انواع محیط های کشت پرکاربرد

محیط های کشت محیطهایی هستند که برای کشت سلولهای و انواع میکروبها مورد استفاده قرار می گیرند. محیطهای کشت انواع مختلف و متفاوتی دارند که بسته به کاربرد میتوان از هرکدام آنها استفاده کرد. در مقاله پیشرو به معرفی انواع محیطهای کشت و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت.

محیط کشت چیست؟

به طور کلی محیط کشت به محیطهایی گفته میشود که به صورت تخصصی برای رشد و تکثیر باکتریها یا سلولها تهیه شده اند و برای این منظور مورد استفاده قرار میگیرند. این محیط ها حاوی مواد خاصی هستند که محیط را برای رشد و تکثیر سلولها مهیا می کنند. از این مواد میتوان به قندها، نمکها، آب و غیره اشاره کرد.

محیط کشت به محیطی گفته میشود که در آن مواد لازم برای رشد و تکثیر سلول‌ها قرار دارد. محیط کشت به صورت جامد، مایع یا ژل است. این مایع شرایط مناسب را برای رشد و تکثیر سلولها فراهم میکند.

محیط کشت کاربرد های زیادی دارد. عمده کاربرد آن در کارهای تحقیقاتی و برای بررسی میکروبها، سلولهای خود بدن و یا آزمون های بیولوژیکی است.

در ادامه مقاله به انواع محیط کشت و کاربردهای آن بیشتر خواهیم پرداخت.

شرایط مناسب برای رشد سلولی عبارتند از:

• مواد مغذی ضروری(اسیدهای آمینه، قندها، ویتامین ها، مواد معدنی)
• فاکتور رشد: ماده ایست که قابلیت تحریک سلول برای رشد را دارد.
• هورمون ها
• گازها(اکسیژن یا دی اکسید کربن)
• تنظیم محیط شیمیایی اطراف(تنظیم pH، فشار اسمزی و دما)

محیط کشت ها بسته به کاربرد به صورت مایع و جامد مورد استفاده قرار میگیرند. در بسیاری از مراحل کار کشت سلولی، آزمون های بیولوژیکی، جدا کردن سلول ها از سطح و غیره از محیط کشت استفاده میشود(کاربرد آن تنها به یک مرحله محدود نمیشود).

اجزا محیط کشت

محیط کشت به طور کلی باید شامل موارد زیر باشد:

منبع کربن

معمولا گلوکز یا گلوتامین است. به عنوان منبع انرژی به کار میرود.

آمینو اسیدها

برای ساخت پروتئین ها درون سلول استفاده میشود.

ویتامین ها

زنده مانی و رشد سلولی را بهبود میبخشند.

محلول نمکی تنظیم شده

غلظت محلول نمکی بسیار مهم است. این محلول باید بتواند فشار اسمزی را به خوبی تنظیم کند و یونهای فلزی ضروری را فراهم کند. این بونها به کارکرد پروتئینها کمک میکنند.

رنگ فنول رد

این رنگ به عنوان نشانگر pH استفاده میشود. رنگ آن در pH اسیدی نارنجی و قرمز است.

بافر

از آن برای تنظیم pH در محیط استفاده میشود.

برای داشتن محیط کشت مناسب برای رشد و تکثیر سلولها، داشتن تمامی موارد بالا لازم است.

جدای از اجزای محیط کشت، برای کشت سلولها لازم است که شرایط رشد زیر نیز فراهم باشند:

• دما: معمولا دمای 37 درجه سانتی گراد مناسب است.
• CO2: معمولا 5 درصد مقدار مناسبی است.
• رطوبت نسبی: معمولا 95 درصد مناسب است.

نکته: مقادیر نوشته شده برای شرایط رشد به صورت معمول هستند و بسته به شرایط ممکن است متفاوت باشند.

انواع محیط های کشت بر اساس کاربرد و هدف آنها

محیط کشت برای کاربردهای خاص زیادی از قبیل تسهیل تشخیص، شمارش و جداسازی انواع خاصی از سلولهای استفاده میشود. برای رسیدن به این کاربردها، تعداد بسیار زیادی از محیطهای کشت موجود هستند.

محیط کشت عمومی/پایه(General purpose media/ Basic media)

این محیط های کشت به نسبت دیگر محیط ها ساده تر هستند و حاوی آب و مواد مغذی هستند. معمولا از آنها برای جداسازی اولیه سلولها و میکروارگانیسم ها استفاده میشود.

