Name: a sensitive visual method for the detection of hydrogen sulfide producing bacteria
Uploaded: 2022-06-27T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Sensitive Visual Method for the Detection of Hydrogen Sulfide Producing Bacteria at JoVE.com

Deze studie werd ondersteund door de Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD) en het Teaching Reform Research Project van de China Pharmaceutical University (2019XJYB18).

1. Bacteriestammen
OPMERKING: Voor dit experiment werden negen standaardstammen gebruikt, waaronder Salmonella paratyphi A, Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa PAO1, Aeromonas hydrophila YJ-1, Proteus vuigaris en Klebsiella pneumoniae (tabel 1). Salmonella paratyphi A, F...

<ol>
	<li>Thompson, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+group+of+hydrogen+sulphide+producing+bacteria.">The group of hydrogen sulphide producing bacteria.</a> Journal of Medical Research. 42 (184), 383-389 (1921).</li><li>Ono, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cysteine+hydropersulfide+inactivates+&#946;-lactam+antibiotics+with+formation+of+ring-opened+carbothioic+s-acids+in+bacteria.">Cysteine hydropersulfide inactivates &#946;-lactam antibiotics with formation of ring-opened carbothioic s-acids in bacteria.</a> ACS Chemical Biology. 16 (4), 731-739 (2021).</li><li>Mironov, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+H2S-mediated+protection+against+oxidative+stress+in+Escherichia+coli.">Mechanism of H2S-mediated protection against oxidative stress in Escherichia coli.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (23), 6022-6027 (2017).</li><li>Shen, Y., Shen, Z., Luo, S., Guo, W., Zhu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cardioprotective+effects+of+hydrogen+sulfide+in+heart+diseases:+From+molecular+mechanisms+to+therapeutic+potential.">The cardioprotective effects of hydrogen sulfide in heart diseases: From molecular mechanisms to therapeutic potential.</a> Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2015, 925167 (2015).</li><li>Salloum, F. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+sulfide+and+cardioprotection-mechanistic+insights+and+clinical+translatability.">Hydrogen sulfide and cardioprotection-mechanistic insights and clinical translatability.</a> Pharmacology &amp; Therapeutics. 152, 11-17 (2015).</li><li>Wallace, J. L., Wang, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+sulfide-based+therapeutics:+Exploiting+a+unique+but+ubiquitous+gasotransmitter.">Hydrogen sulfide-based therapeutics: Exploiting a unique but ubiquitous gasotransmitter.</a> Nature Reviews. Drug Discovery. 14 (5), 329-345 (2015).</li><li>Wu, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+hydrogen+sulfide+in+ischemia-reperfusion+injury.">Role of hydrogen sulfide in ischemia-reperfusion injury.</a> Oxidative Medicine and Cellular Longevity. , 186908 (2015).</li><li>Truong, D. H., Eghbal, M. A., Hindmarsh, W., Roth, S. H., O'Brien, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+mechanisms+of+hydrogen+sulfide+toxicity.">Molecular mechanisms of hydrogen sulfide toxicity.</a> Drug Metabolism Reviews. 38 (4), 733-744 (2006).