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Method Article
Clostridium difficile è un batterio patogeno che è un rigoroso anaerobio e provoca diarrea associata agli antibiotici (AAD). Qui, metodi per isolare, coltivare e mantenere C. cellule vegetative difficile e spore vengono descritti. Queste tecniche richiedono una camera anaerobico, che richiede una manutenzione regolare per assicurare adeguate condizioni di ottimale C. la coltivazione difficile.
Clostridium difficile è un anaerobico, batteri sporigeni Gram-positivo che è principalmente responsabile della diarrea associata agli antibiotici (AAD) ed è un importante patogeno nosocomiale. C. difficile è notoriamente difficili da isolare e coltivare ed è estremamente sensibile anche bassi livelli di ossigeno nell'ambiente. Qui, metodi per isolare C. difficile da campioni fecali e successivamente coltura C. difficile per la preparazione degli stock di glicerolo per la conservazione a lungo termine sono presentati. Sono anche descritte tecniche di preparazione e l'enumerazione scorte spore in laboratorio per una varietà di applicazioni a valle compresi studi di microscopia e animali. Queste tecniche richiedono una camera anaerobica, che mantiene un ambiente anaerobico coerente per garantire condizioni appropriate per ottimale C. la crescita difficile. Forniamo protocolli per il trasferimento di materiali e dalla camera senza cautilizzando una contaminazione significativa ossigeno insieme con suggerimenti per la manutenzione periodica necessaria per sostenere l'ambiente anaerobico adeguato per un efficiente e coerente C. la coltivazione difficile.
Clostridium difficile è un batterio Gram-positivi, sporigeni batterio che è un anaerobio obbligato e un agente patogeno gastrointestinale potenzialmente fatale di uomini e animali. Inizialmente descritto nel 1935 come un organismo commensale trovato in campioni di feci da neonati 1, C. difficile è stato poi dimostrato di essere l'agente eziologico della colite pseudomembranosa associata a trattamento antibiotico 2. C. infezioni difficile (CDI) sono in genere preceduti da un trattamento antibiotico che provoca l'interruzione della normale flora del colon, creando una nicchia per C. difficile a prosperare 2. C. difficile è trasmesso come una spora dormiente via fecale-orale e successivamente germina all'interno del tratto gastrointestinale, producendo cellule vegetative in grado di generare più tossine e causando gravi malattie e colite 3. CDI sono spesso refrattari ai trattamenti convenzionali e questi infezioni sono spesso ricorrenti 4. Come risultato, CDI sono responsabili per un massimo di 4,8 miliardi dollari in spese sanitarie negli Stati Uniti 5-7.
C. difficile è molto sensibile anche bassi livelli di ossigeno nell'ambiente. Per C. difficile a persistere nell'ambiente e trasmettere in modo efficiente da un host all'altro, la formazione di una spora metabolicamente attivo è fondamentale 8. Poiché la manutenzione laboratorio e manipolazione di C. difficile richiede un ambiente anaerobico controllato, queste tecniche richiedono l'uso di una camera anaerobica. L'uso di camere anaerobiche ha aggravato recupero e l'isolamento di anaerobi obbligati 9-11, e ha permesso una serie di tecniche molecolari da eseguire in atmosfera anaerobica.
Oltre a C. difficile, l'uso della camera anaerobica e manutenzione qui descritti sono applicabiliad altri anaerobi obbligati come altre specie clostridi (ad esempio C. perfringens), altre specie gastrointestinali (ad esempio specie Bacteroides 12) e patogeni parodontali (ad esempio, specie Peptostreptococcus 13).
Nota: C. difficile è un patogeno umano e animale che può causare malattie gastrointestinali. Esperimenti C. difficile deve essere eseguita con le opportune precauzioni di biosicurezza (BSL-2).
1. Anaerobica Camera Uso e Manutenzione
C. difficile è un rigoroso anaerobio ed è estremamente sensibile anche basse concentrazioni di ossigeno nell'atmosfera. Pertanto, è necessario un ambiente anaerobico controllato per la sua manipolazione successo. L'uso di una camera anaerobica (Figura 1A) fornisce l'ambiente più stabile e le condizioni ideali per la coltivazione effettiva di C. difficile e altri batteri anaerobici 14. Qui, un'atmosfera contenente una miscela di gas (5% CO 2, 10% H 2, 85% N 2) può essere stabilmente mantenuta.
