Метанобревибактер Смитии

Метанобревибактер Смитии
Научная классификация
Домен:	Архея
Королевство:	Эвриархеота
Сорт:	Метанобактерии
Заказ:	Метанобактерии
Семья:	Метанобактерии
Род:	Метанобревибактер
Разновидность:	М. Смитии
Биномиальное имя
	Метанобревибактер Смитии ; Балч и Вульф, 1981 г.

Methanobrevibacter smithii — преобладающий метаногенный архей в микробиоте кишечника человека. ^[1]. M. smithii имеет форму коккобациллы . Он играет важную роль в эффективном переваривании полисахаридов (сложных сахаров) , потребляя конечные продукты бактериальной ферментации (H ₂ , ацетат, формиат в некоторой степени). ^[2]. M. smithii — гидрогенотрофный метаноген , который использует водород путем соединения его с углекислым газом с образованием метана . Считается, что удаление водорода M. smithii позволяет увеличить извлечение энергии из питательных веществ за счет смещения бактериальной ферментации в сторону более окисленных конечных продуктов. ^[3]

Methanobrevibacter smithii обнаруживают также в зубных бляшках и во влагалище (при вагинозе ). ^[4]

Значение в кишечнике человека

человека Микробиота кишечника состоит из трех основных групп потребляющих водород микроорганизмов или гидрогенотрофов : метаногенов, включая M. smithii ; различные ацетогенные бактерии ; и сульфатредуцирующие бактерии . Различные роли этих микроорганизмов помогают понять, как водородный обмен влияет на эффективность пищевой ферментации. ^[5] Накопление водорода в кишечнике снижает эффективность микробной ферментации, а также выход энергии. Поэтому метаногенные археи особенно важны для кишечника человека, поскольку они играют решающую роль в удалении избытка водорода. ^[3] M. smithii — наиболее распространенный метаногенный архей в микробиоте кишечника человека. M. smithii играет первостепенную роль в пищеварительных процессах и широко распространен в человеческих фекалиях . ^[6]

В микробиоте кишечника преобладают грамотрицательные бактериоиды и бациллоты (в основном грамположительные ). Археи наиболее широко представлены метаногенным M. smithii . Считается, что M. smithii является терапевтической мишенью для манипуляций и адаптации к экосистеме кишечника. ^[7]

M. smithii имеет значительное обогащение генов, участвующих в утилизации углекислого газа (CO ₂ ), газообразного водорода (H ₂ ) и формиата ( HCO - 2 ) для метаногенеза . Он также имеет неповрежденный путь, позволяющий использовать кластер генов утилизации CO ₂ для метаногенного потребления метаболита, продуцируемого Bacteroides thetaiotaomicron . ^[7]

M. smithii способствует метаногенному и неметаногенному удалению разнообразных бактериальных конечных продуктов ферментации. ^[7]

Доминирующая архея в экосистеме кишечника человека влияет на специфичность и эффективность бактериального переваривания пищевых полисахаридов. Это влияет на количество калорий и жировых отложений человека. ^[7] M. smithii , наряду с некоторыми бактериями, чаще встречается у худощавых людей, чем у людей с избыточным весом. ^[8] Исследователи секвенировали M. smithii геном , что указывает на то, что M. smithii может быть терапевтической мишенью для снижения сбора энергии у людей, страдающих ожирением. ^[7]

Клеточная стенка и клеточная мембрана по сравнению с бактериями

Клеточная стенка и клеточная мембрана Methanobrevibacter smithii определяют чувствительность к антибиотикам и статинам . Клеточная стенка состоит из псевдопептидогликана (а не пептидогликана, как у бактерий), что делает архей устойчивыми к лизоциму и многим антибиотикам, которые мешают синтезу клеточной стенки. Клеточная мембрана состоит из липидного бислоя или монослоя, основная цепь которого состоит из изопреновых связанных с глицерином эфирными единиц , связями. Напротив, липидный бислой бактерий состоит из основной цепи жирных кислот , которая связана с глицерином сложноэфирной связью . Присутствие статин-чувствительных изопреновых единиц в клеточной мембране архей позволяет статинам избирательно вмешиваться в рост архей, оставляя при этом клеточную мембрану бактерий незатронутой. Хотя бактерии не используют изопреновые единицы в своей клеточной мембране, они все равно необходимы где-то еще. Однако эти бактериальные единицы изопрена синтезируются по мевалонатному пути (MEP), который не ингибируется статинами. ^[9]

