden Kultur können verwendet werden, um die spezifische Mikrobe zu identifizieren.
Die Verwendung eines “selektiven Mittels” kann verwendet werden, um die Merkmale der Mikrobe zu bestimmen. Zum Beispiel würde das Wachstum von Staph aureus in einer Kultur, die Methicillin (das selektive Agens) enthält, auf Methicillin-resistente Staph aureus (MRSA) hinweisen. Methicillin ist eine Art von Antibiotikum, daher ist ein Bakterium, das in einer Methicillin-haltigen Kultur wächst, gegen eine Behandlung mit diesem spezifischen Antibiotikum resistent.
Diese Kulturen werden normalerweise auf Platten oder in Röhrchen gehalten, die spezielle Nahrung enthalten, die ein bestimmtes Krankheitserreger oder eine Gruppe von Krankheitserregern wachsen lässt. Auf diese Weise können Labormitarbeiter erkennen, welche Mikrobe wächst.
Labormitarbeiter müssen die Mikrobe möglicherweise auf mehreren verschiedenen Kulturplatten (oder Röhrchen) züchten, um genau zu bestimmen, um welche Mikrobe es sich handelt. Dies kann wie ein Detektivrätsel von Sherlock Holmes sein.
Arten von Infektionen, die diagnostiziert werden können
Diagnostische Kulturen werden häufig verwendet, um infektiöse Mikroben aus Proben zu identifizieren, die aus Urin (Harnwegsinfektionen), Stuhl (Durchfall und lebensmittelbedingte Krankheiten), dem Genitaltrakt (STDs), dem Rachen (Streptokokken) und der Haut (Hautinfektionen) isoliert wurden.
Proben, die aus anderen Körperteilen, wie Blut und Rückenmark, isoliert wurden, können ebenfalls kultiviert werden. Diese Arten von Infektionen sind in der Regel schwerwiegender und erfordern einen Krankenhausaufenthalt.
Arten von Kulturen
Es gibt drei Haupttypen von Kulturen.
Solide Kultur
Bakterien und Pilze können auf einer festen Oberfläche wachsen, die aus einer Mischung aus Nährstoffen, Salzen und Agar (einem aus Algen isolierten Geliermittel) besteht. Dies ist oft auf einem Teller von der Größe Ihrer Handfläche. Viele sind kleine Gerichte mit rotem Gel, während einige Gele gelb oder andersfarbig sind.
Eine einzelne Mikrobe, die auf der festen Oberfläche platziert wird, kann zu Kolonien heranwachsen – einzelne Gruppen, die aus Tausenden von Zellen bestehen. Kolonien bestehen aus Klonen, bei denen alle Zellen identisch sind. Diese Eigenschaft macht feste Kulturen für die mikrobielle Identifizierung so nützlich.
Verschiedene Arten von Kolonien verschiedener Spezies haben unterschiedliche Merkmale und Eigenschaften (dh Farbe, Größe, Form und Wachstumsrate der Kolonie), die Mikrobiologen bei der Identifizierung der Mikrobe helfen.
Flüssige Kultur
Eine Flüssigkultur wird in „Medien“ oder einer „Brühe“ von Nährstoffen gezüchtet. Das mikrobielle Wachstum wird dafür beobachtet, wie schnell die Brühe trüb wird. Eine trübere Brühe bedeutet typischerweise eine größere Anzahl von Mikroben.
Flüssigkulturen können oft mehrere mikrobielle Spezies enthalten, daher sind sie für die Diagnose von Bakterien und Pilzen tendenziell weniger nützlich als feste Kulturen. Flüssigkulturen sind jedoch für die Diagnose von Parasiten nützlicher, die in festen Kulturen keine normalen Kolonien bilden.
Zellkultur
Einige Mikroben (wie Chlamydien oder Rickettsien) und Viren können nicht in festen oder flüssigen Kulturen gezüchtet werden, können jedoch in menschlichen oder tierischen Zellen gezüchtet werden. Kulturen von menschlichen oder tierischen Zellen werden verwendet, indem die Zellkultur mit der Mikrobe „infiziert“ und die Wirkung auf die Zellen beobachtet wird.
Viele Viren haben beispielsweise schädliche oder „zytopathische“ Wirkungen auf die Zellen, die von Mikrobiologen beobachtet werden können. Da Zellkulturverfahren jedoch tendenziell spezialisierter sind und einen höheren Arbeitsaufwand und längere Zeiträume für die Diagnose erfordern, wird die Zellkultur in der Regel sekundär gegenüber anderen diagnostischen Verfahren eingesetzt. Es kann besonders schwierig sein, einige Mikroben herauszuzüchten.
In Kulturen verwendete Inhaltsstoffe
Abhängig von der jeweiligen Kulturart variieren die Inhaltsstoffe – und es werden viele verschiedene Inhaltsstoffe verwendet, da sie ableiten können, wo eine Mikrobe wachsen kann und wo nicht, und so identifizieren, was die Mikrobe ist.
Die Mikrobe sagt uns oft nicht viel über den Organismus selbst, sondern hilft uns, den Namen des Organismus abzuleiten. Jede Mikrobe hat ihren eigenen besonderen Geschmack in Kulturgelen und Zutaten.
Im Allgemeinen erfordern die meisten Kulturen eine Kombination der folgenden Elemente:
- Amino-Stickstoff-Quelle: verdaute Proteine
- Wachstumsfaktoren: Blut, Serum oder Hefeextrakt
- Energiequelle: Zucker, Kohlenhydrate
- Salze zur Pufferung des pH-Wertes: Phosphat, Citrat
- Mineralien: Calcium, Magnesium oder Eisen
- Selektive Wirkstoffe: Antibiotika oder Chemikalien
- Indikatoren oder Farbstoffe: zur Bestimmung des Säuregehalts
- Geliermittel für feste Kulturen: Agar
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