Laborationskompendium Medicinsk mikrobiologi, 7,5hp Labhandledare: Ann Erlandsson Fakulteten för Teknik- & Naturvetenskap Avdelningen för Kemi och Biomedicinska ämnen Karlstads Universitet INNEHÅLLSFÖRTECKNING: SKYDDSFÖRESKRIFTER ............................................................................................................. 3 STERILTEKNIK.............................................................................................................................. 4 Utstryksteknik ................................................................................................................................... 4 Renkulturer av bakterier .................................................................................................................. 4 ODLINGSMEDIER FÖR BAKTERIER ........................................................................................ 5 Allmänna medier ...................................................................................................................................... 5 Selektiva medier........................................................................................................................................ 5 Diagnostiska eller differentierande medier ............................................................................................ 5 Medier med flera funktioner ................................................................................................................... 5 Antibiotika ........................................................................................................................................ 6 Gramfärgning................................................................................................................................... 7 Metodbeskrivningar ......................................................................................................................... 8 Metodbeskrivning - Utstryksteknik på agarplatta ...................................................................... 8 Metodbeskrivning - Resistensbestämning ..................................................................................... 9 Metodbeskrivning - Gramfärgning .................................................................................................. 10 LABORATION, MIKROBIOLOGI .............................................................................................. 11 Dag 1. ....................................................................................................................................................... 11 Dag 2. ....................................................................................................................................................... 12 2 SKYDDSFÖRESKRIFTER Allmänna skyddsföreskrifter vid kurs laborationer med levande mikroorganismer vid Institutionen för kemi. 1. Laboratorierocken ska skydda privata kläder från kontakt med infekterat material och ska därför vara helt knäppt och helt skydda ärmarna. Laboratorierocken ska förvaras skild från privata kläder. Ta av er ringar och klockor när ni arbetar med levande mikroorganismer. 2. Tänk på att smitta kan överföras; via aerosolbildning när man t ex öppnar odlingsflaskor, tar av gummiproppar, samt vid oaktsamhet när man ”kastar” plattor och packar sopsäckar. Var försiktiga. 3. Tänk på att smitta kan överföras vid slamning av kulturer t.ex. vid resistensbestämning och objektglas agglutinationer. Var försiktiga. 4. Använda objektglas och pasteurpipetter ska kastas i speciella plastbyttor; märks riskavfall. Plattor, platinöser och andra engångsutensilier som kommit i kontakt med infektiöst material kastas direkt i riskavfall. 5. Vid spill av infekterat material, häll först på desinfektionsmedel, låt stå angiven tid och torka sedan av. 6. Torka av arbetsytan med desinfektionsmedel efter varje avslutat arbetspass. 7. Händer bör ej komma i kontakt med infekterat material. 