Fonte: Christopher P. Corbo¹, Jonathan F. Blaize¹, Elizabeth Suter^1
1 Departamento de Ciências Biológicas, Wagner College, 1 Campus Road, Staten Island NY, 10301

Células procarióticas são capazes de habitar quase todos os ambientes deste planeta. Como um reino, eles possuem uma grande diversidade metabólica, permitindo-lhes usar uma grande variedade de moléculas para geração de energia (1). Portanto, ao cultivar esses organismos em laboratório, todas as moléculas necessárias e específicas necessárias para fazer energia devem ser fornecidas na mídia de crescimento. Enquanto alguns organismos são metabolicamente diversos, outros são capazes de sobreviver em ambientes extremos, como altas ou baixas temperaturas, pH alcalino e ácido, ambientes reduzidos ou ausentes de oxigênio, ou ambientes que contenham sal alto (2,3,4). Denominados de "extremófilos", esses organismos muitas vezes requerem que esses ambientes intensos se proliferem. Quando os cientistas procuram cultivar tais organismos, os componentes da mídia, bem como quaisquer condições ambientais específicas, todos precisam ser levados em conta para cultivar com sucesso os organismos de interesse.

Os cientistas são capazes de cultivar organismos culturais em laboratório porque entendem os requisitos específicos que essas espécies precisam para crescer. No entanto, os organismos culturaláveis representam menos de 1% das espécies estimadas no planeta (5). Organismos que detectamos por sequenciamento genético, mas que não são capazes de crescer em laboratório são considerados não culturais (6). Neste momento, não sabemos o suficiente sobre o metabolismo e as condições de crescimento desses organismos para replicar seu ambiente em laboratório.

Organismos exigentes estão em algum lugar entre os dois primeiros. Esses organismos são culturaáveis, mas requerem condições de crescimento muito específicas, como componentes específicos da mídia de crescimento e/ou condições específicas de crescimento. Dois exemplos desse gênero são Neisseria sp. e Haemophilus sp., ambos requerem glóbulos vermelhos parcialmente quebrados (também conhecidos como ágar de chocolate), bem como fatores específicos de crescimento e um ambiente rico em dióxido de carbono (7). Sem todos os componentes específicos necessários, esses organismos não crescerão. Muitas vezes, mesmo com todas as suas exigências, esses organismos crescem mal.

Ao contrário das células eucarióticas, que só são capazes de crescer em um ambiente aeróbico, ou contendo oxigênio, as células procarióticas são capazes de crescer anaerobicamente usando várias vias de fermentação para gerar energia ampla (8). Outros procariotes preferem um ambiente microaerofílico, ou oxigênio reduzido, ou mesmo um ambiente capnofílico ou de dióxido de carbono alto (9). Esses organismos são mais desafiadores para enriquecer, já que a atmosfera deve ser alterada. Cientistas que frequentemente trabalham com organismos sensíveis a um ambiente oxigenado normalmente trabalhariam em uma câmara anaeróbica e incubadora, onde um gás pesado e inerte como o argônio é bombeado para deslocar o oxigênio (10). Outros fazem uso de sistemas de pacotes de gás selados convencionalmente disponíveis que usam água para gerar hidrogênio e dióxido de carbono, juntamente com um catalisador como o paládio para remover todo o oxigênio atmosférico. Estes kits disponíveis comercialmente podem criar qualquer uma das condições atmosféricas acima mencionadas (10).

Seja cultivando um patógeno para determinar uma infecção potencial ou procurando identificar uma espécie específica de bactérias presentes em um ambiente natural, existe um problema. Nenhuma espécie bacteriana habita um habitat. As bactérias vivem como comunidades multicelulares em todos os lugares, desde a pele dos humanos até os oceanos do nosso planeta (11). Ao tentar isolar uma espécie de bactéria, os cientistas devem trabalhar para excluir os inúmeros outros organismos que também estão habitando a área isolada. Por essa razão, a mídia de crescimento enriquecida para bactérias muitas vezes realiza duas funções. A primeira é tornar a mídia seletiva. Um agente seletivo impedirá que algumas espécies cresçam, sem inibir e muitas vezes até mesmo promover outras para crescer (12). A segunda função dos ingredientes da mídia pode ser trabalhar como agentes diferenciais. Tais agentes permitem a identificação de uma característica bioquímica particular de um organismo isolado. Ao associar várias mídias seletivas e diferenciais diferentes, juntamente com condições adequadas de crescimento, cientistas e diagnósticos são capazes de identificar a presença de espécies bacterianas específicas de um determinado isolado.

Um exemplo de mídia seletiva e diferencial auxiliando na identificação é no caso do organismo clinicamente significativo Staphylococcus aureus. Este organismo é tipicamente cultivado em ágar de sal manitol. Esta mídia não só seleciona para organismos que podem viver em um ambiente de sal alto, que incluem alguns gram positivos como o Staphylococcus,mas também inibe quaisquer organismos sensíveis ao sal. O açúcar mannitol é o componente diferencial deste meio. De todas as espécies de Staphylococcus clinicamente significativas, apenas S. aureus é capaz de fermentar manitol. Esta reação de fermentação produz ácido como um subproduto que faz com que o indicador vermelho metil vermelho na mídia se transforme em amarelo. Outras espécies de Staphylococcus (como Staphylococcus epidermidis), embora capazes de crescer, deixarão a mídia vermelha na cor.

Este exercício de laboratório demonstra técnica asséptica adequada, bem como a inoculação adequada da mídia de crescimento a partir do caldo. Também introduz o crescimento de organismos contaminantes comuns em meios de enriquecimento, o uso de um sistema de cultura anaeróbica de pacotes gasosos para bactérias anaeróbicas e o uso de diferentes mídias seletivas e diferenciais para a identificação presuntiva de bactérias gram positivas e gram-negativas.