Saccharomyces cerevisiae что это
Влияние дрожжей Saccharomyces cerevisiae на воспалительные заболевания кишечника
ВЛИЯНИЕ ПЕКАРСКИХ ДРОЖЖЕЙ НА ВОСПАЛИТЕЛЬНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ КИШЕЧНИКА
Обыкновенные пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae могут ухудшить симптомы ВЗК при болезни Крона
В течение последнего десятилетия гастроэнтерология как наука испытала, скажем так, «перерождение», поскольку все больше и больше исследований сосредотачиваются на изучении роли микробиома в здоровье человека.
Ученые из Университета медицинских наук штата Юта использовали в своем исследовании мышей, чтобы показать роль дрожжей в усугублении симптомов воспалительных заболеваний кишечника.
Воспалительное заболевание кишечника ( ВЗК ) – это аутоиммунное заболевание, характеризующееся хроническим воспалением желудочно-кишечного тракта, в результате чего появляются сильная диарею, боли в области живота, усталость и потеря веса. В течение нескольких десятилетий врачи использовали дрожжевые антитела, особенно антитела к клеточной стенке дрожжей Saccharomyces cerevisiae, чтобы дифференцировать болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК) (т.е. определиться с диагнозом между двумя вариантами ВЗК). Однако, не было понятно, какую именно роль играют дрожжи в жизни больного ВЗК.
Прим. ред.: Дифференциальная диагностика — в медицине способ диагностики, исключающий не подходящие по каким-либо фактам или симптомам заболевания, возможные у больного, что в конечном счёте должно свести диагноз к единственно вероятной болезни. В популярной культуре дифференциальная диагностика используется в телесериале «Доктор Хаус», самим Хаусом и его командой. Методом исключения они быстро ставят правильный диагноз, предварительно написав симптомы и возможные болезни на доске.
В настоящее время несложно найти информацию о многих типах дрожжей в желудочно-кишечной системе человека, но исследовательская группа выбрала лишь два их вида, являющимися общими для кишечной микробиоты здоровых людей и больных НЯК или БК.
Saccharomyces cerevisiae, также известные как хлебопекарные дрожжи, встречаются в окружающей среде и в хлебобулочных изделиях. Rhodotorula aurantiaca же обычно находятся в молоке и фруктовом соке.
В этом исследовании ученые дали по каждому типу дрожжей мышам, у которых предварительно были искусственно (с помощью химикатов) вызваны подобные с ВЗК симптомы. Симптомы усиливались только у тех мышей, которых кормили Saccharomyces cerevisiae.
Для того, чтобы расшифровать полученные сведения, ученые исследовали кал мышей, которых кормили Saccharomyces cerevisiae. В итоге, в кале этих мышей была обнаружена более высокая концентрация богатых азотом соединений, называемых пуринами, чем у мышей, которых кормили Rhodotorula aurantiaca.
В отличие от других видов дрожжей, Saccharomyces cerevisiae не может разрушать пурины, которые накапливаются в кишечном тракте и переходят в другое соединение (мочевую кислоту). Мочевая кислота усугубляет воспаление, которое может ухудшить симптоматику ВЗК.
В дополнение к этому исследованию, ученые исследовали образцы сыворотки крови здоровых взрослых людей.
Несмотря на то, что только у части пациентов с ВЗК было очень много дрожжей Saccharomyces cerevisiae, результаты этого исследования поддерживают идею того, что дрожжи усугубляет болезнь, и что лекарство может быть уже на пороге создания.
Чтобы проверить эту теорию, ученые дали подопытным мышами Аллопуринол (препарат, применяемый для предотвращения образования мочевой кислоты у пациентов с подагрой). Аллопуринол значительно уменьшил воспаление кишечника у этих мышей.
June Round хочет продолжить работу, над этим вопросом, изучив взаимодействие бактерий и дрожжей в кишечнике, а также провести клинические испытания Аллопуринола, проверив его влияние на симптоматику воспалительного заболевания кишечника человека.
