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Ser capaces de aislar microorganismos es de vital importancia en el día a día no solo de la investigación, sino de la clínica. Y es que obtener colonias aisladas y con un alto crecimiento de una especie de bacteria (patógena o no) concreta presente en una muestra es básico para proceder a la identificación de la misma.
En este contexto, los medios de cultivo son herramientas imprescindibles ya desde el nacimiento de la microbiología. Louis Pasteur, considerado el padre de esta ciencia, fue el primero en desarrollar, en el siglo XIX una especie de caldo muy rudimentario (con trozos de carne) en el que observó que, en las condiciones correctas, crecían un enorme número de bacterias, cosa que comprobó al ver la turbidez de este caldo.
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Desde entonces, personas como Robert Koch (médico y microbiólogo alemán) y otras figuras relevantes de esta ciencia, han progresado en el desarrollo de unos medios, tanto sólidos como líquidos, en los que es posible incrementar el crecimiento de colonias de bacterias y, encima, permitir solo que se reproduzcan las que a nosotros nos interesan.
En el artículo de hoy hablaremos acerca de estos medios de cultivo microbiológicos, detallando tanto sus características y aplicaciones como los principales tipos que se utilizan a diario en los laboratorios de microbiología de todo el mundo.
¿Para qué sirven los medios de cultivo?
A grandes rasgos, un medio de cultivo microbiológico es una sustancia líquida o sólida que permite el crecimiento de colonias bacterias en su superficie o en su interior. En este sentido, los medios pueden ser caldos (líquidos) o los conocidos como agares (sólidos), una sustancia que se obtiene de las paredes celulares de distintas algas y que, después de diluirse en agua y enfriarse, adquiere una consistencia gelatinosa, perfecta para sembrar en ella colonias de bacterias.
Pero, ¿qué es exactamente esto de sembrar? En microbiología, sembrar significa inocular o introducir una muestra (que puede ser, por ejemplo, agua de un río) en un medio de cultivo determinado con el fin de estimular el crecimiento de las bacterias presentes en la muestra y así obtener colonias que sean visibles en este medio.
Y es que aunque parezca una obviedad, las bacterias no pueden verse. Lo que sí que pueden verse son las colonias que forman cuando, en estos medios de cultivo que reúnen todas las características necesarias para su replicación “en masa”, hay miles de millones de bacterias. Y cada especie bacteriana da lugar a unas colonias con propiedades únicas (color, forma, consistencia, textura, tamaño…), por lo que estos medios de cultivo nos dan la posibilidad de conocer muchas cosas (o, al menos, hacer una primera aproximación) de qué bacteria (o bacterias) hay en nuestra muestra.
Además, otra cosa de gran interés de los medios de cultivo es que permiten aislar la bacteria en cuestión. Pero, ¿esto de qué sirve? Pues básicamente para, en cuanto localicemos la colonia que nos interesa (hay que tener en cuenta que en un mismo medio, después de sembrar la muestra, pueden haber muchas colonias distintas), recoger una porción de esta y sembrarla en otro medio nuevo, para así hacer crecer solo la bacteria que nos interesa.
Más allá de esto, la variedad de medios de cultivo es enorme. Todos comparten la característica de ser caldos o agares, pero cada uno tendrá unos nutrientes determinados en su interior. ¿De qué dependerá esto? Sin duda, de la bacteria que esperemos aislar. Dependiendo de qué queramos encontrar, utilizaremos un medio de cultivo u otro.
Los medios de cultivo disponen de sustancias que inhiben el crecimiento de las bacterias que no nos interesan y nutrientes específicos que sabemos que incrementarán enormemente la tasa de reproducción de aquellas que sí que queremos que se desarrollen.
Dependiendo de cómo de estricta es esta inhibición (cuantas más sustancias inhibitorias, más delgado será el rango de especies que pueden crecer), tendremos medios de cultivo en los que unas pocas especies pueden crecer, otros en los que pueden desarrollarse varias y, por último, algunos en los que pueden crecer muchas. De hecho, hay algunos medios que simplemente estimulan las gram negativas e inhiben las gram positivas. O viceversa.
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Ahora que ya hemos entendido qué son los medios de cultivo, podemos pasar a analizar los 20 más utilizados en microbiología, detallando las funciones de cada uno, es decir, qué especies de bacterias nos permite aislar cada uno de ellos.
¿Cuáles son los principales medios de cultivo?
Existen muchas clasificaciones de los medios de cultivo: según la consistencia, según la composición, según las sustancias inhibitorias, según los nutrientes… Pero en el artículo de hoy nos quedaremos con la clasificación que responde a su utilidad.
