آزمایش کاتالاز | Catalase test

تست کاتالاز یک روش آزمایشگاهی است که برای شناسایی باکتری های تولید کننده آنزیم کاتالاز استفاده می شود. کاتالاز آنزیمی است که پراکسید هیدروژن را به آب و اکسیژن تجزیه می کند. باکتری هایی که کاتالاز تولید می کنند را می توان با افزودن پراکسید هیدروژن به کلنی یا سوسپانسیون باکتری و مشاهده تولید حباب های گاز اکسیژن شناسایی کرد.

نقش آزمایش کاتالاز در تشخیص کوکسی های گرم مثبت استافیلوکوک:

هدف از آزمایش کاتالاز (Catalase):

آزمایش کاتالاز یک آزمایش بیوشیمیایی است که برای تعیین وجود آنزیم کاتالاز در گونه‌های باکتریایی خاص استفاده می‌شود. کاتالاز آنزیمی مهم است که به محافظت از باکتری ها در برابر آسیب اکسیداتیو ناشی از پراکسید هیدروژن که به عنوان محصول جانبی متابولیسم تولید می شود، کمک می کند.

در آزمایش کاتالاز، مقدار کمی پراکسید هیدروژن به کشت باکتریایی اضافه می شود. اگر باکتری ها کاتالاز تولید کنند، آنزیم پراکسید هیدروژن را به آب و گاز اکسیژن تجزیه می کند. این واکنش باعث ایجاد حباب یا جوش می شود که نشان دهنده وجود کاتالاز است.

آزمایش کاتالاز معمولاً در آزمایشگاه‌های میکروبیولوژی به عنوان یک ابزار تشخیصی برای شناسایی باکتری‌ها، به ویژه آنهایی که از نظر پزشکی مهم هستند، استفاده می‌شود. به عنوان مثال، باکتری های کاتالاز مثبت شامل استافیلوکوکوس، استرپتوکوکوس، و سودوموناس آئروژینوزا هستند.

آزمایش کاتالاز در موارد زیر بسیار کاربرد دارد:

• استرپتوکوک انتروکوکوs (کاتالاز منفی) و استافیلوکوک و میکروکوک (کاتالاز مثبت) از نظر مورفولوژیکی مشابه با استفاده از تست کاتالاز قابل افتراق است.
• همچنین در افتراق باکتری های هوازی و بی هوازی اجباری ارزشمند است.
• افتراق لیستریا مونوسیتوژن (کاتالاز مثبت) از استرپتوکوک بتاهمولیتیک (کاتالاز منفی)
• آزمایش نیمه کمی کاتالاز برای شناسایی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس استفاده می شود.
• برای افتراق سویه های تحمل هوای کلستریدیوم که کاتالاز منفی هستند از گونه های باسیلوس که مثبت هستند استفاده می شود.
• آزمایش کاتالاز می تواند به عنوان کمکی برای شناسایی انتروباکتریاسه استفاده شود.

اساس آزمایش کاتالاز (Catalase):

باکتری­های هوازی و بی­ هوازی اختیاری در طی متابولیسم دو توکسین H₂O₂ و O₂^– تولید می­کنند. این باکتری­ ها دو آنزیم تولید می­ کنند که سبب سمیت ­زدایی این دو توکسین می­شود.

آنزیم کاتالاز سبب تجزیه پراکسید هیدروژن (H₂O₂) به اکسیژن و آب می ­شود. وجود این آنزیم در یک ایزوله باکتریایی زمانی آشکار می­ شود که مقدار کمی از باکتری به داخل پراکسید هیدروژن (3 درصد) برای آزمایش اسلایدی یا لوله ای اضافه شده و سریعاً آزادسازی حباب­ های اکسیژن رخ دهد. عدم وجود کاتالاز با عدم تولید یا تولید ضعیف حباب مشخص می­گردد.