Статья в журнале:
Saccharomyces cerevisiae что это
Актуальность. Вклад дрожжей в развитие биологических наук огромен. Дрожжи – прекрасная модель для изучения многих процессов и явлений. На дрожжевых объектах выполнены первые исследования по радиобиологии, сделаны цитологические и генетические открытия (цитоплазматическая наследственность, генетическая самостоятельность митохондрий и др.), имеющие общебиологическое значение.
Проблема. В настоящее время в пищевой промышленности существуют различные технологии, способствующие ускорению процесса приготовления пищи, увеличению срока хранения продуктов. Для решения вечной проблемы пищевых продуктов, которая касается увеличения срока их хранения, дрожжи начали сушить, тем самым способствуя их переходу из активного состояния в «спящее». А как такие формы дрожжей действуют в условиях стресса?
Тема исследования: хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisiae в условиях стресса
Объект: почкующихся дрожжей (Saccharomyces cerevisiae);
Цель работы: оценить показатели жизнеспособности и активности дрожжей Saccharomyces cerevisiae в условиях стресса.
1. Выяснить особенности дрожжей;
2. Изучить строение и жизнедеятельность почкующихся дрожжей (Saccharomyces cerevisiae);
3. Провести эксперименты и практическую работу по изучению активности дрожжей в условиях стресса и сделать выводы.
– Поиск и изучение информации в сети Internet, энциклопедиях, справочниках, журналах, газетах.
Термин «дрожжи» связан с явлениями или процессами, сопровождающими брожение. В русском языке термин дрожжи имеет корень, общий со словами «дрожь», «дрожать», которые применимы в описании вспенивающейся бродящей жидкости. Общность происхождения терминов, отражающих функции дрожжевых организмов и процессы брожения, свидетельствуют о том, что человек их издавна связывал между собой. По–видимому, бродильные процессы были первыми на пути использования человеком деятельности микроскопических веществ.
Клетки дрожжей имеют овальную, яйцевидную и эллиптическую форму. Несколько реже встречаются цилиндрические (палочковидные), грушевидные и лимоновидные дрожжи (рис. 1).
Во всех дрожжевых клетках содержится около 75 % воды.
В сухом веществе клетки в зависимости от возраста и состояния в среднем содержится:
– помимо этого, клетки включают в себя ряд важных компонентов, необходимых для их метаболизма – ферменты, витамины.
Дрожжевая клетка состоит из оболочки, цитоплазматической мембраны и цитоплазмы. Размеры клеток дрожжей колеблются от 2,5 до 10 мкм в поперечнике и от 4 до 20 мкм в длину (рис. 2). В среднем масса дрожжевой клетки составляет около 5×10 –11 г. Формы, размеры и масса дрожжевых клеток изменяются в зависимости от условий среды, в которой они развиваются, и от возраста клеток.
Так как дрожжи отличаются по своим культуральным свойствам от грибов, существуют их отдельные классификации по Кудрявцевой.
По этой классификации дрожжи относятся к классу аскомицетов, порядку одноклеточных грибов – дрожжей, который включает три семейства: сахаромицетов, шизосахаромицетов и сахаромикодов. Семейства различаются формой клеток, способом вегетативного размножения [2].
1. Семейство Saccharomycetaceae (сахаромицетаце) – размножаются почкованием. К этому семейству относятся роды Saccharomyces (сахаромицес). Представители этого семейства имеют овальную или яйцевидную форму, вегетативно размножаются почкованием. Особо важная роль принадлежит роду Saccharomyces.
Различаются они по форме спор и способу их образования и прорастания.
2. Семейство Schizosaccharomycetaceae (шизосахаромицетаце) – размножаются делением. К этому семейству относятся два рода: Schizosaccharomyces (шизосахаромицес) и Octosporomyces (октоспоромицес).
