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
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

66+6+6+

2 Cards basiek49

Prace Magisterskie

2 Cards Pisanie PRAC

Create flashcards