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

Это исследование было поддержано Приоритетной академической программой развития высших учебных заведений провинции Цзянсу (PAPD) и Исследовательским проектом по реформе преподавания Китайского фармацевтического университета (2019XJYB18).

1. Бактериальные штаммы
ПРИМЕЧАНИЕ: Для этого эксперимента использовали девять стандартных штаммов, включая Salmonella paratyphi A, Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa PAO1, Aeromonas hydrophila YJ-1, Proteus vuigaris и Kle...

<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>

Тест на производство сероводорода является одним из традиционных фенотипических тестов для идентификации и дифференциации бактериальных штаммов. Многие виды бактерий могут производить сероводород в своей естественной среде, например, в водной воде. Эти виды бактерий включают Salmonella s...

Бактерии, продуцирующие сероводород, могут использовать серосодержащие аминокислоты и белки для производства сероводорода (H2S). ПродукцияH2S обычно происходит у грамотрицательных бактерий семейства Enterobacteriaceae, а также у членов Citrobacter spp., Proteus spp., Edwardsiella spp. и Shewanella spp.1. Эти бактерии обладают способностью восстанавливать сульфат до сероводорода (H2S) для получения энергии. Сероводород участвует в развитии бактериальной лекарственной устойчивости. H2S защищает бактерии от токсичности активных форм кислорода (АФК), тем самым противодействуя антибактериальному действию антибиотиков 2,3. H2S также оказывает важное физиологическое влияние на поддержание гомеостаза. Было показано, что на супрафизиологическом уровнеH2S глубоко токсичен для организма. В организме человекаH2S играет еще одну роль в качестве газовой сигнальной молекулы, которая участвует во множестве физиологических и патологических процессов. H2Sможет регулировать систолическую функцию сердца и играет важную физиологическую роль в расслаблении кровеносных сосудов, ингибировании ремоделирования сосудов и защите миокарда 4,5. H2Sтакже играет важную роль в регуляции нервной системы и пищеварительного тракта 6,7. Было обнаружено, что при воздействии бактерицидных антибиотиков бактерии продуцируют летальные активные формы кислорода (АФК), что приводит к гибели клеток 8,9,10,11.
Как распространенный биохимический тест на микробиологических лабораторных курсах, сероводородный тест является важным экспериментом по идентификации бактерий, особенно бактерий семейства Enterobacteriaceae. В настоящее время испытание сероводородом обычно проводится на большом количестве серосодержащих аминокислот и среде ацетата свинца, инокулированных тестируемыми бактериями. После периода инкубации (2-3 дня) результаты оцениваются путем наблюдения за тем, не почернела ли питательная среда или бумажная полоска из ацетата свинца из-за образования ацетатасвинца 11. Однако эти традиционные методы не только утомительны и трудоемки, но и склонны к торможению роста бактерий из-за токсического действия солей тяжелых металлов в серосодержащей среде, что часто приводит к негативным результатам. Разработан метод на основе висмута для обнаружения H2 S12,13. H2S может реагировать с висмутом с образованием осаждения черного сульфида висмута. Для того, чтобы провести реформу этого биохимического теста, необходимо создать простой и быстрый метод без побочных эффектов на рост бактерий. Здесь мы разработали простой метод обнаружения бактерий, продуцирующих сероводород, выращенных в среде in vitro, с использованием сульфида висмута в качестве субстрата в формате 96-луночного микротитровального планшета.

<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

Сероводород (H2S) представляет собой токсичный газ, образующийся бактериями при протеолизе серосодержащих аминокислот и белков, который играет важную роль в здоровье человека. Производственный тест H2S является одним из важных тестов на биохимическую идентификацию бактерий. Традиционные методы не только утомительны и трудоемки, но и склонны к торможению роста бактерий из-за токсического действия солей тяжелых металлов в серосодержащей среде, что часто приводит к негативным результатам. Здесь мы разработали простой и чувствительный метод обнаружения H2S в бактериях. Этот метод представляет собой модифицированную версию осаждения сульфида висмута (BS), в которой используются 96-луночные прозрачные микротитровальные планшеты. Бактериальную культуру объединяли с раствором висмута, содержащим L-цистеин, и культивировали в течение 20 мин, в конце которого наблюдался черный осадок. Предел визуального обнаружения для H 2 S составлял0,2мМ. На основе визуального изменения цвета может быть достигнуто простое, высокопроизводительное и быстрое обнаружение бактерий, продуцирующих H2S. Таким образом, этот метод может быть использован для идентификации продукции H2S в бактериях.

