Medios de Cultivo en Microbiología: Tipos, Composición y Usos

Tipos de Medios de Cultivo en Microbiología

Un medio de cultivo es un sustrato o una solución de nutrientes que permite el desarrollo de microorganismos. En el caso de las bacterias y hongos de interés clínico, estos son organismos quimiótrofos, organótrofos y heterótrofos. Esto significa que su fuente de energía son diferentes compuestos químicos, de los cuales la obtienen mediante reacciones químicas; que la fuente reductora que proporciona los electrones necesarios para los procesos de biosíntesis son compuestos orgánicos; y que su fuente de carbono son compuestos orgánicos.

Medios de Cultivo según su Estado Físico

• Medios de cultivo sólidos: Contienen un agente gelificante en una concentración de 12-15 g/l.
• Medios de cultivo semisólidos: Contienen un agente gelificante en una concentración de 2-4 g/l. Estos medios se disponen en tubos. Contienen un agente gelificante, pero en una concentración baja. Se utilizan, por ejemplo, para la identificación de especies de enterobacterias, como el agar MIO (motility-indole-ornithine) o el agar SIM (sulphide-indole-motility). El medio permite ver la movilidad y detectar además ciertas actividades metabólicas.
• Medios de cultivo líquidos: No contienen ningún agente gelificante. Suelen utilizarse en:
  • Cultivos primarios de muestras con baja carga bacteriana o muestras mal conservadas, con el fin de recuperar y expandir la población bacteriana para su posterior aislamiento e identificación en medios sólidos.
  • Enriquecimiento selectivo de algunas especies a partir de muestras polimicrobianas. Esto se consigue inhibiendo el crecimiento de las especies no deseadas y potenciando el crecimiento de las especies de interés.

Medios de Cultivo según su Composición

• Medios químicamente definidos: Se conocen con exactitud su composición y la concentración de cada ingrediente. Están elaborados a partir de sustancias químicas concretas, con una formulación establecida.
• Medios complejos o indefinidos: No se conocen con exactitud la composición ni la concentración de los nutrientes, porque contienen sustancias como extractos de carne o de levadura cuya composición no está perfectamente definida y varía entre lotes.

Medios de Cultivo según su Función

• Medios nutritivos generales: Contienen los nutrientes mínimos necesarios para el crecimiento de especies sin requerimientos especiales.
• Medios enriquecidos: Son medios nutritivos generales suplementados con sustancias nutritivas o factores de crecimiento. El suplemento puede ser un producto biológico, como la sangre, o aditivos artificiales.
• Medios selectivos: Incluyen sustancias que permiten el crecimiento de un tipo determinado de microorganismo e inhiben el desarrollo de los demás.
• Medios diferenciales: Incluyen sustancias que permiten diferenciar entre dos tipos de microorganismos, que tienen respuestas distintas ante su presencia. Se usan en procesos de identificación.
• Medios cromogénicos: Se usan para detectar enzimas, que pueden ser específicas de un género, de una especie o de un grupo reducido de especies. El medio incluye una sustancia cromogénica, que da color a la colonia si la enzima de interés tiene actividad. En la mayoría de los casos, las sustancias cromogénicas empleadas están registradas por las empresas que elaboran medios de cultivo. Los medios se comercializan ya elaborados, bajo marca comercial.

Clasificación Detallada de Medios de Cultivo

Medios Nutritivos Generales

Contienen los nutrientes básicos. Se pueden usar para cultivar bacterias poco exigentes o como base para elaborar otros medios de cultivo. Los principales son:

• Agar nutritivo: Es el medio de cultivo más simple por su composición. Se utiliza para el crecimiento de bacterias que no tienen requerimientos nutricionales especiales.
• Agar TSA (agar triptona-soja): Es otro medio de cultivo nutritivo que se utiliza en el aislamiento de bacterias no exigentes.

Medios Enriquecidos

Se elaboran a partir de un medio nutritivo, añadiéndole nutrientes adicionales.