3. Семейство Saccharomycodaceae (сахаромикодаце) – размножение начинается почкованием и заканчивается делением. Главные роды этого семейства Saccharomycodes (сахаромикодес) и Наnsеniаsроrа (ганзениаспора).
Рис. 1. Форма дрожжевых клеток
Рис. 2. Строение клетки дрожжей
Особенно широкое применение имеют хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Дрожжи широко используются в науке как модельные организмы для исследований в генетике, молекулярной и клеточной биологии. Пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae были первыми из эукариот, у которых была полностью определена последовательность генома ДНК [3].
Клетки Saccharomyces cerevisiae размножаются вегетативным образом при помощи почкования. Сначала появляется вырост на материнской клетке, затем происходит митотическое деление ядра, образование клеточной стенки и отделение клеток друг от друга. На материнской клетке остается шрам от почкования, что позволяет определить её возраст. Обычно материнская клетка может образовывать 20–30 почек [4].
Для нормальной жизнедеятельности дрожжей Saccharomyces cerevisiae необходима жидкая среда, содержащая питательные вещества, соответствующая реакция среды и температурные условия [5].
Рассмотрим факторы внешней среды, оказывающие влияние на дрожжи:
1 – физические (температура, влажность);
2 – химические (химический состав питательной среды);
3 – биологические факторы (взаимоотношения микроорганизмов с другими организмами).
Изучив литературу по нашей теме, мы решили провести исследования хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae на примере прессованных и быстродействующих.
Для оценки активности дрожжей используются показатель жизнеспособность дрожжей. Показатель жизнеспособности можно определять методами, основанными на размножении клеток, или способами окрашивания различными красителями. При определении жизнеспособности дрожжей методом окрашивания используют различные красители: метиленовую синь, раствор Люголя, сафранин и др. Для нашего исследования мы используем основной метод по скорости выделения углекислого газа. Снижение скорости выделения углекислого газа свидетельствует о замедлении размножение дрожжей.
«Процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей в щелочной среде».
Цель эксперимента: изучить процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей в щелочной среде.
Необходимая посуда: миски стеклянные 2 шт., чайная ложка, столовая ложка.
Необходимые продукты: дрожжи сухие быстродействующие 1/8 часть пакета, дрожжи прессованные 10 гр., сахар 1 ч.л., сода 0,5 ч.л., вода 100мл гр.
Регидратация (замачивание) дрожжей в небольшом количестве теплой воды с добавлением сахара.
1. В одну миску насыпать 1/8 часть пакетика сухих быстродействующих дрожжей, в другую 10 гр прессованных дрожжей.
2. Воду разогреть до температуры 30 ° добавить сахара. Размешать до растворения сахара. В миски добавить сладкую воду и соду. Данную дрожжевую смесь поставить в теплое место и оставить для брожения (рис. 3).
«Процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей с добавлением таблетки антибиотика».
Рис. 3. Процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей в щелочной среде
Сравнительная характеристика брожения сухих быстродействующих и прессованных дрожжей в щелочной среде
Пробиотические и потенциально пробиотические дрожжи
Характеристики и пищевое применение пробиотических дрожжей
Резюме
О понятии «Дрожжи» см. отдельно по ссылке
1. Введение
Пробиотики способны расти при 37°C, выживают в неблагоприятных условиях пищеварительного тракта человека (например, пищеварительные ферменты, панкреатический сок и низкий pH) и способствуют здоровью окружающей среды хозяина, регулируя микробиоту, а также выполняя биологические функции; некоторые также прилипают к слизи эпителиальных клеток кишечника [2]. В последние годы интерес к этой теме возрос; PubMed индексирует более 31 000 статей, в которых используется термин пробиотик, и более 15 000 были опубликованы за последние пять лет (рис. 1), но исследования пробиотических дрожжей составляют незначительную часть этого: менее 850 статей, проиндексированных PubMed за последние 5 лет (рис. 1). Целью публикации является обзор последней информации о пробиотических и потенциально пробиотических дрожжах и их применении в различных видах функционального питания.