8. Tvätta händerna noga (tvål och vatten) varje gång ni lämnar lokalen samt om ni kommit i kontakt med infektiöst ämne. Använd även handdesinfektion (alt 70 % etanol). 9. Ät och drick inte på laboratoriet! 3 STERILTEKNIK Sterilteknik är en teknik som används inom många discipliner. Begreppet steril avser total avsaknad av levande organismer. Vid substratberedning till bakteriologisk odling är steriltekniken helt avgörande. När man arbetar med bakteriologiska prov är det viktigt att jobba så rent som möjligt. Man får inte från egen normalflora eller förorenade utensilier tillföra någon bakterie som sedan tillskrivs provet. Det är också viktigt för att skydda sig själv. Vid arbete med vissa bakterier bör man p.g.a. smittrisken arbeta i dragskåp. Dessa bakterier kommer ej att ingå i kommande laborationer. UTSTRYKSTEKNIK Olika utstrykstekniker används beroende på vilket krav på renhet som ställs. Nedan redogörs för den teknik som används rutinmässigt på kliniska laboratorier. Vi arbetar på våra ordinarie labbänkar (om inte annat anges i manualen). Man kan använda sig av en platinaögla (platinös) som kan brännas av eller engångsöglor av plast. Det som används mest på medicinskt mikrobiologiska laboratorier är plastöglor. Observera att plastöglan tas ur förpackningen först när den ska användas, att man aldrig lägger tillbaka en plastögla som tagits ur förpackningen och att man inte lägger en använd ögla på en arbetsyta - den slängs direkt i därför avsedda avfallskärl! RENKULTURER AV BAKTERIER Eftersom det finns så mycket bakterier i oss, på oss och runt oss är det viktigt att arbeta så sterilt som möjligt för att inte kontaminera provet. Det är också viktigt att kunna arbeta rent eftersom man, för att kunna typa bakterier, måste ha rena bakteriekulturer. Dessa sk renkulturer ska härstamma från en enda bakterietyp. Man vill alltså att en enda bakterieart (stam) skall växa på plattan och inte flera olika. För att vara säker på att man får en renkultur måste bakterier alltid tas från enstaka kolonier på en platta. En enstaka koloni bildas från en enda bakterie som sedan delar sig exponentiellt och ger upphov till flera miljoner bakterier och man får, efter inkubation, en synlig koloni av bakterier. Det viktigaste trots allt är att det som växer på plattan dagen efter härrör från ursprungsprovet och inte från laboratoriebänken, laborantens tumme eller något annat. Om man dagen efter ska ha möjlighet att se om man lyckats med att få en renkultur får man inte ta för mycket material eftersom man då får en konfluerande växt och kan inte med ögat urskilja enstaka kolonier och de kan då inte heller plockas vidare för typning. Vid renodling av en bakterieart som växer med små kolonier (t.ex. streptokocker) tar man en hel koloni och stryker ut på en ny platta. Vid renodling av en bakterieart som växer med större kolonier (t.ex. koli) räcker det med att man doppar plastöglan i en koloni och stryker ut. Utstrykstekniken går ut på att, oavsett om man använder platinaögla eller plastögla, få fram enstaka kolonier. 4 ODLINGSMEDIER FÖR BAKTERIER Olika bakterier har olika krav på näringslösningar samt olika förmåga att växa vid tillsatts av olika kemikalier alternativt under extrema koncentrationer av t.ex. H+ eller extrem jonstyrka. En del bakterier kräver dessutom en speciell miljö omkring sig t.ex. aerob miljö (syrerik), CO2 rik miljö eller anaerob miljö (helt utan syre). De har dessutom olika tolerans när det gäller uttorkning. Sätt in en bytta med avjonat vatten i termostaten när ni inkuberar över natt. Byt varje dag. Speciella boxar finns om ni behöver CO2 rik miljö eller anaerob miljö. Allmänna medier Allmänna medier är näringsrika medier varpå de allra flesta bakteriearter växer. De används när man misstänker en bakteriellt orsakad infektion t.ex. en sepsis och man vill få den aktuella bakterien att växa fram oavsett vad den är för art. De är dock inte så allmänna att samtliga bakteriearter växer, så vid vissa frågeställningar måste man använda speciella medier. Selektiva medier Dessa medier innehåller ämnen