Bir renk reaksiyonuna dayalı bakteriyel hareketliliğin görselleştirilmesi
Summary
Burada, bir renk reaksiyonuna dayalı bakteriyel motiliteyi tespit etmek için bir protokol sunuyoruz. Bu yöntemin temel avantajları, değerlendirilmesi kolay ve daha doğru olması ve özel ekipman gerektirmemesidir.
Abstract
Bakteriyel motilite, bakteriyel patojenite, biyofilm oluşumu ve ilaç direnci için çok önemlidir. Bakteriyel motilite, birçok patojenik türün istilası ve / veya yayılması için çok önemlidir. Bu nedenle, bakteriyel motiliteyi tespit etmek önemlidir. Oksijen, pH ve sıcaklık gibi bakteriyel büyüme koşulları, bakteriyel büyümeyi ve bakteriyel flagella ekspresyonunu etkileyebilir. Bu, hareketliliğin azalmasına ve hatta motilitenin kaybına neden olabilir, bu da bakteriyel motilitenin yanlış değerlendirilmesine neden olabilir. Canlı bakterilerin hücre içi dehidrojenazları ile 2,3,5-trifenil tetrazolyum klorürün (TTC) renk reaksiyonuna dayanarak, TTC, bakteriyel motilitenin tespiti için geleneksel yarı katı agar’a eklenmiştir. Sonuçlar, bakteriyel hareketliliğin tespiti için bu TTC yarı katı agar yönteminin basit, kullanımı kolay ve büyük ve pahalı aletler içermediğini göstermiştir. Sonuçlar ayrıca en yüksek hareketliliğin% 0.3 agar ile hazırlanan yarı katı ortamda gözlendiğini göstermiştir. Geleneksel yarı katı ortam ile karşılaştırıldığında, sonuçların değerlendirilmesi daha kolay ve daha doğrudur.
Introduction
Bakteriyel motilite, bakteriyel patojenite, biyofilm oluşumu ve ilaç direncinde kritik bir rol oynar1. Bakteriyel motilite, patojenite ile yakından ilişkilidir ve konakçı hücrelerin erken enfeksiyonu sırasında bakteriyel kolonizasyon için gereklidir2. Biyofilm oluşumu, bakterilerin katı ortamın yüzeyine motiliteyle yapıştığı bakteriyel motiliteyle yakından ilişkilidir. Bakteriyel motilitenin uzun zamandır biyofilm oluşumu ile pozitif ilişkili olduğu düşünülmektedir. Biyofilme bağlı yüksek derecede bakteriyel ilaç direnci, insan sağlığı için tehdit oluşturan kalıcı enfeksiyonlara yol açabilir 3,4,5. Bu nedenle, bakteriyel motiliteyi tespit etmek önemlidir. Bakteriyel motilite, esas olarak, canlı haldeki farklı bakteri formlarının hareketliliğini incelemek için kullanılır, bu da dolaylı olarak flagella’nın varlığını veya yokluğunu belirleyebilir ve bu nedenle bakterilerin tanımlanmasında önemli bir role sahiptir.
Bakteriyel motiliteyi tespit etmek için doğrudan ve dolaylı yöntemler vardır6. Flagellalı bakteriler motiliteyi gösterdiğinden, flagella’nın varlığını veya yokluğunu tespit ederek bakterilerin dolaylı olarak hareketli olup olmadığını tespit etmek mümkündür. Örneğin, bakterilerin hareketli olduğunu göstermek için elektron mikroskobu ve flagellar boyama ile hareketliliği dolaylı olarak tespit etmek mümkündür. Süspansiyon düşürme ve yarı katı delinme yöntemleri gibi doğrudan yöntemlerle tespit etmek de mümkündür.
Lisans mikrobiyoloji laboratuvarlarında bakteriyel motiliteyi tespit etmek için yaygın olarak kullanılan yarı katı delinme yöntemi, bakterilerin üreme yönüne göre, bakterileri% 0.4-0.8 agar içeren yarı katı agar ortamındaki delinmeye aşılar. Bakteriler etrafa yayılmak için delinme çizgisi boyunca büyürse, flagella’nın varlığını ve dolayısıyla hareketliliği gösteren bulut benzeri (fırça benzeri) büyüme izleri ortaya çıkar. Delinme çizgisi büyüme izleri yoksa, bakteri ne kamçılanır ne de hareketlidir.
