Archeony - istotny składnik mikrobiomu człowieka Archaea
advertisement
PRACE POGLĄDOWE Magdalena EFENBERGER Karolina WÓDZ Ewa BRZEZIŃSKA-BŁASZCZYK Archeony - istotny składnik mikrobiomu człowieka Archaea - the significant inhabitants of human microbiome Zakład Immunologii Doświadczalnej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi Kierownik: Prof. dr hab. n. med. Ewa Brzezińska-Błaszczyk Dodatkowe słowa kluczowe: Archeony drobnoustroje metanogenne mikrobiom człowieka mikrobiota jelitowa antybiotyki Additional key words: Archaea methanogenic microorganisms human microbiome intestinal microbiota antibiotics Praca finansowana przez Uniwersytet Medyczny w Łodzi (grant nr 503/6-16401/503-01) Adres do korespondencji: Prof. dr hab. Ewa Brzezińska-Błaszczyk Zakład Immunologii Doświadczalnej Uniwersytet Medyczny w Łodzi ul. Pomorska 251, 92-213 Łódź Tel./fax: +48 (42) 6757306 e-mail: [email protected] 346 Archeony, wraz z bakteriami i eukariontami stanowią trzy domeny organizmów żywych. Mikroorganizmy te zasiedlają różnorodne środowiska naturalne, ale stanowią także ważny składnik flory fizjologicznej człowieka. W tej pracy opisano morfologię i fizjologię archeonów. Przedstawiono również aktualny stan wiedzy na temat archeonów wchodzących w skład ludzkiego mikrobiomu. Omówiono ponadto ich potencjalną rolę w etiopatogenezie chorób człowieka, a także ich wrażliwość/oporność na działanie środków przeciwdrobnoustrojowych, w tym antybiotyków. Archaea, along with bacteria and eucarya are the three domains of life. These microorganisms inhabit variable natural environments but they are also important part of human physiological flora. In this paper we describe archaeal morphology and physiology. We also review the state of knowledge about archaea associated with human microbiome. The potential role of these microorganisms in etiopathogenesis of some human diseases is discussed, as well. Finally, we consider archaeal susceptibility/resistance to antimicrobial agents, including antibiotics. Ogólna charakterystyka archeonów Współczesne techniki biologii molekularnej pozwalają na ustalanie pokrewieństwa filogenetycznego organizmów żywych w oparciu o analizę sekwencji nukleotydowej DNA oraz RNA, a także sekwencji białek. W latach 70-tych XX wieku, na podstawie badań sekwencji nukleotydowej genu 16S rRNA bakterii, ustalono, że niektóre drobnoustroje z tej grupy powinny być sklasyfikowane, jako całkowicie odrębna zbiorowość organizmów. W roku 1990 wprowadzono nowy podział organizmów żywych wyróżniając 3 domeny: Bacteria, Eucarya oraz Archaea (archeony); podział ten obowiązuje do dnia dzisiejszego. Dalsze badania na poziomie genetycznym wskazały, że mikroorganizmy z domeny Archaea posiadają unikalny zestaw genów, które stanowią od 9 do 15% całego genomu, co jednoznacznie potwierdziło tezę o wyraźnej odrębności filogenetycznej archeonów. Analiza cech morfologicznych i fizjologicznych archeonów wydaje się nawet wskazywać, że są one bliżej spokrewnione z eukariontami niż z bakteriami i prawdopodobnie mogą być pośrednim ogniwem drogi ewolucyjnej organizmów eukariotycznych. Komórki archeonów są kształtu kulistego (ziarniaki), cylindrycznego (pałeczki), spiralnego lub też są pleomorficzne i mają kształt nieregularny. Opisano także archeony o kształcie kwadratowym lub prostokątnym. Komórki mogą występować pojedynczo, ale także mogą tworzyć zgrupowania w postaci dwoinek, łańcuszków, nitek lub gron. Komórki archeonów są nieco mniejsze od komórek bakterii, a ich średnica wynosi od 0,1 do 15 µm (najczęściej około 1 µm); nitkowate skupiska archeonów osiągają długość 100 µm. Zdecydowana większość mikroorgani- zmów z domeny Archaea posiada ścianę komórkową, która chroni komórkę przed niekorzystnymi zmianami w środowisku i warunkuje jej kształt. Należy podkreślić, że ściana komórkowa archeonów jest zbudowana inaczej niż u bakterii, bowiem w jej składzie nie ma tak charakterystycznego dla bakterii peptydoglikanu (mureiny). W skład ściany komórkowej archeonów wchodzą różne polimery niespotykane u innych drobnoustrojów. Są to między innymi: pseudomureina - polimer kwasu N-acetylotalozaminouronowego i N-acetyloglukozaminy, metanochondroityna - podobna do siarczanu chondroityny występującego w tkance chrzęstnej u kręgowców i zawierająca N-acetylo-D-galaktozaminę i kwas D-glukuronowy lub D-galakturonowy, czy też siarczanowy heteropolisacharyd zbudowany z monosacharydów, kwasów uronowych, N-acetyloaminocukrów i glicyny [1,2]. U większości archeonów występuje również powierzchniowa warstwa S zbudowana z białek i/lub glikoprotein. Do cząsteczek glikoprotein warstwy S mogą być dołączone reszty cukrowe poprzez wiązania N-glikozydowe. U większości archeonów warstwa S jest połączona z błoną komórkową, ale u niektórych gatunków jest związana z polimerem budującym ścianę komórkową. Z reguły warstwa S jest ułożona na jednym poziomie, ale czasami może być utworzona przez dwie warstwy białek. U archeonów, które nie posiadają ściany komórkowej warstwa S stanowi jedyną warstwę ochronną komórki [2,3]. Nieliczne archeony mają dodatkowo białkowe lub polisacharydowe otoczki. Komórki mogą być również pokryte lepkim śluzem. U niektórych gatunków archeonów występuje zewnętrzna kapsuła zbudowana z białka homologicznego do mucyn występujących u wielu ssaków - halomucyny [2,4]. M. Efenberger i wsp. Błona komórkowa archeonów ma całkowicie unikalną budowę. W skład glicerofosfolipidów błony komórkowej archeonów wchodzi L-glicerolo-1-fosforan, a do cząsteczek glicerolu w pozycjach sn-2 i sn-3 przyłączone są rozgałęzione łańcuchy izoprenoidowe. Co ciekawe, w przeciwieństwie do innych organizmów żywych w strukturze błony komórkowej archeonów między glicerolem, a cząsteczkami izoprenoidów obecne są wiązania eterowe, a nie estrowe. Najczęściej występują dwa wiązania eterowe w łańcuchu lipidowym, ale spotykane są również lipidy z czterema wiązaniami eterowymi. Połączenia eterowe są bardziej stabilne niż estrowe, co może wyjaśniać, dlaczego wiele archeonów rozwija się w warunkach ekstremalnych cechujących się szczególnie wysoką temperaturą, czy też niskim lub wysokim wskaźnikiem pH. Lipidy izoprenoidowe mogą być połączone z kilkoma resztami cukrowymi glukozy, mannozy lub galaktozy. Reszty izoprenoidowe mogą mieć budowę