• Agar sangre: Es un medio nutritivo al que se ha adicionado sangre (5-10% de sangre ovina desfibrinada estéril), lo que posibilita el crecimiento de un mayor número de especies bacterianas.
• Agar chocolate: Es similar al agar sangre, pero se le adiciona sangre lacada o, directamente, hemoglobina. La presencia de hemoglobina enriquece el medio con factor X (hemina). Este agar también se usa para el aislamiento de algunas bacterias anaerobias exigentes y como base para preparar otros medios. Es frecuente añadirle factor V (NAD), necesario para el crecimiento de diversos géneros nutricionalmente exigentes como Neisseria y Haemophilus.
• Agar Schaedler: Es un agar sangre que contiene vitamina K y que se utiliza como medio básico para aislamiento de bacterias anaerobias. Existe una variedad que incluye además antibióticos (neomicina o kanamicina y vancomicina), que se utiliza para el aislamiento de bacilos anaerobios gramnegativos.
• Agar Columbia: Es un buen medio para el crecimiento de bacterias exigentes, ya que es muy rico en nutrientes. También se usa como base para preparar medios más específicos. Por ejemplo, añadiéndole sangre se obtiene uno de los medios más utilizados para la siembra inicial de la mayor parte de las muestras, excepto orinas.
• Agar Müeller-Hinton: Es el medio recomendado para las pruebas de sensibilidad a los antibióticos. También se usa suplementado con sangre para obtener medios para cultivo y aislamiento de microorganismos nutricionalmente exigentes.

Medios Selectivos

Son medios diseñados para favorecer el crecimiento de una determinada especie o de un grupo limitado de bacterias y/o para inhibir el de bacterias que no interesa que proliferen.

• Agar Columbia 5% con sangre de cordero y CNA (combinación de los antibióticos colistina y ácido nalidíxico): Al adicionar sangre y antibióticos a un medio Columbia se obtiene un medio selectivo para bacterias grampositivas, especialmente estreptococos y estafilococos.
• Agar selectivo para Campylobacter: Es un agar Columbia con sangre, antibióticos y antifúngicos que impide el crecimiento de la mayor parte de la flora intestinal, pero no el de los Campylobacter intestinales.
• Agar Columbia con CNA: Medio enriquecido y selectivo para bacterias grampositivas no exigentes y exigentes, que inhibe el crecimiento de enterobacterias y Pseudomonas spp.
• Agar Thayer-Martin: Es un agar chocolate enriquecido con factores X y V, al que se añaden antibióticos para que actúen como inhibidores. Es un medio selectivo para aislamiento de Neisseria gonorrhoeae y Neisseria meningitidis.
• Agar PEA (alcohol feniletílico con sangre): Es un medio selectivo para cultivar bacterias anaeróbicas obligadas grampositivas, particularmente cocos, a partir de una muestra que contiene una mezcla de patógenos.
• Agar KVLB (kanamicina, vancomicina y sangre lacada): Es un medio selectivo para cultivar bacilos anaerobios gramnegativos.
• Agar verde brillante: Es un medio altamente selectivo para el aislamiento de Salmonella spp. (excepto Salmonella typhi y Salmonella paratyphi).
• Agar BCYE (buffer charcoal yeast extract): Es un medio selectivo para el aislamiento de Legionella spp.
• Agar Löwenstein-Jensen: Es un medio selectivo para aislamiento de micobacterias. Contiene verde malaquita como agente inhibidor de otras bacterias y huevo como componente enriquecedor.
• Agar Coletsos: Es un medio selectivo para el desarrollo y el crecimiento de micobacterias aerófilas como Mycobacterium tuberculosis, micobacterias atípicas y micobacterias deficitarias que han estado o no expuestas a antibióticos. Contiene huevo entero y yema de huevo, y tiene verde de malaquita como agente inhibidor.

Medios Diferenciales

• Agar TSI (triple sugar iron): Es uno de los medios de cultivo diferenciales más empleados para la identificación de enterobacterias. Gracias a su composición permite detectar especies que fermentan glucosa, lactosa o sacarosa, así como las que producen gas y las que producen ácido sulfhídrico.
• Agar citrato de Simons: Se utiliza para enterobacterias, para detectar si la especie es capaz de usar el citrato como única fuente de carbono. Si lo es, el medio pasa a ser azul y si no, se mantiene verde.
• Agar CLED (cistina, lactosa, deficiente en electrolitos): Es el medio más utilizado para el aislamiento y recuento de gérmenes urinarios. La presencia de lactosa y de un indicador (azul de bromotimol) permiten diferenciar las especies capaces de fermentar la lactosa, y la deficiencia en electrolitos impide que las especies de Proteus invadan toda la placa.
• Agar DNasa: Se usa para determinar la actividad de desoxirribonucleasas. Una aplicación es como medio diferencial para distinguir entre dos especies de estafilococos: S. aureus (DNasa-positivo) y S. epidermidis (DNasa-negativo).

