Хафния | |
---|---|
Культуры Hafnia alvei | |
Научная классификация | |
Домен: | |
Тип: | |
Сорт: | |
Заказ: | |
Семья: | |
Род: | Хафния Мёллер, 1954 [1] |
Разновидность | |
Hafnia alvei |
Hafnia — род грамотрицательных,факультативно анаэробных , палочковидных бактерий семействаHafniaceae .
H. alvei является комменсалом желудочно-кишечного тракта человека и обычно не патогенен , но может вызывать заболевание у пациентов с ослабленным иммунитетом . Он часто устойчив к нескольким антибиотикам, включая аминопенициллины .
Название происходит от Hafnia , латинского названия Копенгагена .
Hafnia alvei используется в молочной промышленности в качестве молочного фермента, а в последнее время — в качестве пробиотика [2] [3], входящего в состав пищевых добавок.
Род Hafnia является одним из более чем 40 родов, которые в настоящее время составляют порядок Enterobacterales .
Хотя Мёллер первоначально описал этот род в 1954 году, легитимность этой группы постоянно оспаривалась в течение следующих двух десятилетий, часто упоминаясь под синонимами, такими как « Enterobacter alvei », « Enterobacter aerogenes subsp. hafniae » и « Enterobacter hafniae », но в литературе она в основном упоминается под своим нынешним названием Hafnia alvei . [4] [5]
В 1977 году исследование пришло к выводу, что в конце производства камамбера Hafnia alvei остается доминирующим видом. Hafnia alvei — это психротрофный штамм, который может развиваться при низких температурах, что означает, что он не прекращает расти во время фазы хранения сыра в отличие от E. coli . [6]
В 1983 году Enterobacterales были обнаружены в свежем камамбере: [7] 51% идентифицированных Enterobacterales были штаммами Hafnia alvei по сравнению с всего лишь 9% Escherichia coli . Эти авторы также показали, что Hafnia alvei росла до высокой концентрации в сыре (до 10 7 КОЕ/г), как в сыром молоке, так и в пастеризованных молочных сырах.
Несколько лет спустя, в 1987 году, испанская группа исследователей обнаружила Hafnia alvei в сыром овечьем молоке, составляя 6,5% от общего числа присутствующих видов Enterobacterales . [8]
В 2014 году совместное исследование созревания сыра, в котором приняли участие французский Национальный институт сельскохозяйственных исследований и итальянский университет, выявило H. alvei в сыром молоке, используемом для производства традиционного сыра Качокавалло Пульезе. [9]
Hafnia alvei также присутствует в ферментированных продуктах, отличных от молочных. На протяжении многих лет ее обнаруживают в традиционных блюдах по всему миру.
В 1987 году американские ученые, изучающие Brassicaceae, обнаружили Hafnia alvei при анализе микрофлоры свежесобранной листовой капусты. Они считали, что Hafnia alvei возникла из-за загрязнения почвы , но не обязательно как патоген. [10]
Hafnia также была обнаружена в ферментированных семенах кофе в Эфиопии и Огайо, США. [11] Американские исследователи изучали микробиом семян кофе и идентифицировали Hafnia alvei среди множества других штаммов и видов, включая 13 видов Enterobacterales . [12] Это исследование подчеркнуло, что богатство микробиома семян было связано с процессом ферментации и качеством кофе. Самым богатым отрядом идентифицированных бактерий был Enterobacterales, содержащий Hafnia alvei. Это семейство часто встречается во влажных и богатых питательными веществами средах, похожих на условия обработки кофе. Таким образом, они могут играть решающую роль в ферментации.
Hafnia alvei также была обнаружена в коммерческом кимчи , традиционном корейском блюде, приготовленном из азиатской капусты, редиса, специй и соленых ферментированных морепродуктов. Ученые предполагают, что источником Hafnia в этом случае являются ферментированные морепродукты. [13]
В 2004 году мексиканские ученые выделили Hafnia alvei (среди других бактерий, таких как Lactobacillus acidophilus или plantarum ) из пульке — традиционного напитка, приготовленного из ферментированного магея (также известного как агава ). [14]
И наконец, Hafnia alvei также была выделена из мясных продуктов, в частности, из охлажденной говядины из-за присутствия Hafnia alvei на забитом скоте. Ее можно найти вместе с E. coli в чоризо , популярной полусухой ферментированной испанской колбасе. [15] Сообщалось также, что ферментированные колбасы, произведенные в Испании, содержат штамм Hafnia alvei , ответственный за выработку гистамина, который имеет решающее значение для процесса созревания. [16]
В большинстве стандартных текстов по микробиологии в качестве источников, из которых можно выделить гафнии, указаны млекопитающие, птицы, рептилии, рыбы, почва, вода, сточные воды и пищевые продукты.