liniową lub też tworzyć cykliczne pierścienie. W błonie komórkowej niektórych archeonów znajdują się barwniki - czerwone barwniki karotenoidowe (bakterioruberyna) oraz purpurowy barwnik bakteriorodopsyna, wchodzący w skład tzw. „purpurowej błony komórkowej”. U wielu archeonów między błoną cytoplazmatyczną, a warstwą S znajduje się przestrzeń periplazmatyczna [3,5]. Archeony z reguły posiadają unikalne i charakterystyczne jedynie dla nich struktury zewnętrzne takie jak: archaella, pile, kaniule i haczyki. Archaella pełnią funkcje organelli ruchu dlatego też początkowo uważano je za struktury analogiczne do bakteryjnych rzęsek. Biorą one udział także w adhezji tych drobnoustrojów do powierzchni i zapewniają kontakt między komórkami. Są więc odpowiedzialne między innymi za tworzenie biofilmów. Struktura archaellum jest całkowicie odmienna od budowy bakteryjnych rzęsek; de facto przypomina bardziej bakteryjne pile typu IV, na co wskazuje wysoki stopień homologii między białkami budującymi te struktury. Archaella nie posiadają pierścieni umożliwiających ich zakotwiczenie w komórce i są zbudowane z unikatowych białek o nazwie archaeliny. Liczebność tych organelli i ich rozmieszczenie są różne u różnych gatunków archeonów [6]. U drobnoustrojów z domeny Archaea opisano dwa rodzaje pili. W środowisku o wysokim natężeniu promieniowania UV tworzone są Ups pile, które umożliwiają formowanie agregatów, a tym samym wymianę materiału genetycznego i naprawę DNA. W środowisku bogatym w składniki odżywcze dochodzi natomiast do tworzenia Aap pili, które umożliwiają zarówno adhezję komórek do różnych powierzchni, jak również tworzenie rozbudowanych biofilmów. Aap pile umożliwiają ponadto optymalną wymianę płynów i składników odżywczych między komórkami. Wyjątkowo interesującą strukturą zewnątrzkomórkową archeonów są haczyki, czyli białkowe, helikalne wypustki wyglądem przypominające drut kolczasty. Haczyki odgrywają niezwykle ważną rolę w tworzeniu biofilmów. Pojedyncza komórka może zawierać około 100 haczyków. Prawdopodobnie te organella komórkowe współuczestniczą w tworzeniu Przegląd Lekarski 2014 / 71 / 6 biofilmów. Niektóre archeony posiadają dodatkowo kaniule - puste rurki zbudowane z trzech rodzajów glikoprotein o różnych masach cząsteczkowych. Kaniule połączone są z przestrzenią periplazmatyczną komórki, ale nie z cytoplazmą. W wyniku kolejnych podziałów komórkowych, komórki archeonów pozostają połączone ze sobą za pomocą kaniul, w wyniku czego dochodzi do utworzenia gęstej sieci komórek, a łączna długość kaniul może wynosić nawet 150 μm. Nie wiadomo jaką dokładnie funkcję pełnią kaniule. Przypuszcza się, że umożliwiają one wymianę składników odżywczych lub materiału genetycznego między komórkami albo odgrywają ważną rolę w procesach adhezji [2,4,7]. Budowa wewnętrzna komórki archeona przypomina budowę komórki bakteryjnej. Cytoplazma nie jest podzielona systemem błon; brak jest retikulum endoplazmatycznego, aparatu Golgiego, mitochondriów i lizosomów. Obecne są natomiast liczne rybosomy. Podobnie jak u bakterii, u archeonów występują rybosomy 70S zbudowane z dużej podjednostki (50S) zawierającej dwie cząsteczki rRNA (5S rRNA i 23S rRNA) oraz małej podjednostki (30S) zawierającej jedną cząsteczkę rRNA (16S rRNA), a także od 50 do 70 białek [8]. Cechą charakterystyczną niektórych archeonów jest obecność pęcherzyków gazowych w cytoplazmie. Są to białkowe struktury puste w środku o kształcie cylindrycznym, wrzecionowatym lub cytrynkowatym. W jednej komórce może występować nawet do 80 pęcherzyków gazowych, które wspólnie tworzą wakuole gazowe [9]. Archeony nie posiadają błony jądrowej, a materiał genetyczny jest upakowany w postaci nukleoidu. Co ciekawe, DNA jest nawinięty na tetramer histonowy składający się, identycznie jak u eukariontów z białek histonowych, a nie jak u bakterii z białek histonopodobnych [10]. Informacja genetyczna może być także zapisana na dodatkowych nośnikach czyli plazmidach. Plazmidy to pozachromosomowe cząsteczki DNA zdolne do samoreplikacji, występujące autonomicznie lub zintegrowane z chromosomem. Plazmidy archeonów charakteryzują się formą kolistą [11]. Fizjologia archeonów Niewiele wiadomo o procesach metabolicznych archeonów, gdyż wiele z tych drobnoustrojów należy do grupy organizmów żywych, ale nie dających się hodować na podłożach sztucznych (ang. viable but nonculturable; VBNC). Najwięcej informacji dotyczy sposobów pozyskiwania energii przez archeony. Większość archeonów zdobywa energię w warunkach beztlenowych, przy czym do tego celu wykorzystuje proste związki organiczne lub nieorganiczne. Ciekawą i dużą grupę stanowią archeony metanogenne, które pozyskują energię użyteczną biologicznie w unikalnym tylko dla tych mikroorganizmów procesie metanogenezy, w którym wytwarzany jest metan. Substratami do syntezy metanu są zazwyczaj CO2 i H2, chociaż niektóre archeony posiadają aż trzy szlaki metanogenezy i mogą syntetyzować metan dodatkowo na drodze dekarboksylacji octanów lub redukcji metanolu. Interesujące, jeśli w środowisku dostępne są różne substraty, archeony w pierwszej kolejności wykorzystują te prostsze, czyli CO2 i H2. Istotne wydaje się, że metan może być syntetyzowany zarówno przez gatunki termofilne, jak i psychrofilne, co oznacza, że proces ten zachodzi w szerokim zakresie temperatur [3]. Ciekawym sposobem zdobywania energii przez archeony jest proces utleniania metanu, czyli tzw. odwrócona metanogeneza. W tym procesie metan utleniany jest do wodorowęglanu lub CO2 z jednoczesną redukcją siarczanów pełniących w tym procesie rolę akceptorów elektronów. Należy podkreślić niezwykle istotną rolę procesu odwróconej metanogenezy dla obniżania efektu cieplarnianego. Niektóre archeony mogą zdobywać energię z przetwarzania monosacharydów i disacharydów, natomiast inne wykorzystują bardziej złożone związki organiczne w postaci polisacharydów, w tym także skrobię. Interesujące wydaje się, że archeony mogą pozyskiwać energię również z przetwarzania związków aromatycznych, takich jak aminokwasy aromatyczne czy benzoesany i fenole. Inne czerpią energię na drodze oddychania siarczanowego lub są zdolne do redukcji siarki elementarnej do H2S. Znane są także archeony zdobywające energię w procesie oddychania azotanowego. Jak obecnie