som är toxiska för de flesta arter (ex gentianaviolett), alternativt koncentrationer av vanliga ämnen som är toxiska för vissa bakterier men inte för andra (ex 10 % NaCl-lösning). Selektiva medier kan även vara näringsfattiga och på så sätt selektera bakterier som inte är så näringskrävande. De gynnar sålunda vissa bakteriearter men missgynnar andra. Medierna används när man vill selektera fram och få bara en viss bakterieart att växa. Diagnostiska eller differentierande medier Dessa medier innehåller ämnen som vissa bakterier kan använda i sin ämnesomsättning medan andra är oförmögna till det. Vid ett eventuellt nyttjande av ämnet (ex laktos) bildas det vid ämnesomsättningen nya produkter (ex mjölksyra) vilka kan påvisas. Om t.ex. produkterna är sura eller basiska ger de ett färgomslag i mediet om detta även innehåller en pH-indikator. Medier med flera funktioner Många medier har en dubbel funktion. Ett exempel är streptplattan som selekterar växt av streptokocker och innehåller blod vilket gör att man kan se vilken typ av hemolysin streptokockerna producerar eftersom vissa ger en ofullständig hemolys (grön uppklarning) och andra en fullständig (gul uppklarning). 5 Fasta medier och agarplattor Används för att anrika de bakteriearter som finns i det prov som skickas till lab. Dessa kan vara allmänna, selektiva eller diagnostiska, allt beroende på frågeställningen: ­ Blodagarplatta Innehåller blod och är ett rikt medium varpå det mesta växer dock ej t ex Hemofilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae och Neisseria meningitidis. ­ Streptplatta (Dubbelskiktad blodplatta) Består av två skikt. Det övre skiktet innehåller streptomycin som hämmar de flesta bakterier utom streptokocker. Det innehåller även blod som streptokockerna hemolyserar varför det blir en zon runt varje bakteriekoloni. För att man ska se hemolysen tydligt är skiktet tunt. Det undre skiktets funktion är att skydda plattan mot uttorkning som annars lätt skulle kunna inträffa p.g.a. det tunt gjutna överskiktet. Observera att Stafylokocken inte växer alt. växer dåligt på den här plattan. Hemolys se ”Medier med flera funktioner”. ­ Resistensplatta (Medium A) Mediet används för att odla bakterier och testa deras känslighet för olika antibiotika. Mediet är näringsrikt eftersom man vill att så många sorters bakterier som möjligt skall kunna växa på det. Medierna är ofta anpassade till vissa antibiotikalappar (eg måste man köpa allt från en firma). Vissa bakteriearter kräver speciellt medium. Det medium som finns till förfogande på den här laborationen är ISOSENSITEST medium A. ­ Blåplattan innehåller laktos vilket bryts ned av t.ex. E.Coli och ger sura nedbrytningsprodukter (tex mjölksyra) som sänker pH, då plattan även innehåller en pH-indikator sker det ett färgomslag till gult runt bakteriekolonierna. ­ Chokladagar (hematinplatta) Innehåller blod som upphettats och serum. Det är rikt medium som det mesta växer på. Antibiotika Antibiotika används ofta som enda behandling mot bakteriella infektioner. För att testa bakteriestammens känslighet mot olika antibiotika använs antibiotikaindränkta lappar med en definierad koncentration. De lappar vi använder till känslighetsprövning på våra laborationer är Penicillin V, Ampicillin och Erytromycin. Tänk på att zonstorleken är påverkad av bakterietätheten! Följ anvisningarna för resistensbestämning! Antibiotika kan även användas för diagnostik av bakterier. Bacitracin (zon›16 mm – Streptokocker gr A), novobiocin (‹16 mm – S. Saprofyticus), optochin (›12 mm – pneumokock) och oleandomycin (inhiberar växt av de bakterier som normalt förekommer i svalg utom H. Influenzae) är sådana exempel. Bacitracin är den diagnostiska antibiotika som används i denna laboration. Bacitracin läggs på streptplattan. 