Дрожжи в кефирном напитке борются с болезнетворными бактериями

19.04.2021

• Вещество, вырабатываемое дрожжами в пробиотическом напитке, кефире, подавляет патогенные бактерии, в том числе Vibrio cholerae и Salmonella enterica.
• Вещество, называемое ацетатом триптофола, нарушает связь между бактериями.
• Это открытие может вдохновить на разработку новых способов борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями.

Люди могли производить и пить кефир, кисломолочный напиток, который возник в Тибете и на Северном Кавказе, в течение тысяч лет.

Люди могут приготовить кислый, слегка шипучий напиток, добавив в молоко кефирные зерна, которые представляют собой крахмалистую матрицу, содержащую симбиотическое сообщество молочнокислых бактерий, уксусных бактерий и дрожжей.

Напиток имеет много известных преимуществ для здоровья, в том числе снижает уровень холестерина, уменьшает воспаление и оказывает антиоксидантный эффект.

Как и другие пробиотики, кефир также обладает противомикробными свойствами. Однако ученые не были уверены, как именно он подавляет рост болезнетворных бактерий.

Исследователи из Университета Бен-Гуриона в Негеве (BGU) в Беэр-Шеве, Израиль, теперь обнаружили, что разновидность дрожжей в кефире под названием Kluyveromyces marxianus выделяет молекулу, которая нарушает коммуникацию между бактериями.

Ученые уже знали, что растения и водоросли производят это вещество, называемое ацетатом триптофола, но они впервые обнаружили дрожжи, которые его производят.

Они обнаружили, что ацетат триптофола мешает «восприятию кворума» - форме микробной коммуникации - у нескольких болезнетворных бактерий.

В проверка кворума, бактерии выпускают сигнальные молекулы в свое окружение. Когда молекулы достигают определенной концентрации, они вызывают изменения в экспрессии генов у бактерий того же вида.

Эти изменения позволяют болезнетворным бактериям координировать свою деятельность в соответствии с их численностью. Эта координация необходима некоторым бактериям, чтобы защитить себя или атаковать своих хозяев.

В некоторых случаях, когда они достигают определенной плотности, микробы могут объединяться, образуя слизистое защитное покрытие или «биопленку» на поверхности.

Болезнетворные бактерии

В лабораторных условиях исследователи обнаружили, что ацетат триптофола оказывает ингибирующее действие на восприятие кворума у нескольких болезнетворных бактерий, в том числе некоторых Грамотрицательный бактерии.

Некоторые из протестированных видов были:

• Pseudomonas aeruginosa, которая вызывает пневмонию при заражении легких.
• S. enterica, вызывающая пищевое отравление.
• Золотистый стафилококк, который может вызывать сепсис, среди других опасных для жизни инфекций.
• V. cholerae, вызывающая холеру.

Исследование, которое д.т.н. под руководством студентки Орит Малка, фигурирует в журнале BMC Microbiome.

«Эти результаты примечательны, поскольку это первая демонстрация того, что вирулентность патогенных бактерий человека может быть уменьшена молекулами, секретируемыми в пробиотических молочных продуктах, таких как йогурт или кефир», - говорит старший автор исследования профессор Раз Елинек.

В частности, ученые сосредоточили внимание на влиянии ацетата триптофола на V. cholerae.

Они обнаружили, что это вещество блокирует восприятие кворума у этих бактерий и снижает их вирулентность.

Это было сделано путем изменения экспрессии бактериальных генов, контролирующих восприятие кворума.

Исследователи пишут, что такое вмешательство в бактериальную коммуникацию может быть обычным явлением в сложных средах, где много разных микроорганизмов живут вместе, например, в пробиотической пище или в кишечнике человека.

Устойчивость к антибиотикам

Развитие устойчивости бактерий к антибиотикам представляет серьезную угрозу для здоровья населения.

В последние годы ученые начали исследовать альтернативы обычным антибиотикам, включая лекарства, которые мешают восприятию кворума.

Исследователи, стоящие за последним открытием, создали компанию для разработки и продажи ацетата триптофола и других малых молекул через BGN Technologies, организацию по передаче технологий BGU.

«В мире, где устойчивые к антибиотикам бактерии становятся неминуемой угрозой, новые молекулы, обнаруженные учеными BGU, прокладывают совершенно новый путь борьбы с бактериальными инфекциями, нарушая межклеточные связи у патогенных бактерий».

- Джош Пелег, генеральный директор BGN Technologies.

В последующем исследовании, которое они еще не опубликовали, исследователи обнаружили, что одни и те же молекулы могут обладать противовоспалительными свойствами.

По словам ученых, их работа на животных моделях болезней намекает, что молекулы могут успокоить чрезмерный иммунный ответ, известный как цитокиновый шторм, который произошел у некоторых людей с тяжелой формой COVID-19.