En este sentido, los medios de cultivo pueden ser selectivos o diferenciales. Los selectivos son, quizás, los más comunes y son los que permiten seleccionar (de ahí el nombre) el crecimiento de una (o unas) especie bacteriana concreta e inhibir el de las demás. Los diferenciales, por su parte, son aquellos medios en los que, inoculando una muestra, crecen distintas comunidades bacterianas, pero gracias a las propiedades del medio, podemos diferenciarlas entre ellas, es decir, permite una determinación de la especie. Los selectivos, aíslan; los diferenciales, identifican.
1. Medios selectivos
Como hemos dicho, los medios selectivos son aquellos caldos o agares que estimulan el crecimiento de una o unas especies de bacterias concretas e inhiben el de las otras. Es decir, estos medios selectivos son los que se utilizan cuando queremos estudiar una muestra en la que sabemos que habrá muchas comunidades bacterianas distintas, pero solo nos interesa recuperar una.
Imaginemos que estamos trabajando en un laboratorio de microbiología clínica y nos llega una muestra de una mucosa de una persona que, presuntamente, tiene una pulmonía. Si utilizáramos un medio poco selectivo, en este medio crecería absolutamente todo, es decir, no solo el patógeno que buscamos, sino también los que conforman nuestra microbiota.
En este contexto, utilizar un medio selectivo que inhiba las bacterias de nuestra microbiota y estimule solo el de la posible especie patógena (muchas veces, ya sembramos con el objetivo de encontrar una especie concreta, pues la mayoría de cuadros clínicos están causados casi siempre por las mismas especies de gérmenes) es la mejor, por no decir la única, opción.
1.1. Agar MacConkey
El agar MacConkey es un medio de cultivo que inhibe el crecimiento de las bacterias gram positivas y estimula la reproducción de los bacilos gram negativos, los cuales suelen estar detrás de infecciones urinarias, diarreas, enfermedades gastrointestinales, bacteriemias (bacterias en la sangre), peritonitis e incluso el tifus, el cólera o la peste.
1.2. Agar sangre
Como su propio nombre indica, el agar sangre dispone de sangre en su composición, la cual suele ser de ovejas, caballos o, a veces, humanos. Es utilizado para estudiar la función hemolítica de distintos patógenos, es decir, su capacidad para destruir los eritrocitos (glóbulos rojos) cuando circulan por el torrente sanguíneo. Dependiendo de lo que añadamos, permitirá el crecimiento de unas especies concretas, siendo un medio muy selectivo.
1.3. Agar chocolate
El agar chocolate es el medio de cultivo que se obtiene al calentar el agar sangre. Sea como sea, el más utilizado es aquel en el que se añade vancomicina (un antibiótico) y distintos nutrientes para estimular el crecimiento únicamente de “Neisseria gonorrhoeae” y “Neisseria meningitidis”, bacterias responsables de la gonorrea y meningitis, respectivamente.
1.4. Agar Sabouraud
El agar Sabouraud es un medio de enriquecimiento y aislamiento de distintas especies de hongos, levaduras y mohos. Por lo tanto, es útil cuando no queremos detectar bacterias (de hecho, tienen distintos antibióticos para impedir su desarrollo), sino este tipo de microorganismos, sean patógenos o no.
1.5. Caldo tetrationato
El caldo tetrationato es un medio líquido (a diferencia de los agares sólidos que hemos ido viendo) que contiene sales biliares y otras sustancias inhibitorias que impiden el desarrollo de las bacterias gram positivas y el de algunas gram negativas, pues solo nos interesa que crezcan las bacterias que disponen de una enzima determinada, que es la tetrationato reductasa (de ahí el nombre). Este medio de cultivo es muy útil, pues, para el aislamiento de colonias de “Salmonella”, responsable de enfermedades de transmisión alimentaria.
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1.6. Caldo selenito
El caldo selenito es otro medio de cultivo líquido para el aislamiento de “Salmonella”, aunque en este caso su método de acción no se basa en detectar la enzima anterior, sino en inhibir (mediante el selenito) el crecimiento de otras bacterias presentes en nuestro tracto digestivo.
1.7. Agar EMB
El agar EMB es un medio de cultivo sólido muy útil para el aislamiento de enterobacterias, es decir, aquellas que habitan de forma natural nuestros intestinos pero que, ante determinadas situaciones, pueden pasar a comportarse como patógenos. “Escherichia coli” es el claro ejemplo de ello, y, además, este medio permite que se observen claramente sus colonias, las cuales desarrollan un color brillante negro verdoso.
1.8. Agar SS
El agar SS es un medio de cultivo sólido utilizado para el aislamiento de, además de “Salmonella”, “Shigella”, una bacteria que normalmente se contagia a través de alimentos o agua contaminada y que provoca una infección que cursa con diarrea (la cual suele contener sangre), fiebre y dolor abdominal.