روش انجام آزمایش کاتالاز (Catalase):

روش لوله:

• یک تا دو میلی لیتر محلول پراکسید هیدروژن را در یک لوله آزمایش بریزید.
• با استفاده از یک اپلیکاتور چوبی استریل یا یک میله شیشه ای یا لوپ پلاتینی، چندین کلنی از ارگانیسم آزمایشی 18 تا 24 ساعته را بردارید و در محلول پراکسید هیدروژن غوطه ور کنید.
• در صورت مثبت بودن کاتالاز حباب فوری را مشاهده می کنید.

آزمایش کاتالاز به روش لوله ای

روش اسلاید:

• از یک حلقه یا اپلیکاتور چوبی استریل یا لوپ پلاتینی برای انتقال مقدار کمی از رشد کلنی در سطح یک لام شیشه ای تمیز و خشک استفاده کنید.
• یک قطره 3 درصد H2O2 را در لام شیشه ای بریزید.
• در صورت مثبت بودن کاتالاز حباب فوری را مشاهده می کنید.

آزمایش کاتالاز به روش اسلایدی

نتایج مورد نتظار:

مثبت: حباب های فراوان تولید شده، حباب فعال

به عنوان مثال: استافیلوکوک، میکروکوکس، لیستریا، کورینه باکتریوم دیفتری، بورکولدریا سپاسیا، نوکاردیا، خانواده انتروباکتریاسه (سیتروباکتر، E. coli، انتروباکتر، کلبسیلا، شیگلا، یرسینیا، پروتئوس، سالمونلا ) سودوموناس، مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، آسپرژیلوس و کریپتوکوکوس.

منفی: حباب تولید نشده یا بسیار کم است.

مثال: استرپتوکوک و گونه انتروکوکوس

اقدامات احتیاطی تست کاتالاز:

• ارگانیسم های مورد آزمایش نباید از کشت بلاد آگار گرفته شوند. گلبول‌های قرمز حاوی کاتالاز هستند و وجود آن‌ها جواب مثبت کاذب می‌دهد.
• کشت باید 18 تا 24 ساعته باشد. یا حداقل نمونه را از قله لنی بدون برداشت محیط کشت بردارید
• پراکسید هیدروژن باید تازه باشد زیرا بسیار ناپایدار است.
• از لوپ یا آنس آهنی نباید استفاده کرد. حلقه های حاوی آهن در صورت قرار گرفتن در معرض پراکسید هیدروژن باعث نتایج آزمایش مثبت کاذب می شود.
• برخی ارگانیسم­ها (انتروکوکوس­ ها) تولید پراکسیدازی می‌کنند که به آهستگی (H₂O₂) را تجزیه نموده و ممکن است آزمایش مثبت ضعیف به نظر برسد. این یک واکنش مثبت واقعی نیست.
• ارگانیسم را به معرف اضافه نکنید، به خصوص اگر از حلقه های تلقیح حاوی آهن استفاده می شود.

برنامه کنترل کیفی (QC) آزمایش کاتالاز:

• مثبت: استافیلوکوکوس اورئوس (ATCC25923)
• منفی: استرپتوکوکوس پیوژنز (ATCC19615)

در سایت Libre Texts و Microbiology Info در مورد آزمایش کاتالاز بیشتر بخوانید:

باکتری هایی که متابولیسم هوازی را انجام می دهند (واکنش های بیولوژیکی که نیاز به O2 دارند) پراکسید هیدروژن (H2O2) را به عنوان یک محصول جانبی سمی متابولیسم خود تولید می کنند. پراکسید هیدروژن سمی می تواند باعث آسیب های داخل سلولی مانند آسیب به DNA، لیپیدها و پروتئین ها شود. برای حذف H2O2 و سایر ترکیبات مشابه، سلول ها آنزیم هایی مانند کاتالاز تولید می کنند تا آنها را تجزیه کنند.

باکتری ها تنها زمانی می توانند کاتالاز بسازند که ژن کاتالاز را در DNA خود داشته باشند. هنگامی که ژن کاتالاز توسط سلول بیان می شود (DNA–>RNA–>protein)، باکتری ها کاتالاز تولید می کنند. فقط گونه هایی که دارای ژن کاتالاز هستند کاتالاز می سازند، آزمایش کاتالاز مثبت می شود.