Дріжджі: любов і страх, смерть і пиво

Одноклітинні гриби навколо нас роблять стільки корисного і стільки поганого.

Можна сказати, дріжджі Saccharomyces cerevisiae - це домашні коти мікробного світу. Хоча вони були одомашнені принаймні з тих пір, як фараони правили Єгиптом - найдавніші дані показують, що на той час люди вже використовували "цукролюбні" дріжджі для закваски хліба та варіння пива - менш цивілізовані кузени цього гриба можуть насправді зіпсувати вас вгору.

Дріжджі зустрічаються всюди в навколишньому середовищі. Одноклітинні організми - так звані «дріжджі» від давньоанглійського gist/gist та індоєвропейського кореневого слова так, що означає фурункул, піна або міхур - їм не потрібне сонячне світло, їм потрібен кисень, і їх природно тягне до цукру -багаті господарі вуглецем, на якому вони процвітають.

Шкіри фруктів і ягід - одне з улюблених місць їх проживання, але простори між пальцями ніг, шкірою, кишечником, статевими органами - і навіть сира олія, яка становить 84 відсотки вуглецю - теж цілком їм підходять. В основному, якщо потрібно вуглець, ті чи інші дріжджі пристосуються до його наявності.

Хоча деякі види грибів мають одноклітинну дріжджову "фазу", вони не є тим, що ми зазвичай вважаємо "дріжджами". З 1500 ідентифікованих видів дріжджів, які мешкають навколо, в нас і на нас, особливо виділяються три. Перш за все це S. cerevisiae. Окрім своєї давньої і дедалі більшої ролі в їжі, напоях та харчових добавках, сучасні біотехнології використали процес метаболізму S. cerevisiae - ми знаємо це як бродіння - для виробництва рятувальних ліків, палива наших транспортних засобів та навіть очищення олії розливи.

Candida albicans, нешкідлива для здорових людей і присутня в усіх нас, стає одноклітинним монстром, коли виявляє слабку імунну систему. Це горезвісно, коли певний час у житті три чверті всіх жінок уражаються сверблячкою, подразненням, відчуттям печіння та болючістю, пов’язаними з так званими дріжджовими інфекціями. Кандидоз, технічна назва цих інфекцій, також проявляється у вигляді висипу на пелюшках у дитини, сверблячки, або молочної білої молочниці на мові.

Більше історій

Один день, 3000 смертей

Вакцини не вистачає скоро для будинків-інтернатів

Підкачка доктора Гамбліна: Я хочу дати людям печиво

Справжня причина, яку американці не карантинують

Цього року набагато зловісніші неоформени Cryptococcus вб’ють сотні тисяч людей, як це відбувається щороку. Полюючи на тих, у кого пригнічений імунітет, він знаходиться у ґрунті у всьому світі - особливо там, де багато птахів, особливо голуби, залишають свій послід. Всі ми вдихаємо мікроскопічні спори грибів C. neoformans, переважно без проблем. Але люди, імунна система яких порушена - оскільки вони не лікуються ВІЛ-інфекцією, приймають імунодепресивні препарати, трансплантують орган або вагітні, наприклад, - ризикують розвинути криптококоз хвороби типу пневмонії або, якщо інфекція пошириться для мозку - криптококовий менінгіт, що загрожує життю.

Замислюючись над цими неприємностями, подумайте, що в США щороку споживається 50 мільярдів пінтів та 67 мільярдів банок пива, повідомляє Інститут пива. "Це була мудра людина, яка винайшла пиво", - сказав Платон.

Насправді, сказав Джим Кох, засновник і власник Boston Beer Company, пивоварів Сем Адамс, "Існує певна суперечка про те, що було першим - пиво чи хліб. Здається, швидше за все це було пиво".

Дріжджі - зокрема S. cerivisiae, що використовуються як у пиві, так і в хлібі - Кох назвав "чудо-організмом". Він пояснив: "Є люди, які будуть стверджувати, що цивілізація почалася для того, щоб люди могли виготовляти пиво. Вони придумали, як вирощувати зерно, але їм потрібно було зрозуміти, як перетворити зерно на джерело живлення та безпечну гідратацію".

Спирт, що утворюється при бродінні дріжджів - розщеплюючи вуглець до вуглекислого газу та етанолу (спирту) - є одним із найпотужніших доступних стерилізуючих агентів. Ось чому, сказав Кох, навіть "Паломники" не упакували "Мейфлавер" у бочки з водою, які могли б переносити серед них всілякі шкідливі організми - тиф, холеру та гепатит.

"Натомість вони забезпечували його пивом, - сказав він, - майже галон в день для кожного чоловіка, жінки та дитини".