wiadomo, niektóre archeony mogą pozyskiwać energię w warunkach tlenowych w procesie utleniania jonów amonowych lub utleniania jonów metali, szczególnie żelaza i manganu. Interesujące są informacje, że niektóre archeony są zdolne do pozyskiwania energii w procesie fotochemicznym przebiegającym z wykorzystaniem barwników. Bakteriorodopsyna pod wpływem światła zielonego zachowuje się jak pompa protonowa przenosząc protony z cytoplazmy poza komórkę, halorodopsyna w tych samych warunkach pełni funkcję pompy chlorkowej, a pod wpływem światła niebieskiego pompy protonowej. Należy zaznaczyć, iż z reguły substraty procesów energetycznych stanowią równocześnie źródła węgla. Azot może być pozyskiwany na drodze asymilacji azotanów (V) lub azotu cząsteczkowego; źródłem tego pierwiastka mogą być również aminokwasy. Źródłem fosforu mogą być fosfoniany [3,12]. Większość archeonów rozmnaża się bezpłciowo na drodze podziału komórki [13]. Niektóre archeony rozmnażają się w procesie przypominającym proces pączkowania, przy czym komórki potomne oddzielają się przez septy [14]. Niektóre mikroorganizmy z domeny Archaea mogą wymieniać między sobą informację genetyczną przekazując sobie plazmidy. Taka wymiana genów zachodzi np. w procesie koniugacji między komórkami połączonymi ze sobą za pomocą pili. Co ciekawe, w odróżnieniu od bakterii, proces taki zachodzi między komórkami tworzącymi duże skupiska. Inne archeony mogą samodzielnie pobierać plazmid ze środowiska na drodze naturalnej transformacji. Możliwe jest również przeniesienie genów w procesie transdukcji za pośrednictwem cząsteczek wirusopodobnych VTA (ang. voltae transfer agent) [11,15]. Ekologia archeonów Większość drobnoustrojów nie żyje poje347 dynczo lecz tworzy bardzo złożone struktury czyli biofilmy; zapewnia im to większe możliwości przeżycia w trudnych warunkach. Także archeony wytwarzają biofilmy, a w ich powstawaniu biorą udział archaella, kaniule, haczyki oraz wydzielane pozakomórkowo polisacharydy macierzy pozakomórkowej. Warte podkreślenia jest, iż w obrębie biofilmów poszczególne komórki archeonów mogą komunikować się ze sobą poprzez cząsteczki sygnałowe - laktony acylo-homoseryny [2,4,7,16]. Należy także zaznaczyć, iż archeony wytwarzają archeocyny będące funkcjonalnym odpowiednikiem bakteriocyn wytwarzanych przez bakterie. Są to białka o małej masie cząsteczkowej, które w znacznym stopniu regulują zależności między poszczególnymi gatunkami archeonów w biofilnie. Archeocyny nie wykazują efektu w stosunku do bakterii czy też komórek eukariotycznych. Dotychczas poznano dwie grupy archeocyn - halocyny, w tym mikrohalocyny o szczególnie małej masie cząsteczkowej oraz sulfolobicyny [17]. Początkowo przypuszczano, że archeony należą do organizmów wyjątkowo ekstremofilnych, bowiem pierwsze poznane organizmy z tej grupy odkryto w środowiskach o zdecydowanie niekorzystnych warunkach. Opisano dużą grupę gatunków termofilnych i hipertermofilnych zamieszkujących środowiska o wyjątkowo wysokich temperaturach osiągających nawet +121oC, takie jak: gorące źródła, gejzery, kominy hydrotermalne na dnie oceanów. Znane są także archeony zasiedlające środowiska o niskich temperaturach, nawet zbliżonych do 0oC, czyli psychrofile i psychrotrofy, a także żyjące w środowiskach o bardzo niskim lub wysokim wskaźniku pH (acidofile i alkalofile). Archeony odkryto również w środowiskach o szczególnie wysokim zasoleniu. Występowanie beztlenowych archeonów metanogennych opisano w osadach dennych zbiorników wodnych, na bagnach, torfowiskach i w kopalniach. Obecnie wiadomo jednak, że drobnoustroje te stanowią również składnik mikroflory typowych środowisk naturalnych, a więc, że występują w glebie, oceanach, morzach i jeziorach. Niezwykle ciekawe i ważne są informacje, że archeony mogą także kolonizować organizmy zwierząt i człowieka, tym samym stanowiąc ważny składnik fizjologicznej mikroflory. Archeony jako składnik mikrobiomu człowieka Organizm człowieka jest zasiedlany przez wiele mikroorganizmów stanowiących endogenną fizjologiczną mikroflorę. Obecnie mikroflorę tę określa się terminem mikrobiomu (lub mikrobiota). Drobnoustroje wchodzące w skład mikrobiomu są ze sobą wzajemnie powiązane i od siebie zależne. Co więcej, mikroorganizmy mają ścisły kontakt z komórkami gospodarza. Uważa się więc obecnie, że drobnoustroje razem z komórkami gospodarza tworzą sieć wzajemnych powiązań i współzależności, de facto tworząc skomplikowany ekosystem. Ekosystem ten współdecyduje o utrzymywaniu homeostazy organizmu, a więc o zdrowiu człowieka, a w przypadku zaburzeń w składzie mikrobiota, może indukować stany patologiczne. Ważną rolą 348 drobnoustrojów tworzących mikrobiota jest obrona organizmu gospodarza przed drobnoustrojami chorobotwórczymi; mikroorganizmy wchodzące w skład mikroflory regulują także prawidłowe funkcjonowanie układu odpornościowego, biorą udział w trawieniu i przyswajaniu składników pokarmowych, wytwarzaniu niektórych witamin, w tym K i z grupy B, wykazują działanie cytoprotekcyjne i antykarcynogenne. Mikrobiom człowieka jest bardzo zróżnicowany i złożony, a jego skład jest inny w różnych niszach ekologicznych człowieka i zależy od warunków w nich panujących. Do najważniejszych nisz ekologicznych człowieka zasiedlanych przez mikroorganizmy należą: przewód pokarmowy, górne drogi oddechowe, skóra i pochwa, przy czym najwięcej drobnoustrojów bytuje w przewodzie pokarmowym. Szacuje się, że organizm człowieka zamieszkuje łącznie aż 1014 komórek mikroorganizmów, w tym około 1500 znanych gatunków. Większość drobnoustrojów tworzących mikrobiota jest jednak nieopisanych bowiem należą one do grupy drobnoustrojów żywych, ale nie dających się hodować. W klasycznym ujęciu organizm człowieka zasiedlają przede wszystkim bakterie, zarówno gramdodatnie jak i gramujemne, o różnych wymaganiach pokarmowych i tlenowych. W skład mikrobiomu wchodzą również nieliczne gatunki grzybów drożdżopodobnych i niektóre wirusy. Obecnie wskazuje się, że w skład mikrobiota człowieka wchodzą także archeony. Już w latach 60-tych stwierdzono obecność metanu w wydychanym powietrzu, co pozwoliło wysnuć hipotezę, że organizm człowieka może być skolonizowany przez beztlenowe organizmy metanogenne [18]. Obecnie wiadomo, że metanogennymi drobnoustrojami zasiedlającymi