محیط کشت غنی(Enriched medias)

به این محیط های کشت فاکتور رشد نیز اضافه شده است. به محیطهای کشت غنی مواد مغذی اضافه تری به شکل خون یا سرم اضافه میشود. از این محیطهای کشت برای رشد سلولها استفاده میشود. آگار خون، آگار شکلات و سرم لوفلر تعدادی از محیطهای کشت غنی هستند.

محیط کشت انتخابی و غنی(Selective and enrichment media)

این نوع محیط کشت برای منع و جلوگیری از رشد باکتریهای آلوده کننده و بازیابی پاتوژن از ترکیبی از باکتری ها استفاده میشود. اگرچه محیط کشت های انتخابی برپایه آگار هستند و محیط کشت های غنی مایع هستند، اما هردوی آنها هدف یکسانی دارند. محیط کشت های آگار میتوانند با اضافه کردن عامل های منع کننده ای که به پاتوژنهای خاصی آسیب نمیرسانند، انتخابی شوند. این عاملها عبارت از آنتی بیوتیک ها، رنگ ها، مواد شیمیایی و pH هستند. از ترکیب تمام اینها نیز استفاده میشود.

مثالهایی از محیط کشت انتخابی:

• آگار تایر مارتین(Thayer Martin Agar)
• آگار نمک منیتول(Mannitol Salt Agar)
• آگار مک کانکی(MacConkey’s Agar)
• سنتریماید آگار(Cetrimide Agar or Pseudosel Agar)
• آگار خون بلور بنفش(Crystal Violet Blood Agar)
• محیط کشت لوونستین جنسن(Lowenstein Jensen Medium)
• آگار ویلسون و بلیر(Wilson and  Blair’s Agar)
• تی سی بی اس آگار(TCBS Agar)

محیط کشت تمایزی(Differential/ indicator medium)

این محیط کشت ها جوری طراحی شده اند که باکتری های متفاوت میتوانند بر اساس رنگ کلونیشان تشخیص داده شوند. این محیط های کشت اجازه رشد انواع مختلفی از یاخته ها(سلولها) را میدهند اما از نظر شکل کلونی آنها قابل تمییز است.

مثالهایی از محیط کشت تمایزی:

• نمک آگار منینتول(Mannitol salts agar)
• آگار خون(Blood agar)
• آگار مک کانی(Mac Conkey agar)
• TCBS

محیط کشت ترابری(Transport media)

نمونه های بالینی باید بلافاصله پس از جمع آوری و برای جلوگیری از رشد بیشتر آنها یا آلوده شدن به آزمایشگاه منتقل شوند. برای اینکار از محیط کشت های ترابری استفاده میشود. این محیط ها از خشک شدن نمونه و رشد بیش از حد باکتری های ناخواسته جلوگیری میکنند. اضافه کردن ذغال باهث خنثی شدن عوامل منع کننده میشود.

مثالهایی از محیط کشت های مناسب برای جابجایی:

• محیط کشت کری بلیز(Cary Blair transport medium)
• محیط کشت ونکاترامن راماکریشنان(Venkatraman Ramakrishnan (VR) medium)
• Sach’s buffered glycerol saline
• محیط کشت پایک(Pike’s medium)

محیط کشت بی‌هوازی(Anaerobic media)

باکتری های بی هوازی برای رشد نیاز به محیط خاصی با مقادیر کمی از اکسیژن دارند.

مثالهایی از محیط کشت بی هوازی:

• گوشت پخته رابرتسون(Robertson Cooked Meat (RCM))
• Thioglycollate broth

متیلن بلو یا رزازورین یک نشانگر اکسید-احیا است که درون محیط کشت قرار میگیرد. در شرایط احیا متیلن بلو بدون رنگ است.

محیط کشت سنجش(Assay media)

این محیط ها برای سنجش ویتامین ها، اسیدهای آمینه و آنتی بیوتیک ها استفاده میشوند.

قبل از بررسی محیط های کشت لازم است تا با ماده ای به نام آگار آشنا شویم.

آگار چیست؟

آگار ماده ای پلی ساکاریدی است که از نوعی جلبک قرمز دریایی تهیه می شود. این ماده در 95 درچه ذوب و در 43 درجه منعقد می شود. بدلیل اینکه دمای کشت بیشتر سلولها و باکتری ها در حدود 37 درجه سانتیگراد است، این ماده کاربرد بسیار زیادی در محیط های کشت دارد.

