미생물에서는 fastidious라는 용어를 사용합니다.
Fastidious: 세심한, 꼼꼼한, 깔끔을 떠는, 까다로운
Growth에 relatively complex 필요, exceptional media components가 필요한 세균
Nonfastidious: 필요한 영양분이 relatively basic, straightforward
Growth media의 phase
Broth (액체), Agar (고체) (Biphasic medium도 존재)
Broth media: turbidity를 통해 세균 증식을 확인. 10^6/mL 이상 자라야 육안으로 확인 가능. 어떤 broth는 phenol red 등 pH indicator 함유.
Thioglycollate broth의 경우, agar가 소량 포함되어 있어 semi-solid. 산소요구에 따라 세균이 증식하는 위치가 달라진다. Strict anaerobe는 바닥에서, aerobe는 표면에 가깝게 자란다. Microaerophilic organism은 표면 약간 아래에서 자란다(산소 농도가 대기보다 낮음). Facultative anaerobe, aerotolerant organism은 medium 전체에 걸쳐 자란다(산소 농도 차이의 영향을 받지 않기 때문).
A. Gram-negative, facultatively anaerobic bacilli (i.e., those that can grow in the presence or absence of oxygen) generally produce diffuse, even growth throughout the broth.
B. Gram positive cocci frequently grow as discrete “puffballs”.
C. Strict aerobic bacteria (i.e., require oxygen for growth), such as Pseudomonas spp., tend to grow toward the surface of the broth,
D. Strictly anaerobic bacteria (i.e., those that cannot grow in the presence of oxygen) grow at the bottom of the broth.
(https://microbeonline.com/thioglycollate-broth-principle-composition-preparation-uses/)
Agarose: 가장 흔한 solidifying agent
Media classification (배지의 분류)
Enrichment media
특정 세균의 증식을 강화하는 영양분 포함.
Buffered charcoal-yeast extract (BCYE) agar. L-cycteine 등이 포함되어 있어 Legionella pneumophila (legionnaires’ disease 원인균) 증식.
Enrichment broth: solid media에서 증식하지 않은 경우 등
Thioglycollate: Anaerobe
LIM (Todd Hewitt brooth containing colistin and nalidixic acid) broth: selective enrichment of group B streptococci (GBS)
Gram-negative (GN) broth: selective enrichment of enteric gram-negative organisms
Nutritive media
대부분의 nonfastidious organism의 증식을 돕는 영양분 포함. 특정 세균에 advantage 없음.
Tryptic soy agar, nutrient agar plates for bacteria, Sabouraud’s dextrose agar (SDA) for fungi
Selective media
특정 세균 외에는 증식을 억제하는 성분 함유.
Inhibitory agent: dyes, bile salts, alcohols, acids, antibiotics
Phenylethyl alcohol (PEA) agar with 5% sheep blood: aerobic, facultatively anaerobic G(-) rod 억제.
G(+) cocci 증식 가능.
억제하는 세균이 조금도 존재하지 않는다고 할 수는 없고 눈에 보기 어렵게 매우 적게 한다고 할 수 있다. 또한, 오래 배양하면 selective agent가 증발하여 contaminating organism이 자랄 수 있다.
Differential media
특정 factor가 포함되어 있어서, 특정 세균에게 대사적/배양 특성이 나타나도록 하여, 같이 자라는 다른 세균과 감별할 수 있도록 한다.
MacConkey: G(-) 중에 lactose fermentation 여부에 따라 감별 가능(Neutral red 덕분).
발효(+): deep purple (붉은색). Enterobacteriaceae
발효(-): light pink or relatively colorless. Acinetobacter, Pseudomonas
Combination media
MacConkey agar는 selective이면서 differential media
G(+) 억제, lactose fermentation 감별.
Sheep blood agar: nutritive이지만 differential이기도 하다(hemolysis 패턴 등).
Chocolate agar
Blood agar와 기본적으로 동일한데, RBC를 lysis시켜서 초콜릿 색이고, cell 내부의 Hb, hemin (X factor), NAD (V factor)가 포함되어 있음. 그래서 fastidious bacteria 자랄 수 있다.
Neisseria, Brucella, Haemophilus
3가지 항생제 추가하면 VBC
MacConkey agar
Primary selective, differential agar
Crystal violet, bile salt 포함되어 있어 G(+) 억제
pH indicator로 neutral red 포함.
Lactose fermentation된 경우 산이 생성되어 pH 낮아지고 colony가 붉은색으로 변함.