organizm człowieka są właśnie archeony. W poszczególnych odcinkach przewodu pokarmowego skład jakościowy i ilościowy mikrobioty jest bardzo zróżnicowany. W jamie ustnej występuje aż 700 gatunków drobnoustrojów, w tym głównie bakterie należące do rodzajów: Streptococcus, Staphylococcus, Bifidobacterium, Lactobacillus i Fusobacterium. W żołądku, ze względu na wyjątkowo niski odczyn pH, występują nieliczne bakterie (<10 CFU/g), w tym Helicobacter pylori, Lactobacillus sp., Streptococcus sp., Mycobacterium sp., a także grzyby drożdżopodobne Candida albicans. W dwunastnicy liczebność bakterii wynosi 101 - 103 CFU/g, w jelicie czczym sięga już 105 - 107 CFU/g, a w jelicie krętym wynosi 107 - 108 CFU/g. Najsilniej skolonizowane jest jelito grube, gdzie mikroorganizmy występują w liczbie 1010 - 1012 CFU/g. Szacuje się, że jelito grube zamieszkuje aż 800 gatunków drobnoustrojów, głównie bakterii. Spośród nich przeważają bakterie bezwzględnie beztlenowe z rodzaju Clostridium, Bacteroides, Bifidobacterium, Fusobacterium i Peptostreptococcus, przy czym obecne są także, ale w znacznie mniejszej liczbie, bakterie względnie beztlenowe z rodzaju Lactobacillus, Enterococcus, Streptococcus oraz z rodziny Enterobacteriaceae [19,20]. W skład mikrobiota przewodu pokarmowego mogą wchodzić także archeony, które, według niektórych danych, stanowią aż 11,5% wszystkich mikroorganizmów jelitowych [21]. Wśród archeonów żyjących w jelitach najliczniejszą grupę stanowią archeony metanogenne, z dominującym i najczęściej izolowanym gatunkiem Methanobrevibacter smithii występującym nawet u 95,7% badanych osób. Zdecydowanie rzadziej występuje gatunek Methanosphaera stadtmanae (29,4% badanych) oraz archeony z rodzaju Methanosarcina [21-24]. Niektóre dane wskazują, że w skład mikrobioty jelitowej mogą także wchodzić archeony halofilne z rodziny Halobacteriaceae, jednak ich liczebność jest znacznie niższa niż archeonów metanogennych. Jest to o tyle ciekawe, że w przewodzie pokarmowym człowieka zasolenie nie jest na tyle wysokie, aby stanowiło dogodne środowisko dla rozwoju archeonów halofilnych [25, 26]. Zaskakujące wydają się obserwacje, że w przewodzie pokarmowym człowieka znajdują się także archeony termofilne z rodzaju Sulfolobus [27] oraz archeony z rodzaju Nitrososphaera wykazujące zdolność utleniania amoniaku [28]. Skład ilościowy i jakościowy mikroorganizmów tworzących mikrobiotę jelitową człowieka kształtuje się wraz z wiekiem. U noworodków przewód pokarmowy jest jałowy, ale bardzo szybko jest kolonizowany przez liczne bakterie. Interesujące, u dzieci w wieku poniżej 27 miesięcy w zasadzie nie stwierdza się obecności archeonów w przewodzie pokarmowym [29]; w nielicznych przypadkach, gdy wykazano ich obecność w przewodzie pokarmowym małych dzieci wskazano, że archeony stanowiły jedynie florę przejściową i mogły zostać przeniesione podczas porodu od matki [30]. Wraz z wiekiem archeony występują w przewodzie pokarmowym coraz powszechniej; ich obecność stwierdza się u 40% dzieci w wieku 3 lat, 60% dzieci w wieku 5 lat [29] i nawet u 95,7% osób dorosłych [22]. Mikrobiota jelitowa człowieka jest stosunkowo stabilna, jednak jest regulowana przez wiele czynników, w tym z pewnością przez rodzaj stosowanej diety. Jest to niezwykle ważne, gdyż może mieć związek z występowaniem wielu chorób, w tym także otyłości. Niektóre dane wydają się wskazywać, że dieta może również wpływać na obecność archeonów w przewodzie pokarmowym. Archeony występują licznie u osób stosujących dietę bogatą w węglowodany, ale nie wykrywa się ich u osób stosujących dietę bogatą w aminokwasy, białka i nasycone kwasy tłuszczowe, w tym krótkołańcuchowe [28,31]. Ostatnie badania wykazały, że dieta bogata w polifenole, szczególnie taniny, może prowadzić do obniżenia liczebności metanogenów nawet o 25% [32]. Wiedza na temat bakterii kolonizujących skórę i jej przydatki jest dość szeroka. Typową mikrobiotę skóry stanowią bakterie: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Streptococcus sp., Propionibacterium sp. oraz Enterococcus faecalis, a także grzyby drożdżopodobne Candida albicans [33]. Nieliczne dane wydają się wskazywać, że także archeony wchodzą w skład ekosystemu skóry, gdzie stanowią około 4,2% wszystkich mikroorganizmów. Skórę zasiedlają zarówno archeony metanogenne z rodzaju Methanosarcina, jak i archeony utleniające amoniak, które wydają M. Efenberger i wsp. się odgrywać ważną rolę w regulacji pH skóry [34]. Istnieją ponadto informacje, że archeony metanogenne mogą kolonizować pochwę u kobiet w ciąży [30], a u kobiet z bakteryjną waginozą wykryto obecność archeonu Methanobrevibacter smithii [35]. Archeony w etiopatogenezie chorób człowieka Chociaż wiadomo, że archeony są stałym składnikiem mikrobiomu człowieka wciąż otwarte pozostaje pytanie, czy i w jaki sposób mogą one wpływać na stan zdrowia i choroby. Zasadniczym problemem w ocenie ewentualnej roli tych drobnoustrojów nie tylko w utrzymywaniu homeostazy organizmu, ale przede wszystkim w określeniu ich roli w etiopatogenezie chorób człowieka, jest trudność w ustaleniu ich obecności i liczebności. Jedną z pierwszych metod służących do oceny występowania archeonów metanogennych w przewodzie pokarmowym, stosowaną do dzisiaj, jest pomiar ilości metanu w wydychanym powietrzu. Przyjęto bowiem, że ilość wydychanego metanu może odzwierciedlać liczebność tych drobnoustrojów w jelicie. Inną metodą jest bezpośrednie określenie liczebności archeonów w materiale pochodzącym od pacjentów, to jest w bioptatach jelita, kale, płynie uzyskanym w trakcie płukania jelita grubego, wymazach z pochwy, płynie z kieszonek przyzębnych, płytce poddziąsłowej, miazdze zęba. Metoda ta jest jednak obarczona dużym błędem, bowiem wiele archeonów nie daje się hodować na podłożach sztucznych. Dokładne badania, w których można ocenić nie tylko obecność i liczebność archeonów, ale także określić gatunek, prowadzone są z wykorzystaniem technik biologii molekularnej. Archeony identyfikowane są na podstawie analizy sekwencji genu 16S rRNA oraz genu mcrA (charakterystycznego dla archeonów metanogennych). Z naciskiem należy podkreślić, że nie ma żadnych informacji wskazujących, iż archeony mogą stanowić bezpośredni czynnik chorobotwórczy. Nieznane są toksyny (endo- czy też egzotoksyny) wytwarzane