</li><li>Shatalin, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibitors+of+bacterial+H2S+biogenesis+targeting+antibiotic+resistance+and+tolerance.">Inhibitors of bacterial H2S biogenesis targeting antibiotic resistance and tolerance.</a> Science. 372 (6547), 1169-1175 (2021).</li><li>Fr&#225;vega, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salmonella+Typhimurium+exhibits+fluoroquinolone+resistance+mediated+by+the+accumulation+of+the+antioxidant+molecule+H2S+in+a+CysK-dependent+manner.">Salmonella Typhimurium exhibits fluoroquinolone resistance mediated by the accumulation of the antioxidant molecule H2S in a CysK-dependent manner.</a> The Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 71 (12), 3409-3415 (2016).</li><li>Luhachack, L., Nudler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+gasotransmitters:+An+innate+defense+against+antibiotics.">Bacterial gasotransmitters: An innate defense against antibiotics.</a> Current Opinion in Microbiology. 21, 13-17 (2014).</li><li>Yoshida, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+sulfide+production+from+cysteine+and+homocysteine+by+periodontal+and+oral+bacteria.">Hydrogen sulfide production from cysteine and homocysteine by periodontal and oral bacteria.</a> Journal of Periodontology. 80 (11), 1845-1851 (2009).</li><li>Basic, A., Blomqvist, S., Carl&#233;n, A., Dahl&#233;n, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+bacterial+hydrogen+sulfide+production+in+vitro.">Estimation of bacterial hydrogen sulfide production in vitro.</a> Journal of Oral Microbiology. 7, 28166 (2015).</li><li>Rosolina, S. M., Carpenter, T. S., Xue, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bismuth-based,+disposable+sensor+for+the+detection+of+hydrogen+sulfide+gas.">Bismuth-based, disposable sensor for the detection of hydrogen sulfide gas.</a> Analytical Chemistry. 88 (3), 1553-1558 (2016).</li><li>Barton, L. L., Fauque, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemistry,+physiology+and+biotechnology+of+sulfate-reducing+bacteria.">Biochemistry, physiology and biotechnology of sulfate-reducing bacteria.</a> Advances in Applied Microbiology. 68, 41-98 (2009).</li><li>Shatalin, K., Shatalina, E., Mironov, A., Nudler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=H2S:+A+universal+defense+against+antibiotics+in+bacteria.">H2S: A universal defense against antibiotics in bacteria.</a> Science. 334 (6058), 986-990 (2011).</li><li>Schnabel, B., Caplin, J. L., Cooper, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modification+of+the+H2S+test+to+screen+for+the+detection+of+sulphur-+and+sulphate-reducing+bacteria+of+faecal+origin+in+water.">Modification of the H2S test to screen for the detection of sulphur- and sulphate-reducing bacteria of faecal origin in water.</a> Water Supply. 21 (1), 59-79 (2021).</li><li>Netzer, R., Ribi&#269;i&#263;, D., Aas, M., Cav&#233;, L., Dhawan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absolute+quantification+of+priority+bacteria+in+aquaculture+using+digital+PCR.">Absolute quantification of priority bacteria in aquaculture using digital PCR.</a> Journal of Microbiological Methods. 183, 106171 (2021).</li></ol>

