Метанобревибактер кузнец - Methanobrevibacter smithii

Метанобревибактер кузнец
Научная классификация
Домен:
Археи
Тип:
Euryarchaeota
Учебный класс:
Метанобактерии
Заказ:
Метанобактерии
Семья:
Метанобактерии
Род:
Метанобревибактер
Разновидность:
М. smithii
Биномиальное имя
Метанобревибактер кузнец
Балч и Вулф 1981

Метанобревибактер кузнец преобладает Археон в микробиота из человеческий кишечник. М. smithii имеет форма коккобациллы. Он играет важную роль в эффективном пищеварение из полисахариды (сложные сахара), потребляя конечные продукты бактериальная ферментация. Метанобревибактер кузнец это одноклеточный микроорганизм из архей домен. М. smithii это метаноген, а гидрогенотроф который перерабатывает водород сочетая это с углекислый газ к метан. Удаление водорода путем М. smithii Считается, что позволяет увеличить извлечение энергии из питательных веществ за счет переключения бактериального брожения на более окисленные конечные продукты.[1]

Значение в кишечнике человека

Человек кишечная микробиота состоит из трех основных групп потребляющих водород микроорганизмов или гидрогенотрофы: метаногены, в том числе М. smithii; разные ацетогенный бактерии; и сульфатредуцирующие бактерии. Различные роли этих микроорганизмов помогают понять, как водородный обмен влияет на эффективность диетического брожения.[2] Накопление водорода в кишечнике снижает эффективность микробной ферментации, а также выработку энергии. Таким образом, метаногенные археи особенно важны для кишечника человека, поскольку они играют ключевую роль в удалении избытка водорода.[1] М. smithii является наиболее распространенным метаногенным археоном в кишечной микробиоте человека. М. smithii имеет первостепенное значение в процессах пищеварения и часто встречается в человеческие фекалии.[3]

В микробиоте кишечника преобладают грамотрицательный Bacteroidetes, и Фирмикуты (по большей части грамположительный ). Археи наиболее заметно представлены метаногенными М. smithii. М. smithii считается терапевтической мишенью для манипуляции и адаптации к экосистеме кишечника.[4]

М. smithii имеет значительное обогащение генов, участвующих в использовании углекислый газ (CO2), водородный газ (ЧАС2), и форматировать за метаногенез. Он также имеет неповрежденный путь, позволяющий CO2 кластер генов утилизации для метаногенного потребления Б. thetaiotaomicron-произведенный метаболит.[4]

М. smithii поддерживает метаногенное и неметаногенное удаление различных бактериальных конечных продуктов ферментации.[4]

Доминирующая архея в экосистеме кишечника человека влияет на специфичность и эффективность бактериального переваривания пищевых полисахаридов. Это влияет на количество калорий и содержание жира в организме. Исследователи установили последовательность М. smithii геном, указывая, что М. smithii может быть терапевтической мишенью для снижения сбора энергии у людей с ожирением.[4]

Клеточная стенка и клеточная мембрана по сравнению с бактериями

Клеточная стенка и клеточная мембрана Метанобревибактер кузнец определить восприимчивость к антибиотикам и статины. Клеточная стенка состоит из псевдопептидогликан (и нет пептидогликан как у бактерий), что делает архей устойчивыми к лизоцим и многие антибиотики, нарушающие синтез клеточной стенки. Клеточная мембрана состоит из липидный бислой или монослой, основа которого состоит из изопрен единицы, которые связаны с глицерин к эфир облигации. Напротив, липидный бислой бактерий состоит из жирная кислота скелет, который связан с глицерином сложный эфир связь. Присутствие статин-чувствительных единиц изопрена в клеточной мембране архей позволяет статинам избирательно вмешиваться в рост архей, не затрагивая при этом клеточную мембрану бактерий. Хотя бактерии не используют изопреновые звенья в своей клеточной мембране, они все же необходимы в других местах. Однако эти бактериальные изопреновые звенья синтезируются мевалонатный путь (МВП), который не ингибируется статинами.[5]

У пациентов с анорексией

В 2009 году крупнейшее исследование на людях, посвященное ожирение и кишечная микробиота на сегодняшний день не проводилось. Нарушения 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 вносят свой вклад в энергетический дисбаланс из-за своего 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 людей. Среднее количественное значение М. smithii для группы анорексиков было намного больше, чем для группы худых и страдающих ожирением. Таким образом, большее количество М. smithii были обнаружены у пациентов с анорексией, чем у худых.