Справа не в тому, що фобійні пуритани були пишними шафами. "Причиною було те, що пиво було безпечною формою гідратації", - сказав Кох. Спирт, що утворюється при бродінні дріжджів, вбиває кожен потенційно шкідливий організм пива. "Коли Бог створив Всесвіт, - сказав Кох, - він або вона не зробили нічого шкідливого для людей, що може рости в пиві".

Богів закликали, дякували і проклинали, оскільки греки приписували Діонісу створення вина та виноробство. Але саме француз Луї Пастер відкрив нові знання, яких навіть боги ніколи не передавали. У 1857 році Пастер створив область мікробіології, коли довів, що спиртове бродіння ведеться живими дріжджами, а не хімічною реакцією або магією. З тих пір виноградарства намагаються скористатися новим розумінням дріжджів, яке відкрила для них мікробіологія.

Одним з виноробів, якого відзначають за допомогою "диких" дріжджів для виготовлення того, що багато хто вважає його чарівним цинфенделем, є Джоель Петерсон. Власник винзаводу Ravenswood, що базується в Сономі, сказав мені, що віддає перевагу місцевим дріжджам, які знаходяться на винограді, який він використовує, оскільки вони використовуються протягом тисячоліть у традиційному виноробстві, яке він практикує. "Я отримую більш цікавих персонажів із бродіння диких дріжджів, ніж я отримую з моноклонального бродіння дріжджів", - сказав він.

Оскільки потрібно більше часу - і, отже, коштує дорожче - щоб дикі дріжджі бродили природними темпами, Петерсон сказав, що більшість великих комерційних винзаводів "дають переважну дозу Saccharomyces", тому вони домінують над іншими, швидше бродять і, швидше за все, для отримання передбачуваного постійного смаку.

Не випадково Петерсон вибрав менш пройдений шлях із менш передбачуваними корінними дріжджами: його досвід мікробіолога добре підготував його. У своєму попередньому напрямі роботи Петерсон тісно співпрацював з дріжджами - хоча патогенного типу. Будучи медичним дослідником, він вивчав хронічний слизово-шкірний кандидоз, імунний розлад, при якому відсутність стійкості до Candida викликає періодичні або стійкі інфекції шкіри, слизових оболонок та нігтів, як правило, Candida albicans.

Петерсон сказав, що важливо розуміти, що кожен тип дріжджів процвітає або гине відповідно до їх конкретного режиму харчування та середовища. "Неспеціаліст каже" дріжджі ", і це все, що вони отримують", - сказав він. "Я сподіваюся, ви дійсно дасте зрозуміти, що ці дріжджі дуже відокремлені одна від одної. Отже, Saccharomyces ніколи не поводиться як Candida. У неї є господар і їжа, яка йому подобається. Якщо ви покладете Candida albicans у виноградну кашку, вона загине. "

Однак у піхві Candida не тільки живе, але й справді може здичавитись, якщо суміш дріжджів і бактерій є невдалою.

Це трапляється, коли жінка, наприклад, приймає антибіотики, які зменшують кількість бактерій лактобактерій у піхві, або рівень її естрогену підвищується під час вагітності або від прийому високих доз естрогенних протизаплідних таблеток або гормональної терапії. Це також може статися, коли діабет не контролюється або імунна система порушена ВІЛ або іншим фактором. Хоча це зазвичай не передається статевим шляхом, це може бути.

Джилл Маура Рабін, доктор медичних наук, професор акушерства та гінекології та завідувач урогінекології в медичній школі Hofstra North Shore-LIJ в Хемпстеді, штат Нью-Йорк, пояснила, що нормальний рН піхви становить 3,8-4,2. "Якщо ви підтримуєте нормальну вагінальну кислоту, майже неможливо вирощувати дріжджі або флору у піхві", - сказала вона.

Тим не менше, "дріжджі колонізуються приблизно у 80 відсотків жінок", - сказав Рабін, додавши: "Важливість вагінальної флори з точки зору загального стану здоров'я є дзеркалом того, що відбувається в організмі".

Рабін сказав, що розумно зважувати ризики та переваги лікування дріжджової інфекції самостійно порівняно з відвідуванням лікаря. "Ви самі виграєте тим, що економите гроші та час", - сказала вона. "Але ризик самолікування полягає в тому, що ви можете витратити гроші на те, що вам не потрібно, маскуючи те, що є, і ускладнюючи лікування".

Для жінок, які вже "були там, зробили це", Рабін сказав, що добре лікуватися, якщо ви впевнені в тому, з чим маєте справу. У своєму телефонному інтерв’ю вона пояснила: "Для людей, які добре знають себе і мають класичні симптоми, раніше мали [дріжджові інфекції] і не мали інших супутніх захворювань, я не вважаю, що існує ризик сходити в аптеку та лікувати це ".

З іншого боку, Рабін рекомендує звернутися до лікаря, якщо ви не схильні до дріжджових інфекцій або це не проходить через безрецептурне лікування.

