Minimal Requirements for Growth of Brucella suis and Other Brucella Species

https://doi.org/10.1016/S0934-8840(11)80165-9Get rights and content

Summary

Minimal nutritional requirements and temperature limits of growth were studied in Brucella suis and, comparatively, in a few other Brucella species. In a saline basic medium including thiosulphate, ammonium sulphate and glucose with addition of 2 or 4 vitamins (nicotinic acid, thiamin and panthotenic acid, biotin), 24 out of 25 B. suis, 4/6 B. melitensis and 1/6 B. abortus strains were able to grow. Some strains, however, needed to be initially induced to grow by other ingredients, CO2, other vitamins, or amino acids, or by a prolonged incubation. In the saline basic medium without ammonium, glutamic acid and/or alanine and arginine, with or without glucose, supported the growth of all the B. suis and B. melitensis strains, except 2 which required a sulphur amino acid. Five out of 6 B. abortus strains did not grow in either medium without addition of one or several aromatic amino acids or, for one strain, aspartic acid, or valine. One strain could also be induced to grow in ammonium medium by other amino acids. In a rich medium with yeast extract, all Brucella species grew at 18°C and 42.5 °C (except one) while most B. suis (14/17) grew also at 15 °C and 44 °C, in contrast to other brucellae of which a few strains only grew at these temperatures. In saline ammonium glucose medium, yeast extract at 0.1 g/l provided all the required vitamins and amino acids for all brucellae and at 1 g/l, it even provided enough nitrogen to support growth without ammonium. Such basic saline medium with yeast extract may be advantageously used in routine Brucella culture, instead of the classic undefined peptone mediums. B. suis biovar 1 strains did not differ significantly in their minimal nutritional requirements, precluding the use of these requirements to differentiate the strains, in particular the Chinese vaccine strain S2 from the reference strain 1330 or from other strains from different parts of the world. Finally, B. suis which is endowed with a nearly complete synthetic potential may represent the parental Brucella species from which the melitensis and abortus species may have evolved.

Zusammenfassung

Der minimale Nährstoffbedarf und die Temperaturgrenzen des Wachstums wurden an Brucella suis und vergleichend an einigen anderen Brucellen untersucht. In einem NaCl-haltigen Basalnährboden mit Thiosulfat, Ammoniumsulfat und Glukose mit Zusatz von 2 oder 4 Vitaminen (Nikotinsäure, Thiamin und Panthotensäure, Biotin) waren 24 von 25 B. suis-Stämmen, 4/6 B. melitensis und 1/6 B. abortus-Stämmen zum Wachstum fähig. Einige Stämme mußten jedoch anfangs durch andere Inhaltsstoffe, CO2, weitere Vitamine, Aminosäuren oder verlängerte Inkubationszeit zum Wachstum angeregt werden. In dem Basalmedium ohne Ammonium unterstützte Glutaminsäure und/oder Alanin und Arginin mit oder ohne Glukose das Wachstum aller B. melitensis-Stämme mit Ausnahme von zweien, die eine Schwefel-Aminosäure benötigten. 5 von 6 B. abortus-Stämmen wuchsen in keinem der Medien ohne Zusatz einer oder mehrerer aromatischer Aminosäuren oder, wie ein Stamm, ohne Aspartinsäure oder Valin. Ein Stamm konnte auch durch andere Aminosäuren zum Wachstum in Ammonium-Nährboden angeregt werden. In einem reichhaltigen Medium mit Hefeextrakt wuchsen alle Brucellen bei 18 und 42,5 °C (mit einer Ausnahme), während die meisten B. suis-Stämme (14/17) auch bei 15 und 44 °C wuchsen, im Gegensatz zu anderen Brucellen, bei denen einige Stämme nur bei diesen Temperaturen wuchsen. In NaCl-Ammonium-Glukose-Medium stellte Hefeextrakt in einer Konzentration von 0,1 g/l alle erforderlichen Vitamine und Aminosäuren für alle Brucellen zur Verfügung und bot bei 1 g/l sogar genug Stickstoff für ein Wachstum ohne Ammonium. Ein solches Basalmedium mit Hefeextrakt kann bei der routinemäßigen Anzucht von Brucellen vor teilhaft statt der klassischen, nicht definierten Peptonmedien verwendet werden. Stämme von B. suis Biovar 1 unterschieden sich nicht signifikant in ihrem Mindestnährstoffbedarf, was die Verwendung dieses Bedarfs zur Differenzierung der Stämme ausschließt, insbesondere des chinesischen Impfstammes S2 und des Referenzstammes 1330 oder anderer Stämme aus verschiedenen Teilen der Welt. Schließlich ist es möglich, daß B. suis mit seiner nahezu umfassenden Synthesemöglichkeit die Stammspezies von Brucella darstellt, aus der sich die Spezies melitensis und abortus entwickelt haben.

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