Methanobrevibacter smithii - Methanobrevibacter smithii
Methanobrevibacter smithii | |
---|---|
Vědecká klasifikace | |
Doména: | |
Kmen: | |
Třída: | |
Objednat: | |
Rodina: | |
Rod: | |
Druh: | M. smithii |
Binomické jméno | |
Methanobrevibacter smithii Balch a Wolfe 1981 |
Methanobrevibacter smithii je převládající archaeon v mikrobiota z lidské střevo. M. smithii má tvar coccobacillus. Hraje důležitou roli v efektivním trávení z polysacharidy (komplexní cukry) konzumací konečných produktů bakteriální fermentace. Methanobrevibacter smithii je jednobuněčný mikroorganismus z Archaei doména. M. smithii je methanogen a hydrogenotrof který recykluje vodík kombinací s oxid uhličitý na metan. Odstranění vodíku M. smithii Předpokládá se, že umožňuje zvýšení extrakce energie z živin přesunem bakteriální fermentace na více oxidované konečné produkty.[1]
Důležitost v lidském střevě
Člověk střevní mikrobiota sestává ze tří hlavních skupin mikroorganismů spotřebovávajících vodík nebo hydrogenotrofy: methanogeny včetně M. smithii; rozličný acetogenní bakterie; a bakterie redukující síran. Různé role těchto mikroorganismů pomáhají pochopit, jak metabolismus vodíku ovlivňuje účinnost dietní fermentace.[2] Akumulace vodíku ve střevě snižuje účinnost mikrobiální fermentace i výtěžek energie. Methanogenní archea jsou proto zvláště významné pro lidské střevo, protože jsou klíčové při odstraňování přebytečného vodíku.[1] M. smithii je nejčastější methanogenní archeon v lidské střevní mikroflóře. M. smithii je prvořadý v zažívacích procesech a má vysokou prevalenci v lidské výkaly.[3]
Ve střevní mikroflóře dominuje gramnegativní Bacteroidetes, a Firmicutes (většinou grampozitivní ). Archaea jsou nejvýrazněji reprezentovány methanogenními M. smithii. M. smithii je považován za terapeutický cíl pro manipulaci a adaptaci na střevní ekosystém.[4]
M. smithii má významné obohacení genů podílejících se na využití oxid uhličitý (CO.)2), vodíkový plyn (H2), a mravenčan pro methanogeneze. Má také neporušenou cestu umožňující CO2 využití genového shluku pro methanogenní spotřebu B. thetaiotaomicron-produkovaný metabolit.[4]
M. smithii podporuje methanogenní a nemethanogenní odstranění různých bakteriálních konečných produktů fermentace.[4]
Dominantní archeon v lidském střevním ekosystému ovlivňuje specificitu a účinnost bakteriálního trávení dietních polysacharidů. To ovlivňuje sklizeň kalorií a tělesný tuk. Vědci sekvenovali M. smithii genom, což naznačuje M. smithii může být terapeutickým cílem pro snížení energetické sklizně u obézních lidí.[4]
Buněčná stěna a buněčná membrána ve srovnání s bakteriemi
Buněčná stěna a buněčná membrána Methanobrevibacter smithii určit náchylnost k antibiotikům a statiny. Buněčná stěna se skládá z pseudopeptidoglykan (a ne peptidoglykan jako v bakteriích), díky čemuž je archaea odolná vůči lysozym a mnoho antibiotik, která interferují se syntézou buněčné stěny. Buněčná membrána se skládá z a lipidová dvojvrstva nebo monovrstva, jejíž páteř se skládá z isopren jednotky, na které se vztahuje glycerol podle éter vazby. Naproti tomu lipidová dvojvrstva bakterií sestává z a mastné kyseliny páteř, která je spojena s glycerolem pomocí ester pouto. Přítomnost izoprenových jednotek citlivých na statin v buněčné membráně archea umožňuje statinům selektivně interferovat s růstem archea, přičemž buněčná membrána bakterií zůstává nedotčena. I když bakterie nepoužívají ve své buněčné membráně izoprenové jednotky, jsou stále zapotřebí jinde. Tyto bakteriální izoprenové jednotky jsou však syntetizovány mevalonátová cesta (MEP), který není inhibován statiny.[5]
U anorektických pacientů
V roce 2009 proběhla největší studie na lidech obezita a střevní mikrobiota k dnešnímu dni byla provedena. Poruchy obezity jsou výsledkem nerovnováhy a mají vážné následky jako např kardiovaskulární onemocnění, Diabetes typu 2, a rakovina tlustého střeva. Střevní mikrobiota a životní prostředí přispívají k energetické nerovnováze díky své účasti na příjmu, přeměně a skladování energie. Metody nezávislé na kultuře ukázaly, že vysoký podíl methanogenů může obsahovat až 10% všech anaerobů v tlustém střevě zdravých dospělých. Kvantifikační průměr z M. smithii protože anorektická skupina byla mnohem větší než štíhlá a obézní skupina. Vyšší částky tedy M. smithii byly nalezeny u anorektických pacientů než u štíhlých pacientů.