Bununla birlikte, bu yöntemin dezavantajları vardır: bakteriler renksiz ve şeffaftır, kamçı aktivitesi canlı bakterilerin fizyolojik özelliklerinden ve diğer faktörlerden ve agar konsantrasyonundan ve test tüpünün küçük çapından etkilenir. Dahası, aerobik bakteriler sadece agar yüzeyinde büyüme için uygundur ve bakteriyel hareketliliğin gözlemlenmesini etkiler. Bu nedenle, bu deneyi geliştirmek için, TTC7,8,9,10’un kırmızı bir ürününün oluşumunu katalize etmek için hücre içi dehidrojenazlar kullanan mevcut doğrudan delinme yönteminden daha güvenilir ve sezgisel bir bakteri hareketliliğini belirlemek için ortama 2,3,5-trifeniltetrazolyum klorür (TTC) (renksiz) eklenmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bakteriyel motilitenin semisolid medium yöntemi ile saptanması birçok faktörden etkilenmektedir13,14. Oksijen (agar yüzeyinde aerobik, yarı katı ortam ile tüpün dibinde aerobik olmayan), pH ve sıcaklık gibi bakteriyel büyüme koşulları, bakteriyel flagella’nın canlılığını etkileyebilir, bu da hareketliliğin azalmasına ve hatta hareketlilik kaybına neden olabilir15. Ek olarak, hareketlilikleri olarak bazı mukus tipi …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Jiangsu Yüksek Öğretim Kurumlarının Öncelikli Akademik Program Geliştirme (PAPD) ve Çin İlaç Üniversitesi Öğretim Reformu Araştırma Projesi (2019XJYB18) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Bacto Agar | Difco | ||
| Escherichia coli | ATCC | ATCC25922 | Positive control |
| Pseudomonas aeruginosa | ATCC | ATCC27853 | Positive control |
| Salmonella typhimurium | ATCC | ATCC14028 | Positive control |
| Staphylococcus aureus | ATCC | ATCC25923 | Negative nonmotile control |
| Tryptose | OXOID | ||
| TTC | Sigma | 298-96-4 | |
| VITEK 2 automated microbial identification system | Bio Mérieux |
References
- Jordan, E. O., Caldwell, M. E., Reiter, D. Bacterial motility. Journal of Bacteriology. 27 (2), 165 (1934).
- Lai, S. L., Hou, H., Jiang, W. Bacterial motility and its role during initial stage of pathogenesis. Journal of Microbiology. 26 (5), 68-70 (2006).
- Ding, S. S., Wang, Y. Relationship between flagella-dependent motility and biofilm in bacteria – A review. Acta Microbiologica Sinica. 49 (4), 417-422 (2009).
- Zeng, J., Wang, D. Recent advances in the mechanism of bacterial resistance and tolerance. Chinese Journal of Antibiotics. 45 (2), 113-121 (2020).
- Xu, M., Zhou, M. X., Zhu, G. Q. Progress in the mechanism of bacterial flagellum motility, adhesion and immune escape. Chinese Journal of Veterinary Science. 37 (2), 369-375 (2017).
- Leboffe, M. J., Pierce, B. E. . Microbiology: laboratory theory and application. Third edition. , (2015).
- Ball, R. J., Sellers, W. Improved motility medium. Applied Microbiology. 14, 670-673 (1966).
- An, S., Wu, J., Zhang, L. H. Modulation of Pseudomonas aeruginosa biofilm dispersal by a cyclic-di-GMP phosphodiesterase with a putative hypoxia-sensing domain. Applied and Environmental Microbiology. 76 (24), 8160-8173 (2010).
- Chouhan, O. P., et al. Effect of site-directed mutagenesis at the GGEEF domain of the biofilm forming GGEEF protein from Vibrio cholerae. AMB Express. 6 (1), 2 (2016).
- McLaughlin, M. R. Simple colorimetric microplate test of phage lysis in Salmonella enterica. Journal of Microbiological Methods. 69 (2), 394-398 (2007).
- Difco Laboratories. Difco manual: Dehydrated culture media and reagents for microbiology. Difco Laboratories. , (1984).
- Tittsler, R. P., Sandholzer, L. A. The use of semi-solid agar for the detection of bacterial motility. Journal of Bacteriology. 31 (6), 575 (1936).
- Qian, Y., Tian, X. Y., Zhang, S. Y., Wang, J. Explore the influencing factors of bacterial motility. Health Care Today. 6, 50-51 (2018).
- Wang, J., et al. Filamentous Phytophthora pathogens deploy effectors to interfere with bacterial growth and motility. Frontiers in Microbiology. 11, 581511 (2020).
- Kühn, M. J., et al. Spatial arrangement of several flagellins within bacterial flagella improves motility in different environments. Nature Communication. 9 (1), 5369 (2018).
- Mitchell, A. J., Wimpenny, J. W. T. The effects of agar concentration on the growth and morphology of submerged colonies of motile and non-motile bacteria. Journal of Applied Microbiology. 83 (1), 76-84 (2010).
- Xu, A., Zhang, M., Du, W., Wang, D., Ma, L. Z. A molecular mechanism for how sigma factor AlgT and transcriptional regulator AmrZ inhibit twitching motility in Pseudomonas aeruginosa. Environmental Microbiology. 23 (2), 572-587 (2021).
- Bartley, S. N., et al. Attachment and invasion of Neisseria meningitidis to host cells is related to surface hydrophobicity, bacterial cell size and capsule. PLoS One. 8, 55798 (2013).