De waterstofsulfideproductietest is een van de conventionele fenotypische tests voor de identificatie en differentiatie van bacteriestammen. Veel bacteriesoorten kunnen waterstofsulfide produceren in hun natuurlijke omgeving, zoals waterwater. Deze bacteriesoorten omvatten Salmonella sp., Citrobacter sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., sommige stammen van Klebsiella sp., Escherichia coli en sommige soorten anaerobe Clostridia15,16<sup...

Waterstofsulfide producerende bacteriën kunnen zwavelhoudende aminozuren en eiwitten gebruiken om waterstofsulfide (H2S) te produceren. De productie van H2S komt meestal voor in gramnegatieve Enterobacteriaceae-familiebacteriën en ook in leden van Citrobacter spp., Proteus spp., Edwardsiella spp. en Shewanella spp.1. Deze bacteriën hebben het vermogen om sulfaat te reduceren tot waterstofsulfide (H2S) om energie te verkrijgen. Waterstofsulfide is betrokken bij de ontwikkeling van bacteriële resistentie tegen geneesmiddelen. H2 S beschermt bacteriën tegen de toxiciteit van reactieve zuurstofsoorten (ROS), waardoor het antibacteriële effect van antibiotica wordt tegengewerkt 2,3. H2S heeft ook een belangrijk fysiologisch effect bij het handhaven van homeostase. Op suprafysiologische niveaus is aangetoond dat H2S zeer giftig is voor het lichaam. In het menselijk lichaam heeft H2S een andere rol als een gassignaleringsmolecuul dat betrokken is bij een verscheidenheid aan fysiologische en pathologische processen. H2S kan de systolische functie van het hart reguleren en speelt een belangrijke fysiologische rol bij het ontspannen van bloedvaten, het remmen van vasculaire remodellering en het beschermen van het myocardium 4,5. H2S speelt ook een belangrijke rol bij het reguleren van het zenuwstelsel en het spijsverteringskanaal 6,7. Het is gebleken dat bacteriën bij blootstelling aan bacteriedodende antibiotica dodelijke reactieve zuurstofsoorten (ROS) produceren die leiden tot celdood 8,9,10,11.
Als een veel voorkomende biochemische test in microbiologische laboratoriumcursussen, is de waterstofsulfidetest een belangrijk experiment in de identificatie van bacteriën, met name bacteriën van de familie Enterobacteriaceae. Op dit moment wordt de waterstofsulfidetest meestal uitgevoerd op een groot aantal zwavelhoudende aminozuren en loodacetaatmedium dat is ingeënt met de te testen bacteriën. Na een incubatieperiode (2-3 dagen) worden de resultaten beoordeeld door te observeren of het kweekmedium of de papierstrook voor loodacetaat zwart is geworden vanwege de productie van loodacetaat11. Deze traditionele methoden zijn echter niet alleen vervelend en tijdrovend, maar ook vatbaar voor remming van bacteriegroei als gevolg van het toxische effect van zware metaalzouten in zwavelhoudend medium, wat vaak tot negatieve resultaten leidt. Er is een op bismut gebaseerde methode vastgesteld voor de detectie van H2S12,13. H2S kan reageren met bismut en vormt zwarte bismutsulfideprecipitatie. Om een hervorming voor deze biochemische test uit te voeren, moet een eenvoudige en snelle methode zonder bijwerkingen op de bacteriegroei worden vastgesteld. Hier hebben we een eenvoudige methode opgezet voor de detectie van waterstofsulfideproducerende bacteriën gekweekt in een in vitro omgeving met bismutsulfide als substraat in een 96-well microtiterplaatformaat.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bismuth (III)chloride</td>
			<td>Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd</td>
			<td>7787-60-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Nanjing Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td>60-00-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enterococcus faecalis&#160;</td>
			<td>ATCC&#160;</td>
			<td>19433</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fusobacterium&#160;nucleatum&#160;</td>
			<td>ATCC&#160;</td>
			<td>25586</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Klebsiella pneumoniae&#160;</td>
			<td>ATCC&#160;</td>
			<td>43816</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-cysteine</td>
			<td>Amresco</td>
			<td>52-90-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proteus&#160;vuigaris&#160;</td>
			<td>CMCC&#160;</td>
			<td>49027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Salmonella paratyphi A</td>
			<td>CMCC</td>
			<td>50001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Salmonella paratyphi B</td>
			<td>CMCC</td>
			<td>50094</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Staphylococcus&#160;aureus&#160;</td>
			<td>ATCC&#160;</td>
			<td>25923</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethanolamine-HCl</td>
			<td>Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.</td>
			<td>637-39-8</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a sensitive visual method for the detection of hydrogen sulfide producing bacteria