Разработка метанобревибактера в анорексия Пациенты могут быть связаны с адаптивной попыткой оптимального использования низкокалорийной диеты пациентов с анорексией. Следовательно, увеличение М. smithii приводит к оптимизации преобразования пищи в низкокалорийных диетах. М. smithii также может быть связано с запором, распространенным заболеванием у пациентов с анорексией.[1]

М. smithii и запор

Наблюдательные исследования показывают тесную связь между задержкой кишечного транзита и производством метана. Экспериментальные данные предполагают прямое ингибирующее действие метана на гладкие мышцы толстой кишки и подвздошной кишки и возможную роль метана как фактора газопередатчик. Статины может ингибировать биосинтез мембран архейных клеток, по-видимому, не влияя на количество бактерий, как показано на примере домашнего скота и человека. Это открывает возможность терапевтического вмешательства, направленного на конкретный этиологический фактор запора, защищая при этом микробиом кишечника. Хотя обычно считается, что статины ингибируют выработку метана за счет их воздействия на биосинтез клеточных мембран, опосредованного ингибированием HMG-CoA редуктаза, накапливаются доказательства альтернативного или дополнительного механизма действия, при котором статины ингибируют метаногенез напрямую. Похоже, что этот другой механизм может преобладать, когда лактон форма статинов, особенно ловастатин, вводится.[5]

Рекомендации

  1. ^ а б c Armougom F; Генри М; Vialettes B; Raccah D; и другие. (2009). «Мониторинг бактериального сообщества микробиоты кишечника человека показывает увеличение Лактобациллы у пациентов с ожирением и метаногенов у пациентов с анорексией ». PLOS ONE. 4 (9): e7125. Дои:10.1371 / journal.pone.0007125. ЧВК  2742902. PMID  19774074.
  2. ^ Hansen, Elizabeth E .; Лозупоне, Екатерина А .; Рей, Федерико Э .; Ву, Мэн; Guruge, Janaki L .; Нарра, Аниша; Гудфеллоу, Джонатан; Заневельд, Джесси Р .; Макдональд, Дэниел Т. (15 марта 2011 г.). «Пангеном доминирующего кишечно-ассоциированного архея человека, Methanobrevibacter smithii, изучен на близнецах». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 108 Дополнение 1: 4599–4606. Дои:10.1073 / pnas.1000071108. ISSN  1091-6490. ЧВК  3063581. PMID  21317366.
  3. ^ Бедис, Д., Мирей, Х. (2009). "Высокая распространенность Метанобревибактер кузнец и Methanosphaera stadtmanae Обнаруживается в кишечнике человека с использованием усовершенствованного протокола обнаружения ДНК ». PLOS One 4 (9) e7063.
  4. ^ а б c d Бак, С., Хансен, Э. (2007). «Геномная и метаболическая адаптация Метанобревибактер кузнец в кишечник человека. "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, 10643-10648.
  5. ^ а б Готтлиб, К., Вахер, В., Слиман, Дж., И Пиментел, М. (2015). Обзорная статья: ингибирование метаногенных архей статинами как целенаправленная стратегия лечения запоров и связанных с ними расстройств. Пищевая фармакология и терапия.

дальнейшее чтение

Банг, Коринна; Вайденбах, Катрин; Гуцманн, Томас; Гейне, Холгар; Шмитц, Рут А. (2014). «Кишечные археи Methanosphaera stadtmanae и Methanobrevibacter smithii активируют дендритные клетки человека». PLOS ONE. 9 (6): e99411. Дои:10.1371 / journal.pone.0099411. ЧВК  4051749. PMID  24915454.

Ким, Джин; Deepinder, Fnu; Моралес, Уолтер; Хван, Лаура; Вайцман, Стейси; Чанг, Кристофер; Гансалус, Роберт; Пиментель, Марк (декабрь 2012 г.). «Methanobrevibacter smithii - преобладающий метаноген у пациентов с СРК с преобладанием запоров и метаном при дыхании». Пищеварительные заболевания и науки. 57 (12): 3213–3218. Дои:10.1007 / s10620-012-2197-1. PMID  22573345.

внешняя ссылка