Per introdurre tutti gli elementi nella camera senza contaminazione significativa ossigeno,una camera di compensazione deve essere utilizzato (Figura 1B). Questo dispositivo funziona come un interscambio di gas e lavori automatica, semi-manuale o manuale. La camera di compensazione ha due porte: quella che fornisce accesso al di fuori della camera di compensazione e l'altra permette l'accesso all'interno della camera anaerobica. A seconda del modello, la camera di compensazione può avere un sportello aggiuntivo, che può offrire l'accesso ad una camera anaerobica adiacente, risparmiando così il costo di una camera di compensazione separata. A meno che gli articoli dentro o fuori della camera in movimento attivamente, entrambe le porte devono rimanere chiuse in ogni momento per evitare la contaminazione di ossigeno. La camera di compensazione possiede un interruttore on / off sulla parte anteriore e un pannello contenente quattro pulsanti. Le linee di gas e flessibile della pompa per vuoto sono collegati nella parte posteriore della camera di compensazione, vicino al pannello in cui si trovano gli interruttori per pieno funzionamento manuale dell'unità. Si raccomanda che due cicli di spurgo, utilizzando gas di azoto (N 2), sono utilizzati prima di riempire l'interscambio con la miscela di gas (5% di CO 2, 10% H 2, 85% N 2) per ridurre la quantità di ossigeno introdotto nella camera. Inoltre è importante non lasciare né porta aperta più a lungo del tempo quantità necessaria per spostare gli elementi dentro e fuori l'interscambio e pianificare attentamente esperimenti per ridurre la frequenza di elementi in movimento e dalla camera. Le diverse modalità operative per le camere vinile anaerobiche sono descritte di seguito. Prima di seguire questi protocolli, in modo che siano compatibili con le istruzioni del produttore fornite con la camera.
2. Coltura, enumerando e Memorizzazione C. difficile da campioni di feci
Questa procedura è destinato per recuperare C. difficile da campioni fecali contenenti spore e successivamente mantenere colonie isolate da cellule vegetative o spore di conservazione a lungo termine delle scorte glicerolo. In alternativa, questa procedura può essere utilizzata per enumerare il numero di C. presente difficile in campioni di feci (ad esempio, da studi su animali). Per arricchire in modo selettivo e differenziato per C. difficile, taurocolato-cefoxitin-cycloserine-fruttosio agar (TCCFA) viene utilizzato per inibire la crescita della normale flora fecale 15-16. Cicloserina è batteriostatica per i batteri Gram-negativi, mentre cefoxitin inibisce più ampiamente crescita di batteri sia Gram-negativi e positivi, ad eccezione di C. difficile e la maggior parte entrano ceppi cocci. Un indicatore di pH rosso neutro, può essere incluso nel mezzo, come la fermentazione del fruttosio si tradurrà in una diminuzione del pH e un cambiamento di colore successivo da rosso / arancione a giallo. Per recuperare in modo efficiente le spore di C. difficile come batteri vegetativi, la taurocolato sodio sali biliari viene utilizzato per indurre la germinazione 17-18. Perché C. difficile forma spore, alcool o trattamento termico di campioni può essere utilizzato per ridurre o eliminare le cellule vegetative, limitando la crescita della flora contaminanti, che possono aumentare l'efficienza di C. recupero difficile 19. Come accennato in precedenza, è cruciale per la pre-ridurre tutte le piastre per almeno 1-2 ore nella camera anaerobica prima dell'uso per garantire la rimozione di ossigeno residuo. Dryi Airng le piastre prima dell'uso nella camera possono ridurre la condensa. Mezzo liquido può richiedere fino a 24 ore per ridurre seconda del volume e del rapporto superficie-aria del contenitore utilizzato.