Желудочно-кишечные тракты животных, и в частности млекопитающих, по-видимому, являются очень распространенной экологической средой обитания для hafniae . Палеомикробиологические исследования выявили H. alvei , происходящий из образцов кишечной массы и осадка, собранных из останков мастодонта возрастом 12 000 лет в Мичигане и Огайо. В исследовании 642 австралийских млекопитающих Гордон и Фицгиббон [17] обнаружили, что H. alvei был третьим наиболее распространенным кишечным видом, идентифицированным после Escherichia coli и E. cloacae . Выделение H. alvei было в значительной степени связано с восстановлением от сумчатых плотоядных и грызунов-мышей.
Hafniae также время от времени обнаруживались в образцах навоза вьючных животных, собранных на тропах национальных парков, а также у 7% исследованных образцов гризли и черного медведя. [18]
Среди видов птиц H. alvei часто выделялся у хищных птиц, включая соколов, сов и стервятников; даже у высокогорных альпийских завирушек, которые практически не контактируют с людьми, были выделены Hafnia с частотой от 3% до 16%. [19]
Другими источниками H. alvei являются рептилии (змеи и сцинки), беспозвоночные, насекомые, рыбы и летучие мыши.
Согласно нескольким публикациям, Hafnia alvei присутствует как доминирующий вид во время созревания сыра из сырого молока. [20]
Hafnia alvei — психротрофная бактерия, которая появляется в сыром молоке и продолжает расти в сырах, таких как камамбер . Размножение является ключевым фактором в процессе ферментации и созревания сыра.
Начиная с 1979 года исследования французского сыра привели к выявлению корреляций между ростом Hafnia alvei и химическими параметрами во время производства сыра. Несколько исследователей подсчитали, что уровень H. alvei достигает 10 7 КОЕ/г в конце процесса созревания и показали, что кривая его роста тесно связана с повышением pH. Аналогичным образом, Мунье и др. определили содержание H. alvei около 10 9 КОЕ/г в модельном сыре-мазке (мягкий сыр).
Обширные исследования традиционных сыров, употребляемых в пищу в течение многих лет, выявили присутствие Hafnia alvei в молочных продуктах на протяжении более тридцати лет.
В заключение следует отметить , что в сыром молоке содержится большое количество Hafnia alvei , которая играет большую роль в ароматизации сыра, поскольку влияет на кислотность и способность вырабатывать свободные аминокислоты.
Hafnia либо намеренно добавляется в процессе сыроделия, либо уже присутствует в составе молочной микрофлоры. Она участвует в процессе ферментации и созревании сыров. Метаболические исследования показали, что H. alvei играет ключевую роль в процессе созревания и развитии типичного сырного вкуса.
Из-за этих свойств, влияющих на кислотность и вкус, H. alvei используется в производстве нескольких сыров, таких как чеддер, гауда и камамбер, а также в ливаро и других сырах из сырого молока. H. alvei также продается в ЕС как созревающая культура для камамбера с сильным ароматом (Aroma-Prox AF 036, предоставленная Bioprox SAS, Франция) или как смесь микроорганизмов для мягкого сырного вкуса (Choozit Cheese cultures ARO 21-HA LYO 10 D, предоставленная Danisco Denmark Архивировано 30 марта 2013 г. на Wayback Machine ).
Исследование экосистемы модели сыра, проведенное в 2013 году, выявило роль Hafnia alvei в подавлении роста штамма E. coli O26:H11 без изменения pH или концентрации молочной кислоты. Hafnia alvei действительно производила небольшое количество биогенных аминов, таких как путресцин и кадаверин, но они не влияли на общий уровень летучих ароматических соединений. [21]
Интерес к рулету Hafnia alvei в сыроделии растет. Проект 2007 года ANR (Французское национальное исследовательское агентство) (GRAMME) оценивает преимущества и риски Hafnia alvei в сыроделии и изучает потенциальные функции для расширения его применения в других пищевых продуктах.
Hafnia растет в среде, содержащей от 2% до 5% NaCl, в диапазоне pH от 4,9 до 8,25 и температурных градиентах от 4 °C до 44 °C; [22] оптимальная температура для роста, как сообщается, составляет 35 °C. [4]
Существует общее мнение, что почти 100% штаммов Hafnia растут на агарах MacConkey, Hektoen enteric, эозин-метиленовом синем и ксилозо-лизин-дезоксихолатном агаре, все из которых являются дифференцированными средами с умеренной селективностью. [22]
На более ингибирующих селективных средах от 25% до 60% штаммов не растут на агаре сальмонеллы-шигеллы (SS), в то время как от 75% до 100% изолятов ингибируются на среде с бриллиантовым зеленым. Классические штаммы H. alvei являются лактозо- и сахарозоотрицательными и, как таковые, появляются в виде неферментирующих колоний на энтеросолюбильных изолирующих средах.
