Methanobrevibacter smithii -Methanobrevibacter smithii

Methanobrevibacter smithii
Classificação científica
Domínio:
Archaea
Filo:
Euryarchaeota
Classe:
Metanobactéria
Pedido:
Methanobacteriales
Família:
Methanobacteriaceae
Gênero:
Methanobrevibacter
Espécies:
M. smithii
Nome binomial
Methanobrevibacter smithii
Balch e Wolfe 1981

Methanobrevibacter smithii é o archaeon predominantena microbiota do intestino humano . M. smithii tem a forma de um cocobacilo . Ele desempenha um papel importante na digestão eficientede polissacarídeos (açúcares complexos), consumindo os produtos finais da fermentação bacteriana . Methanobrevibacter smithii é um microrganismo unicelular do domínio Archaea. M. smithii é um metanogênio e um hidrogenotrófico que recicla o hidrogênio combinando-o com dióxido de carbono em metano . Acredita-se que aremoção de hidrogênio por M. smithii permita um aumento na extração de energia de nutrientes, mudando a fermentação bacteriana para produtos finais mais oxidados.

Importância no intestino humano

A microbiota intestinal humana consiste em três grupos principais de microorganismos consumidores de hidrogênio ou hidrogenotróficos : metanógenos, incluindo M. smithii ; várias bactérias acetogênicas ; e bactérias redutoras de sulfato . Os diferentes papéis desses microrganismos são úteis para entender como o metabolismo do hidrogênio afeta a eficiência da fermentação dietética. O acúmulo de hidrogênio no intestino reduz a eficiência da fermentação microbiana, bem como o rendimento de energia. As arquéias metanogênicas são, portanto, particularmente significativas para o intestino humano, porque são fundamentais na remoção do excesso de hidrogênio. M. smithii é o archaeon metanogênico mais comum na microbiota intestinal humana. M. smithii é fundamental nos processos digestivos e tem uma alta prevalência nas fezes humanas .

A microbiota intestinal é dominada por Bacteroidetes gram-negativos e Firmicutes (principalmente gram-positivos ). Archaea são mais proeminentemente representadas pelo metanogênico M. smithii . Acredita-se que M. smithii seja um alvo terapêutico para manipulação e adaptação ao ecossistema intestinal.

M. smithii tem enriquecimento significativo de genes envolvidos na utilização de dióxido de carbono (CO 2 ), gás hidrogênio (H 2 ) e formato (HCO 2 - ) para metanogênese . Ele também tem uma via intacta para permitir o agrupamento de genes de utilização de CO 2 para o consumo metanogênico do metabólito produzido por tetaiotaomicron Bacteroides .

M. smithii apóia a remoção metanogênica e não metanogênica de diversos produtos bacterianos finais da fermentação.

O archaeon dominante no ecossistema intestinal humano afeta a especificidade e a eficiência da digestão bacteriana dos polissacarídeos da dieta. Isso influencia a coleta de calorias e a gordura corporal da pessoa. M. smithii , junto com certas bactérias, é mais freqüentemente encontrada em indivíduos magros do que naqueles com sobrepeso. Os pesquisadores sequenciaram o genoma do M. smithii , indicando que o M. smithii pode ser um alvo terapêutico para reduzir a captação de energia em humanos obesos.

Parede celular e membrana celular em comparação com bactérias

A parede celular e a membrana celular de Methanobrevibacter smithii determinam a suscetibilidade a antibióticos e estatinas . A parede celular é composta de pseudopeptidoglicano (e não de peptidoglicano como nas bactérias), o que torna as arquéias resistentes à lisozima e a muitos antibióticos que interferem na síntese da parede celular. A membrana celular consiste em uma bicamada ou monocamada lipídica , cuja espinha dorsal é composta de unidades de isopreno que estão ligadas ao glicerol por ligações de éter . Em contraste, a bicamada lipídica das bactérias consiste em uma estrutura de ácido graxo que está ligada ao glicerol por uma ligação éster . A presença de unidades de isopreno sensíveis às estatinas na membrana celular das arquéias permite que as estatinas interfiram seletivamente com o crescimento das arqueas, deixando a membrana celular das bactérias inalteradas. Embora as bactérias não usem unidades de isopreno em sua membrana celular, elas ainda são necessárias em outros lugares. Essas unidades de isopreno bacteriano são, no entanto, sintetizadas pela via do mevalonato (MEP), que não é inibida pelas estatinas.

Em pacientes anoréxicos

Em 2009, o maior estudo humano sobre obesidade e microbiota intestinal foi conduzido. Os distúrbios da obesidade são o resultado de um desequilíbrio e têm consequências graves, como doenças cardiovasculares , diabetes tipo 2 e câncer de cólon . A microbiota intestinal e o ambiente contribuem para o desequilíbrio energético devido ao seu envolvimento na ingestão, conversão e armazenamento de energia. Métodos independentes de cultura mostraram que altas proporções de metanógenos podem compreender até 10% de todos os anaeróbios no cólon de adultos saudáveis. A quantificação média de M. smithii para o grupo anoréxico foi muito maior do que o grupo magro e obeso. Assim, maiores quantidades de M. smithii foram encontradas em pacientes anoréxicos do que em pacientes magros.

O desenvolvimento de Methanobrevibacter em pacientes com anorexia pode estar associado a uma tentativa adaptativa de exploração ideal da dieta hipocalórica de pacientes anoréxicos. Assim, um aumento de M. smithii leva à otimização da transformação de alimentos em dietas de baixo valor calórico. O M. smithii também pode estar relacionado à constipação, uma condição comum em pacientes anoréxicos.

M. smithii e constipação

Estudos observacionais mostram uma forte associação entre o trânsito intestinal retardado e a produção de metano. Dados experimentais sugerem uma atividade inibitória direta do metano no músculo liso do cólon e ileal e um possível papel do metano como um gasotransmissor . As estatinas podem inibir a biossíntese da membrana da célula arquea, aparentemente sem afetar o número de bactérias, como demonstrado em gado e humanos. Isso abre a possibilidade de uma intervenção terapêutica que visa um fator etiológico específico da constipação enquanto protege o microbioma intestinal. Embora geralmente se acredite que as estatinas inibam a produção de metano por meio de seu efeito na biossíntese da membrana celular, mediada pela inibição da HMG-CoA redutase , há evidências acumuladas de um mecanismo de ação alternativo ou adicional onde as estatinas inibem a metanogênese diretamente. Parece que esse outro mecanismo pode predominar quando a forma lactona das estatinas, particularmente a lovastatina , é administrada.

Referências

Leitura adicional

Bang, Corinna; Weidenbach, Katrin; Gutsmann, Thomas; Heine, Holgar; Schmitz, Ruth A. (2014). "The Intestinal Archaea Methanosphaera stadtmanae e Methanobrevibacter smithii Ativam Células Dendríticas Humanas" . PLOS ONE . 9 (6): e99411. Bibcode : 2014PLoSO ... 999411B . 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 (dezembro de 2012). "Methanobrevibacter smithii é o metanogênio predominante em pacientes com IBS e metano na respiração com predomínio da constipação". Doenças e Ciências Digestivas . 57 (12): 3213–3218. doi : 10.1007 / s10620-012-2197-1 . PMID  22573345 . S2CID  207113756 .

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