Visualisierung der bakteriellen Motilität anhand einer Farbreaktion
Summary
Hier stellen wir ein Protokoll zum Nachweis der bakteriellen Motilität anhand einer Farbreaktion vor. Die Hauptvorteile dieser Methode sind, dass sie einfacher auszuwerten und genauer ist und keine spezielle Ausrüstung erfordert.
Abstract
Die bakterielle Motilität ist entscheidend für die bakterielle Pathogenität, die Biofilmbildung und die Arzneimittelresistenz. Die bakterielle Motilität ist entscheidend für die Invasion und/oder Verbreitung vieler pathogener Spezies. Daher ist es wichtig, die bakterielle Motilität nachzuweisen. Bakterienwachstumsbedingungen wie Sauerstoff, pH-Wert und Temperatur können das Bakterienwachstum und die Expression von bakteriellen Flagellen beeinflussen. Dies kann zu einer verminderten Motilität oder sogar zu einem Verlust der Motilität führen, was zu einer ungenauen Bewertung der bakteriellen Motilität führt. Basierend auf der Farbreaktion von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) durch intrazelluläre Dehydrogenasen lebender Bakterien wurde TTC zu herkömmlichem halbfestem Agar zum Nachweis der bakteriellen Motilität hinzugefügt. Die Ergebnisse zeigten, dass diese TTC-Methode mit halbfestem Agar zum Nachweis der bakteriellen Motilität einfach und leicht zu bedienen ist und keine großen und teuren Instrumente erfordert. Die Ergebnisse zeigten auch, dass die höchste Motilität in halbfestem Medium beobachtet wurde, das mit 0,3%igem Agar hergestellt wurde. Im Vergleich zum herkömmlichen halbfesten Medium sind die Ergebnisse einfacher auszuwerten und genauer.
Introduction
Die bakterielle Motilität spielt eine entscheidende Rolle bei der bakteriellen Pathogenität, der Biofilmbildung und der Arzneimittelresistenz1. Die bakterielle Motilität ist eng mit der Pathogenität verbunden und ist für die bakterielle Besiedlung während der frühen Infektion von Wirtszellen notwendig2. Die Bildung von Biofilmen steht in engem Zusammenhang mit der bakteriellen Motilität, bei der Bakterien durch Motilität an der Oberfläche fester Medien haften. Es wurde lange angenommen, dass die bakterielle Motilität positiv mit der Biofilmbildung korreliert. Ein hohes Maß an bakterieller Arzneimittelresistenz aufgrund von Biofilmen kann zu anhaltenden Infektionen führen, die eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit darstellen 3,4,5. Daher ist es wichtig, die bakterielle Motilität nachzuweisen. Der bakterielle Motilitätstest wird hauptsächlich verwendet, um die Motilität verschiedener Bakterienformen im lebenden Zustand zu untersuchen, die indirekt das Vorhandensein oder Fehlen von Flagellen bestimmen können und somit eine wichtige Rolle bei der Identifizierung von Bakterien spielen.
Es gibt direkte und indirekte Methoden zum Nachweis der bakteriellen Motilität6. Da Bakterien mit Geißeln Motilität aufweisen, ist es möglich, indirekt festzustellen, ob Bakterien beweglich sind, indem das Vorhandensein oder Fehlen von Geißeln nachgewiesen wird. So ist es beispielsweise möglich, die Motilität indirekt durch Elektronenmikroskopie und Flagellenfärbung nachzuweisen, um anzuzeigen, dass Bakterien beweglich sind. Es ist auch möglich, durch direkte Methoden zu detektieren, wie z. B. Suspensionstropfen und halbfeste Punktionsmethoden.
Die halbfeste Punktionsmethode, die üblicherweise in mikrobiologischen Labors verwendet wird, um die bakterielle Motilität nachzuweisen, impft die Bakterien in das Einstichmedium des halbfesten Agars, das 0,4-0,8 % Agar enthält, je nach Richtung des Bakterienwachstums. Wenn die Bakterien entlang der Einstichlinie wachsen, um sich auszubreiten, erscheinen wolkenartige (bürstenartige) Wachstumsspuren, die auf das Vorhandensein von Geißeln und damit auf Motilität hinweisen. Wenn keine Wachstumsspuren an der Einstichlinie vorhanden sind, ist das Bakterium weder gegeißelt noch beweglich.
Diese Methode hat jedoch ihre Nachteile: Die Bakterien sind farblos und durchsichtig, die Flagellenaktivität wird durch die physiologischen Eigenschaften der lebenden Bakterien und andere Faktoren sowie die Konzentration des Agars und den geringen Durchmesser des Reagenzglases beeinflusst. Darüber hinaus sind aerobe Bakterien nur für das Wachstum auf der Agaroberfläche geeignet, was die Beobachtung der bakteriellen Motilität beeinträchtigt. Um dieses Experiment zu verbessern, wurde dem Medium daher 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) (farblos) zugesetzt, um eine zuverlässigere und intuitivere Methode zur Bestimmung der bakteriellen Motilität zu etablieren als die derzeitige direkte Punktionsmethode, bei der intrazelluläre Dehydrogenasen verwendet werden, um die Bildung eines roten Produkts von TTC 7,8,9,10 zu katalysieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der Nachweis der bakteriellen Motilität durch die Methode des halbfesten Mediums wird von vielen Faktoren beeinflusst13,14. Bakterielle Wachstumsbedingungen, wie z. B. Sauerstoff (aerob auf der Agaroberfläche, nicht aerob am Boden des Röhrchens mit dem halbfesten Medium), pH-Wert und Temperatur, können die Lebensfähigkeit bakterieller Flagellen beeinträchtigen, was zu einer verminderten Motilität oder sogar zu einem Verlust der Motilität führen kann<sup …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde durch das Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD) und das Teaching Reform Research Project der China Pharmaceutical University (2019XJYB18) unterstützt.
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 |
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