A fokhagyma két arca

Átírás

1 A fokhagyma két arca mikrobiológiai kutatásunk szerkesztette : Frey Sára (11.G) és Varga Márton (10.P) A fokhagymának a baktériumok szaporodására való hatását iskolánk rendkívül jól felszerelt mikrobiológiai laboratóriumában vizsgáltuk. Baktériumminták gyűjtése A kísérleteinkhez emberi fogyasztásra alkalmas fúrt kutak vizéből nyert baktériumokat használtuk. A vízmintát a kúthoz tartozó vödörrel húztuk fel, ha ilyen nem volt, akkor a hozott vödrünket sokszor (legalább háromszor) átöblítettük a kút vizével mielőtt mintát vettünk. Így értük el, hogy elsősorban a vizsgált kút vizének baktériumai kerüljenek a vízmintánkba. A vödörből a mintát steril üvegpalackba öntöttük át, majd a palackot lezártuk, az üvegre azonosítót írtunk, amit a jegyzőkönyvben rögzítettük. Ha a palackba öntésnél szükség volt tölcsérre, akkor azt is átmostuk a kút vizével. A mintavételi jegyzőkönyvben a helyszínen rögzítettük a palackra írt azonosítón kívül a pontos címet, mintavételi időpontot, a kút jellemző adatait: mélységét, használati gyakoriságát, a lakók szubjektív véleményét a kútról, valamint az időjárási körülményeket, a víz hőmérsékletét és a helyszínen mért egyéb adatokat (ph, keménység, vezetőképesség). A vízmintákat fénytől elzárva, hűtve tároltuk, hogy a baktériumok közel hasonló körülmények közt legyenek, mint ahogy a kútban voltak. Hantos Patrik Baktériumtörzsek A vízmintákból nyert baktériumok kitenyésztése után először a baktériumok általunk elvégezhető részleges azonosításával foglalkoztunk. Mivel a különböző baktériumtörzsek különböző módon reagálnak az antibiotikumokra, ezért fontos bizonyos mértékű megkülönböztetésük. Ehhez - a telepek morfológiáján kívül - a legfontosabb eszközünk a Gram-festés volt, amely egy összetett, többlépcsős festési folyamat. A festés alapja a baktériumok sejtfalának eltérő szerkezete. Ha a baktérium Gram-pozitív, akkor a megfestett kenet ibolyaszínű, mert a kristályibolya nevű vegyszer beépül a sejtfalba. Ilyen baktériumok egyes bélbaktériumok (például a Bacillus clausii).

2 Ha a baktérium Gram-negatív, akkor a kenet végül rózsaszínű lesz, mert csak a kontrasztfestő szafranin épült be a sejtfalba, a kristályibolya nem. Ilyen baktériumok például a kútvizekben is élő Escherihia coli törzsei. Az egyes baktériumtörzsek megkülönböztetését segítheti, ha az egyébként azonos összetételű táptalajba biológiailag semleges festékanyagot, például ételfestéket keverünk. Ezzel a különböző telepek színének eltérése szembetűnőbbé válhat. Kőhidy Márton A baktériumok tulajdonságainak vizsgálata után a megfelelőeket bevontuk a fokhagymás és antibiotikumos kutatásunkba. Korongdiffúzió A korongdiffúziós eljárás gyakran használatos antibiotikumok és baktériumok kölcsönhatásának vizsgálatára. Ezt a módszert antibiotikumokon kívül más hatóanyagokkal is (pl. fokhagyma, gyömbér, stb.) alkalmaztuk. A szükséges eszközök, azaz a steril korongok egyszerű iskolai laboratóriumok számára nem beszerezhetőek, ezért kutatócsoportunk eljárást dolgozott ki a korongdiffúziós kísérleti módszer eszközeinek előállítására. Ehhez szükségünk volt korongokra, amelyeket átitattunk hatóanyaggal. A korongokat szűrőpapírból készítettük 10 mm átmérőjű bőrlyukasztó és kalapács segítségével. Ezután itattuk át a korongokat hatóanyaggal, majd ezeket a már előzetesen baktériummal szélesztett táptalajra helyeztük. A hatóanyag kidiffundált a korongból, és egy úgynevezett gátlási zónát hozott létre, ahol nem nőttek a baktériumtelepek. Kísérletünkről számszerű eredményt úgy kaptunk, ha egy milliméter beosztású skálával lemértük a zóna átmérőjét, ezt a skálát eleinte szintén magunk készítettük. Később az értékelést számítógéppel végeztük. Liebhardt Ágnes Számítógépes mérés A mérés objektívvá tételére programot írtunk, egy általános felhasználásra szánt programozási nyelven, a C#-ban (ejtsd: szisárp). A program működése nagyon egyszerű: a lefényképezett táptalajok közepén van egy pontosan 10 mm átmérőjű korong. A program megméri, hogy a korongnak a fényképen hány pixel az átmérője. A példa kedvéért legyen mondjuk 278 pixel. Így ki lehet számolni, hogy az adott fényképen 1mm a valóságban megfelel 27,8 pixelnek. Innen már könnyű dolgunk van, a program megméri a gátlási zóna átmérőjét pixelek számában, azt elosztja a milliméterenkénti pixelszámmal (példánkban 27,8