Vývoj Methanobrevibacter v anorexie pacienti mohou být spojováni s adaptivním pokusem o optimální využití nízkokalorické stravy anorektických pacientů. Z tohoto důvodu, zvýšení M. smithii vede k optimalizaci transformace potravin u nízkokalorických diet. M. smithii může také souviset se zácpou, běžným stavem pro anorektické pacienty.[1]
M. smithii a zácpa
Pozorovací studie ukazují silnou souvislost mezi opožděným průchodem střevem a produkcí metanu. Experimentální údaje naznačují přímou inhibiční aktivitu metanu na tlusté svalstvo tlustého střeva a ilea a možnou roli metanu jako plynový vysílač. Statiny může inhibovat biosyntézu buněčné membrány archaealu zjevně bez ovlivnění počtu bakterií, jak bylo prokázáno u hospodářských zvířat a lidí. Tím se otevírá možnost terapeutického zásahu, který se zaměřuje na specifický etiologický faktor zácpy a zároveň chrání střevní mikrobiom. I když se obecně věří, že statiny inhibují produkci metanu prostřednictvím svého účinku na biosyntézu buněčné membrány, zprostředkovanou inhibicí HMG-CoA reduktáza, se hromadí důkazy o alternativním nebo dalším mechanismu účinku, při kterém statiny inhibují methanogeneze přímo. Zdá se, že tento další mechanismus může převládat, když lakton forma statinů, zejména lovastatin, je podáván.[5]
Reference
- ^ A b C Armougom F; Henry M; Lahvičky B; Raccah D; et al. (2009). "Monitorování bakteriálního společenství lidské střevní mikrobioty odhaluje nárůst Lactobacillus u obézních pacientů a methanogenů u anorektických pacientů ". PLOS ONE. 4 (9): e7125. doi:10.1371 / journal.pone.0007125. PMC 2742902. PMID 19774074.
- ^ Hansen, Elizabeth E .; Lozupone, Catherine A .; Rey, Federico E .; Wu, Meng; Guruge, Janaki L .; Narra, Aneesha; Goodfellow, Jonathan; Zaneveld, Jesse R .; McDonald, Daniel T. (2011-03-15). „Pan-genom dominantního lidského archaeonu spojeného se střevem, Methanobrevibacter smithii, studován u dvojčat“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 108 Suppl 1: 4599–4606. doi:10.1073 / pnas.1000071108. ISSN 1091-6490. PMC 3063581. PMID 21317366.
- ^ Bedis, D., Mireille, H. (2009). "Vysoká prevalence Methanobrevibacter smithii a Methanosphaera stadtmanae Detekováno v lidském střevě pomocí vylepšeného protokolu detekce DNA. “PLOS One 4 (9) e7063.
- ^ A b C d Buck, S., Hansen, E., (2007). "Genomické a metabolické adaptace Methanobrevibacter smithii do lidského střeva. “Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických 104, 10643-10648.
- ^ A b Gottlieb, K., Wacher, V., Sliman, J., & Pimentel, M. (2015). Přehledový článek: inhibice methanogenní archea statiny jako cílená strategie léčby zácpy a souvisejících poruch. Alimentární farmakologie a terapeutika.
Další čtení
Bang, Corinna; Weidenbach, Katrin; Gutsmann, Thomas; Heine, Holgar; Schmitz, Ruth A. (2014). „Intestinální Archaea Methanosphaera stadtmanae a Methanobrevibacter smithii aktivují lidské dendritické buňky“. PLOS ONE. 9 (6): e99411. doi:10.1371 / journal.pone.0099411. PMC 4051749. PMID 24915454.
Kim, Gene; Deepinder, Fnu; Morales, Walter; Hwang, Laura; Weitsman, Stacy; Chang, Christopher; Gunsalus, Robert; Pimentel, Mark (prosinec 2012). „Methanobrevibacter smithii je převládající methanogen u pacientů s IBS s převládajícím zácpou a metanem v dechu“. Trávicí choroby a vědy. 57 (12): 3213–3218. doi:10.1007 / s10620-012-2197-1. PMID 22573345.
externí odkazy
- Paul B.Eckburg, Paul W. Lepp a David A. Relman Archaea a jejich potenciální role v nemoci člověka
- Dermoumi, Heide L .; Ansorg, Rainer A.M. (2001). „Izolace a testování antimikrobiální citlivosti fekálních kmenů Archaeonu Methanobrevibacter smithii". Chemoterapie. 47 (3): 177–183. doi:10.1159/000063219. PMID 11306786.
- Galerie methanogenů -Methanobrevibacter smithii
- Stránka LSPN pro Methanobrevibacter
- Samuel BS; Hansen EE; Manchester JK; Coutinho PM; et al. (2007). „Genomické a metabolické adaptace Methanobrevibacter smithii na lidské střevo“. Proc Natl Acad Sci U S A. 104 (25): 10643–8. doi:10.1073 / pnas.0704189104. PMC 1890564. PMID 17563350.
- Vianna ME; Conrads G; Gomes BP; Horz HP. (2006). „Identifikace a kvantifikace Archea účastnících se primárních endodontických infekcí“. J Clin Microbiol. 44 (4): 1274–82. doi:10.1128 / JCM.44.4.1274-1282.2006. PMC 1448633. PMID 16597851.
- Ridlon JM; McGarr SE; Hylemon PB. (2005). „Vývoj metod pro detekci a kvantifikaci 7alfa-dehydroxylačních klostridií, Desulfovibrio vulgaris, Methanobrevibacter smithii, a Lactobacillus plantarum v lidských výkalech “. Clin Chim Acta. 357 (1): 55–64. doi:10.1016 / j.cccn.2005.02.004. PMID 15963794.
- Typ kmene Methanobrevibacter smithii ve společnosti BacPotápět se - metadatabáze bakteriální rozmanitosti