6 GRAMFÄRGNING Denna färgningsmetod utgör basen för en indelning av bakterier i två huvudgrupper som skiljer sig med avseende på cellväggens uppbyggnad. Metoden har fått sitt namn efter den danske bakteriologen Christian Gram som 1884 upptäckte den av en slump. Han skulle utarbeta en färgningsmetod för humana vävnader och behandlade vävnadssnitt med gentianaviolett och därefter en jod-kaliumjodid-lösning (Lugols lösning). När han sedan behandlade med etanol avfärgades snitten. Emellertid innehöll några av dem också bakterier och Gram fann att dessa behöll färgen vid etanol-behandling. Senare fann han att det också förekom bakterier som avfärgades av etanol. Dessa började kallas Gram-negativa till skillnad från de bakterier som behöll färgen och kallades Gram-positiva. Hur denna skillnad i färgningsreaktion uppkommer är inte helt klart men den orsakas av den grundläggande skillnaden i struktur mellan Grampositiva och Gram-negativa bakteriers cellväggar. Ett färg- (oftast kristallviolett) jodkomplex bildas inne i bakteriernas cellvägg och kan extraheras från Gramnegativa bakterier med organiska lösningsmedel (oftast alkohol eller alkohol-aceton lösning). Gram-positiva bakteriers peptidoglycanrika cellväggar dehydratiseras vid behandling med dessa lösningsmedel. Detta får cellväggens porer att sluta sig och gör att färgjodkomplexet ej kan lösas ut utan stannar kvar och den Gram-positiva bakterien färgas därmed blå av kristallviolett-jodkomplexet. Gramfärgning inkluderar numera även en kontrastfärgning med rött, t.ex. karbolfuksin eller safranin, efter alkoholbehandlingen. De Gram-negativa bakterierna blir då röda av kontrastfärgen till skillnad från de blå Gram-positiva. Kocker i hopar, kedjor och par. Feta, stora, smala, små eller kockoida stavar. 7 METODBESKRIVNINGAR Metodbeskrivning - Utstryksteknik på agarplatta 1. Plattan som ska användas läggs på bordet med locket nedåt. Ta plastöglan direkt ifrån förpackningen, utan mellanlandning på bänken eller någon annanstans, och håll den i höger hand. 2. Plattan med bakteriekulturen, som också ligger på locket, fattas på sidorna med vänstra handens fingrar, lyfts av och vänds med agarytan uppåt. Tag med öglan upp litet bakteriemassa och lägg tillbaka plattan i locket. 3. Den oanvända upp- och nedvända plattan fattas med vänstra handens fingrar. Stryk med öglan enligt mönstret nedan. De sista strykningarna bör ge kolonier uppkomna från enstaka celler. Har man ett patientprov (bomullspinne) odlas primärstryket med bomullspinnen och sekundär och tertiärstryk med plastögla. Bacitracin, oleandomycin lapp Sekundärstryk; plastögla (samma) Primärstryk; bomullspinne vid prov från t ex svalg platsögla vi odling för renkultur Tertiärstryk; plastögla (samma) 4. Plattan vänds upp och ned och sätts tillbaka på locket. Plastöglan kastas i riskavfall. 5. Plattan inkuberas i lämplig miljö. Anaerob miljö i ”anaerobbox”; tillsätt 10 ml dest. vatten i en särskild påse (se bifogad bruksanvisning), CO2 - rik miljö i ”anaerobbox”; fyll en agarplatta med dest. vatten och tänd ett stearinljus, tillslut locket. Ställ boxarna i 37oC inkubator. Aerob miljö Inkubera direkt i inkubatorn, sätt en mugg med avjoniserat vatten för att öka luftfuktigheten i inkubatorn. I denhär laborationen inkuberas alla plattor i aerob miljö. 8 Metodbeskrivning - Resistensbestämning Resistensbestämning utförs på bakteriella isolat för att bestämma vilket antibiotika som är effektivt mot den stam som har orsakat infektionen. Resistensmönster är i vissa fall även av diagnostiskt intresse (se ovan). Material: Resistensplatta, blå ögla, bomullspinnar, sterila rör med steril PBS (fosfat buffrad salin, motsvarar fysiologisk saltlösning), antibiotikatestlappar och venflon-nål. Metod för Gram+ kocker En blå ögla doppas i 10 bakteriekolonier. Den uppsamlade bakteriemassan suspenderas noga i 1 ml PBS. Från suspensionen överförs en fylld blå ögla till ett nytt rör med 1 ml PBS, suspendera noga och kasta öglan (se Fig 1). Figur 1 Gram+ kocker Sätt i bomullspinne och stryk ut enl Fig 2 Kasta Sätt i en steril bomullspinne och stryk ut på resistensplattan genom att först stryka ut ett kryss över hela plattan och sedan sprida ut bakterierna genom att ”måla” med bomullspinnen jämnt