3 pixel/mm), így megkapjuk az eredményt milliméterben. Általában mivel a zónák nem tökéletes kör alakúak több mérést végeztünk egy-egy példányon, azok átlagát és szórását is számoltuk. A gátlási zóna kialakulásának modellezése A korongdiffúziós eljárásunk mélyrehatóbb megismerését a folyamat modellezésével próbáltuk meg segíteni. A diffúzió (magyarul bolyongás ) számítógépen könnyen programozható, mivel véletlenszerű mozgásról van szó. A modell programját szintén C#-ban írtam meg. Működésének lényege, hogy a tápanyagba diffundált antibiotikum-molekulák haladási pályáját számolja ki. Mindezt több ezer részecskére. Lépésenként számol, minden egyes lépésnél véletlenszerű irányba megy tovább a hatóanyag-molekula. Ha a tápanyagfelületre meghatározott sűrűségben érkezik a hatóanyag, ott a számítógép megöli a baktériumokat, és így a modellünkben is kialakulnak a gátlási zónák. Ugyanúgy, mint a valóságban végzett kísérleteknél, a modellben is változtathatjuk a tápanyag vastagságát. Sőt, a kísérletekkel ellentétben, itt akármilyen vastag tápot is használhatunk. Ez egyébként kijavította egy kezdetben hibás feltételezésünket, miszerint a tápanyag vastagsága és a gátlási zóna átmérője között az összefüggés lineáris, a modell segítségével ugyanis láthattuk, hogy a tápanyag vastagságának növelésével a gátlási zóna átmérője egyre kevésbé csökken. Varga Márton Rezisztens, bakteriosztatikus, baktericid Az eddigiekben csak a baktériumok megöléséről beszéltünk. Azonban antibakteriális (legyen az természetes, vagy mesterséges) anyagot baktériummal összeeresztve háromféle eredményt figyelhetünk meg. Az adott baktérium lehet rezisztens egy adott antibiotikumra: ebben az esetben a hatóanyag nem gátolja meg a baktérium szaporodását. Az antibiotikum lehet bakteriosztatikus, tehát a meggátolja a baktérium szaporodását, a jelenlevők megölése nélkül. A harmadik esetben a hatóanyag baktericid, tehát nemcsak meggátolja a szaporodást, hanem meg is öli a baktériumokat. Kísérleteinket többféle baktériummal és többféle hatóanyaggal végeztük el, így különböző eredményeket kaptunk. Nemcsak antibiotikumokat használtunk, hanem hatóanyagaink között volt még a fokhagyma és a gyömbér. Tapasztalataink szerint az antibiotikumok nagy része az általunk vizsgált baktériumokkal szemben baktericid, míg a fokhagyma és a gyömbér bakteriosztatikusnak tűnik. Ezeket a kísérleteket a korongdiffúziós módszerrel végeztük el. A korong körül gátlási zóna alakult ki, ebből pár nap elteltével mintát vettünk és egy új táptalajra kentük le. Abban az esetben, ha baktériumtelepek nőttek, a hatóanyag bakteriosztatikus volt, ha pedig egyáltalán nem alakultak ki telepek, akkor pedig baktericid. Sántha Borbála Népi gyógymódok Kutatásunk kezdetén azt vizsgáltuk, hogy a népi gyógymódok - melyek gyakorlata a betegségeket okozó baktériumok felfedezése előtt alakult ki, és így csupán tapasztalatokon alapulnak - működnek-e Petri-csészében, vagyis tényleg elpusztítják-e a baktériumokat, vagy gátolják szaporodásukat. Kísérleti alanyaink ekkor kútvízből tenyésztett Gram-negatív baktériumok voltak, melyeket MacConkey és Brillantgreen táptalajokon tenyésztettünk. Ezekkel a baktériumokkal szemben vizsgáltuk a főzött, illetve a nyers fokhagyma, a bolti