Щоб тримати Candida в руці, Рабін рекомендує регулярно приймати пробіотики, в ідеалі в йогурті. "Я вважаю за краще, щоб люди отримували свої добавки в їжу", - сказала вона. Вона також запропонувала Luvena, вагінальний "пребіотик", який стимулює ріст здорових бактерій лактобактерій; вагінальне желе з кислотою, яке можна використовувати тричі на тиждень відразу після менструації, коли рН підвищується; або супозиторії з борною кислотою, особливо для вагітних.

Для жінок, схильних до повторних інфекцій - жінки з надмірною вагою, які харчуються з високим вмістом вуглеводів, зазвичай повторюються - Рабін сказав, що носіння бавовняної білизни є обов’язковим. "Бавовна є більш вбираючою, але волокна також мають повітряний простір там, де нейлону немає", - пояснила вона. Жінкам, які страждають на хронічні дріжджові інфекції, Рабін пропонує прості поради щодо принаймні часткового вирішення проблеми: "Йди в командос", - сказала вона.

Ви можете носити бавовняну маску на обличчі, але все одно дуже ймовірно вдихатимете десь, у якийсь час, суперечки Cryptococcus neoformans. Якщо ваша імунна система серйозно не порушена, ви, мабуть, ніколи не дізнаєтесь, що саме цей збудник поселився у вашому тілі.

До того, як антиретровірусна терапія (АРТ) стала доступною в середині 90-х років, п’ять-десять відсотків людей із запущеною стадією нелікованої ВІЛ-інфекції, відомої як СНІД, мали великий ризик розвитку кашлю, лихоманки та задишки, пов’язаних із криптококозом у легені. Не маючи імунної сили стримувати C. neoformans та його настільки ж підступного родича Cryptococcus gattii, гриб ще більше руйнує, якщо заражає центральну нервову систему. Лихоманка, головний біль та зміна психічного стану є одними із страшних ознак того, що криптокок викликає запалення мозку та мозкових оболонок, відомих як криптококовий менінгіт.

Криптококоз діагностується за допомогою мікроскопічного обстеження, посіву тканин або рідини в організмі або швидкого тесту на кров та/або ліквор. Лікування безсимптомного, легкого або середнього ступеня захворювання передбачає принаймні шість місяців призначення протигрибкових препаратів, як правило, флуконазолу або ітраконазолу.

За підрахунками Центрів з контролю та профілактики захворювань, щороку у всьому світі реєструється мільйон нових випадків криптококового менінгіту. За оцінками смертності від 50 до 70 відсотків, від цієї хвороби загине 625 000 людей - більшість із них в Африці на південь від Сахари, де це одна з основних причин смерті ВІЛ-позитивних людей. Сьогодні в США спостерігається лише від двох до семи випадків на 1000 людей при рівні смертності близько 12 відсотків. Навіть якщо це не вбиває вас, CDC каже, що менінгіт C. neoformans може призвести до постійних неврологічних пошкоджень.

"На щастя, все більше і більше ВІЛ-позитивних людей отримують лікування", - сказав Кеннет Х. Майер, доктор медичних наук, директор з медичних досліджень Інституту Фенвей у Бостоні та професор медицини в Гарвардській медичній школі. Зауваживши, що інші групи населення все ще перебувають у групі ризику - в тому числі люди, які перебувають на хіміотерапії, - Майер сказав, що "рівень криптококозу в США різко впав серед людей з ВІЛ". Він додав: "Якщо люди з ВІЛ починають лікування і дотримуються їх лікарських препаратів, їх ризики надзвичайно низькі".

Дріжджі різко знизили ризик зараження ВІЛ, а також іншими смертельними патогенами. Знову Saccharomyces cerevisiae забезпечує здоров’я та добробут людства - не тільки в наших пекарнях, пивоварнях та виноробнях, але і в наших лабораторіях.

Завдяки сучасній біотехнології фактор 8 - білок згортання крові, якого не вистачає гемофілікам - виробляється в генетично змінених S. cerivisiae. До появи на початку 1990-х років рекомбінантних синтезованих факторних продуктів фактор 8 виготовлявся з донорської плазми людини. У 1980-х десятки тисяч гемофіліків, які залежали від "фактору" життя, були заражені ВІЛ та померли від СНІДу в результаті заражених продуктів Фактора 8.

Окрім інших чудових та корисних якостей, ви можете назвати S. cerivisiae господарем з найбільшою кількістю. Його також називають найважливішим організмом у сучасній біотехнології.

Саме в лабораторії Джеральда Р. Фінка, професора біології з Інституту біомедичних досліджень Уайтхеда з Массачусетського технологічного інституту, був відкритий процес, який дозволяє дослідникам вводити чужорідний шматок ДНК в клітини дріжджів і експресувати його в наступних поколіннях дріжджі.