över hela plattan (se Figur 2). Rotera pinnen samtidigt. Sätt till sist, med hjälp av en venflon-nål, på en antibiotikalapp av varje sort på plattan. Fördela lapparna jämt över plattan (se Figur 3). Antibiotika lappar som används i är Ampicillin, PcV, Erytromycin, Figur 2 a Figur 2 b Figur 3 Man vill ha en så jämn bakterieväxt som möjligt på hela plattan. Det är också viktigt att man får en lagom tät växt av bakterier. Lagom i det här fallet är en knappt konfluerande växt eller en nästan heltäckande matta av bakterier. Tänk på att det är en koncentrationsgradient som bildas runt den antibiotikaindränkta lappen. Denna koncentrationsgradient kommer att vara lika från platta till platta (om man följer de anvisningar som finns från tillverkarna av dessa antibiotikalappar). Förutsatt att man har en konstant mängd bakterier (knappt konfluerande växt) kan man med zonens storlek avgöra vid vilken koncentration av respektive antibiotika man har en bakterieavdödande effekt. 9 Metodbeskrivning - Gramfärgning Material: Kristallviolett i droppflaska, Lugols lösning i droppflaska, Aceton-alkohol i droppflaska Saffraninlösning i droppflaska. NaCl 0,9 %, blå ögla, objektglas, tidtagarur, brännare Hushålla med lösningarna. Blanda flaskorna innan användning. Akta händer, kläder och bänkar. Torka ur diskhon ordentligt efteråt. Om nödvändigt använd lite av aceton-alkohol lösningen för att få bort färgen. 1. Placera med hjälp av den blå öglan en liten droppe fysikalisk koksaltlösning (för varje koloni som ska infärgas) på ett objektglas. Objektglaset kan delas in i flera fält. Märk med blyerts! 2. Ta lite bakteriemassa från en koloni med en ögla (den mängd ni tagit ska nätt och jämt bli synlig på glaset) och lägg bredvid droppen. Rör sedan ihop bakterien och koksaltdroppen. Dropparna ska inte bli synligt grumliga. 3. Lufttorka preparatet och fixera preparatet genom att försiktigt föra objektglaset, med bakteriesidan uppåt genom en brännares låga. (OBS: kokta bakterier ändrar form) 4. Täck bakterierna med kristallviolett och låt verka i 1 minut. 5. Skölj försiktigt bort färgen med Lugols lösning. 6. Täck bakterierna med mera Lugols lösning och låt verka i 1 minut. Häll av lösningen. 7. Avfärga i aceton-alkohol tills ingen blå färg längre löser sig. Det kan ta ca 20-60 sekunder. 8. Skölj försiktigt i vatten i ca 5 sekunder. 9. Täck bakterierna med saffranin. Låt verka i 1 minut. 10. Skölj försiktigt i vatten i ca 5 sekunder. Låt lufttorka. 11. Undersök i mikroskop. Använd 100* lins och immersionsolja. Tvätta av mikroskopen med xylen och rispapper efter användning. Grampositiva bakterier förblir blåvioletta och gramnegativa blir rosa till röda. 10 LABORATION, MIKROBIOLOGI Målen för den laborativa arbetsuppgiften är att: - ge kunskap om var bakterier finns och hur de kan odlas - öka förståelsen för kraven på renhet vid mikrobiologiskt arbete och annat sjukvårdsarbete - ge förståelse för mikrobiologisk metodik. Dag 1. Material och utförande: 5 st. blodagarplattor, 1 streptplatta, 1 chokladagarplatta, 1 resistensplatta, 1 blåplatta, 1 blodplatta med en renkultur av en apatogen (ej sjukdomsframkallande) bakterie, tejp, plastöglor, provtagningspinnar för svalg och näsa, bacitracin, antibiotikalappar. Ni laborerar i grupper om tre. För utförande se under rubrikerna; Utstryksteknik på agarplatta, Resistensbestämning, Utförande Gramfärgning Märk plattorna i botten med respektive nummer och inkubera dem över natt i 37o C i termostat. Plattorna ska stå vända med locken nedåt. Behandla de fem blodagarplattorna på följande sätt: Platta nr 1: Tag av locket och låt plattan stå öppen på bänken i 15 - 120 min. Sätt därefter på locket igen. Gör upp med dina klasskamrater så du fördelar tid och plats lite olika. Platta nr 2: Spotta lite på ena halvan av agarytan och lägg ett hårstrå på den andra. Platta nr 3: Dela in botten av plattan i fyra kvadranter med en märkpenna. De fyra kvadranterna berörs med tejp som först tryckts mot olika provytor. (t.ex labbänk, toa, undersida skor, handfat, smycke, golv, blomjord etc.). Platta nr 4: Dela in plattan i tre delar. Tryck tummen mot den ena delen. Tvätta sedan händerna som vanligt och tryck därefter tummen mot den andra delen. Tvätta till sist händerna omsorgsfullt med tvål och vatten och använd därefter handsprit (alt 70% etanol) som får lufttorka. Sedan spriten torkat bort trycker du tummen mot den sista tredjedelen. Platta nr 5: Tvätta händerna omsorgsfullt med tvål och vatten Tryck fingrarna (alla) på plattan. 