На умеренно селективных агарах они обычно выглядят как крупные, гладкие, выпуклые, полупрозрачные колонии диаметром 2–3 мм с ровным краем; некоторые могут иметь неровную границу. [5]
Иммунохимия липополисахаридов ( ЛПС) Hafnia чрезвычайно сложна. Все ЛПС H. alvei, по-видимому, содержат глюкозу, глюкозамин, гептозу и 3-дезоксиоктулозоновую кислоту. Некоторые ЛПС также содержат другие аминосахара или углеводы, такие как манноза, галактоза, галактозамин и маннозамин. Основная олигосахаридная структура некоторых штаммов состоит из идентичной гексасахаридной структуры, состоящей из двух остатков D-глюкозы, трех остатков LD-гептозы и одного остатка 3-дезоксиоктулозоновой кислоты. В этом роде наблюдается обширное серологическое и иммунологическое разнообразие, и активные исследования в этой области продолжаются. [23]
В 1969 году Барбе описал два биотипа H. alvei , основанные на ферментации D-арабинозы и салицина и на гидролизе эскулина и арбутина. [5] Одной из проблем, с которой сталкиваются микробиологи, является попытка разработать биохимические тесты, которые могут легко отличить большинство штаммов группы ДНК 1 ( H. alvei sensu stricto) от изолятов группы ДНК 2 (неназванный вид Hafnia ). Эти две группы можно было отличить друг от друга с помощью серии тестов. Ни один из тестов не был полностью дискриминирующим, но подвижность через 24 часа была лучшим предиктором группы ДНК (группа ДНК 1, 9% положительных; группа ДНК 2, 100% положительных).
Информация о патогенности Hafnia alvei ограничена . Вероятно, это связано с низкой частотой встречаемости этого вида при заболеваниях человека и с тем фактом, что нет четко выраженных синдромов заболеваний, связанных с H. alvei . Текущую информацию о патогенности Hafnia можно рассматривать с двух точек зрения: факторы вирулентности, потенциально действующие при внекишечных инфекциях, и те, которые ограничены в первую очередь кишечником. [5] В исследовании упоминается, что мыши, которым вводили hafniae внутрибрюшинно, не поддавались инфекции. [5]
H. alvei — редкий патоген для человека, несмотря на возросшее внимание медицинского сообщества за последнее десятилетие из-за его возможной связи с гастроэнтеритом.
Не существует хорошо описанных вспышек заболеваний, вызванных H. alvei , в которых эпидемиологические, клинические и лабораторные корреляты в подавляющем большинстве случаев подтверждали бы неоспоримую роль гафний в этих заболеваниях. [5]
В исследовании 17 изолятов Hafnia alvei (« Enterobacter hafniae »), полученных клиникой Майо с 1968 по 1970 год, только 5 изолятов (29%) были признаны клинически значимыми. [24] Во всех пяти из этих случаев H. alvei был определен как вторичный патоген (респираторный: 2; абсцесс: 3). В целом, средний возраст инфицированных или колонизированных H. alvei составил 52,9 года, при соотношении мужчин и женщин 1: 1,1. Чуть более 50% всех изолятов были получены нозокомиальным путем, включая все пять, связанных с инфекцией. [24] Только в двух случаях H. alvei был получен в чистой культуре, и ни в одном случае штамм не был клинически значимым.
Интересно подчеркнуть, что ATCC считает, что все штаммы Hafnia alvei относятся только к уровню биологической безопасности 1. [25] Кроме того, Ричард определил наличие 10 8 жизнеспособных клеток на грамм сыра, что предполагает ежедневное потребление более 10 9 бактерий в день (расчет основан на порции 30 г), что указывает на хороший профиль безопасности Hafnia alvei при ежедневном потреблении. [26]
Безопасность Hafnia alvei у иммунокомпетентных пациентов выглядит совершенно очевидной и подтверждается уже более 4 десятилетий.