1.9. Agar Vogel-Johnson
El agar Vogel-Johnson es un medio de cultivo sólido diseñado para el aislamiento de “Staphylococcus aureus”, una bacteria que puede causar muchos tipos de infecciones distintas, desde enfermedades de la piel (es lo más común) hasta infecciones óseas, pasando por neumonías, bacteriemias, endocarditis (infección del corazón) e intoxicaciones alimentarias. Inhibe el crecimiento de todas las gram negativas y el de algunas gram positivas.
1.10. Agar manitol sal
El agar manitol sal, también conocido como manitol salado, es un medio de cultivo sólido que sigue siendo utilizado para el aislamiento de “Staphylococcus aureus”, aunque en este caso el poder inhibitorio sobre el resto de bacterias es más fuerte. Es decir, es más selectivo que el anterior.
1.11. Agar BCYE
El agar BCYE es un medio de cultivo sólido especialmente diseñado para el aislamiento de “Legionella” y “Nocardia”, dos géneros de bacterias responsables de una neumonía grave (potencialmente mortal) y de una infección pulmonar que puede diseminar, en personas inmunodeprimidas, a otros órganos (piel, cerebro, corazón…), respectivamente.
1.12. Agar BHI
El agar BHI es un medio de cultivo sólido que vuelve a ser útil para el aislamiento de hongos, aunque en este caso se centra en la detección de aquellos que actúan como patógenos. De nuevo, dispone de varios antibióticos para inhibir el crecimiento de las bacterias.
1.13. Agar Baird-Parker
El agar Baird-Parker es un medio de cultivo sólido diseñado para el aislamiento de “Staphylococcus aureus”, aunque en este caso permite el crecimiento de otras especies de estafilococos, siempre que sean coagulasa positivos, es decir, que dispongan de esta enzima conocida como coagulasa.
1.14. Caldo EC
El caldo EC es un medio de cultivo líquido diseñado para permitir el crecimiento de coliformes, un grupo de distintos géneros de bacterias que sirven como indicador de la contaminación fecal tanto de aguas como de alimentos.
1.15. Agar verde brillante
El verde brillante es una sustancia inhibidora que impide el crecimiento de todas las bacterias gram positivas y de la mayoría de gram negativas. En este sentido, el agar verde brillante es un medio de cultivo sólido utilizado para el aislamiento de distintas especies de “Salmonella”
1.16. Agar TCBS
El agar TCBS es un medio de cultivo sólido que contiene Tiosulfato, Citrato y Sales Biliares. De ahí el nombre. Sea como sea, estas sustancias estimulan el crecimiento selectivo de distintas especies de “Vibrio”, un género bacteriano que provoca enfermedades gastrointestinales y donde destaca “Vibrio cholerae”, responsable del cólera.
2. Medios diferenciales
Como hemos mencionado anteriormente, los medios diferenciales son aquellos en los que permitimos el crecimiento de distintas comunidades bacterianas, pero, gracias a las propiedades del medio, podemos diferenciarlas entre ellas.
Pero, ¿cómo? Básicamente, induciendo a las bacterias presentes en la muestra a desarrollar distintas reacciones químicas, las cuales se manifestarán con un cambio de color en nuestro medio de cultivo o con la observación de fenómenos como la movilidad de colonias o la formación de gas. De este modo podemos diferenciar especies de bacterias.
2.1. Medio TSI
El medio TSI es un medio de cultivo diferencial en el que se busca determinar la capacidad de la bacteria para degradar el azúcar y formar gas y sulfuros de hidrógeno. Dependiendo de lo que observemos (hay perfiles que nos permiten comparar y saber ante qué nos encontramos), podremos determinar qué bacteria había en la muestra.
2.2. Citrato de Simmons
El citrato de Simmons es un medio de cultivo diferencial útil para, valga la redundancia, diferenciar entre distintas especies de coliformes. El medio se basa en determinar la capacidad de las bacterias para utilizar el citrato como fuente de carbono. Si no es capaz de usarlo, el medio se mantendrá verde. Pero si es capaz, pasará a ser azul.
2.3. Caldo urea
El caldo urea es un medio de cultivo diferencial que permite, de nuevo, diferenciar entre distintas especies. Se basa en determinar la capacidad de la bacteria de degradar la urea. Si la bacteria tiene la enzima necesaria, el color pasará a ser rojo, mientras que si no dispone de ella, se mantendrá en el color original.
2.4. Medio SIM
El medio SIM es un medio de cultivo diferencial que determina la capacidad de la bacteria para formar indol (un compuesto químico orgánico), producir sulfuro de hidrógeno y moverse. Dependiendo del perfil obtenido, estaremos ante una especie u otra.