Prima di iniziare, i seguenti elementi devono essere posizionati all'interno della camera anaerobica:
* In alternativa, colonie isolate possono essere ripartiti su piastre di agar bhis, e successivamente raschiata e risospese in bhis mezzo liquido con il 15% di glicerolo per la conservazione a lungo termine a -80 ° C. ** E 'importante notare che Gram-colorazione non è una strategia efficace per identificare C. Difficile direttamente da campioni di feci 23 ; C. difficile deve prima essere isolato dagli altri flora presenti nelle feci.
3. Coltura C. difficile da scorte congelate Glicerina
Questa procedura prevede il recupero di C. difficile da scorte glicerolo conservati a -80 ° C. Perché ripetuti cicli di congelamento-scongelamento possono uccidere le cellule vegetative, è importante mantenere le scorte glicerolo congelati in ogni momento. Si sconsiglia l'utilizzo di ghiaccio secco per il trasferimento ceppi dentro e fuori la camera, come l'evaporazione di ghiaccio secco può modificare l'ambiente all'interno della camera. Invece, si consiglia di utilizzare rack di raffreddamento congelati per mantenere gli stock di glicerolo congelati durante il trasporto. Per vari scopi selettivi e differenziali, tre supporti sono comunemente usati per la coltura di C. difficile. TCCFA, come discusso in precedenza, è selettivo per C. difficile e contiene taurocolato di sodio, un germinant. Infuso di cuore cervello supplementato con estratto di lievito (bhis) è comunemente utilizzato, arricchito, terreno non selettivo che consente la crescita di un'ampia varietà di organismi (Figura 2A) 24. Spesso, L-cisteinae viene aggiunto bhis come riducente 20. Infine, l'aggiunta di sangue al mezzo (Figura 2B) consente la sporulazione più efficiente rispetto a TCCFA e prevede il rilevamento della fluorescenza verdastra unico o chartreuse esibita da C. difficile sotto-onda lunga ultravioletta (UV) 15 (figura 2C). Quando la coltura C. difficile da scorte di spore, è fondamentale ricordare che taurocolato di sodio deve essere aggiunto al mezzo per assicurare germinazione.
Prima di iniziare, i seguenti elementi devono essere posizionati all'interno della camera anaerobica:
4. Purificante spore di C. difficile
Poiché è necessaria sporulazione per la sopravvivenza in ambienti ricchi di ossigeno e per la trasmissione efficiente della malattia 8, la preparazione delle scorte di spore è often necessaria per applicazioni a valle, non limitato a studi di microscopia e di animali. E 'importante notare che l'enumerazione spore richiede la ripetizione di garantire la riproducibilità dei conteggi. Pipettando su e giù parecchie volte tra diluizioni riduce anche la perdita in quanto le spore aderiscono alla plastica bene.
Sporulazione di C. difficile non è così rapido o omogeneo come altre specie sporigeni. Per ottimizzare la produzione di spore e di recupero, è consigliato sia a medio sporulazione (SMC) 17,25 o 70:30 medie 26. Altri media comunemente usati sono bhis, che richiede 4-5 giorni di crescita prima sporulazione efficiente è visto 27, e Clospore, un mezzo liquido che produce alti titoli di spore (luglio 10-agosto 10 spore per millilitro) dopo 72 ore di crescita. Altri protocolli usano l'acqua ghiacciata, piuttosto che 1x PBS 20, tuttavia, l'uso di una soluzione isotonica in grado di ridurre le spore si attacchino gli uni agli altri e in plastica superfici. Alternativamente,alcuni ricercatori purificare ulteriormente le loro spore utilizzando un gradiente di saccarosio per rimuovere completamente le cellule vegetative e detriti 29.
Prima di iniziare, i seguenti elementi devono essere posizionati all'interno della camera anaerobica:
Un esempio di C. difficile coltivate su bhis e Columbia anaerobica pecore agar sangue media può essere visto in Figura 2. C. difficile forma colonie irregolari che sono piatta e in possesso di un aspetto a vetro smerigliato che è evidente in entrambi i supporti. Qui, un isolato clinico eritromicina sensibile di C. difficile, 630E 30, è cresciuto su bhis agar, un arricchito, terreno non selettivo, per 24 ore a 37 ° C (Figura 2A). Colonie su Colum...
