Tanine Daryoush Russian

Ферментированные продукты и их борьба за наше здоровье – Часть 1

Разбираем мир микробиологии по кусочкам

Ферментированные продукты и их борьба за наше здоровье – Часть 1

С начала пандемии COVID-19, ученые всеми силами пытались найти способы, как оградить людей от разрушительных последствий распространения вируса. В отчаянии, они обратились к изучению эпидемиологических данных. Как выяснилось, несмотря на большое число заражений вирусом в странах Восточной Азии и Центральной Европы, показатели смертности в этих регионах были относительно низкими. Ученые подчеркнули необычный факт: люди, проживающие в странах из вышеперечисленных регионов, включают в свою диету большое количество ферментированных продуктов.

Обычный читатель, возможно, посчитал бы этот факт простым совпадением. Тем не менее, идея о том, что ферментированные продукты обладают противовирусными свойствами, не является выдумкой. Существует множество исследований, доказывающие, что ферментированные продукты помогают укрепить иммунную систему и улучшить общее состояние здоровья.

ВАЖНАЯ ЗАМЕТКА!

В этой статье мы не пытаемся убедить читателей, что употребление в пищу ферментированных продуктов является альтернативой вакцинам от SARS-CoV-2! MicroBites призывает читателей к получению дозы вакцины. Цель этой статьи – рассказать об исследованиях, подтверждающие положительные эффекты ферментированных продуктов на здоровье человека

РАССКАЗ В ДВУХ ЧАСТЯХ

Эта статья будет разделена на две части. В первой части, вы познакомитесь с процессом ферментации, и узнаете об исследованиях, которые подтверждают пользу ферментированных продуктов. Вторая часть расскажет о том, каким образом ферментированные продукты могут защищать от вирусов, поражающие дыхательные пути, как, например, SARS-CoV-2. Если вы хотите узнать о противовирусном потенциале ферментированных продуктов, читайте «Ферментированные продукты и их борьба за наше здоровье – Часть 2», когда эта часть будет доступна на сайте.

ИСТОРИЯ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ

Ферментированные продукты – это сырые пищевые продукты, которые взаимодействуют с культурой микроорганизмов, чьи ферменты изменяют вкус и состав продуктов. Этот процесс может происходить в неконтролируемых или контролируемых условиях. С самых ранних времен человеческой цивилизации, продукты животного и растительного происхождения проходили процесс ферментации. Эта кулинарная практика была весьма важна, поскольку она служила средством сохранения сырых ресурсов в отсутствии холодильников или во время длительных путешествий. 

Таблица различных видов ферментированных продуктов и стран / регионов их происхождения. Источник изображения: Ханна Сео, журнал Popular Science. https://www.popsci.com/story/science/different-fermented-foods-chart/

Большинство ферментированных продуктов производятся в контролируемых промышленных условиях. Культуры, используемые для ферментации, называются молочнокислыми бактериями (LAB), и обычно представляют собой разнообразные бактерии, способные ферментировать сырую пищу. Для производства кисломолочных продуктов часто используются виды бактерий Lactobacillus или Bifidobacterium. Микроорганизмы вводятся в сырые продукты в стерильных условиях, и процесс ферментации строго контролируется экспертами.

Три рода молочнокислых бактерий: Bifidobacterium, Streptococcus, и Lactobacillus. Источник изображения: Noun Project и Vecteezy. Авторы изображений: Елена Панасовская (Bifidobacterium & Streptococcus) и Ксенія Горова (Lactobacillus).

Следует отметить, что вышеперечисленные бактерии не всегда могут быть безопасными для сырого употребления. Если бы люди могли извлекать пользу из культур бактерий без рисков для здоровья, тогда бы не существовали строгие правила в отношении сохранении целостности заквасок. Почему? Краткий ответ: бактериофаги.

БАКТЕРИОФАГИ И ФЕРМЕНТИРОВАННЫЕ ПРОДУКТЫ

Бактериофаги – это вирусы, заражающие только клетки бактерий (узнаете больше о бактериофагах здесь). Строение бактериофагов в разы проще, чем тех вирусов, которые атакуют многоклеточные организмы. Несмотря на это, они имеют такой же механизм заражения: все вирусы, включая бактериофаги, овладевают клеточным аппаратом бактерии, и используют ее энергию для воспроизведения вирусных элементов.

Присутствие бактериофагов часто прерывает процесс ферментации, что приводит к порче всей партии продукта. Благодаря их способности заражать не только молочнокислые бактерии, но и другие виды бактерий, бактериофаги оказывают разрушительное воздействие на всю бактериальную культуру, присутствующую в ферментированном продукте. Бактериофаги, заражающие молочнокислые бактерии, обычно принадлежат к отряду вирусов Caudovirales. Этот отряд подразделяется на три рода.

Три рода бактериофагов из отряда Caudovirales. На изображении: наиболее распространенный метод заражения для каждого рода, и виды ферментированных продуктов, в которых эти бактериофаги обычно найдены. Источник изображения: Samson & Moineau (2013). 

