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

Denne studien ble støttet av Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD) og Teaching Reform Research Project of China Pharmaceutical University (2019XJYB18).

1. Bakterielle stammer
MERK: For dette eksperimentet ble ni standardstammer brukt, inkludert Salmonella paratyphi A, Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa PAO1, Aeromonas hydrophila YJ-1, Proteus vuigaris og Klebsiella pneumoniae (tabell 1). Salmonella paratyfi A, Fusobact...

<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>

Produksjonstesten for hydrogensulfid er en av de konvensjonelle fenotypiske testene for identifisering og differensiering av bakteriestammer. Mange bakteriearter kan produsere hydrogensulfid i sitt naturlige miljø, for eksempel vannvann. Disse bakterieartene inkluderer Salmonella sp., Citrobacter sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., noen stammer av Klebsiella sp., Escherichia coli og noen arter av anaerob Clostridia15,16<sup class="xr...

Hydrogensulfidproduserende bakterier kan utnytte svovelholdige aminosyrer og proteiner for å produsere hydrogensulfid (H2S). Produksjonen av H2S forekommer vanligvis i gram-negative Enterobacteriaceae-familiebakterier og også hos medlemmer av Citrobacter spp., Proteus spp., Edwardsiella spp. og Shewanella spp.1. Disse bakteriene har evnen til å redusere sulfat til hydrogensulfid (H2S) for å oppnå energi. Hydrogensulfid har vært involvert i utviklingen av bakteriell stoffresistens. H 2 S beskytter bakterier mot toksisitet av reaktive oksygenarter (ROS), og motvirker dermed den antibakterielle effekten av antibiotika 2,3. H2S har også en viktig fysiologisk effekt ved å opprettholde homeostase. På suprafysiologiske nivåer har H2S vist seg å være dypt giftig for kroppen. I menneskekroppen har H2S en annen rolle som et gasssignalmolekyl som er involvert i en rekke fysiologiske og patologiske prosesser. H2S kan regulere hjertets systoliske funksjon og spiller en viktig fysiologisk rolle i å slappe av blodkar, hemme vaskulær remodellering og beskytte myokardiet 4,5. H2S spiller også en viktig rolle i regulering av nervesystemet og fordøyelseskanalen 6,7. Det har blitt funnet at når de blir utsatt for bakteriedrepende antibiotika, produserer bakterier dødelige reaktive oksygenarter (ROS) som fører til celledød 8,9,10,11.
Som en vanlig biokjemisk test i mikrobiologiske laboratoriekurs er hydrogensulfidtesten et viktig eksperiment i identifisering av bakterier, spesielt bakterier i familien Enterobacteriaceae. For tiden utføres hydrogensulfidtesten vanligvis på et stort antall svovelholdige aminosyrer og blyacetatmedium inokulert med bakteriene som skal testes. Etter en periode med inkubasjon (2-3 dager) bedømmes resultatene ved å observere om kulturmediet eller blyacetatpapirstrimmelen er svertet på grunn av blyacetatproduksjon11. Imidlertid er disse tradisjonelle metodene ikke bare kjedelige og tidkrevende, men også utsatt for inhibering av bakterievekst på grunn av den toksiske effekten av tungmetallsalter i svovelholdig medium, noe som ofte fører til negative resultater. Det er etablert en vismutbasert metode for påvisning av H2S12,13. H2S kan reagere med vismut og danne svart vismutsulfidutfall. For å gjennomføre en reform for denne biokjemiske testen, må en enkel og rask metode uten bivirkninger på bakterievekst etableres. Her satte vi opp en enkel metode for påvisning av hydrogensulfidproduserende bakterier dyrket i et in vitro-miljø ved bruk av vismutsulfid som substrat i et 96-brønns mikrotiterplateformat.

<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

Hydrogensulfid (H2S) er en giftig gass produsert av bakterier i proteolyse av svovelholdige aminosyrer og proteiner som spiller en viktig rolle i menneskers helse. H2S produksjonstest er en av de viktige bakterielle biokjemiske identifikasjonstestene. De tradisjonelle metodene er ikke bare kjedelige og tidkrevende, men også utsatt for inhibering av bakterievekst på grunn av den toksiske effekten av tungmetallsalter i svovelholdig medium, noe som ofte fører til negative resultater. Her etablerte vi en enkel og sensitiv metode for å påvise H2S i bakterier. Denne metoden er en modifisert versjon av vismutsulfid (BS) nedbør som bruker 96-brønns gjennomsiktige mikrotiterplater. Bakteriekultur ble kombinert med vismutoppløsning inneholdende L-cystein og dyrket i 20 minutter, på slutten av hvilket et svart bunnfall ble observert. Synsdeteksjonsgrensen for H 2 S var0,2mM. Basert på den visuelle fargeendringen kan den enkle, høye gjennomstrømningen og raske påvisningen av H2S-produserende bakterier oppnås. Oppsummert kan denne metoden brukes til å identifisereH2S-produksjoni bakterier.