У больных анорексией

крупнейшее на сегодняшний день исследование на людях, касающееся ожирения и микробиоты кишечника В 2009 году было проведено . Расстройства ожирения являются результатом дисбаланса и имеют серьезные последствия, такие как сердечно-сосудистые заболевания , диабет 2 типа и рак толстой кишки . Микробиота кишечника и окружающая среда способствуют энергетическому дисбалансу из-за ее участия в потреблении, преобразовании и хранении энергии. Независимые от культуры методы показали, что высокие доли метаногенов могут составлять до 10% всех анаэробов в толстой кишке здоровых взрослых. Среднее количественное определение M. smithii для группы анорексиков было намного выше, чем для группы худощавых и тучных людей. Таким образом, у пациентов с анорексией было обнаружено большее количество M. smithii , чем у худых пациентов.

Развитие Methanobrevibacter у пациентов с анорексией может быть связано с адаптивной попыткой оптимального использования низкокалорийной диеты пациентов с анорексией. Следовательно, увеличение количества M. smithii приводит к оптимизации трансформации пищи при низкокалорийных диетах. M. smithii также может быть связан с запором, распространенным заболеванием пациентов, страдающих анорексией. ^[3]

М. Смити и запор

Наблюдательные исследования показывают тесную связь между задержкой кишечного транзита и выработкой метана. Экспериментальные данные свидетельствуют о прямом ингибирующем действии метана на гладкие мышцы толстой и подвздошной кишки и о возможной роли метана в качестве газомедиатора . Статины могут ингибировать биосинтез клеточных мембран архей, по-видимому, не влияя на численность бактерий, как это было продемонстрировано на домашнем скоте и людях. Это открывает возможность терапевтического вмешательства, направленного на конкретный этиологический фактор запора, защищая при этом кишечный микробиом. Хотя обычно считается, что статины ингибируют выработку метана за счет их влияния на биосинтез клеточных мембран, опосредованного ингибированием ГМГ-КоА-редуктазы , накапливаются доказательства альтернативного или дополнительного механизма действия, при котором статины ингибируют метаногенез напрямую . Похоже, что этот другой механизм может преобладать при лактонной формы статинов, особенно ловастатина . применении ^[9]