I metodi qui descritti consentono il recupero semplice e veloce di C. difficile da una varietà di campioni fecali, compresi gli esseri umani, topi e criceti, nonché la conservazione a lungo termine di C. difficile come scorte glicerolo o spore. C. difficile può essere un organismo difficile da coltivare, ma accurata manutenzione di un ambiente anaerobico e l'applicazione di tecniche asettiche può provvedere robusta crescita e una riduzione della contaminazione.
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Vorremmo ringraziare Coy Laboratori per fornire gentilmente le immagini della camera anaerobica. Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health di sovvenzione DK087763 (SMM) e un Curriculum STEP / HHMI Sviluppo Fellowship (ANE).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Proteose Peptone no. 2 | BD | 212120 | |
Na2HPO4 | Fisher | S373 | |
KH2PO4 | Fisher | BP362 | |
NaCl | Fisher | S27 | |
MgSO4 (anhydrous) | Fisher | M65 | |
á´…-Fructose | Fisher | L96 | |
Sodium taurocholate | Sigma | T4009 | |
á´…-cycloserine | Sigma | C6880 | |
Cefoxitin | Fluka | C4786 | |
Brain heart infusion medium | BD | 237300 | |
Proteose Peptone | BD | 211684 | |
(NH4)2SO4 | Sigma | A5132 | |
Tris base | Fisher | BP152 | |
Agar | BD | 214010 | |
L-cysteine | Sigma | C7755 | |
BactoPeptone | BD | 211684 | |
Columbian sheep blood agar | Fisher | L21928 | |
NaCl | Fisher | S27 | |
KCl | Fisher | P217 | |
Glycerol | Fisher | BP2291 | |
Sterile inoculating loops | Fisher | 22363596 | |
Sterile swabs | Fisher | 1495990 | |
Coy Vinyl Anaerobic Chamber and Accessories | Coy Laboratory Products, Inc | Customer Specified | These items are custom ordered per laboratory needs |
Materials | |||
TCCFA agar Proteose peptone no. 2 (Difco) 40 g Na2HPO4 5 g KH2PO4 1 g NaCl 2 g MgSO4 (anhydrous) 0.1 g Fructose 6 g Agar 20 g Bring to 1 L with deionized water and autoclave at 121 °C for 20 min to sterilize. After autoclaving, add: 10 ml of 10% (w/v) sodium taurocholate, filter-sterilized (dissolve in water; final concentration, 0.1%) 25 ml of 10 mg/ml á´…-cycloserine, filter-sterilized (dissolve in water; final concentration, 250 μg/ml) 1.6 ml of 10 mg/ml cefoxitin, filter-sterilized (dissolve in water; final concentration, 16 μg/ml) BHIS Medium Brain heart infusion 37 g Yeast extract 5 g For plates, add 15 g agar. Bring to 1 L with deionized water and autoclave at 121 °C for 20 min to sterilize. Optional (add after autoclaving): 3 ml of 10% (w/v) L-cysteine (dissolve in water; final concentration, 0.03%) 10 ml of 10% (w/v) sodium taurocholate (dissolve in water; final concentration, 0.1%) SMC Sporulation Medium BactoPeptone 90 g Protease peptone 5 g (NH4)2SO4 1 g Tris base 1.5 g Agar 15 g Bring to 1 L with deionized water and autoclave at 121 °C for 20 min to sterilize. Optional (add after autoclaving): 3 ml of 10% (w/v) L-cysteine (dissolve in water; final concentration, 0.03%) 70:30 Medium BactoPeptone 63 g Protease peptone 3.5 g Brain heart infusion 11.1 g Yeast extract 1.5 g (NH4)2SO4 0.7 g Tris base 1.06 g For plates, add 15 g agar. Bring to 1 L with deionized water and autoclave at 121 °C for 20 min to sterilize. After autoclaving, add 3 ml of 10% (w/v) L-cysteine (final concentration, 0.03%). Blood agar The use of premade Columbia anaerobic sheep blood agar plates (Fisher Scientific, L21928)35 is recommended. 1X Phosphate buffered saline (PBS) NaCl 8.01 g KCl 0.2 g Na2HPO4 1.44 g KH2PO4 0.27 g Bring to 1 L with deionized water and adjust pH to 7.4 with HCl. Filter sterilize before use. |
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