przez te drobnoustroje, nie są opisane czynniki ich inwazyjności. Z drugiej strony należy jednak pamiętać, iż archeony posiadają liczne struktury - archaella, pile, haczyki i kaniule - które mogą warunkować nie tylko adhezję acheonów do podłoża ale także współuczestniczyć w tworzeniu błon biologicznych, a tym samym zwiększać wirulencję tych drobnoustrojów i ułatwiać kolonizację organizmu. Dominuje dzisiaj jednak pogląd, że archeony uczestniczą w patogenezie niektórych chorób pośrednio, poprzez wpływ na rozwój innych drobnoustrojów bezpośrednio zaangażowanych w rozwój procesu patologicznego. Tym bardziej, iż nie ulega dzisiaj wątpliwości, że skład mikrobiomu istotnie wpływa na utrzymywanie wewnętrznej równowagi i stanu zdrowia, a zmiana, ilościowa i/lub jakościowa mikrobiomu jest ważnym czynnikiem indukującym procesy patologiczne. Ze względu na to, że archeony stanowią istotny składnik mikrobioty jelitowej przypuszcza się, że zmiana liczebności/ składu archeonów mogłaby wpływać na występowanie niektórych chorób przewodu Przegląd Lekarski 2014 / 71 / 6 pokarmowego. Wyniki dotychczasowych badań w tym zakresie są jednak bardzo niejednoznaczne, a nawet sprzeczne. Już w latach 80-tych zaobserwowano, że u pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna oraz z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego poziom metanu w wydychanym powietrzu jest o około 40% niższy niż u osób zdrowych [36]. Badania oparte na analizie markerów molekularnych, takich jak geny 16S rRNA i mcrA potwierdziły, że w przebiegu tych chorób dochodzi do zaburzenia składu mikrobioty jelitowej poprzez obniżenie liczebności archeonów metanogennych w przewodzie pokarmowym [24]. W oparciu o hodowlę in vitro Weaver i wsp. [37] wykazali, że u pacjentów z uchyłkowatością jelita grubego notuje się zwiększony odsetek archeonów metanogennych, z dominującym gatunkiem Methanobrevibacter smithii. Jang i wsp. [38] nie potwierdzili związku między poziomem wydychanego metanu, a występowaniem uchyłkowatości jelita grubego. Zwiększoną ilość metanu w wydychanym powietrzu obserwowano u chorych z syndromem jelita drażliwego ze współistniejącą zmianą motoryki jelit oraz występowaniem przewlekłych zaparć [39-42]. Niektóre dane wskazują, że obecność metanogenów może mieć związek z zapadalnością na nowotwory jelita grubego. Badania wykazały, że metan w wydychanym powietrzu obecny jest nawet u 91,4% osób z nowotworem jelita grubego, przy czym tylko u 42,9% osób zdrowych [43]. Co ciekawe, po resekcji raka jelita grubego obserwowano znaczny spadek odsetka pacjentów, u których w wydychanym powietrzu wykrywano metan [44]. Wiadomo obecnie, że zaburzenia mikrobioty jelitowej mogą przyczyniać się do występowania otyłości. Ostatnie prace wykazały, że otyłość może być związana nie tylko ze zmianą liczebności bakterii w przewodzie pokarmowym, ale także pośrednio archeonów metanogennych. U osób z nadwagą stwierdzono zdecydowanie więcej metanogenów w porównaniu do osób szczupłych. Co ciekawe, po zabiegu bypassu żołądkowego obserwowano znaczne obniżenie liczebności archeonów w jelicie. Wzrost liczebności archeonów metanogennych u osób otyłych jest prawdopodobnie związany ze wzrostem liczebności bakterii z rodziny Prevotellaceae, należących do typu Bacteroidetes, które uwalniają wodór w procesie fermentacji białek i węglowodanów, tym samym stymulując rozwój metanogenów [45]. Niezwykle ciekawe badania przeprowadzono z udziałem myszy gnotobiotycznych. Samuel i Gordon [46] wykazali, że archeony metanogenne mogą przyczyniać się do szybszego wzrostu bakterii sacharolitycznych z typów Bacteroidetes i Firmicutes w jelitach poprzez usunięcie ze środowiska H2. Bakterie te pozyskują energię z rozkładu włókien błonnika zawartych w pokarmie, z wytwarzaniem octanu, propionianu, maślanu, mrówczanu, ale także H2 i CO2, a tym samym powodują dostarczanie dodatkowej energii, a w konsekwencji odkładanie tkanki tłuszczowej. Nieliczne dane wydają się wskazywać, że archeony, a zwłaszcza metanogenne, biorą udział w patogenezie chorób w obrębie jamy ustnej, w tym w zapaleniu tkanek przyzębia i zapaleniu miazgi. Obok licznych bakterii odpowiedzialnych za rozwój tych procesów zapalnych, w miazdze zapalnej, płytce poddziąsłowej oraz płynie kieszonek przyzębnych stwierdza się również obecność metanogenów. Ze względu na panujące w tych miejscach warunki beztlenowe te nisze stanowią dogodne środowisko dla rozwoju tej grupy archeonów. Archeony stanowią do 2,5% wszystkich organizmów prokariotycznych zasiedlających miazgę zapalną [47]; obecne są nawet u 38% pacjentów poddanych pierwszemu leczeniu endodontycznemu oraz u 17% pacjentów poddanych ponownemu leczeniu endodontycznemu [48]. Obecność archeonów stwierdza się jednak znacznie częściej u osób z zapaleniem przyzębia (nawet u 73,2% badanych) niż z zapaleniem miazgi [49]. Niektóre badania wskazują na związek między liczebnością archeonów, a stopniem zaawansowania choroby. U pacjentów z zaawansowanym zapaleniem przyzębia archeony stanowią nawet 18,5% wszystkich organizmów prokariotycznych, natomiast w przypadku zapalenia dziąseł tylko 0,4% [50]. Dominującym gatunkiem, zarówno u osób z zapaleniem miazgi, jak i zapaleniem przyzębia jest Methanobrevibacter oralis [47-50]. Przypuszcza się, że odgrywa on istotną rolę w patogenezie chorób zapalnych w obrębie jamy ustnej i może być drobnoustrojem potencjalnie chorobotwórczym. Wykazano bowiem, że wytwarzane są przeciwciała klasy IgG w odpowiedzi na Methanobrevibacter oralis [51]. Yamabe i wsp. [52] udokumentowali, że surowice pacjentów z zapaleniem przyzębia reagują z białkami opiekuńczymi wyizolowanymi z Methanobrevibacter oralis. Jak wspomniano wcześniej, archeony mogą przyczyniać się do zaburzenia homeostazy i składu mikrobiomu. Wskazuje się na przykład na silną konkurencję o wodór między archeonami a bakteriami redukującymi siarczany, która ma miejsce zarówno w jelitach, jak i w głębokich kieszonkach przyzębnych. W jelitach odnotowano znacząco mniejszy odsetek metanogenów, w porównaniu z liczbą bakterii redukujących siarczany, wynikiem czego jest lokalne wytwarzanie wysoce toksycznego H 2S. Wykazano przy tym, że wzrost liczebności bakterii jelitowych redukujących siarczany, a co za tym idzie, także wzrost stężenia siarkowodoru odgrywają