Рисунок 1. Количество публикаций PubMed под терминами «пробиотики» и «пробиотические дрожжи» за последние 5 лет.
2. Свойства идеального пробиотического штамма
3. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae var. Boulardii
Таблица 1. Различия между Saccharomycescerevisiae и Saccharomycescerevisiaevar. boulardii.
Таблица 2. Гены, предположительно связанные с основными пробиотическими свойствами S. cerevisiae var. boulardii (данные по Pais et al. [17]).
Было проведено несколько исследований с использованием S. cerevisiae var. boulardii при лечении желудочно-кишечных заболеваний, таких как диарея пищевого происхождения и диарея путешественников; Болезнь Крона и воспалительные заболевания кишечника; синдром раздраженного кишечника; острый гастроэнтерит у взрослых и детей; и ВИЧ-инфицированная хроническая диарея, вызванная Clostridium difficile, Vibrio cholerae и другими патогенными энтеробактериями. Кроме того, исследования, проведенные Profir et al., показывают значительное снижение интенсивности токсокароза [3,25,26,27,28]. Кроме того, пробиотические дрожжи использовались для уменьшения побочных эффектов лечения против Helicobacter pylori [28,29]. Эффективность пробиотических дрожжей была подтверждена в нескольких клинических исследованиях [3,30,31,32,33,34]. Das et al., в рандомизированном клиническом исследовании показали, что доза 250 мг два раза в день для детей в возрасте до 5 лет значительно сокращает продолжительность диареи и продолжительность госпитализации без каких-либо побочных эффектов, но не влияет на продолжительность лихорадки или рвоты при острой ротавирусной диарее у детей [33]. Feizizadeh et al. на основании метаанализа 22 рандомизированных контрольных исследований пришли к выводу, что S. cerevisiae var. boulardii может быть эффективным при лечении острой детской диареи независимо от ее причины и может значительно снизить частоту стула и коэффициент риска диареи у детей. Исследования, включенные в метаанализ, не выявили каких-либо серьезных побочных эффектов, связанных с S. cerevisiae var. boulardii, но эти испытания проводились на ранее здоровых детях, за исключением пациентов с недостаточностью питания и иммунодефицитом [31]. По этим группам данные ограничены, но есть некоторые тематические исследования. Thygesen et al. описали случай 79-летней женщины, у которой развилась S. cerevisiae var. boulardii фунгемия (SCF) после резекции кишечника [35]. Kara et al. описали два случая SCF после лечения пробиотиками пациентов отделения интенсивной терапии [36]. Ellouze et al. сообщили о случаях септического шока после S. cerevisiae var. boulardii [37]. SCF также был зарегистрирован у пациентов с диареей, связанной с Clostridium difficile, которые принимали перорально S. cerevisiae var. boulardii в сочетании с лечением антибиотиками [38]. Однако большинство случаев касается тяжелобольных пациентов или пациентов с ослабленным иммунитетом.
4. Новые штаммы дрожжей с пробиотическим потенциалом.