انواع دسته بندی محیط های کشت

در یک دسته بندی کلی محیطهای کشت را از نظر نحوه تهیه به سه گروه تقسیم بندی می کنند:

• محیط کشت مایع با آبوشتی(Broth or Liquid Media): این محیط ها فاقد آگار هستند و تنها در فلاسک یا لوله آزمایش استفاده می شوند. مانند محیط کشت Nutrient Broth

• محیط کشت جامد(Solid Media): این محیطها حاوی آگار هستند که بعد از سرد شدن منعقد می شود. از این محیط کشت ها درون لوله آزمایش یا پلیت استفاده می شود.  مانند محیط کشت TSI

• محیط کشت نیمه جامد(Semi Solid Media): این گونه محیط ها در ترکیب خود مقدار کمی آگار دارند و به طور کامل منعقد نمی شوند؛ به حالت نیمه جامد باقی می مانند. مانند محیط کشت SIM

محیط کشت ها از نظر کاربرد و مواد تشکیل دهنده نیز به چند دسته تقسیم میشوند:

• محیط کشت عمومی/پایه(General purpose media/ Basic media): این محیط دارای کمترین میزان مواد غذایی برای رشد باکتری ها است. این محیط مبنای تهیه انواع محیط کشت است. این محیط از آنجایی که فاقد ماده ضد میکروب است، انواع و اقسام سلولها و باکتریها در آن رشد می کنند.

• محیط کشت غنی کننده(Enriched medis): محیطی بسیار مقوی است که دارای انواع مواد مورد نیاز برای رشد سلولها و باکتریهاست. این محیط برای رشد تعداد زیادی از سلولها و باکتری ها مناسب است.

• محیط کشت انتخابی(Selective media): این محیطهای کشت به صورت تشخیصی هستند. انواع مختلف این محیط ها برای رشد سلولها و باکتری های خاصی مناسب هستند.

• محیط کشت افتراقی(Differential/ indicator medium): این محیط ها برای جدا و ایزوله کردن توع خاصی از سلولها یا باکتری ها مناسب هستند. این محیط ها برای جدا کردن سلولها قابل استفاده هستند.

• محیط کشت کامل(Complete media): این محیط تمامی موارد مورد نیاز برای رشد باکتری ها و سلولها را داراست و مواد ضد میکروبی ندارد. این محیط ها هیچگونه مهارکنند و اندیکاتور(شاخص) ندارند و با رشد باکتری های مختلف روی آنها هیچ تغییر رنگی مشاهده نمی شود.

دسته بندی های دیگری نیز وجود دارند که از حوصله این مقاله خارج است.

انواع محیط کشت پرکاربرد

در این قسمت انواع محیط کشت های پرکاربرد و کاربردهای هرکدامشان را معرفی خواهیم کرد. تعداد محیط کشت هایی که وجود دارند، بسیار زیاد است. به همین دلیل لیستی که در زیر مشاهده می شود، لیست کاملی نیست و تنها تلاش شده که انواع پرکاربرد محیطهای کشت خدمت شما معرفی شود.

محیط کشت نوترینت آگار(Nutrient Agar)

از ترکیب 2-1.5 درصد ماده آگار با آبگوشت بدست می آید. این محیط کشت مبنای تهیه انواع و اقسام محیط های کشت جامد مانند Chocolate agar و Blood agar است.

محیط کشت نوترینت براث(Nutrient Broth)

این محیط مبنای ساخت اکثر محیط های کشت است و از عصاره گوشت تهیه می شود. طرز تهیه آن به نوترینت آگار شبیه است. از آنجایی که آگار به صورت مایع ندارد، در لوله آزمایش تهیه می شود.

محیط کشت آگار خوندار(Blood Agar)

بیشتر نمونه های میکروب شناسی در این محیط تهیه می شوند. دلیل آن هم این است که این محیط از رشد بیشتر باکتری های سخت رشد حمایت می کند. پایداری محیط بلاد آگار در یخچال در حدود یک هفته است؛ البته در صورتی که از تبخیر آب آن جلوگیری شود، این پایداری افزایش می‌یابد.

محیط کشت شکلات آگار(Chocolate agar)

محیط کشت پایه آن حرارت می بیند و پس از استریل شدن به آن خون اضافه می شود. دمای بالای محیط کشت باعث تخریب گلبول های قرمز می شود که باعث تیره شدن محیط کشت میشود.

در این محیط مواد غذایی و هموگلوبین زیادی(ناشی از تخریب گلبول های قرمز) موجود است که زمینه را برای کشت باکتری ها و سلولها فراهم می کند.