У інтерв'ю Фінк розповів, як його відкриття змусили вчених не тільки виробляти фактор 8 із S. cerivisiae, але також вакцину проти гепатиту В, Гардісил (для ВПЛ) та багато інших біофармацевтичних препаратів для людей та тварин. Оскільки дріжджі, як і клітини людини, є еукаріотичними - вони мають ядро, мембранозв’язані органели та мітохондрії - біотехнологічні методи зробили дріжджі головними господарями для генів людини.

"Багато з того, що люди вводять їм, - сказав Фінк, - це вакцини, які є людським білком, виготовленим на дріжджах шляхом введення гена від людей у дріжджі".

Половина інсуліну, який використовується для управління метаболічним дисбалансом 366 мільйонів діабетиків у світі, виробляється в Saccharomyces. Решта продукується бактерією, кишковою паличкою - більш відомою як Е. coli, винуватцем регулярних спалахів інфекції із забрудненої їжі та води, що призводить до блювоти та діареї, а також може призвести до ниркової недостатності.

Фінк сказав, що у біотехнологічних програмах S. cerivisiae, звичайні хлібні дріжджі, кращі перед кишковою паличкою не тільки тому, що вони розмножуються плідно, але тому, що вони безпечні. Навіть після його використання для отримання вірусних антигенів, що використовуються у вакцинах, "ви можете годувати його тваринами", сказав він. Оскільки з невеликої партії можна отримати буквально тисячі фунтів дріжджів, Фінк додав: "Ви можете отримати неабияку копійку за Saccharomyces", продавши надлишок непотрібного.

"Це стає більшою проблемою, коли ви маєте справу з біопаливом, - пояснив він, - оскільки, зрештою, як і в будь-якому індустріальному процесі, у вас є проблема в тому, що ви виробили стільки, що ви робите з матеріалом ? " E. coli використовується для виробництва багатьох інших біотерапевтичних засобів. Але після того, як ви отримаєте від цього бажане, виникає проблема величезної кількості шкідливого організму. Ось чому, сказав Фінк, "існують процеси, для яких люди використовують кишкову паличку, але якщо у вас є вибір, ви робите це на дріжджах".

Оскільки наукові знання зростають, а дріжджі продовжують збільшувати свою корисність та цінність для різних галузей промисловості, очевидно, що потенціал цих мікроорганізмів далеко не вичерпаний.

Звичайно, не всі з ентузіазмом ставляться до всього, що зробило можливим біотехнології, про що свідчить постійно зростаючий рух проти так званих ГМО (генетично модифікованих організмів) у сільському господарстві та продовольстві.

Але в той час, як суперечки вирують щодо того, чи має ГМО в наших продуктах харчування негативні наслідки, здається, потрібна певна перспектива. Доктор Фінк заявив, що дослідження Національної дослідницької ради не показали доказів негативних наслідків. Вказуючи на величезні переваги фармацевтичних продуктів, виготовлених з генетично модифікованих дріжджів, він додав: "Чому не можна їсти речі, але добре вводити їх у свої вени?"

Найбільш популярний

1 Політичний некролог для Дональда Трампа

Наслідки його правління затягнуться. Але демократія вижила.

2 Один день, 3000 смертей

Сьогодні пандемія встановила руйнівний рекорд. Це буде не останнє.

3 „Це має бути першим твоїм“

Поводитись так, ніби Трамп намагається здійснити державний переворот - найкращий спосіб упевнитись, що він цього не зробить.

4 Небезпека припускати, що сімейний час необхідний

Американцям, які відчайдушно хочуть побачити своїх близьких, потрібна порада, яка виходить за рамки "Просто скажи ні".

5 Справжня причина, яку американці не карантинують

Багато штатів вимагають карантину щодо відвідувачів, але насправді їх застосовує лише один: Гаваї.

6 Чому я обрав Ллойда Остіна міністром оборони

Нам потрібен лідер, який перевіряється та відповідає викликам, з якими ми стикаємось у цей момент.

7 Як Байден повинен розслідувати Трампа

Проступки та руйнівні дії - це легіон. Новий президент повинен зосередитися на цих трьох.

8 Остаточний сплеск пандемії буде жорстоким

За вихідні середньоденний рівень смертності від COVID-19 досяг весняного піку.

9 Як ікона Queer створила святковий фільм року

Двадцять років після того, як вона стала значком ЛГБТК за роль у фільмі "Але я вболівальниця", режисерка Кліа Дювал побила рекорди з "Найщасливішим сезоном", ром-ком про дивну радість.

10 Секрет побиття виборчого коледжу

Про скасування суперечливого демократичного інституту, здається, не може бути й мови. Але є ще спосіб обійти це.