11 Streptplatta: Ta med en provtagningspinne prov från munhålan och svalget. Gör ett utstryk. Använd bomullspinnen till primärutstryket (stryk tätt och snurra pinnen så att alla dess sidor kommer i kontakt med plattan) och ta sedan en blå ögla till sekundär och tertiärstryket. Lägg en bacitracin lapp så att den finns i både primärutstryket och sekundärutstryket. Se sid 8. Chokladagar: Ta med en provtagningspinne prov från munhålan och svalget. Gör ett utstryk. Använd bomullspinnen till primärutstryket (stryk tätt och snurra pinnen så att alla dess sidor kommer i kontakt med plattan) och ta sedan en blå ögla till sekundär och tertiärstryket. Lägg en oleandomycin lapp så att den finns i både primärutstryket och sekundärutstryket Se sid 8. Blåplatta: Ta prover med tejp från diverse platser i toaletten. Resistensplatta: Gör en resistenbestämning enligt metodbeskrivning se sid 9. Dag 2. Material: utrustning för Gramfärgning, ljusmikroskop med immersionslins, gårdagens utodlingar Utförande: 1. Studera de inkuberade plattorna. Se frågorna 1-6 under examination. 2. Välj sex bakterier som du vill studera och gramfärga enligt metodbeskrivning s 11. Dela upp objektglaset (se bild nedan) i 6 delar: märk glaset med namn bakteriekoloni 1 bakteriekoloni 2 osv (matt del) 3. Studera de Gramfärgade bakterierna i mikroskop vid 100 gångers förstoring. Se fråga 7. 12 4. Läs av resistensbestämningen och kontrollera med hjälp av tabellen om stammen är känslig för det givna antibiotikat. Se fråga 8. Antibiotika Penicillin V Ampicillin Erytromycin Staf. epidermidis och andra koagulasnegativa stafylocoker S I R 31-34 35 30 mm 31-34 35 30 mm 10-22 23 17 mm S = Sensitiv I = Intermediär R = Resistent Examination je grupp besvarar följande ”lab kopplade” frågor (olika frågor är relevanta för olika plattor) som examineras muntligt vid gemensam genomgång. 1. Växer det bakterier? Ungefär hur många kolonier? Fåtal, måttligt, rikligt, överväxt!? 2. Är det flera olika sorter? Jämför koloniernas utseende, storlek och färg. Hur ser dessa ut (morfologi)? 3. Är plattan allmän/diagnostisk/selektiv? 4. Har du lyckats med utstryken? Kan enskilda kolonier ses i tertiärutstryk? 5. I vilka prov har du funnit normalflora? 6. Hur fungerade handtvätten? Tvättades normalfloran bort? Hade desinfektionsmedlet någon effekt? 7. Vilken form och gramfärg har bakterierna du valt att göra preparat på? Fann du flera sorter? 8. Hur fungerade resistensbestämningen? Vilket antibiotika skulle du ordinera till en patient med denna bakterie? Motivera! Följande frågor som har att göra med vilka olika patogena bakterier som kan förekomma i olika patientprov examineras muntligt vid gemensam genomgång. 1. Vid misstanke om sepsis tar man vanligen ett blodprov, vilka bakterier är vanligt förekommande här? 2. Vid misstanke om meningit tar man vanligen ett liqvorprov, vilka bakterier är vanligt förekommande här? 3. Då man konstaterat en lunginflammation (pneumoni) tar man tex ett sputum prov på patienten och odlar från detta, vilka bakterier är vanligt förekommande här? 4. Vilka bakterier är vanligt förekommande vid infektion i svalg (nämn 2)? 13 5. 6. 7. 8. 9. Vilken bakterie är vanlig vid både otit och sinuit? Nämn 2 bakterier som är vanliga vid sår infektioner? Vlken är den vanligaste bakterien vid urinvägsinfektion (UVI)? Nämn 4 stycken bakterier som är tänkbara patogener i prov från faeces. Nämn 3 stycken bakterier som är tänkbara patogener i prov från uretra, cervix och rektum (dessa är alla tre mycket svårodlade). 14