istotną rolę w patogenezie zapalenia jelita grubego oraz wrzodziejącego zapalenia jelita grubego [53]. Podobne zależności występują również w głębokich kieszonkach przyzębnych. W przypadku obniżenia odsetka archeonów metanogennych dochodzi do podwyższenia liczby bakterii redukujących siarczany, a tym samym zwiększenia wytwarzania siarkowodoru [54]. Należy jednak podkreślić, że występowanie tego typu zależności metabolicznych jest możliwe także w obrębie innych społeczności drobnoustrojów beztlenowych występujących w obrębie ludzkiego organizmu. Warto nadmienić, że archeony mogą wchodzić w skład zespołów mikroorganizmów tworzących wspólnie biofilmy powodujące różnorodne zakażenia mieszane [55]. Obecnie archeony zalicza się do grupy 349 drobnoustrojów symbiotycznych wchodzących w skład naturalnego mikrobiomu człowieka. Brak jest dowodów jednoznacznie stwierdzających, że mogą być one mikroorganizmami chorobotwórczymi. Wiadomo, że w pewnych warunkach bakterie symbiotyczne mogą stać się potencjalnie patogenne i sugeruje się, że takie zjawisko może występować także u komensalnych metanogennych archeonów [56]. Jest także prawdopodobne, że archeony żyjące w złożonej populacji ludzkiej flory bakteryjnej wykazują zdolność do nabywania genów wirulencji. Ostatnie badania wykazały bowiem, że może dochodzić do wymiany licznych genów, zarówno pomiędzy archeonami, jak i pomiędzy archeonami a bakteriami, w tym być może patogennymi Clostridium difficile [57], jeśli zajmują one tę samą niszę ekologiczną. Zaobserwowano, że gen tadA, kodujący białko niezbędne do procesu adhezji i kolonizacji tkanek znaleziony u bakterii bezpośrednio powiązanych z rozwojem chorób przyzębia, może zostać przeniesiony do komórki archeona [58]. Co ciekawe, u archeonów wykazano także obecność genów dla regulatorów transkrypcji LysR, które występują u patogennych bakterii i regulują ekspresję czynników wirulencji [59]. Wrażliwość archeonów na antybiotyki oraz endogenne czynniki przeciwdrobnoustrojowe Niezwykle ważkim zagadnieniem wydaje się wrażliwość/oporność archeonów na antybiotyki i chemioterapeutyki. Wiadomo bowiem, że leki te wykazują działanie nie tylko na drobnoustroje patogenne, ale także na drobnoustroje wchodzące w skład fizjologicznej mikroflory człowieka wpływając tym samym, często niekorzystnie na skład jakościowy i ilościowy mikrobiomu człowieka. Informacji na temat oddziaływania antybiotyków i/lub chemioterapeutyków na archeony jest jednak niewiele. Odmienna budowa ściany komórkowej archeonów, a szczególnie brak peptydoglikanu stanowiącego cel dla antybiotyków hamujących jego syntezę lub usieciowanie, powoduje, że drobnoustroje te są oporne na antybiotyki β-laktamowe (penicyliny, ampicylina, cefalosporyny) oraz antybiotyki glikopeptydowe (wankomycyna) [60,61]. Interesująca wydaje się przy tym obserwacja, że w przeciwieństwie do bakterii archeony nie posiadają aktywnej β-laktamazy, która rozkładałaby antybiotyki β-laktamowe [62]. Archeony są również oporne na działanie inhibitorów syntezy RNA, takich jak ryfampicyna [63], na niektóre antybiotyki hamujące replikację DNA i podziały komórkowe (ciprofloksacyna, nowobiocyna) oraz hamujące syntezę białek wchodzących w skład błon komórkowych (aminoglikozydy, linkozamidy, tetracykliny, chinoliny) [60]. Niezwykle interesujące wydaje się zjawisko oporności archeonów halofilnych z gatunku Haloalkalicoccus tibetensis na polimyksynę E [64] oraz Natronococcus amylolyticus na polimyksynę B [65]. Jak wiadomo, polimyksyny to związki polipeptydowe, których działanie polega na łączeniu się z fosfolipidami błony komórkowej, niszczeniu ich struktury, a tym samym zwiększaniu przepuszczalności błon komórkowych. Oporność archeonów na te 350 antybiotyki wynika więc prawdopodobnie z odmiennej struktury błony komórkowej tych mikroorganizmów. Haloalkalicoccus tibetensis jest ponadto oporny na szereg innych antybiotyków, w tym β-laktamowe, aminoglikozydowe, tetracykliny, bacytracynę oraz sulfafurazol, ale w przeciwieństwie do metanogenów, jest wrażliwy na ryfampicynę oraz nowobiocynę, hamującą replikację DNA przez blokowanie aktywności gyrazy [64]. Dermoumi i Ansorg [66] ocenili wrażliwość szczepów Methanobrevibacter smithii izolowanych bezpośrednio z próbek kału człowieka oraz wyznaczyli wskaźnik MIC (ang. minimum inhibitory concentration) dla stosowanych antybiotyków. Autorzy wykazali, że wszystkie wyizolowane archeony były oporne na penicylinę G, cefalotynę, wankomycynę, streptomycynę, gentamycynę, ciprofloksacynę oraz klindamycynę przy MIC > 64 mg/ml. Dridi i wsp. [67] udokumentowali oporność czterech gatunków archeonów wchodzących w skład ludzkiego mikrobiomu (Methanobrevibacter smithii - 4 szczepy, Methanosphaera stadtmanae, Methanobrevibacter oralis i Methanomassiliicoccus luminyensis) na te same antybiotyki oraz na amfoterycynę B (MIC ≥ 100 mg/ml). Niektóre archeony metanogenne są wrażliwe na antybiotyki hamujące syntezę białek - neomycynę, chloramfenikol oraz anizomycynę [63]. Mogą być także wrażliwe na inhibitory cyklu lipidów zaangażowanych w biosyntezę polimerów ściany komórkowej (bacytracyna - MIC ≥ 4 mg/ml, gardymycyna) [67], antybiotyki dodawane do pasz (karboksylowe antybiotyki jonoforowe - kwas lasalowy i monenzyna), które zakłócają funkcje błony komórkowej [63] oraz metronidazol [68], który działa hamująco już przy stosunkowo niskich stężeniach - MIC 0,5 - 64 mg/ml [66]. Interesujące wydają się badania nad wrażliwością archeonów metanogennych na biocydy, takie jak kwas nadoctowy i chlorheksydyna, stosowane do dezynfekcji. Wykazano, że środki te hamują wzrost archeonów, co wydaje się istotne, ponieważ są one powszechnie stosowane do dezynfekcji podczas operacji chirurgicznych [69]. Odrębnym zagadnieniem jest wrażliwość/oporność archeonów na endogenne białka/peptydy wykazujące działanie przeciwdrobnoustrojowe. Z pewnością drobnoustroje te nie są wrażliwe na działanie lizozymu bowiem nie zawierają peptydoglikanu. Niezwykle interesujące są natomiast dane, że drobnoustroje Methanobrevibacter smithii oraz Methanosphaera stadtmanae są wrażliwe na peptyd przeciwbakteryjny syntetyzowany przez komórki NK oraz niektóre populacje limfocytów T (NK-lizyna) oraz niektóre katelicydyny - peptydy o silnym działaniu przeciwbakteryjnym, ale także przeciwwirusowym