혈액 한천 배지

미생물을 배양하기 위해 사용하는 배지 중 하나로, 세균 배양에 일반적으로 사용하는 한천 배지에 동물의 혈액이 추가로 들어가 전체적으로 붉은 색을 띠는 것이 특징이다. 생장을 위해 혈액성분이 꼭 필요한 인체 감염성 세균을 배양하고자 할 때와 풍부한 영양 성분을 필요로 하여 보통의 배지에서는 배양하기 어려운 세균을 배양하기 위해 널리 이용하는 영양배지이다. 

목차

일반적으로 쓰이는 고체 배지인 trypticase soy agar 고체 배지에 5~10%의 포유류에서 추출한 혈액을 넣어주는 방법으로 만들어진다. 사용되는 혈액의 종류에는 양의 혈액 또는 말의 혈액이 있다. 혈액을 제외한 성분들로는 트립신으로 가수분해한 카제인(trypsin hydrolysate of casein), 펩톤(peptone), 염화나트륨(sodium chloride), 효모 추출물(yeast extract), 그리고 한천(agar) 등이 있다. 일반적인 혈액 한천 배지의 산성도 pH는 7.2에서 7.6 정도이다¹⁾.

혈액 한천 배지에는 크게 두가지 종류가 있는데, 일반적인 혈액 한천 배지와 그를 변형한 초콜렛 배지 (Chocolate agar 또는 Chocolate blood agar)가 있다. 일반적인 혈액 한천 배지가 적혈구 세포 자체를 포함하고 있다면, 초콜렛 배지에는 적혈구 세포 용해물(red blood cell lysate)이 포함된 것이 특징이다. 한천 배지 베이스에 혈액을 넣은 뒤에 가열시키는 방법으로 혈액 내의 적혈구 세포들의 용해를 유도하는데 이때 적혈구가 용해됨으로써 적혈구 내의 헤민(hemin)이나 NAD(nicotinamide adenine dinucleotide) 등이 나오게 되고, 이들을 성장에 필요로 하는 Haemophilus species들이나 Neisseria species 등의 성장을 촉진시킨다. 혈액을 가열시키면서 붉은 색이었던 배지가 갈색을 띄게 되는데 이러한 특징때문에 초콜렛 배지라 불리게 되었다²⁾. 

혈액 한천 배지는 미생물을 배양하기 위한 비선택적 배지(non-selective medium)이며, 일반적인 고체배지에 혈액을 더함으로써 Streptococcus species와 같은 배양하기 까다로운 균(Fastidious organism)들을 배양할 수 있게 한 농화배지(enriched medium)이다. 또한, 특정 균들을 혈액 한천 배지에 배양하였을 때, 배지에 포함된 적혈구가 용해되는 정도에 따라 균들을 구별해 낼 수 있으므로 감별 배지(differential medium)이기도 하다. 혈액 한천 배지를 제조하는데 사용되는 혈액은 주로 양의 혈액이다¹⁾. 

혈액 한천 배지는 비선택적, 농화배지이기 때문에 많은 종류의 세균을 배양할 수 있는데, 다른 배지에서는 배양이 어렵지만 혈액 한천 배지에서 배양하기 용이한 세균들에 대표적인 예로는 아래와 같은 균들이 있다³⁾.

연쇄상구균(Streptococcus species) 나이세리아 쌍구균(Neisseria species) 헤모필루스균(Haemophilus species)

혈액 한천 배지를 통한 특정 균의 감별 방법은 균을 배양하였을 때 나타나는 배지 내 혈액의 용해, 즉 용혈작용(hemolysis)의 정도를 측정하는 방법이다. 배지 내의 적혈구가 세균이 분비하는 세포외 효소(extracellular enzyme)에 의해 분해될 때, 적혈구가 분해 된 부위에서 혈액 한천 배지의 특징인 붉은색이 사라지고 투명함을 띄게 된다. 이러한 용혈작용 능력에 따라 특정 균을 감별할 수 있는데, 혈액 한천 배지에서 관찰할 수 있는 용혈작용의 정도는 크게 세가지로 나뉜다^1)3).

알파-용혈현상(alpha-hemolysis)

특정 균이 혈액 한천 배지에서 자랄 때 집락(colony)주변으로 부분적인 투명부위(partial clearing-zone)을 형성하는 것이다. 알파-용혈현상이 일어날 때, 균이 내뿜는 과산화수소(hydrogen peroxide)로 인해 적혈구 속의 헤모글로빈(hemoglobin)이 산화되며, 이는 녹색 또는 갈색을 띄는 메트헤모글로빈(methemoglobin)의 생성을 일으킨다. 이러한 현상으로 인해 균의 집락 주변에 녹색의 투명부위를 형성하는 것이 특징이다. 알파-용혈현상을 보이는 균에는 대표적으로 폐렴쌍구균(Streptococcus pneumoniae)이 있다.¹⁾³⁾

베타-용혈현상(beta-hemolysis)

균으로 인한 적혈구의 완벽한 분해를 말하며 집락 주변이 혈액 배지의 붉은색에서 옅은 노란색이나 투명하게 변하는 현상을 일컫는다. 베타-용혈현상을 보이는 균에는 대표적으로 Group A Streptococci에 해당되는 화농성 연쇄상구균(Streptococcus pyogenes)이 있다¹⁾³⁾.

감마-용혈현상(gamma-hemolysis)

앞서 설명한 알파-, 베타-용혈현상과 달리 전혀 용혈현상을 보이지 않는 것을 말한다. 감마-용혈현상을 보이는 균들의 군집 주위로는 색이나 투명도에 변화가 전혀 보이지 않는다는 것이 특징이다. 감마-용혈현상을 보이는 균들로는 대표적으로 Enterococcus faecalis와 Staphylococcus epidermidis가 있다¹⁾³⁾. 

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한승현/서울대학교

윤상선/연세대학교

1. Buxton, R. 2005. Blood Agar Plates and Hemolysis Protocols. American Society for Microbiology Microbe Library.
2. Gunn, B.A. 1984. Chocolate agar, a differential medium for Gram-positive cocci. J. Clin. Microbiol. 20, 822–823.
3. Ryan, K.J. and Ray, C.G. 2004. Sherris Medical Microbiology (4th ed.). McGraw Hill.