Medios Diferenciales y Selectivos

• Agar bilis-esculina: Es un medio selectivo para enterococos y ciertas especies de estreptococos, gracias a la presencia de sales biliares. La diferenciación entre ambos géneros se consigue gracias a la esculina, que los enterococos hidrolizan y los estreptococos no. Si se produce esta hidrólisis se generan compuestos que reaccionan con sales de hierro presentes en el medio y le dan una coloración negruzca, lo que indica que la bacteria es un enterococo. Este medio, solo o complementado con antibióticos, también se utiliza como medio nutritivo para bacterias anaerobias.
• Agar MSA (sal manitol o Chapman): Es un medio selectivo y diferencial para estafilococos. Tiene un alto contenido en cloruro sódico, lo que inhibe el crecimiento de la mayoría de las bacterias habituales, excepto Staphylococcus spp. Además, la presencia de manitol y un indicador (rojo fenol) permite diferenciar entre especies manitol-positivas (S. aureus) y manitol-negativas (S. epidermidis).
• Agar MacConkey: Es un medio selectivo y diferencial para enterobacterias. Contiene sales biliares y cristal violeta para inhibir el crecimiento de las bacterias grampositivas. Incluye además lactosa y un indicador que permite detectar la fermentación de la lactosa: las colonias lactosa-negativas son incoloras, mientras que las lactosa-positivas se vuelven de color rosa intenso.
• Agar SS (Salmonella-Shigella): Medio de aislamiento selectivo y diferencial para la detección de Salmonella spp. y Shigella spp. Se siembra a partir de heces, de una suspensión de heces o de caldos de enriquecimiento.
• Agar BBE (bacteroides bilis-esculina): Es un medio selectivo y diferencial que se utiliza para el aislamiento y la identificación presuntiva de bacilos gramnegativos anaeróbicos obligados del grupo Bacteroides fragilis.

Medios Líquidos

• Caldo TG (tioglicolato): Es un medio de enriquecimiento de uso general, que incluye un indicador (resazurina) que en presencia de oxígeno se vuelve de color rosado-fucsia, mientras que en ausencia de oxígeno es incoloro. Se utiliza en el aislamiento y cultivo de aerobios, anaerobios y microaerófilos poco exigentes.
• Caldo BHI (infusión cerebro-corazón): Es un medio de uso general adecuado para el cultivo de una amplia variedad de bacterias, incluidas las exigentes. Con adición de estreptomicina, gentamicina o cloranfenicol, resulta un medio selectivo para hongos.
• Caldo selenito-F: Es un medio de enriquecimiento selectivo para salmonelas. Se usa principalmente para la siembra de muestras de heces.
• Caldo Todd Hewitt: Es un medio de cultivo que permite el desarrollo de bacterias de rápido crecimiento y nutricionalmente exigentes a partir de diversas muestras. Se utiliza para el cultivo de estreptococos beta-hemolíticos antes de su tipificación serológica.
• Caldo peptona: Es un medio que se utiliza para el preenriquecimiento bacteriano a partir de diferentes muestras, en particular de productos alimentarios.

Fuentes de Nutrientes y Energía en los Medios de Cultivo

• Carbono: Fundamental para la síntesis de todos los compuestos orgánicos; habitualmente sirve también como fuente de energía.
• Nitrógeno: Para la síntesis de aminoácidos y bases nitrogenadas.
• Azufre: Para la síntesis de aminoácidos azufrados, como la cisteína y la metionina.
• Fósforo: Para la síntesis de ácidos nucleicos y fosfolípidos.

Ingredientes Habituales de los Medios de Cultivo

• Carbohidratos: Son la principal fuente de energía y de carbono de los medios de cultivo. Hay muchas opciones; dependiendo del compuesto que se incorpore, se favorecerá el desarrollo de un microorganismo o de otro. Se pueden utilizar también para detectar reacciones de fermentación, lo cual ayuda en la identificación.
• Peptona: Es un producto de composición variable, obtenido generalmente por hidrólisis de proteínas vegetales o animales. Aporta aminoácidos libres y cadenas cortas de péptidos, ciertas vitaminas y a veces carbohidratos. Es la principal fuente de nitrógeno de los medios de cultivo.
• Extracto de carne: Contiene bases orgánicas solubles, productos de degradación de las proteínas, vitaminas y minerales.
• Extracto de levadura: Se consigue a partir de levadura de pan o de cerveza. Aporta aminoácidos y vitaminas del complejo B.
• Sangre: La más utilizada es sangre ovina. Tiene que estar libre de agentes antimicrobianos para evitar la inhibición del crecimiento de los microorganismos y ser estéril, para evitar la contaminación del cultivo.
• Sangre lacada: Es sangre clara, roja y homogénea por la hemólisis de hematíes y la consecuente liberación de hemoglobina. Para conseguirla es suficiente con calentar la sangre. La presencia de hemoglobina enriquece el medio con factor X (hemina), imprescindible para el crecimiento de algunas bacterias.