i przeciwgrzybiczym, wydzielane przez wiele komórek organizmu [70]. W podsumowaniu, chociaż drobnoustroje z domeny Archaea są już dość dobrze poznane i opisane, w dalszym ciągu nie do końca zrozumiała jest ich rola jako naturalnego składnika mikrobiomu człowieka, w utrzymywaniu homeostazy organizmu i w konsekwencji stanu zdrowia. Co więcej, niewiele jest danych na temat współudziału ar- cheonów w patogenezie chorób człowieka. Wydaje się więc niezwykle ważne i celowe prowadzenie dalszych, bardziej szczegółowych badań w tym zakresie, które mogłyby w przyszłości pomóc wyjaśnić wpływ tych mikroorganizmów na stan zdrowia i choroby. Co więcej, z pewnością niezbędne są również badania ukierunkowane na poznanie ewentualnych czynników patogenności tych drobnoustrojów a także poznania ich właściwości antygenowych warunkujących rozwój odpowiedzi immunologicznej. Piśmiennictwo 1. Kandler O, König H: Cell wall polymers in Archaea (Archaebacteria). Cell Mol Life Sci. 1998; 54: 305308. 2. Albers SV, Meyer BH: The archaeal cell envelope. Nat Rev Microbiol. 2011; 9: 414-426. 3. Jarrell KF, Walters AD, Bochiwal C, Borgia JM, Dickinson T, Chong JP: Major players on the microbial stage: why archaea are important. Microbiology. 2011; 157: 919-936. 4. Ellen AF, Zolghadr B, Driessen AM, Albers SV: Shaping the archaeal cell envelope. Archaea. 2010; 2010: 608243. 5. Matsumi R, Atomi H, Driessen AJM, van der Oost J: Isoprenoid biosynthesis in Archaea - biochemical and evolutionary implications. Res Microbiol. 2011; 162: 39-52. 6. Ghosh A, Albers SV: Assembly and function of the archaeal flagellum. Biochem Soc Trans. 2011; 39: 64-69. 7. Ng SY, Zolghadr B, Driessen AJ, Albers SV, Jarrell KF: Cell surface structures of archaea. J Bacteriol. 2008; 190: 6039-6047. 8. Armache JP, Anger AM, Márquey V, Franckenberg S, Fröhlich T. et al: Promiscuous behaviour of archaeal ribosomal proteins: implications for eukaryotic ribosome evolution. Nucleic Acids Res. 2013; 41: 1284-1293. 9. Oren A: The function of gas vesicles in halophilic archaea and bacteria: theories and experimental evidence. Life. 2013; 3: 1-20. 10. Zhang Z, Guo L, Huang L: Archaeal chromatin proteins. Sci China Life Sci. 2012; 55: 377-385. 11. Wolinowska R: Plazmidy Archaea. Post Mikrobiol. 2008; 47: 457-463. 12. Schäfer G, Engelhard M, Müller V: Bioenergetics of the Archaea. Microbiol Mol Biol Rev. 1999; 63: 570-620. 13. Kurr M, Huber R, König H, Jannasch HW, Fricke H. et al: Methanopyrus kandleri, gen. and sp. nov. represents a novel group of hyperthermophilic methanogens, growing at 110°C. Arch Microbiol. 1991; 156: 239-247. 14. Rachel R, Wyschkony I, Riehl S, Huber H: The ultrastructure of Ignicoccus: evidence for a novel outer membrane and for intracellular vesicle budding in an archaeon. Archaea. 2002; 1: 9-18. 15. Sowers KR, Schreier HJ: Gene transfer systems for the Archaea. Trends Microbiol. 1999; 7: 212-219. 16. Fröls S: Archaeal biofilms: widespread and complex. Biochem Soc Trans. 2013; 41: 393-398. 17. O’Connor EM, Shand RF: Halocins and sulfolobicins: the emerging story of archaeal protein and peptide antibiotics. J Ind Microbiol Biotechnol. 2002; 28: 23-31. 18. Calloway DH: Respiratory hydrogen and methane as affected by consumption of gas-forming foods. Gastroenterology. 1966; 51: 383-389. 19. Binek M: Mikrobiom człowieka - zdrowie i choroba. Post Mikrobiol. 2012; 51: 27-36. 20. Mroczyńska M, Libudzisz Z, Gałęcka M, Szachta P: Mikroorganizmy jelitowe człowieka i ich aktywność metaboliczna. Prz Gastroenterol. 2011; 6: 218-224. 21. Eckburg PB, Bik EM, Bernstein CN, Purdom E, Dethlefsen L. et al: Diversity of the human intestinal microbial flora. Science. 2005; 308: 1635-1638. 22. Dridi B, Henry M, El Khéchine A, Raoult D, Drancourt M: High prevalence of Methanobrevibacter smithii and Methanosphaera stadtmanae detected in the human gut using an improved DNA detection protocol. PLoS ONE. 2009; 4: e7063. 23. Samuel BS, Hansen EE, Manchester JK, Coutinho PM, Henrissat B. et al: Genomic and metabolic adM. Efenberger i wsp. aptations of Methanobrevibacter smithii to the human gut. PNAS. 2007; 104: 10643-10648. 24. Scanlan PD, Shanahan F, Marchesi JR: Human methanogen diversity and incidence in healthy and diseased colonic groups using mcrA gene analysis. BMC Microbiol. 2008; 8: 79. 25. Oxley AP, Lanfranconi MP, Würdemann D, Ott S, Schreiber S. et al: Halophilic archaea in the human intestinal mucosa. Environ Microbiol. 2010; 12: 2398-2410. 26. Nam YD, Chang HW, Kim KH, Roh SW, Kim MS: Bacterial, archaeal, and eukaryal diversity in the intestines of Korean people. J Microbiol. 2008; 46: 491-501. 27. Rieu-Lesme F, Delbès C, Sollelis L: Recovery of partial 16S rDNA sequences suggests the presence of Crenarchaeota in the human digestive ecosystem. Curr Microbiol. 2005; 51: 317-321. 28. Hoffmann C, Dollive S, Grunberg S, Chen J, Li H. et al: Archaea and fungi of the human gut microbiome: correlations with diet and bacterial residents. PLoS ONE. 2013; 8: e66019. 29. Rutili A, Canzi E, Brusa T, Ferrari A: Intestinal methanogenic bacteria in children of different ages. New Microbiol. 1996; 19: 227-243. 30. Palmer C, Bik EM, DiGiulio DB, Relman DA, Brown PO: Development of the human infant intestinal microbiota. PloS Biol. 2007; 5: e177. 31. Abell GCJ, Conlon MA, Mcorist AL: Methanogenic archaea in adult human faecal samples are inversely related to butyrate concentration. Microb Ecol Health D. 2006; 18: 154-160. 32. Min BR, Solaiman S, Shange R, Eun JS: Gastrointestinal bacterial and methanogenic archaea diversity dynamics associated with condensed tannin-containing pine bark diet in goats using 16S rDNA amplicon pyrosequencing. Int J Microbiol. 2014; 2014: 141909. 33. Różalska B, Micota B, Budzyńska A, Sadowska B: Biofilmowy mikrobom skóry w zdrowiu i chorobie. Aspekty badawcze z zakresy inżynierii tkankowej. Forum Zakażeń. 2013; 4: 105-110. 34. Probst AJ, Auerbach AK, Moissl-Eichinger C: Archaea on human skin. PLoS ONE. 2013; 8: e65388. 35. Belay N, Mukhopadhyay B, Conway de Macario E, Galask R, Daniels L: Methanogenic bacteria in human vaginal samples. J Clin Microbiol. 1990; 28: 1666-1668. 