4 gyömbérpor és a nyers gyömbérgyökér, a C-vitamin, valamint a pálinka és az etanol abszolút hatását. Azt tapasztaltuk, hogy a főzött fokhagyma semmilyen koncentrációban sem hatott a baktériumokra, viszont a tömény nyers fokhagymakészítmény teljesen meggátolta a baktériumtelepek növekedését (a koncentráció csökkentésével hatása csökkent). Főzött fokhagyma Kontroll Nyers fokhagyma A bolti gyömbérpor szintén nem volt hatásos a baktériumok ellen, a nyers gyömbérgyökérrel viszont baktériumölő hatást értünk el. Gyömbérpor boltból Kontroll Nyers gyömbérgyökér Az aszkorbinsav semmilyen koncentrációban nem mutatott baktériumölő hatást. A pálinka és az etanol abszolút esetében azt láttuk, hogy ahelyett, hogy elpusztítaná a baktériumokat, inkább serkentette szaporodásukat. Ennek oka esetleg az lehetett, hogy a Petri-csészében, a táptalaj felszínén nem tudtuk elérni a bakteriosztatikus/ baktericid koncentrációt, ugyanakkor a pálinka cukortartalma fokozta a baktériumok szaporodását. Tehát a népi praktikák közül a nyers fokhagymával és a nyers gyömbérgyökérrel tudtunk elérni bakteriosztatikus vagy baktericid hatást. Boros Zsófia A szakirodalom fontosságáról Későbbi kísérleteinkben a fokhagymával dolgoztunk tovább. Utánajártunk, hogy mi okozza antibiotikus hatását, és hogy ezt a hatást milyen feltételek teljesülése esetén tudja kifejteni. Mindenekelőtt azonban belevetettük magunkat a szakirodalomba. A laboratóriumi munkáink kezdetén a baktériumaink számára táptalajt akartunk készíteni. A mikrobiológusok nagyon sokféle tápösszetételt dolgoztak már ki. Ezek nagy részét megtaláltuk a Mikrobiológia praktikum könyv utolsó oldalain. (Dr. Horváth Sándor: Mikrobiológiai praktikum, 1980, o: 66-83, ) A praktikum kincsesbányánk lett. Felismertük, hogy nagyon sok gyakorlati tanácsot ad munkánkhoz, ráadásul leírja a tanácsok elméleti hátterét is. Így ezt a könyvet minden újonnan érkező munkatársunknak kölcsönadtuk. Természetesen az éppen aktuális munkánkhoz kapcsolódó fejezet átolvasását tanácsolva.