В последние годы растет интерес к новым дрожжам с потенциально пробиотическими свойствами. Новые изоляты были выделены из различных продуктов и окружающей среды, таких как фрукты и овощи, ферментированные продукты питания и напитки, промышленные молочные отходы и т.д. Новые изоляты должны обладать всеми свойствами, необходимыми для штамма пробиотиков, соответствовать требованиям безопасности и иметь хорошие производственные свойства. Изоляция различных видов из многочисленных сред позволяет открывать новые штаммы пробиотиков с инновационными биохимическими свойствами, например, способностью секретировать лактазу внеклеточно, что может придавать дополнительную способность переваривать сыворотку, используемую в качестве пищевой добавки в кормах для животных. Недавние исследования свидетельствуют о том, что помимо S. cerevisiae var. boulardii другие виды обладают пробиотическими свойствами, например, Kluyveromyces marxianus и Pichia kudriavzevii. Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) присвоило статус QPS (квалифицированная презумпция безопасности) только нескольким дрожжам, которые могут использоваться в качестве «пищевой добавки», то есть K. marxianus var. lactis и K. marxianus var. fragilis [39]. Несколько исследований, проведенных на дрожжах, не относящихся к Saccharomyces, продемонстрировали наличие пробиотического потенциала. Ochangco et al. исследовали штаммы Debaryomyces hansenii, полученные из сыра и рыбных кишок. В ходе исследования они выбрали штамм DI 02 в качестве лучшего кандидата в пробиотики из-за его выдающейся способности выдерживать стрессы со стороны желудочно-кишечного тракта, прилипать к клеткам Caco-2 и муцину и вызывать более высокий противовоспалительный ответ, чем у S. cerevisiae var. boulardii (авторы использовали соотношение противовоспалительного цитокина IL-10 и провоспалительного цитокина IL-12 в качестве индикатора противовоспалительных свойств). Другой штамм, DI 09, более прочно прилипал к клеткам Caco-2 и муцину. Два штамма (DI 10 и DI 15) индуцировали более высокое соотношение IL-10 / IL-12, чем S. cerevisiae var. boulardii, что указывает на более сильное противовоспалительное действие на дендритные клетки человека [40]. Результаты, полученные Oliveira et al., предполагают, что некоторые дрожжи, выделенные из ферментированных столовых оливок, такие как Pichia guilliermondii 25A и Candida norvegica 7A, обладают пробиотическим потенциалом из-за их устойчивости к смоделированным условиям пищеварительного тракта на том же уровне, что и S. cerevisiae var. boulardii, эталонный штамм, использованный в исследовании [41]. Gil-Rodrigues et al. проанализировали 130 штаммов дрожжей из коллекции культур и обнаружили, что два штамма Schizosaccharomyces pombe (IFI-936 и IFI-2180) обладают высокой способностью к развитию в кишечнике хозяина (хороший рост при 37°C, хорошая переносимость условий желудочно-кишечного тракта и высокий процент аутоагрегации) и высокой антиоксидантной активностью [42]. Из 108 идентифицированных штаммов дрожжей различного происхождения Rodríguez et al. показали, что два вида дрожжей, Hanseniaspora osmophila и P. kudriavzevii, были наиболее многообещающими штаммами на основе статистического анализа, применяемого на каждом этапе отбора [43]. Все ученые подчеркивают, что для окончательного отбора необходимы дальнейшие исследования, включая характер GRASS отобранных штаммов. В таблице 3 представлены сводные данные о новых описанных штаммах и источниках их происхождения.
Таблица 3. Новые потенциально пробиотические штаммы дрожжей.
Сокращения: YBLUCLM, коллекция культур лаборатории биотехнологии дрожжей Университета Кастилья-Ла-Манча; BCCM, Бельгийская координированная коллекция микроорганизмов.
5. Пробиотические и потенциально пробиотические дрожжи в функциональном питании.
Пробиотики благодаря своим свойствам благотворно влияют на различные физиологические функции, что позволяет отнести их к функциональным пищевым продуктам [53]. В последние годы были опубликованы различные исследования, включая использование пробиотических и потенциально пробиотических дрожжей в пищевых продуктах. Сенкарцинова и соавт. показали возможность использования пробиотического штамма S. cerevisiae var. boulardii в производстве слабоалкогольного и безалкогольного пива [54]. Данные, опубликованные Ramirez-Cota et al., также предполагают способность этого вида выдерживать концентрацию этанола, характерную для наиболее популярных стилей крафтового пива; таким образом, потенциально возможно создание пива, обогащенного пробиотиками [55]. Mulero-Cerezo et al. сообщили, что «Saccharomyces cerevisiae var. boulardii в качестве единственного дрожжевого закваски производит крафтовое пиво с более высокой антиоксидантной активностью, более низким содержанием алкоголя, аналогичными сенсорными свойствами и более высокой жизнеспособностью дрожжей через 45 дней, чем у коммерческого штамма Saccharomyces cerevisiae, обычно используемого в пивоваренной промышленности» [56]. Результаты, опубликованные de Paula et al., также показывают, что функциональное пиво, содержащее S. cerevisiae var. boulardii после хранения и транзита через желудочно-кишечный тракт in vitro имела популяцию живых клеток, превышающую минимальную дозу, предписанную для здоровья [57].