Waterstofsulfide (H2S) is een giftig gas geproduceerd door bacteriën in de proteolyse van zwavelhoudende aminozuren en eiwitten dat een belangrijke rol speelt in de menselijke gezondheid. De H2S-productietest is een van de belangrijke bacteriële biochemische identificatietests. De traditionele methoden zijn niet alleen vervelend en tijdrovend, maar ook vatbaar voor remming van bacteriegroei als gevolg van het toxische effect van zware metaalzouten in zwavelhoudend medium, wat vaak tot negatieve resultaten leidt. Hier hebben we een eenvoudige en gevoelige methode ontwikkeld om H2S in bacteriën te detecteren. Deze methode is een aangepaste versie van bismutsulfide (BS) precipitatie die 96-well transparante microtiterplaten gebruikt. Bacteriecultuur werd gecombineerd met bismutoplossing die L-cysteïne bevatte en gedurende 20 minuten gekweekt, aan het einde waarvan een zwart neerslag werd waargenomen. De visuele detectiegrens voor H 2 S was0,2mM. Op basis van de visuele kleurverandering kan de eenvoudige, hoge doorvoer en snelle detectie van H2S-producerende bacteriën worden bereikt. Samenvattend kan deze methode worden gebruikt om H2S-productie in bacteriën te identificeren.

Detectie van waterstofsulfide producerende bacteriën De prestaties van de H2S-test werden onderzocht met behulp van zuivere culturen van geselecteerde bacteriestammen, zoals vermeld in tabel 1. De resultaten gaven aan dat Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa en Proteus vuigaris H2S kunnen produceren met zwart BS-neerslag, terwijl Salmonella paratyphi A, Staphylococc...

Watch this Scientific Journal Video about A Sensitive Visual Method for the Detection of Hydrogen Sulfide Producing Bacteria at JoVE.com

A Sensitive Visual Method for the Detection of Hydrogen Sulfide Producing Bacteria

Hier presenteren we een protocol om waterstofsulfide producerende bacteriën te detecteren met een aangepast protocol dat wordt gebruikt voor bismutsulfide (BS) precipitatie. De belangrijkste voordelen van deze methode zijn dat deze gemakkelijk te evalueren is en geen gespecialiseerde apparatuur vereist.

Een gevoelige visuele methode voor de detectie van waterstofsulfide producerende bacteriën

Hydrogen sulfide (H2S) is a toxic gas produced by bacteria in the proteolysis of sulfur-containing amino acids and proteins that plays an important role ...

Waterstofsulfide-producerende bacteriën kunnen zwavelhoudende aminozuren en eiwitten gebruiken om waterstofsulfide te produceren. Hier hebben we een gevoelige en eenvoudige methode ontwikkeld om het waterstofsulfide in bacteriën te detecteren. Deze methode is een aangepaste versie van bismutsulfideprecipitatie die 96-well transparante microtiterplaten gebruikte.Bacteriecultuur werd gecombineerd met bismutoplossing met L-cysteïne en gedurende 20 minuten gekweekt, aan het einde waarvan een zwart neerslag werd waargenomen. Wei Zhu, een onderzoeksassistent van ons laboratorium, demonstreert de procedures. Begin met het overbrengen van de bacteriekolonies van een Luria-Bertani- of LB-agarplaat naar 100 milliliter LB-medium en kweek gedurende 12 tot 16 uur bij 37 graden Celsius totdat de bacteriële concentratie ongeveer 1 miljard cellen per milliliter is.Breng een bacteriekolonie Fusobacterium nucleatum en Proteus vulgaris over van Trypticase sojabouillon of TSB-agarplaten naar 100 milliliter TSB-medium en kweek gedurende 24 uur anaeroob bij 37 graden Celsius totdat de bacteriële concentratie ongeveer 1 miljard cellen per milliliter is. Meng 100 microliter bacteriecultuur met 100 microliter nieuw bereide bismutoplossing in de 96-well microtiterplaten en kweek gedurende 20 minuten bij 37 graden Celsius. Voer voor elke bacteriestam de analyse in drievoud uit.Controleer na 20 minuten op kleurverandering. Als de kleur van de oplossing verandert van lichtgeel naar zwart, geeft dit aan dat de bacterie waterstofsulfide of H2S kan produceren. Herhaal deze meting drie keer.Bepaal de gevoeligheid van de methode met behulp van verschillende concentraties natriumhydrosulfide gemengd met bismutsulfideoplossing. Bepaal ten slotte de aanwezigheid van bisulfide- en sulfide-ionen door de vorming van een zwart bismutsulfideprecipitaat te observeren. Scoor de kleur van de putten met behulp van een visuele schaal van geen kleurproductie tot de donkerste zwarte kleurproductie.De prestaties van de waterstofsulfidetest werden onderzocht met behulp van zuivere culturen van geselecteerde bacteriestammen. De resultaten gaven aan dat Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa en Proteus vulgaris waterstofsulfide kunnen produceren met zwart bismutsulfideprecipitaat. Terwijl Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila en Klebsiella pneumoniae geen zwart neerslag vertoonden.Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat deze gemakkelijk te repliceren is en geen gespecialiseerde apparatuur vereist.