Påvisning av hydrogensulfidproduserende bakterier Utførelsen av H2S-testen ble undersøkt ved hjelp av rene kulturer av utvalgte bakteriestammer, som vist i tabell 1. Resultatene indikerte at Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa og Proteus vuigaris kan produsere H2S med svart BS-bunnfall, mens Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrop...

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

Her presenterer vi en protokoll for å oppdage hydrogensulfidproduserende bakterier med en modifisert protokoll som brukes til utfelling av vismutsulfid (BS). De viktigste fordelene med denne metoden er at den er enkel å evaluere og ikke krever spesialutstyr.

En sensitiv visuell metode for påvisning av hydrogensulfidproduserende bakterier

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 ...

Hydrogensulfidproduserende bakterier kan utnytte svovelholdige aminosyrer og proteiner for å produsere hydrogensulfid. Her etablerte vi en sensitiv og enkel metode for å påvise hydrogensulfidet i bakterier. Denne metoden er en modifisert versjon av vismutsulfidutbør som brukte 96-brønns gjennomsiktige mikrotiterplater.Bakteriekultur ble kombinert med vismutoppløsning inneholdende L-cystein og dyrket i 20 minutter, på slutten av hvilket et svart bunnfall ble observert. Demonstrere prosedyrene vil være Wei Zhu, en forskningsassistent fra vårt laboratorium. Begynn med å overføre bakteriekoloniene fra en Luria-Bertani- eller LB-agarplate til 100 ml LB-medium og kultur ved 37 grader Celsius i 12 til 16 timer til bakteriekonsentrasjonen er ca. 1 milliard celler per milliliter.Overfør en bakteriekoloni av Fusobacterium nucleatum og Proteus vulgaris fra Trypticase soyabuljong eller TSB agarplater til 100 ml TSB medium og kultur ved 37 grader Celsius anaerobt i 24 timer til bakteriekonsentrasjonen er ca. 1 milliard celler per milliliter. Bland 100 mikroliter bakteriekultur med 100 mikroliter nytilberedt vismutløsning i 96-brønns mikrotiterplater og kultur i 20 minutter ved 37 grader Celsius. For hver bakteriestamme, utfør analysen i tre eksemplarer.Etter 20 minutter, sjekk for fargeendring. Hvis fargen på løsningen endres fra lysegul til svart, indikerer dette at bakteriene er i stand til å produsere hydrogensulfid eller H2S. Gjenta denne målingen tre ganger.Bestem følsomheten til metoden ved bruk av forskjellige konsentrasjoner av natriumhydrosulfid blandet med vismutsulfidoppløsning. Til slutt bestemmer du tilstedeværelsen av bisulfid- og sulfidioner ved å observere dannelsen av et svart vismutsulfidutfelling. Skår fargen på brønnene ved hjelp av en visuell skala fra ingen fargeproduksjon til den mørkeste svartfargeproduksjonen.Utførelsen av hydrogensulfidtesten ble undersøkt ved bruk av rene kulturer av utvalgte bakteriestammer. Resultatene indikerte at Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa og Proteus vulgaris kan produsere hydrogensulfid med svart vismutsulfidutfelling. Mens Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila og Klebsiella pneumoniae ikke viste noe svart bunnfall.Den viktigste fordelen med denne metoden er at den er lett å replikere og ikke krever spesialutstyr.

Research

JoVE Journal

Biology

Testing Visual Sensitivity to the Speed and Direction of Motion 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

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

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

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

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

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

En strategi for Sensitive, Large Scale Kvantitative 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 er en følsom og rask metode for påvisning av Cytomegaloviruspneumonitt DNA i formalinfiksert, parafin-embedded vevsprøver

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

Påvisning av modifiserte former av Cytosine Bruke Sensitive Immunohistochemistry

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

Colorimetric Detection of Bacteria Using Litmus Test

Kolo Påvisning av bakterier Bruke lakmustest

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. ...