Помимо S. cerevisiae var. boulardii в производстве новых функциональных продуктов, пробиотический штамм Pichia kudriavzevii OG23 был использован Ogunremi et al. для производства ферментированных продуктов на основе злаков. Они сообщили о повышенной антиоксидантной активности и разнообразии вкусовых добавок. Они также предложили возможность использовать продукты на основе злаков в качестве средства доставки пробиотиков [86]. Amorim et al. сравнили S. cerevisiae var. boulardii и Meyerozyma caribbica для производства ананасовых напитков и свойства напитков. Результаты показывают, что два штамма M. caribbica, выделенные из кожи ананаса, показали желаемые пробиотические свойства in vitro, аналогичные эталонному пробиотическому штамму S. cerevisiae var. boulardii. Штамм 9D M. caribbica был выбран для использования в исследовании ферментации. Полученный напиток обладал высокой антиоксидантной активностью, и данные показывают, что процесс ферментации не повлиял на антиоксидантную активность. Напиток, полученный с использованием штамма 9D, также обладал хорошими сенсорными характеристиками и был хорошо принят потребителями по сравнению с напитком, полученным путем ферментации с использованием S. cerevisiae var. boulardii [48]. В таблице 4 показаны примеры новых пробиотических и потенциально пробиотических штаммов для потенциального применения в пищевых продуктах.
Таблица 4. Новые пробиотические и потенциально пробиотические штаммы дрожжей для потенциального применения в продуктах питания.
1 Аспект, в котором использование показанного штамма может придать продукту инновационные свойства или улучшить его свойства.
6. Сохранение жизнеспособности пробиотических дрожжей в пище.
Bevilaqua et al., (2020) исследовали влияние микрокапсулирования в альгинатные гели на функциональные свойства пробиотических дрожжей и подтвердили, что дрожжи в шариках не влияют на такие свойства, как гидрофобность, аутоагрегация и образование биопленок. С другой стороны, инкапсуляция влияла на защиту клеток от имитированных условий ЖКТ. Наконец, кинетическое исследование показало, что альгинатные шарики могут быть полезны в качестве многоразовых носителей заквасок или пробиотиков в кишечнике [100].
7. Выводы
В последние годы динамично развиваются исследования пробиотиков, включая использование пробиотических дрожжей, которое до сих пор было сведено к минимуму и вызывает все больший интерес. Последние исследования показывают широкий потенциал использования пробиотических дрожжей в пищевой промышленности и использование их уникальных свойств, которые до сих пор не обнаружены у пробиотических бактерий. Наиболее известные пробиотические дрожжи S. cerevisiae var. boulardii, был детально исследованы, и сообщалось о многих их характеристиках, касающихся положительного воздействия на здоровье человека, а также положительного или отрицательного влияния на пищевые матрицы. Помимо S. cerevisiae var. boulardii, существуют и другие дрожжи с потенциальной пробиотической активностью, но их необходимо исследовать, поскольку информации о них очень мало. Эти дрожжи (из родов Pichia, Hanseniaspora, Torulaspora, Metchnikowia и др.), Изолированные от пищевых и непищевых местообитаний, в настоящее время дрожжи являются объектами интенсивных исследований, и есть реальная возможность ввести их в различные виды пищевых продуктов, не только для процессов ферментации, но и для добавления в качестве ценных питательных веществ с пользой для здоровья. Ближайшие годы принесут больше информации и, возможно, также принесут более широкое использование пробиотических дрожжей в пищевых продуктах.