Обнаружение бактерий, продуцирующих сероводород Эффективность теста H2S была исследована с использованием чистых культур выбранных бактериальных штаммов, как указано в таблице 1. Результаты показали, что Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aerug...

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

Здесь мы представляем протокол для обнаружения бактерий, продуцирующих сероводород, с модифицированным протоколом, используемым для осаждения сульфида висмута (BS). Ключевые преимущества этого метода заключаются в том, что он легко поддается оценке и не требует специализированного оборудования.

Чувствительный визуальный метод обнаружения бактерий, продуцирующих сероводород

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 ...

Бактерии, продуцирующие сероводород, могут использовать серосодержащие аминокислоты и белки для производства сероводорода. Здесь мы разработали чувствительный и простой метод обнаружения сероводорода в бактериях. Этот метод представляет собой модифицированную версию осаждения сульфида висмута, в которой используются 96-луночные прозрачные микротитровальные планшеты.Культуру бактерий объединяли с раствором висмута, содержащим L-цистеин, и культивировали в течение 20 минут, в конце которого наблюдался черный осадок. Продемонстрирует процедуры Вэй Чжу, научный сотрудник нашей лаборатории. Начните с переноса бактериальных колоний из агаровой пластины Лурия-Бертани или LB в 100 миллилитров среды LB и культивируйте при 37 градусах Цельсия в течение 12-16 часов, пока концентрация бактерий не составит около 1 миллиарда клеток на миллилитр.Перенесите одну бактериальную колонию Fusobacterium nucleatum и Proteus vulgaris из соевого бульона Trypticase или агаровых пластин TSB в 100 миллилитров среды TSB и культивируйте при 37 градусах Цельсия анаэробно в течение 24 часов, пока бактериальная концентрация не составит около 1 миллиарда клеток на миллилитр. Смешайте 100 микролитров бактериальной культуры со 100 микролитрами вновь приготовленного раствора висмута в 96-луночных микротитровальных планшетах и закультурируйте в течение 20 минут при температуре 37 градусов Цельсия. Для каждого бактериального штамма проводите анализ в трех экземплярах.Через 20 минут проверьте, не изменилось ли цвет. Если цвет раствора меняется со светло-желтого на черный, это говорит о том, что бактерии способны вырабатывать сероводород или H2S. Повторите это измерение три раза.Определяют чувствительность метода, используя различные концентрации гидросульфида натрия в смеси с раствором сульфида висмута. Наконец, определите наличие бисульфида и сульфидных ионов, наблюдая за образованием черного осадка сульфида висмута. Оцените цвет лунок, используя визуальную шкалу от отсутствия производства цвета до получения самого темного черного цвета.Эффективность сероводородного теста исследовали с использованием чистых культур отобранных штаммов бактерий. Результаты показали, что Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa и Proteus vulgaris могут продуцировать сероводород с осадком черного сульфида висмута. В то время как Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila и Klebsiella pneumoniae не показали никакого черного осадка.Ключевое преимущество этого метода заключается в том, что он легко воспроизводится и не требует специализированного оборудования.

Research

JoVE Journal

Biology

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

Тестирование зрительной чувствительности к скорости и направления движения в Ящерицы

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

Использование Rotorod как метод Качественный анализ Прогулка по Крыса

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

Обнаружение белка убиквитинирования

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

Микрожидкостных сотрудничества культуре эпителиальных клеток и бактерий по расследованию Растворимый Сигнал-опосредованного взаимодействия

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

Микродиссекции Черная вдова из паутины производству вводы

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

Чувствительностью и специфичностью Количественный метод определения Сыворотка Сердечная Миозина связывающий белок-C по электрохемилюминесценцию иммуноферментного

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

Стратегия для чувствительной, крупномасштабного Количественные 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

КПЦР является чувствительным и быстрый метод для обнаружения цитомегаловирусной ДНК в формалине фиксированной парафин биопсии ткани

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

Обнаружение измененных форм цитозина с использованием чувствительных иммуногистохимии

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

Colorimetric Detection of Bacteria Using Litmus Test

Колометрической Обнаружение бактерий с помощью лакмусовой тест

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. ...