Name: a sensitive visual method for the detection of hydrogen sulfide producing bacteria
Uploaded: 2022-06-27T15:00:00
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Diese Studie wurde durch das Priority Academic Program Development der Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD) und das Teaching Reform Research Project der China Pharmaceutical University (2019XJYB18) unterstützt.

1. Bakterienstämme
HINWEIS: Für dieses Experiment wurden neun Standardstämme verwendet, darunter Salmonella paratyphi A, Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa PAO1, Aeromonas hydrophila YJ-1, Proteus vuigaris und Klebsiella pneumoniae (Tabelle 1). Salmonella paratyphi A, <em...

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	<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. 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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>

Der Schwefelwasserstoffproduktionstest ist einer der konventionellen phänotypischen Tests zur Identifizierung und Differenzierung von Bakterienstämmen. Viele Bakterienarten können in ihrer natürlichen Umgebung, wie z. B. Wasser, Schwefelwasserstoff produzieren. Zu diesen Bakterienarten gehören Salmonella sp., Citrobacter sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., einige Stämme von Klebsiella sp., Escherichia coli und einige Arten von anaeroben Clostridien<sup class="xre...

Schwefelwasserstoff produzierende Bakterien können schwefelhaltige Aminosäuren und Proteine nutzen, um Schwefelwasserstoff (H2S) herzustellen. Die Produktion vonH2Serfolgt in der Regel in gramnegativen Bakterien der Familie der Enterobacteriaceae sowie in Mitgliedern von Citrobacter spp., Proteus spp., Edwardsiella spp. und Shewanella spp.1. Diese Bakterien haben die Fähigkeit, Sulfat zu Schwefelwasserstoff (H2S) zu reduzieren, um Energie zu gewinnen. Schwefelwasserstoff wird mit der Entwicklung bakterieller Arzneimittelresistenzen in Verbindung gebracht. H2Sschützt Bakterien vor der Toxizität reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und wirkt so der antibakteriellen Wirkung von Antibiotika entgegen 2,3. H2Shat auch eine wichtige physiologische Wirkung bei der Aufrechterhaltung der Homöostase. Auf supraphysiologischer Ebene hat sichH2Sals hochgradig toxisch für den Körper erwiesen. Im menschlichen Körper hatH2Seine weitere Rolle als gasförmiges Signalmolekül, das an einer Vielzahl von physiologischen und pathologischen Prozessen beteiligt ist. H2Skann die systolische Funktion des Herzens regulieren und spielt eine wichtige physiologische Rolle bei der Entspannung der Blutgefäße, der Hemmung des Gefäßumbaus und dem Schutz des Myokards 4,5. H2Sspielt auch eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Nervensystems und des Verdauungstraktes 6,7. Es wurde festgestellt, dass Bakterien, wenn sie bakteriziden Antibiotika ausgesetzt sind, tödliche reaktive Sauerstoffspezies (ROS) produzieren, die zum Zelltod führen 8,9,10,11.
Als gängiger biochemischer Test in mikrobiologischen Laborkursen ist der Schwefelwasserstofftest ein wichtiges Experiment zur Identifizierung von Bakterien, insbesondere Bakterien der Familie Enterobacteriaceae. Derzeit wird der Schwefelwasserstofftest in der Regel an einer Vielzahl von schwefelhaltigen Aminosäuren und Bleiacetatmedium durchgeführt, die mit den zu testenden Bakterien beimpft sind. Nach einer Inkubationszeit (2-3 Tage) werden die Ergebnisse beurteilt, indem beobachtet wird, ob das Nährmedium oder der Bleiacetat-Papierstreifen aufgrund der Bleiacetatproduktion geschwärzt ist11. Diese traditionellen Methoden sind jedoch nicht nur mühsam und zeitaufwändig, sondern neigen auch dazu, das Bakterienwachstum aufgrund der toxischen Wirkung von Schwermetallsalzen in schwefelhaltigen Medien zu hemmen, was oft zu negativen Ergebnissen führt. Für den Nachweis von H2S12,13 wurde ein Wismut-basiertes Verfahren etabliert. H2Skann mit Wismut reagieren und schwarze Wismutsulfidausfällung bilden. Um eine Reform für diesen biochemischen Test durchzuführen, muss eine einfache und schnelle Methode ohne Nebenwirkungen auf das Bakterienwachstum etabliert werden. Hier haben wir eine einfache Methode zum Nachweis von Schwefelwasserstoff produzierenden Bakterien entwickelt, die in einer in vitro Umgebung unter Verwendung von Wismutsulfid als Substrat in einem 96-Well-Mikrotiterplattenformat gezüchtet wurden.