Некоторые бактериофаги не только наносят ущерб процессу ферментации, но и используют молочнокислые культуры бактерий в качестве “троянского коня”. Возьмите, к примеру, такие вирусы, как гепатит А и Е, норовирус и ротавирус. Все они тайком пробираются в организм человека через ферментированные продукты или продукты, загрязненные фекалиями. Вспышки этих вирусов приводят к энцефалиту, острому и хроническому гепатиту, менингиту и даже смерти. Зарегистрированная вспышка гепатита А в Сеуле (Корея) в 2019 году могла быть связана с традиционным блюдом корейской кухни jogaejeot, что представляет собой томленные моллюски маринованные с солью.

Блюдо корейское кухни jogaejeot. Источник изображения: tradekorea.com.

Но, не стоит бояться ферментированных продуктов! Цель этой статьи не напугать вас, а рассказать о том, что ферментированные продукты приносят пользу организму и даже могут защитить от COVID-19. В случае с вирусом SARS-CoV-2 и другими похожими по строению респираторными вирусами, их липидный слой легко разрушается солью, низкой кислотностью и температурой во время процесса ферментации,,. Большинство бактериофагов, которые используют метод “троянского коня” – это вирусы, способные выживать в различных кислотных и солевых средах.

Вернемся к теме бактериофагов и ферментированных продуктов. Вопреки их вирусной природе, эти вирусы могут быть полезны для процесса ферментации. Бактериофаги предотвращают переработку тех продуктов бактериальной деятельности, которые могут стать токсичными, если присутствуют в высоких концентрациях. Вы можете ознакомиться с аналогичной историей про бактерии S.epidermidis, которые могут вызвать экзему кожи, если рост и активность этих микроорганизмов не регулируется. 

В своем недавнем исследовании, Sausset с коллегами обнаружили, что присутствие бактериофагов в ферментированных продуктах положительно влияет на здоровье человека. Во-первых, бактериофаги оказывают благоприятное воздействие на микробиоту желудочно-кишечного тракта. Это включает в себя не только защиту от патогенных микробов, но и служит своего рода сигналом для других бактерий. С помощью такого сигнала, бактерии начинают более активно взаимодействовать в процессе горизонтального переноса генов, обмену генетическим материалом между различными видами бактерий. Это способствует повышению уровня устойчивости и разнообразию микробиома. Однако, сложно сказать наверняка, является ли присутствие бактериофагов благоприятным для здоровья человека.

Исследовательская группа также утверждает, что взаимодействие между бактериофагом и слизистой оболочкой кишечника человека запускает локализованный иммунный ответ организма. Лимфоидная ткань, ассоциированная с человеческим кишечником, является частью иммунной системы, проходящей вдоль всего кишечного тракта. Клетки кишечника могут взаимодействовать либо с антигенами бактериофага, либо с самим бактериофагом, но в обоих случаях, это взаимодействие способствует запуску иммунного ответа организма. В процессе происходит выработка иммуноглобулина А и иммуноглобулина G. Иммуноглобулин А стимулируют ответ организма на атаки бактериофагов в будущем, а иммуноглобулин G защищает от любых вирусных атак, в которых вирусы подобны строению бактериофагов.

Бактериофаг (синий) и бактериофаговые антигены (оранжевые волнистые линии) взаимодействуют с местной иммунной системой кишечника, которая была активирована в результате присутствия вируса. Источник изображения: оригинальная статья Sausset и коллег.

Однако, не следует полагать, что благотворное влияние ферментированных продуктов можно объяснить только наличием в них бактериофагов. Ферментированные продукты обладают огромным спектром других преимуществ, и именно эти свойства играют важную роль в защите от респираторных инфекций.

СИЛА ПРОБИОТИКОВ В ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ ПРОДУКТАХ

Многие молочнокислые бактерии (LAB), используемые в процессе ферментации, классифицируются как пробиотики. Бактерии-пробиотики помогают переваривать ту пищу, которую человек не может переваривать своими силами. Например, люди с непереносимостью лактозы могут употреблять некоторые виды йогуртов, поскольку большая часть лактозы, сахара, содержащегося в молочных продуктах, трансформируется в организме с помощью молочнокислых бактерий.

Пробиотики активны только тогда, когда они находятся в желудочно-кишечном тракте. Поэтому, чтобы считаться пробиотиками, молочнокислые бактерии должны продемонстрировать свою выживаемость и правильное функционирование в кишечнике человека. Существует огромное количество продуктов, содержащих в себе бактерии-пробиотики, но лишь немногие из них способствуют перевариванию пищи и облегчению дискомфорта при переваривании. Ученые MacFarland, Evans и Goldstein продемонстрировали, что определенные штаммы пробиотиков оказывают положительное влияние только при определенных симптомах и условиях заболевания. 

Несмотря на это, многие исследователи и врачи утверждают, что употребление в пищу продуктов, богатых пробиотиками, благотворно влияет на общее состояние здоровья. Ферментированные продукты – это кладезь пробиотиков.

БИОАКТИВНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ ПРОДУКТАХ

Присутствие биоактивных соединении и метаболитов в ферментированных продуктах может объяснить их положительное влияние на здоровье человека. Например, некоторые молочнокислые бактерии производят короткоцепочечные жирные кислоты, которые обладают множеством полезных свойств. К примеру, жирная кислота бутират предотвращает рост патогенных микроорганизмов, регулирует перистальтику кишечника, и действует как противовоспалительный компонент в желудочно-кишечном тракте. Другие короткоцепочечные жирные кислоты используются для повышения энергоэффективности организма, регулировании уровня холестерина, и улучшении функций различных органов.

Во время переваривания сложных углеводов, содержащихся в растениях, организм человека целиком и полностью зависит от микробиоты желудочно-кишечного тракта. Если композиция микробиоты не содержит подходящих бактерий для легкого и правильного переваривания, этот процесс может сопровождаться газами, вздутием живота и дискомфортом. В таких случаях, пища богатая короткоцепочечными жирными кислотами приходит на помощь, и облегчает пищеварение.

Короткоцепочечные жирные кислоты – это не единственные биоактивные соединения в ферментированных продуктах. В следующей части этой статьи, мы исследуем противовирусные свойства ферментированной капусты, и как этот продукт может уменьшает силу разрушительных эффектов COVID-19.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ

Для вас это уже не секрет, что ферментированные продукты имеют огромное количество полезных свойств. Они не только добавляют удивительный вкус вашей пище, но и улучшают общее состояние здоровья. В качестве дружеского напоминания мы хотим сказать, что не стоит употреблять сырые культуры молочнокислых бактерий, выращенные в чашках Петри! 

В следующей части этой статьи мы познакомим вас с противовирусными свойствами ферментированных продуктов. 

  1. Bousquet J, Anto JM, Czarlewski W, Haahtela T, Fonseca SC, Iaccarino G, Blain H, Vidal A, Sheikh A, Akdis CA, Zuberbier T. Cabbage and fermented vegetables: From death rate heterogeneity in countries to candidates for mitigation strategies of severe COVID‐19. Allergy. 2021 Mar;76(3):735-50.
  2. National Center for health & Human Services services https://www.cdc.gov/nchs/nvss/covid-19.htm#understanding-death-data-quality [Internet]. Atlanta, Georgia, USA: Publisher; February 5, 2021 [February 5, 2021; July 26, 2021]. Image Centres for Disease Control and Prevention.
  3. Maske BL, de Melo Pereira GV, da Silva Vale A, Souza DS, Lindner JD, Soccol CR. Viruses in fermented foods: are they good or bad? Two sides of the same coin. Food microbiology. 2021 Mar 25:103794.]
  4. Samson JE, Moineau S. Bacteriophages in food fermentations: new frontiers in a continuous arms race. Annual review of food science and technology. 2013 Feb 28;4:347-68.
  5. Jeong HW, Kim MK, Yi HJ, Kim DM, Jeon SJ, Lee HK, Oh YH, Hwang YO. Hepatitis A virus strains identified in jogaejeot associated with outbreaks in Seoul, South Korea. Letters in Applied Microbiology. 2021 Apr 2.
  6. Doms RW. Basic concepts: A step-by-step guide to viral infection. In Viral Pathogenesis 2016 Jan 1 (pp. 29-40). Academic Press.
  7. Chernomordik LV, Leikina E, Frolov V, Bronk P, Zimmerberg J. An early stage of membrane fusion mediated by the low pH conformation of influenza hemagglutinin depends upon membrane lipids. The Journal of cell biology. 1997 Jan 13;136(1):81-93.
  8. Sausset R, Petit MA, Gaboriau-Routhiau V, De Paepe M. New insights into intestinal phages. Mucosal immunology. 2020 Mar;13(2):205-15.
  9. Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, Morelli L, Canani RB, Flint HJ, Salminen S, Calder PC. Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nature reviews Gastroenterology & hepatology. 2014.
  10. Muhialdin BJ, Zawawi N, Razis AF, Bakar J, Zarei M. Antiviral activity of fermented foods and their probiotics bacteria towards respiratory and alimentary tracts viruses. Food Control. 2021 Apr 11:108140.
  11. McFarland LV, Evans CT, Goldstein EJ. Strain-specificity and disease-specificity of probiotic efficacy: a systematic review and meta-analysis. Frontiers in medicine. 2018 May 7;5:124.
  12. Salehi B, Dimitrijević M, Aleksić A, Neffe-Skocińska K, Zielińska D, Kołożyn-Krajewska D, Sharifi-Rad J, Stojanović-Radić Z, Prabu SM, Rodrigues CF, Martins N. Human microbiome and homeostasis: insights into the key role of prebiotics, probiotics, and symbiotics. Critical reviews in food science and nutrition. 2021 May 15;61(9):1415-28.
  13. Sun Q, Jia Q, Song L, Duan L. Alterations in fecal short-chain fatty acids in patients with irritable bowel syndrome: A systematic review and meta-analysis. Medicine. 2019 Feb;98(7).

Featured image:

https://pixabay.com/photos/kimchi-korea-kimchi-4044268/

Перевод был сделан Марией Мартыновой