Ссылки

^ Миллер, Терри Л.; Волин, Мейер Дж. (февраль 1982 г.). «Подсчет Methanobrevibacter smithii в фекалиях человека» . Архив микробиологии . 131 (1): 14–18. дои : 10.1007/BF00451492 . ISSN 0302-8933 .
^ Уитмен, Уильям Б., изд. (14 сентября 2015 г.). Руководство Берги по систематике архей и бактерий (1-е изд.). Уайли. дои : 10.1002/9781118960608.gbm00496 . ISBN 978-1-118-96060-8 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Армугом Ф; Генри М; Виалетты Б; Ракка Д; и др. (2009). «Мониторинг бактериального сообщества микробиоты кишечника человека показывает увеличение количества лактобактерий у пациентов с ожирением и метаногенов у пациентов с анорексией» . ПЛОС ОДИН . 4 (9): е7125. Бибкод : 2009PLoSO...4.7125A . дои : 10.1371/journal.pone.0007125 . ПМЦ 2742902 . ПМИД 19774074 .
^ Страховка, Н.; Мухопадхьяй, Б; Конвей де Макарио, Э; Галаск, Р; Дэниелс, Л. 1990. Метаногенные бактерии в образцах влагалища человека. Журнал клинической микробиологии, 28 (7), 1666–1668.
^ Хансен, Элизабет Э.; Лозупоне, Кэтрин А.; Рей, Федерико Э.; Ву, Мэн; Гугурге, Джанаки Л.; Нарра, Аниша; Гудфеллоу, Джонатан; Заневельд, Джесси Р.; Макдональд, Дэниел Т. (15 марта 2011 г.). «Пангеном доминантной человеческой археи, ассоциированной с кишечником, Methanobrevibacter smithii, изученный на близнецах» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 Приложение 1 (Приложение 1): 4599–4606. Бибкод : 2011PNAS..108.4599H . дои : 10.1073/pnas.1000071108 . ISSN 1091-6490 . ПМК 3063581 . ПМИД 21317366 .
^ Бедис, Д., Мирей, Х. (2009). «Высокая распространенность Methanobrevibacter smithii и Methanosphaera stadtmanae обнаружена в кишечнике человека с использованием улучшенного протокола обнаружения ДНК». ПЛОС Один 4(9) e7063.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Бак С., Хансен Э. (2007). «Геномная и метаболическая адаптация Methanobrevibacter smithii к кишечнику человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 104, 10643-10648.
^ Стенман Л.К., Бурселин Р., Лахтинен С. (2016). «Установление причинно-следственной связи между кишечными микробами, увеличением массы тела и метаболизмом глюкозы у людей - на пути к лечению пробиотиками». Полезные микробы . 7 (1): 11–22. дои : 10.3920/BM2015.0069 . ПМИД 26565087 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Готлиб К., Вахер В., Слиман Дж. и Пиментел М. (2015). Обзорная статья: ингибирование метаногенных архей статинами как целевая стратегия лечения запоров и связанных с ними расстройств . Алиментарная фармакология и терапия.

Дальнейшее чтение

Банг, Коринна; Вайденбах, Катрин; Гутсманн, Томас; Гейне, Холгар; Шмитц, Рут А. (2014). «Кишечные археи Methanosphaera stadtmanae и Methanobrevibacter smithii активируют дендритные клетки человека» . ПЛОС ОДИН . 9 (6): e99411. Бибкод : 2014PLoSO...999411B . дои : 10.1371/journal.pone.0099411 . ПМК 4051749 . ПМИД 24915454 .

Ким, Джин; Дипиндер, Фну; Моралес, Уолтер; Хван, Лаура; Вейтсман, Стейси; Чанг, Кристофер; Гунсалус, Роберт; Пиментел, Марк (декабрь 2012 г.). «Methanobrevibacter smithii является преобладающим метаногеном у пациентов с СРК с преобладанием запоров и метаном в дыхании». Пищеварительные заболевания и науки . 57 (12): 3213–3218. дои : 10.1007/s10620-012-2197-1 . ПМИД 22573345 . S2CID 207113756 .

Внешние ссылки

Пол Б. Экбург, Пол В. Лепп и Дэвид А. Релман Археи и их потенциальная роль в заболеваниях человека
Дермуми, Хайде Л.; Ансорг, Райнер AM (2001). «Выделение и тестирование антимикробной чувствительности фекальных штаммов археи Methanobrevibacter smithii ». Химиотерапия . 47 (3): 177–183. дои : 10.1159/000063219 . ПМИД 11306786 . S2CID 29227943 .
Фотогалерея метаногенов — Methanobrevibacter smithii
Страница LSPN для Metanobrevibacter
Сэмюэл Б.С.; Хансен Э.Э.; Манчестер Дж.К.; Коутиньо Премьер-министр; и др. (2007). «Геномная и метаболическая адаптация Methanobrevibacter smithii к кишечнику человека» . Proc Natl Acad Sci США . 104 (25): 10643–8. Бибкод : 2007PNAS..10410643S . дои : 10.1073/pnas.0704189104 . ПМК 1890564 . ПМИД 17563350 .
Вианна МЭ; Конрадс Дж; Гомес БП; Горц ХП. (2006). «Идентификация и количественная оценка архей, участвующих в первичных эндодонтических инфекциях» . J Clin Микробиол . 44 (4): 1274–82. doi : 10.1128/JCM.44.4.1274-1282.2006 . ПМЦ 1448633 . ПМИД 16597851 .
Ридлон Дж.М.; МакГарр С.В.; Хилемон ПБ. (2005). «Разработка методов обнаружения и количественного определения 7альфа-дегидроксилирующих клостридий, Desulfovibrio vulgaris , Methanobrevibacter smithii и Lactobacillus plantarum в фекалиях человека». Клин Чим Акта . 357 (1): 55–64. дои : 10.1016/j.cccn.2005.02.004 . ПМИД 15963794 .
Типовой штамм Methanobrevibacter smithii в Bac Dive - база метаданных бактериального разнообразия
Methanobrevibacter: что мы знаем о самых распространенных археях в кишечнике человека