36. McKay LF, Eastwood MA, Brydon WG: Methane excretion in man - a study of breath, flatus, and faeces. Gut. 1985; 26: 69-74, 37. Weaver GA, Krause JA, Miller TL, Wolin MJ: Incidence of methanogenic bacteria in a sigmoidoscopy population, an association of methanogenic bacteria and diverticulosis. Gut. 1986; 27: 698-704. 38. Jang SI, Kim JH, Youn YH, Park H, Lee SI, Conklin JL: Relationship between intestinal gas and the development of right colonic diverticula. J Neurogastroenterol Motil. 2010; 16: 418-423. 39. Pimentel M, Mayer AG, Park S, Chow EJ, Hasan A, Kong Y: Methane production during lactulose breath test is associated with gastrointestinal disease Przegląd Lekarski 2014 / 71 / 6 presentation. Dig Dis Sci. 2003; 48: 86-92. 40. Attaluri A, Jackson M, Valestin J, Rao SS: Methanogenic flora is associated with altered colonic transit but not stool characteristics in constipation without IBS. Am J Gastroenterol. 2010; 105: 1407-1411. 41. Furnari M, Savarino E, Bruzzone L, Moscatelli A, Gemignani L. et al: Reassessment of the role of methane production between irritable bowel syndrome and functional constipation. J Gastrointestin Liver Dis. 2012; 21: 157-163. 42. Makhani M, Yang J, Mirocha J, Low K, Pimentel M: Factor analysis demonstrates a symptom cluster related to methane and non-methane production in irritable bowel syndrome. J Clin Gastroenterol. 2011; 45: 40-44. 43. Pique JM, Pallares M, Cuso E, Vilar-Bonet J, Gassull MA: Methane production and colon cancer. Gastroenterology. 1984; 87: 601-605. 44. Karlin DA, Jones RD, Stroehlein JR, Mastromarino AJ, Potter GD: Breath methane excretion in patients with unresected colorectal cancer. J Natl Cancer Inst. 1982; 69: 573-576. 45. Zhang H, DiBaise JK, Zuccolo A, Kudrna D, Braidotti M. et al: Human gut microbiota in obesity and after gastric bypass. PNAS. 2009; 106: 2365-2370. 46. Samuel BS, Gordon JI: A humanized gnotobiotic mouse model of hostarchaeal - bacterial mutualism. PNAS. 2006; 103: 10011-10016. 47. Vianna ME, Conrads G, Gomes BP, Horz HP: Identification and quantification of archaea involved in primary endodontic infections. J Clin Microbiol. 2006; 44: 1274-1282. 48. Jiang YT, Xia WW, Li CL, Jiang W, Liang JP: Preliminary study of the presence and association of bacteria and archaea in teeth with apical periodontitis. Int Endod J. 2009; 42: 1096-1103. 49. Li CL, Liu DL, Jiang YT, Zhou YB, Zhang MZ: Prevalence and molecular diversity of Archaea in subgingival pockets of periodontitis patients. Oral Microbiol Immunol. 2009; 24: 343-346. 50. Lepp PW, Brinig MM, Ouverney CC, Palm K, Armitage GC, Relman DA: Methanogenic Archaea and human periodontal disease. PNAS. 2004; 101: 6176-6181. 51. Yamabe K, Maeda H, Kokeguchi S, Tanimoto I, Sonoi N. et al: Distribution of Archaea in Japanese patients with periodontitis and humoral immune response to the components. FEMS Microbiol Lett. 2008; 287: 69-75. 52. Yamabe K, Maeda H, Kokeguchi S, Soga Y, Meguro M. et al: Antigenic group II chaperonin in Methanobrevibacter oralis may cross-react with human chaperonin CCT. Mol Oral Microbiol. 2010; 2: 112-122. 53. Medani M, Collins D, Docherty NG, Baird AW, O’Connell PR, Winter DC: Emerging role of hydrogen sulfide in colonic physiology and pathophysiology. Inflamm Bowel Dis. 2011; 17: 1620-1625. 54. Vianna ME, Holtgraewe S, Seyfarth I, Conrads G, Horz HP: Quantitative analysis of three hydrogenotrophic microbial groups, methanogenic archaea, sulfate-reducing bacteria, and acetogenic bacteria, within plaque biofilms associated with human periodontal disease. J Bacteriol. 2008; 190: 3779-3785. 55. Peters BM, Jabra-Rizk MA, O’May GA, Costerton JW, Shirtliff ME: Polymicrobial interactions: impact on pathogenesis and human disease. Clin Microbiol Rev. 2012; 25: 193-213. 56. Chow J, Tang H, Mazmanian KS: Pathobionts of the gastrointestinal microbiota and inflammatory disease. Curr Opin Immunol. 2011; 23: 473-480. 57. Nesbo CL, L’Haridon S, Stetter KO, Doolittle WF: Phylogenetic analyses of two ‘‘archaeal’’ genes in Thermotoga maritima reveal multiple transfers between archaea and bacteria. Mol Biol Evol. 2001; 18: 362-375. 58. Kachlany SC, Planet PJ, Bhattacharjee MK, Kollia E, DeSalle R. et al: Nonspecific adherence by Actinobacillus actinomycetemocomitans requires genes widespread in Bacteria and Archaea. J Bacteriol. 2000; 182: 6169-6176. 59. Sun J, Klein A: A lysR-type regulator is involved in the negative regulation of genes encoding seleniumfree hydrogenases in the archaeon Methanococcus voltae. Mol Microbiol. 2004; 52: 563-571. 60. Khelaifia S, Drancourt M: Susceptibility of archaea to antimicrobial agents: applications to clinical microbiology. Clin Microbiol Infect. 2012; 18: 841-848. 61. Koch AL: Bacterial wall as target for attack: past, present, and future research. Clin Microbiol Rev. 2003; 16: 673-687. 62. Martin HH, König H: Beta-lactamases are absent from Archaea (archaebacteria). Microb Drug Resist. 1996; 2: 269-272. 63. Dridi B, Raoult D, Drancourt M: Archaea as emerging organisms in complex human microbiomes. Anaerobe. 2011; 17: 56-63. 64. Xue Y, Fan H, Ventosa A, Grant WD, Jones BE. et al: Halalkalicoccus tibetensis gen. nov., sp. nov., representing a novel genus of haloalkaliphilic archaea. Int J Syst Evol Microbiol. 2005; 55: 2501-2505. 65. Kanal H, Kobayashi T, Aono R, Kudo T: Natronococcus amylolyticus sp. nov., a haloalkaliphilic archaeon. Int J Syst Bacteriol. 1995; 45: 762-766. 66. Dermoumi HL, Ansorg RA: Isolation and antimicrobial susceptibility testing of fecal strains of the archaeon Methanobrevibacter smithii. Chemotherapy. 2001; 47: 177-83. 67. Dridi B, Fardeau ML, Ollivier B, Raoult D, Drancourt M: The antimicrobial resistance pattern of cultured human methanogens reflects the unique phylogenetic position of archaea. J Antimicrob Chemother. 2011; 66: 2038-2044. 68. Ansorg R, Rath PM, Runde V, Beelen DW: Influence of intestinal decontamination using metronidazole on the detection of methanogenic Archaea in bone marrow transplant recipients. Bone Marrow Transplant. 2003; 31: 117-119. 69. Khelaifia S, Michel JB, Drancourt M: In-vitro archaeacidal activity of biocides against human-associated archaea. PLoS ONE. 2013; 8: e62738. 70. Bang C, Schilhabel A, Weidenbach K, Kopp A, Goldmann T. et al: Effects of antimicrobial peptides on methanogenic archaea. Antimicrob Agents Chemother. 2012; 56: 4123-4130. 351