این محیط کشت برای رشد باکتری های هوازی و میکروارگانیسم هایی که با سختی رشد می کنند مناسب است.

محیط کشت آگار مک‌کانکی

این محیط کشت به صورت اختصاصی برای جداسازی باکتری های گرم منفی و شناسایی آنها به کار می رود. این محیط بدلیل داشتن املاح صفراوی از رشد باکتری های گرم مثبت جلوگیری می کند. این محیط کشت یک محیط کشت انتخابی-افتراقی است.

محیط کشت OF آگار

این محیط کشت توانایی باکتری ها در اکسیداسیون یا تخمیر باکتری ها را می سنجد. این محیط کشت برای تشخیص باکتری هایی که توانایی تخمیر کربوهیدرات را دارند موثر است. باکتری های تخمیر کننده باعث اسیدی شدن محیط و در نتیجه آن زرد شدن رنگ شناساگر بروموتیمول آبی می شوند. این محیط های کشت نسبت به تابش شدید نور خورشید حساس هستند.

محیط کشت کاتالاز تست آگار

باکتری های هوازی آنزیمی به نام کاتاز تولید میکنند که این آنزیم باکتری را از ترکیب اکسیدکننده H2O2 مصون می دارد. این محیط کشت برای تشخیص توانایی باکتری ها در تولید آنزیم کاتالاز و به نوعی تشخیص باکتری های هوازی و غیر هوازی است. تشخیص اینگونه باکتری ها با افزودن یک قطره هیدروژن پراکسید(H2O2) امکان پذیر است.

محیط SIM( motility Indol Sulfide :

محیط کشت SIM دارای ترکیباتی همچون تریپتون ، پپتون، سولفات آمونیوم آهن، تی سولفات سدیم، آگار و بافت حیوانی جهت تأمین اسید آمینه و مواد مغذی برای رشد باکتری هاست. اساس تمایز باکتری ها در محیط
کشت SIM بر اساس حرکت، تولید اندول و سولفید میباشد. قوام نیمه جامد این محیط اجازه پخش شدن و درنتیجه کدر نمودن محیط
را به باکتری های متحرک میدهد پس از این محیط کشت برای تمایز باکتری روده ای استفاده میشود نه تشخیص آن ها.
محیط ائوزین متیلن بلو ( blue methylen Eosin ):

آگار ائوزین متیلن بلو (EMB )یک محیط کشت انتخابی و افتراقی است. این یک محیط کشت انتخابی برای باکتری های گرم منفی است. و معمولًا برای جداسازی و افتراق کلنی های باکتریایی و کلنی های باکتریایی جدا شده از نمونه ی مدفوع استفاده می شود.

محیط کشت ائوزین متیلن بلو دارای ترکیباتی همچون متیلن بلو، پیتون ولاکتوز است، همچنین فاقد امالح صفراوی است .

محیط(agar iron suger Triple) :

(محیط کشت TSI محیطی جامد و افتراقی است و برای تشخیص باکتریهای خانواده انتروباکتریاسه به کار میرود.این محیط کشت به صورت شیبدار و درون لوله ای است.

محیط موردنظر دارای 1درصد لاکتوز، 1 درصد سوکروز، 1.۰ درصد گلوکز(دکستروز)،پپتون، تیوسولفات، آهن و فنل رد است و PH محیط کشت فوق حدودا ۸/4-4/۸ است.اختالف در غلظتهای متفاوت قندها در این محیط سبب تمایز باکتریهای تخمیر کننده براساس نوع قند مصرفی میباشد.تخمیر کربوهیدرات منجر به تولید گاز و تغییر در رنگ محیط کشت از قرمز به زرد میشود .کشت در محیط TSI به صورت
عمقی و خطی است.
محیط نوترینت آگار (Agar Nutrient :

(محیط کشت نوترینت آگار محیطی جامد و دارای مواد مغذی و الزم برای رشد دادن میکروارگانیسم ها و همچنین شمارش آن ها در آب، فاضالب و مواد دیگر می باشد. این محیط که یک محیط کشت میکروب شناسی می باشد حتی در دماهای بالا نیز جامد می باشد و برای رشد قارچ ها و باکتری های که سخت پسند نیستند و به شرایط سخت محیطی احتیاج ندارند، مناسب است. در این محیط رشد باکتری ها و تشکیل کلونی های آن در سطح انجام می شود.

همچنین از خصوصیات آن داشتن PH خنثی در دمای ۲۵ درجه سانتی گراد است.