[1] Миллер, Терри Л.; Волин, Мейер Дж. (февраль 1982 г.). «Подсчет Methanobrevibacter smithii в фекалиях человека» . Архив микробиологии . 131 (1): 14–18. дои : 10.1007/BF00451492 . ISSN 0302-8933 .

[2] Уитмен, Уильям Б., изд. (14 сентября 2015 г.). Руководство Берги по систематике архей и бактерий (1-е изд.). Уайли. дои : 10.1002/9781118960608.gbm00496 . ISBN 978-1-118-96060-8 .

[Armougom-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Армугом Ф; Генри М; Виалетты Б; Ракка Д; и др. (2009). «Мониторинг бактериального сообщества микробиоты кишечника человека показывает увеличение количества лактобактерий у пациентов с ожирением и метаногенов у пациентов с анорексией» . ПЛОС ОДИН . 4 (9): е7125. Бибкод : 2009PLoSO...4.7125A . дои : 10.1371/journal.pone.0007125 . ПМЦ 2742902 . ПМИД 19774074 .

[4] Страховка, Н.; Мухопадхьяй, Б; Конвей де Макарио, Э; Галаск, Р; Дэниелс, Л. 1990. Метаногенные бактерии в образцах влагалища человека. Журнал клинической микробиологии, 28 (7), 1666–1668.

[5] Хансен, Элизабет Э.; Лозупоне, Кэтрин А.; Рей, Федерико Э.; Ву, Мэн; Гугурге, Джанаки Л.; Нарра, Аниша; Гудфеллоу, Джонатан; Заневельд, Джесси Р.; Макдональд, Дэниел Т. (15 марта 2011 г.). «Пангеном доминантной человеческой археи, ассоциированной с кишечником, Methanobrevibacter smithii, изученный на близнецах» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 Приложение 1 (Приложение 1): 4599–4606. Бибкод : 2011PNAS..108.4599H . дои : 10.1073/pnas.1000071108 . ISSN 1091-6490 . ПМК 3063581 . ПМИД 21317366 .

[6] Бедис, Д., Мирей, Х. (2009). «Высокая распространенность Methanobrevibacter smithii и Methanosphaera stadtmanae обнаружена в кишечнике человека с использованием улучшенного протокола обнаружения ДНК». ПЛОС Один 4(9) e7063.

[Buck-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Бак С., Хансен Э. (2007). «Геномная и метаболическая адаптация Methanobrevibacter smithii к кишечнику человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 104, 10643-10648.

[pmid26565087-8] Стенман Л.К., Бурселин Р., Лахтинен С. (2016). «Установление причинно-следственной связи между кишечными микробами, увеличением массы тела и метаболизмом глюкозы у людей - на пути к лечению пробиотиками». Полезные микробы . 7 (1): 11–22. дои : 10.3920/BM2015.0069 . ПМИД 26565087 .

[Gottlieb-9] Перейти обратно: ^а ^б Готлиб К., Вахер В., Слиман Дж. и Пиментел М. (2015). Обзорная статья: ингибирование метаногенных архей статинами как целевая стратегия лечения запоров и связанных с ними расстройств . Алиментарная фармакология и терапия.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]