Research

JoVE Journal

Biology

Testing Visual Sensitivity to the Speed and Direction of Motion in Lizards

Het testen van visuele gevoeligheid voor de snelheid en richting van de beweging in Lizards

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of ...

Use of Rotorod as a Method for the Qualitative Analysis of Walking in Rat

Gebruik van Rotorod als een methode voor de kwalitatieve analyse van Wandelen in Rat

High speed videoanalysis of the details of movement can provide a source of information about qualitative aspects of walking movements. When walking on a ...

Detection of Protein Ubiquitination

Detectie van eiwit ubiquitinering

Ubiquitination, the covalent attachment of the polypeptide ubiquitin to target proteins, is a key posttranslational modification carried out by a set of ...

Microfluidic Co-culture of Epithelial Cells and Bacteria for Investigating Soluble Signal-mediated Interactions

Microfluïdische Co-cultuur van epitheliale cellen en bacteriën voor het onderzoeken van Oplosbaar Signal-gemedieerde interacties

The human gastrointestinal (GI) tract is a unique environment in which intestinal epithelial cells and non-pathogenic (commensal) bacteria coexist. It has ...

Microdissection of Black Widow Spider Silk-producing Glands

Microdissectie van Black Widow Spider Silk-producerende klieren

Modern spiders spin high-performance silk fibers with a broad range of biological functions, including locomotion, prey capture and protection of ...

A Sensitive and Specific Quantitation Method for Determination of Serum Cardiac Myosin Binding Protein-C by Electrochemiluminescence Immunoassay

Een gevoelige en specifieke kwantificering Methode voor het bepalen van Serum cardiale myosine bindend eiwit C door elektrochemiluminescentie-Immunoassay

Biomarkers are becoming increasingly more  important in clinical decision-making, as well as basic science. Diagnosing  myocardial infarction (MI) is ...

A Strategy for Sensitive, Large Scale Quantitative Metabolomics

Een strategie voor de gevoelige, Large Scale Quantitative Metabolomics

Metabolite profiling has been a valuable asset in the study of metabolism in health and disease. However, current platforms have different limiting ...

qPCR Is a Sensitive and Rapid Method for Detection of Cytomegaloviral DNA in Formalin-fixed, Paraffin-embedded Biopsy Tissue

qPCR is een gevoelige en snelle methode voor de detectie van Cytomegaloviral DNA in formaline gefixeerde, paraffine-ingebedde biopsieweefsel

It is crucial to identify cytomegalovirus (CMV) infection in the gastrointestinal (GI) tract of immunosuppressed patients, given their greater risk for ...

Detection of Modified Forms of Cytosine Using Sensitive Immunohistochemistry

Detectie van gemodificeerde vormen van cytosine behulp Sensitive Immunohistochemie

Methylation of cytosine bases (5-methylcytosine, 5mC) occurring in vertebrate genomes is usually associated with transcriptional silencing. ...

Colorimetric Detection of Bacteria Using Litmus Test

Colorimetrische Detectie van bacteriën met behulp van lakmoesproef

There are increasing demands for simple but still effective methods that can be used to detect specific pathogens for point-of-care or field applications. ...