Сток и др. описывают исследование, в котором 76 изолятов H. alvei были исследованы на их восприимчивость к 69 антибиотикам или препаратам. Общая закономерность, которая вытекает из этого исследования, заключается в том, что hafniae обычно восприимчивы к карбапенемам, монобактамам, хлорамфениколу, хинолонам, аминогликозидам и антифолатам (например, триметоприм-сульфаметоксазолу) и устойчивы к пенициллину, оксациллину и амоксициллину плюс клавулановая кислота. Восприимчивость к тетрациклинам и цефалоспоринам различна. [27]
Испанское исследование [28] , включающее кишечные патогены, также обнаружило, что 32 штамма H. alvei были универсально восприимчивы ко всем хинолонам (включая гемифлоксацин и грепафлоксацин), цефотаксиму, гентамицину, ко-тримоксазолу и наладиксовой кислоте; 78% штаммов в этом исследовании были восприимчивы к доксициклину. Некоторые штаммы H. alvei продуцируют как низкоуровневые индуцируемые цефалоспориназы (чувствительные к цефтазидиму), так и высокоуровневую конститутивную цефалоспориназную активность, которая устойчива к цефтазидиму.
Клиническое исследование, в котором изучалось воздействие штамма H. alvei HA4597 на людей с избыточным весом, показало превосходную безопасность этой бактерии. [29]
Гафния вырабатывает белок, называемый казеинолитической протеазой B (ClpB), который, как было показано, является имитатором гормона α-МСГ , участвующего в чувстве сытости. [30]
Было показано, что некоторые бактерии Enterobacterales , такие как Hafnia alvei, естественным образом регулируют аппетит. [31]
Более конкретно, штамм Hafnia alvei HA4597 был протестирован на мышах ob/ob и мышах с ожирением и избыточным весом, которым давали диету с высоким содержанием жиров, после введения через зонд . В этих двух моделях штамм Hafnia alvei показал хорошую переносимость, снижение набора веса и жировой массы в обеих моделях ожирения и значительное снижение потребления пищи у мышей ob/ob . [32]
Другое исследование [33], описывающее введение штамма HA4597 самцам мышей ob/ob с гиперфагией, получавшим диету с высоким содержанием жиров , показало значительное снижение (по сравнению с нелечеными или леченными орлистатом мышами) массы тела, жира в организме и потребления пищи, а также у леченных мышей снижение уровня сахара в крови, общего холестерина в плазме и аланинаминотрансферазы .
В 2021 году в научном журнале Nutrients были опубликованы результаты [29] 12-недельного клинического исследования, сравнивающего пероральный прием штамма HA45597 с плацебо. Это проспективное, многоцентровое, двойное слепое, плацебо-контролируемое и рандомизированное исследование с участием 236 добровольцев с избыточным весом (ИМТ от 25 до 29,9 кг/м2) клинически подтвердило доклинические данные. Первичная конечная точка эффективности «потеря веса» была достигнута: статистически значимая разница наблюдалась в пользу группы Hafnia alvei в доле субъектов, которые потеряли не менее 3% массы тела за 12 недель (57,7% в группе Hafnia против 41,7% в группе плацебо, p=0,028). Среди достигнутых вторичных конечных точек было отмечено статистически значимое увеличение чувства сытости. Кроме того, эффект штамма также больше, чем плацебо, в уменьшении окружности бедер. Только Hafnia alvei HA4597 оказал влияние на уровень холестерина и вызвал снижение уровня сахара в крови.
Научный журнал Nature недавно квалифицировал штамм Hafnia alvei HA4597 как «точный пробиотик», то есть пробиотик, штамм и механизм действия которого полностью описаны и поняты с научной точки зрения. [34]
Французская компания TargEDys [35] , которая продемонстрировала, что штамм Hafnia alvei HA4597 может стимулировать чувство сытости с помощью белка ClpB и помогать естественным образом контролировать аппетит и терять вес, провела исследования, позволяющие вывести этот пробиотик на рынок.
Hafnia alvei — это бактерия пищевого класса. Она не указана в каталоге новых продуктов питания Европейской комиссии. Она указана в датском списке нотифицированных микробных культур, используемых в пищевых продуктах. [36]
Hafnia alvei входит в положительный список IDF (Международная федерация молочной промышленности) микробных пищевых культур (MFC), демонстрирующий требования безопасности ферментированных пищевых продуктов для использования во всем мире. [37] Он также классифицируется как натуральный продукт для здоровья в канадском NNHPD (Директорат по натуральным и безрецептурным продуктам для здоровья). [38]
Штамм H. alvei HA4597 в настоящее время продается во Франции как пищевая добавка, связанная с цинком и хромом под названиями EnteroSatys (TargEDys) и Symbiosys Satylia Chromium and Zinc лабораторией (Biocodex), а также с гуараной и хромом под названием EnteroSatys Weight Management. Он также распространяется в Португалии (Symbiosys Satylia), Италии (Satilia), Хорватии (EnteroSatys), Турции (Satylia) и Германии (SymbioLife Satylia).