Non-lactose-fermenter (Shigella spp.): 색 변화 없음 (colorless, translucent)
Slow fermenter는 24시간 이내에 반응을 보이지 않을 수 있다.
Sheep blood agar (BA)
Most fastidious를 제외한 임상적으로 중요한 모든 세균 증식 가능
Beta-hemolysis: colony 둘레는 RBC가 완전히 없어짐
Alpha-hemolysis: 부분적인 용해, colony 둘레로 greenish discoloration
Gamma-hemolysis (nonhemolytic): colony 둘레로 halo 없음
Hemolysis 판단을 위해서는 빛에 통과시켜서 봐야 한다(transmitted light).
Hektoen enteric (HE) agar
Bile salt, dye (bromthymol blue, acid fuchsin) 포함되어 있어
GI tract의 대부분의 비병원성 G(-) bacilli의 증식을 늦추고, Salmonella spp., Shigella spp.는 자라도록 한다.
많은 nonenteric pathogen: orange~salmon-colored colony (E.coli 등) (differential 특성). 이는 lactose, sucrose, salcin 등을 발효하여 pH가 낮아지면 pH indicator인 bromthymol blue 색이 변하기 때문.
Salmonella spp., Shigella spp.는 이러한 탄수화물을 발효하지 않아 색이 변하지 않고, 배지의 원래 색인 blue-grenn 색의 colony를 형성한다.
Ferric ammonium citrate: H2S 검출의 indicator. H2S-producing organism인 Salmonella spp. 는 black precipitate로 관찰됨 (differential 특성)
Salmonella-Shigella (SS) agar
Lactose, ferric citrate, sodium citrate, neutral red 포함. Selective for Salmonella and some Shigella spp.
Thioglycollate broth
0.075% agar 포함되어 있어 산소가 broth 전체에 퍼져 있지 않다.
G(-), facultatively (선택적으로) anaerobic bacilli (산소 있든 없든 증식): diffuse, growth throughout the broth
G(+) cocci: flocculation(응집) or clumps 형성
Strict aerobic bacteria (증식에 산소 필요) Pseudomonas spp. 표면을 향해 증식.
Strict anaerobic bacteria (산소가 있으면 자라지 못함): broth 바닥에서 자란다.
이러한 특성이 있지만 differential medium으로 보지는 않는다.
Xylose-Lysine-Deoxycholate (XLD) agar
Shigella, Salmonella에 대하여 selective, differential (HE agar처럼)
Sodium deoxycholate: enteric pathogen이 아닌 많은 G(-) bacilli 억제, G(+) 억제
Phenol red: indicator. 탄수화물 발효로 인한 산 증가를 감지.
Shigella spp.: 탄수화물을 발효하지 않으므로 colony는 그대로 colorless (pink~red)
Salmonella spp.: 종종 xylose를 발효하긴 하지만 lysine을 decarboxylation으로 인해 pH가 상승하므로 총 pH가 낮아지지 않아 colony는 그대로 colorless.
H2S를 생성하는 Salmonella spp.에 의해 colony 중앙이 검게 나타난다.
탄수화물을 발효하는 비병원성 세균은 노란색 colony 형성
미생물이 자라는 환경 중 산소, 이산화탄소에 관하여
임상적으로 관련 있는 대부분의 세균은 aerobic, facultatively anaerobic, strictly anaerobic 이다.
임상적으로 중요한 aerobic organism은 사실 facultatively anaerobic이다 (산소 있든 없든 증식).
Strict aerobic (산소 없으면 증식 못함): Neisseriaceae family, Brucella spp., Bordetella spp., Francisella spp.
Microaerophilic / microaerobic: 낮은 농도의 산소가 필요 (20% 이하)
Anaerobic bacteria: 산소를 전자수용체로 사용하지 못함.
Aerotolerant strain: 산소 있으면 천천히 잘 못 자란다.
Strictly anaerobic bacteria에게는 산소는 inhibitory거나 lethal하다.
Capnophilic: 실내 공기보다 높은 농도의 CO2 (5~10%) 조건에서 잘 자라는 것.
Colony characteristics
- Colony size (mm로 측정하거나 pinpoint/small/medium/large 등 상대적인 용어로 표현)
- Colony pigmentation
- Colony shape (form, elevation, margin) (Figure 참조)
- Colony surface appearance (glistening, opaque, dull, dry, transparent)
- 배지의 변화 (hemolytic pattern, pH 변화에 따른 color change, pitting of the agar surface)
- Odor
Reference: Bailey & Scott's Diagnostic Microbiology, 13th ed.