5 A fokhagyma hatóanyagait nem mi vizsgáltuk először, bár erre csak első kísérleteink után jöttünk rá. Például felfedeztük egyszerű eljárásunkkal, hogy a fokhagyma által sérülésekor termelt allicin hatása magasabb hőmérsékleteken rövidebb idő alatt megszűnik. Később rábukkantunk egy cikkre, ahol nagyon profi laboratóriumban pontosan kimérték az allicin hőbomlásának időfüggését. Ez adta az első lökést, hogy kísérletezésünkkel párhuzamosan figyeljünk a szakirodalomra is. És innentől kezdve már nemcsak a magyar nyelvű és ismeretterjesztő cikkekre kerestünk rá az interneten, hanem az angol nyelvűekre és tudományos igényűekre is. Utóbbiaknak csak az absztraktja volt számunkra ingyenesen elérhető, de szerencsére egy egyetemi ismerősünk le tudta nekünk tölteni a teljes cikket, ha az absztrakt alapján fontosak tartottunk egy cikket. Munkáinkhoz elég sok érdekes cikket tudtunk begyűjteni. A fokhagyma és az emberi emésztőrendszer Egyik kutatási témánk a fokhagyma volt, mint természetes, antibakteriális hatóanyag. A sérült fokhagyma egy alkotóeleme az allicin, mely bizonyítottan baktériumölő hatású. A már említett korongdiffúziós módszer segítségével vizsgáltuk, hogy a fokhagymazúzalékból kipréselt hatóanyag hogyan befolyásolja a Petri-csészékbe kent baktériumok szaporodását. A kísérletet több különböző baktériummal is elvégeztük. Próbálkoztunk például a fokhagyma főzésével, de tapasztalataink szerint a baktériumok ellen friss formában a leghatásosabb. A vizsgálatok kiértékelésekor vettük észre, hogy közvetlenül a hatóanyagos korong körül egy baktériumokban dús, második gyűrű is keletkezik. Ezt a jelenséget egy másik vegyületnek, az inulinnak tulajdonítottuk. Hatása prebiotikus, ugyanis táplálja a vastagbél emésztéshez nélkülözhetetlen baktériumait. Az inulin molekulája az allicinnal ellentétben hő hatására nem bomlik, ezért az emberi testben is képes kifejteni jótékony hatását. További kutatásunkban arra helyeztük a hangsúlyt, hogy megtudjuk: a fokhagyma mely baktériumokat gátolja és melyeket segíti a fejlődésben? Az addig használtakon kívül probiotikumokból nyert bélbaktériumokat is bevontunk a vizsgálatba. Modelleztük az emberi emésztőrendszert, hogy még pontosabb képet kapjunk arról, hogy hogyan fejtheti ki hatását a fokhagyma a szervezetre. Eredményeink azt mutatták, hogy míg a vélhetően kártékony baktériumokat gátolja, addig jótékony bélbaktériumokat segíti. Frey Sára A steril labor fontossága A laboratóriumi munka pontossága és biztonságossága érdekében fontos az állandó sterilitás megőrzése. Ehhez hozzá tartozik a laboratórium tisztán tartása, valamint az, hogy a már nem szükséges baktériumokat megsemmisítsük, hogy azok veszélytelenné váljanak a környezetre. Éppen ezért nem árt tisztában lenni azzal, hogyan tartsunk tisztán egy laboratóriumot, illetve mire figyeljünk oda. Először is, megfelelő öltözetben dolgoztunk, ami alatt egy köpenyt, gumikesztyűt, illetve szájmaszkot kell érteni. A munka megkezdése előtt és után az asztalokat, a sterilboxot alaposan fertőtleníteni kell, erre a célra ecetet, és/vagy alkoholt használunk. Kezünket, azaz a rajtuk lévő kesztyűket is jó alaposan fertőtlenítettük.. Az egyéb használati eszközöket is megtisztítottuk, fertőtlenítettük.

6 A laborba lépéskor, majd az elhagyása előtt szellőztetünk. Blaskó Márk Autokláv A megsemmisítést autoklávval végezzük, ami tulajdonképpen egy nagy kuktafazék. Benne a nagy nyomás (a normál légnyomás felett 150 kpa) miatt a víz forráspontja közelítőleg C. Ezen a hőmérsékleten elpusztulnak a baktériumok, így a környezetre már nem lesznek veszélyesek. Az autoklávba ml desztillált vizet öntünk, majd belerakjuk az alufóliába csomagolt mintákat. Ezután bekapcsoljuk, azaz a fűtőszálait elektromos árammal hevítjük. Megvárjuk, amíg a keletkező gőz a levegő nagy részét kiszorítja a klávból, ekkor lezárjuk a gőz útját egy csappal. Így a légmentesen lezárt klávban túlnyomás alakul ki. Ezután 120 C-on 20 percig tartjuk az autoklávban a mintákat, ez alatt megsemmisülnek a baktériumok. Ha letelt a 20 perc, kikapcsoljuk kláv fűtését és megvárjuk, hogy a klávban a nyomás a légköri nyomásra csökkenjen. Megnyitjuk a csapot, hogy a benne lévő gőz távozhasson, s ezáltal a hőmérséklet gyorsabban csökkenjen. (A párolgás hőelvonással jár.) Kinyithatjuk a klávot, ha már elég alacsony a hőmérséklet (kb. 80 C) ahhoz, hogy hőálló kesztyűvel ki tudjuk emelni a benne lévő megsemmisített mintákat. Miután kivettük, biztonságosan kidobhatjuk őket. Hantos Patrik Ezt az összefoglalást a mikrobiológiai kutatómunkában a es tanévben résztvevők írták, mindenki azt a témát választva, amit a legprofibban tudott az év során végezni. A tanév második felében kutatásunkat a Nemzeti Tehetség Program (NTP-MTTD ) is támogatta.