<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

Schwefelwasserstoff (H2S) ist ein giftiges Gas, das von Bakterien bei der Proteolyse schwefelhaltiger Aminosäuren und Proteine produziert wird und eine wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit spielt. DerH2S-Produktionstestist einer der wichtigsten bakteriellen biochemischen Identifikationstests. Die traditionellen Methoden sind nicht nur mühsam und zeitaufwändig, sondern neigen auch dazu, das Bakterienwachstum aufgrund der toxischen Wirkung von Schwermetallsalzen in schwefelhaltigen Medien zu hemmen, was oft zu negativen Ergebnissen führt. Hier haben wir eine einfache und sensitive Methode etabliert, umH2Sin Bakterien nachzuweisen. Bei dieser Methode handelt es sich um eine modifizierte Version der Wismutsulfid (BS)-Fällung, bei der transparente 96-Well-Mikrotiterplatten verwendet werden. Die Bakterienkultur wurde mit einer L-Cysteinhaltigen Wismutlösung kombiniert und 20 min lang kultiviert, an deren Ende ein schwarzer Niederschlag beobachtet wurde. Die visuelle Nachweisgrenze für H 2 S lag bei0,2mM. Anhand des visuellen Farbwechsels kann eine einfache, durchsatzreiche und schnelle Detektion vonH2S-produzierendenBakterien erreicht werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit dieser Methode dieH2S-Produktionin Bakterien nachgewiesen werden kann.

Nachweis von Schwefelwasserstoff-produzierenden Bakterien Die Leistungsfähigkeit desH2S-Testswurde anhand von Reinkulturen ausgewählter Bakterienstämme untersucht, wie in Tabelle 1 aufgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa und Proteus vuigaris H2Smit schwarzem BS-Niederschlag produzieren können, während Salmonella paratyphi A, <e...

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

Hier stellen wir ein Protokoll zum Nachweis von Schwefelwasserstoff produzierenden Bakterien mit einem modifizierten Protokoll vor, das für die Wismutsulfid (BS)-Fällung verwendet wird. Die Hauptvorteile dieser Methode sind, dass sie einfach zu bewerten ist und keine spezielle Ausrüstung erfordert.

Eine empfindliche visuelle Methode zum Nachweis von Schwefelwasserstoff produzierenden Bakterien

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 ...

Schwefelwasserstoff-produzierende Bakterien können schwefelhaltige Aminosäuren und Proteine nutzen, um Schwefelwasserstoff herzustellen. Hier haben wir eine empfindliche und einfache Methode etabliert, um den Schwefelwasserstoff in Bakterien nachzuweisen. Bei dieser Methode handelt es sich um eine modifizierte Version der Wismutsulfidfällung, bei der transparente 96-Well-Mikrotiterplatten verwendet wurden.Die Bakterienkultur wurde mit einer Wismutlösung, die L-Cystein enthielt, kombiniert und 20 Minuten lang kultiviert, an deren Ende ein schwarzer Niederschlag beobachtet wurde. Den Auftakt demonstriert Wei Zhu, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter aus unserem Labor. Beginnen Sie damit, die Bakterienkolonien von einer Luria-Bertani- oder LB-Agarplatte auf 100 Milliliter LB-Medium zu übertragen und 12 bis 16 Stunden lang bei 37 Grad Celsius zu kultivieren, bis die Bakterienkonzentration etwa 1 Milliarde Zellen pro Milliliter beträgt.Übertragen Sie eine Bakterienkolonie von Fusobacterium nucleatum und Proteus vulgaris aus Trypticase-Sojabrühe oder TSB-Agarplatten in 100 Milliliter TSB-Medium und kultivieren Sie sie 24 Stunden lang bei 37 Grad Celsius anaerob, bis die Bakterienkonzentration etwa 1 Milliarde Zellen pro Milliliter beträgt. Mischen Sie 100 Mikroliter Bakterienkultur mit 100 Mikrolitern neu hergestellter Wismutlösung in den 96-Well-Mikrotiterplatten und kultivieren Sie sie 20 Minuten lang bei 37 Grad Celsius. Führen Sie für jeden Bakterienstamm die Analyse in dreifacher Ausfertigung durch.Prüfen Sie nach 20 Minuten, ob sich die Farbe verändert hat. Ändert sich die Farbe der Lösung von hellgelb nach schwarz, deutet dies darauf hin, dass die Bakterien in der Lage sind, Schwefelwasserstoff oder H2S zu produzieren. Wiederholen Sie diese Messung dreimal.Bestimmen Sie die Empfindlichkeit der Methode unter Verwendung verschiedener Konzentrationen von Natriumhydrosulfid, gemischt mit Wismutsulfidlösung. Bestimmen Sie schließlich das Vorhandensein von Bisulfid- und Sulfidionen, indem Sie die Bildung eines schwarzen Wismutsulfid-Niederschlags beobachten. Bewerten Sie die Farbe der Vertiefungen mit einer visuellen Skala von keiner Farberzeugung bis zur dunkelsten schwarzen Farbproduktion.Die Leistungsfähigkeit des Schwefelwasserstofftests wurde anhand von Reinkulturen ausgewählter Bakterienstämme untersucht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa und Proteus vulgaris Schwefelwasserstoff mit schwarzem Wismutsulfidausfall produzieren können. Während Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila und Klebsiella pneumoniae keinen schwarzen Niederschlag zeigten.Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass sie leicht zu replizieren ist und keine spezielle Ausrüstung erfordert.

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