محیط SS ) Shigella Salmonella ):

یک محیط انتخابی است که جهت تشخیص سالمونال و شیگال مورد استفاده قرار می گیرد. این محیط حاوی تیو سولفات سدیم بعنوان منبع گوگرد و آهن فریک به عنوان منبع آهن می
باشد. همچنین حاوی الکتوز و معرف نوترال رد می باشد. اگر باکتری تیوسولفات محیط را
احیا کند،H2S تولید نموده که H2Sبا آهن موجود در محیط تولید پرگنه های سیاه رنگ می
نماید. اکثر باکتری های الکتوز مانند سالمونال ها H2S مثبت میباشند.

محیط کشت سیمون سیترات آگار( agar citrate Simmon) :

محیط کشت سیمون سیترات آگار حاوی آمونیوم دی هیدروژن فسفات و سدیم سیترات و همچنین معرف بازی برمو تیمول بلو میباشد.

این محیط کشت دارای منابع خوبی از نیتروژن و کربن است و تنها میکروارگانیسم هایی که توانایی مصرف سیترات و استفاده از کربن را دارند در این محیط رشد میکنند و در مجاورت رنگ برمو تیمول بلو به رنگ آبی در میآیند.

مثل باکتری های گرم منفی که از این محیط کشت جهت شناسایی اشرشیا ایکوالی و انتروباکتر ائروژنز نیز استفاده میکنند.

(محیط مانیتول سالت آگار)Agar Salt Mannitol :

مانیتول نمک آگار یا MSA یک محیط رشد انتخابی و افتراقی است که معمولًادر میکروبشناسی مورد استفاده قرار میگیرد و رشد گروهی از باکتریهای خاص را تقویت میکند در حالی که جلوی رشد سایر آنها را میگیرد.

این محیط به عنوان یکی از روشهای تشخیص میکروبهای بیماریزا در مدت زمان کوتاه در آزمایشگاههای تشخیص طبی اهمیت دارد .

وجود این غلظت از نمک باعث میشود MSA در برابر بیشتر باکتریهای گرم منفی انتخابی و برای برخی از باکتریهای گرم مثبت (استافیلوکوک، انتروکوک و میکروکوکاسه ) قابل تحمل باشد. استافیلوکوکوس اورئوس کلونیهای زرد با مناطق زرد تولید میکند،در حالی که سایر استافیلوکوکهای منفی کوآگوالاز کلنی های کوچک صورتی یا قرمز تولید میکنند و هیچ تغییری در رنگ محیط ایجاد نمیکنند.

اگر ارگانیسم بتواند مانیتول را تخمیر کند، یک محصول جانبی اسیدی ایجاد میشود که باعث زرد شدن فنل قرمز موجود در
آگار میشود. این محیط برای جداسازی انتخابی گونههای استافیلوکوک در بیماری احتمالی (pp )کاربرد دارد.

محیط ستریماید آگار (BASE AGAR CETRIMIDE :(این محیط کشت برای جداسازی انتخابی و شناسایی سودوموناس
آئروژینوزا تعبیه شده است. محیط کشت ستریماید آگار دارای فرمولی با تکنیک آگار است که با اضافه کردن ستریماید )استیل تری متیل آمونیوم برمید( برای مهار انتخابی ارگانیسم های غیر از سودوموناس آئروژینوزا اصالح شده است.

( aeruginosa. P )تنها گونه سودوموناس یا گرم منفی میله ایی ، شناخته شده برای برای دفع پیوسیانین است.بنابراین این محیط کشت یک محیط ارزشمند در شناسایی این ارگانیسم است. از این محیط کشت به طور گسترده در بررسی لوازم ارایشی بهداشتی ، نمونه های بالینی و ارزیابی اثربخشی ضدعفونی کننده های علیه این ارگانیسم ( aeruginosa. P )استفاده میشود.

محیط آگار بیرد – پارکر (Agar Parker-Baird) :

نوعی آگار است که برای جداسازی انتخابی گونههای گرم مثبت استافیلوکوک استفاده میشود.

این ماده حاوی لیتیوم کلراید و تلوریت است تا از رشد فلور میکروبی جایگزین جلوگیری کند، در حالی که پیروات و گالیسین موجود باعث رشد استافیلوکوک میشود.

کلونیهای استافیلوکوک به رنگ سیاه با مناطق روشن ایجاد شده در اطراف خود نشان میدهند.
محیط های کشت گوناگونی وجود دارند که ما به تعدادی از پرکاربرد ترین آن ها اشاره کردیم