Methanobrevibacter smithii
| Methanobrevibacter smithii | |
|---|---|
| Klasifikasi ilmiah | |
| Domain: | |
| Kerajaan: | |
| Filum: | |
| Kelas: | |
| Ordo: | |
| Famili: | |
| Genus: | |
| Spesies: | M. smithii
|
| Nama binomial | |
| Methanobrevibacter smithii Balch and Wolfe 1981
| |
Methanobrevibacter smithii adalah arkea dominan dalam usus manusia. Hal ini memainkan peran penting dalam pencernaan efisien polisakarida (gula kompleks) dengan mengkonsumsi produk akhir fermentasi bakteri. Methanobrevibacter smithii adalah mikroorganisme bersel tunggal dan berbentuk coccobacillus dari domain Archaea. M. smithii adalah metanogen yang mampu menggunakan hidrogen sebagai sumber energinya dengan menggabungkan hidrogen dan karbon dioksida menjadi metana. Penggunaan gas hidrogen oleh M. smithii memungkinkan adanya peningkatan ekstraksi energi dari nutrisi dengan menggeser fermentasi bakteri untuk menghasilkan produk akhir yang lebih teroksidasi.[1]
Pentingnya dalam sistem pencernaan manusia
[sunting | sunting sumber]Mikrobiota dalam pencernaan manusia terdiri dari 3 kelompok utama, yaitu: mikroorganisme pengguna hidrogen atau hidrogenotrof, seperti metanogen termasuk M. smithii; bakteri anaerob pemroduksi laktat atau asetogen; dan bakteri pereduksi sulfat. Perbedaan peran mikroorganisme ini berguna dalam memahami bagaimana metabolisme hidrogen memengaruhi efesiensi fermentasi makanan.[2]</ref> Akumulasi hidrogen dalam usus mengurangi efesiensi fermentasi mikroba serta penghasilan energi. Maka dari itu, peranan Archaea metanogen penting dalam usus manusia karena menjadi agen utama penghilangan hidrogen.[1] M. smithii merupakan Archaea metanogen yang paling umum dalam mikrobiota usus manusia. M. smithii sangat penting dalam proses pencernaan, dan memiliki prevalensi yang tinggi pada feses manusia.[3]
Mikrobiota usus didominasi oleh Bacteroidetes Gram negatif dan Firmicutes (umumnya Gram positif). Archaea yang paling penting dalam usus manusia ini direpresentasikan oleh metanogen M. smithii. M. smithii dipercaya sebagai target pengobatan untuk menipulasi dan adaptasi ekosistem usus.[4]
</ref>M. smithii memiliki pengayaan gen yang signifikan yang berperan dalam penggunaan karbon dioksida (CO2), gas hidrogen (H2), dan format untuk metanogenesis. Mikroba ini juga memiliki jalur metabollisme utuh yang memungkinkan klaster gen memanfaatkan CO2 untuk konsumsi metanogenik dari produk metabolisme B. thetaiotaomicron.[4]M. smithii mendukung pembuangan metanogenik dan nonmetanogenik dari berbagai macam produk akhir fermentasi bakteri.[4] Arkea dominan dalam ekosistem pencernaan manusia memengaruhi spesifitas dan efisiensi pencernaan polisakarida oleh bakteri. Hal ini memengaruhi perolehan kalori dan lemak tubuh seseorang. Peneliti telah melakukan sekuensing genom M. smithii, ditemukan bahwa M. smithii mungkin menjadi agen teurapetik untuk mengurangi peroleh energi pada pasien obesitas.[4]
Perbandingan dinding sel dan membran sel terhadap bakteri
[sunting | sunting sumber]Dinding sel dan membran sel Methanobrevibacter smithii menentukan kerentanan terhadap antibiotik dan statin. Dinding sel tersusun atas pseudopeptidoglikan (bukan peptidoglikan seperti di bakteri) yang membuat arkea resisten terhadap lisozim dan banyak antibiotik yang mode aksinya mengganggu pembentukan dinding sel. Membran sel mengandung lipid bilayer atau monolayer dengan backbone tersusun atas isoprena yang dihubungkan dengan gliserol oleh ikatan eter. Sedangkan, lipid bilayer pada bakteri mengandung backbone asam lemak yang terhubungkan oleh gliserol melalui ikatan ester. Keberadaan unit isoprena yang sensitif statin dalam membran sel arkea ini membuat statin dapat mempengaruhi pertumbuhan arkea secara selektif sementara pada membran sel bakteri tidak berpengaruh. Meskipun bakteri tidak menggunakan unit isoprena dalam membran selnya, bakteri masih membutuhkannya di lain tempat. Unit isoprena dalam bakteri disintesis melalui jalur mevalonat yang tidak diinhibisi oleh statin.[5]
Pada Pasien Anoreksia
[sunting | sunting sumber]Pada tahun 2009, penelitian manusia terbesar tentang obesitas dan mikrobiota usus hingga saat ini. Gangguan obesitas diakibatkan dari ketidakseimbangan dan memiliki konsekuensi serius seperti penyakit kardiovaskular, diabetes tipe 2, dan kanker usus besar. Mikrobiota usus dan lingkungan berkontribusi pada ketidakseimbangan energi karena keterlibatannya dalam pemasukan, konversi dan penyimpanan energi. Metode kultur independen menunjukkan bahwa metanogen memiliki proporsi tinggi, dapat terdiri hingga 10% dari semua anaerob di usus besar orang dewasa yang sehat. Rata-rata penghitungan M. smithii untuk kelompok anoreksia jauh lebih besar daripada kelompok kurus dan obesitas. Jadi, jumlah M. smithii ditemukan lebih tinggi pada pasien anoreksia dibandingkan pasien kurus.
</ref> Perkembangan Methanobrevibacter pada pasien anoreksia mungkin terkait dengan upaya adaptif menuju eksploitasi optimal dari diet rendah kalori pasien anoreksia. Oleh karena itu, peningkatan M. smithii menuju pada transformasi optimalisasi makanan dalam diet rendah kalori. M. smithii juga bisa dikaitkan dengan sembelit, kondisi umum untuk pasien anoreksia.[1]
M. smithii dan Sembelit
[sunting | sunting sumber]</ref> Studi observasi menunjukkan hubungan yang kuat antara transit usus yang lambat dengan produksi metana. Data percobaan menunjukkan aktivitas penghambatan langsung dari metana pada usus besar dan otot polos ileum dan kemungkinan peran metana adalah sebagai pemancar gas. Statin dapat menghambat biosintesis membran sel archaea tanpa mempengaruhi jumlah bakteri seperti yang ditunjukkan pada ternak dan manusia. Hal ini membuka kemungkinan intervensi terapeutik yang menargetkan faktor etiologi tertentu dari sembelit sambil melindungi mikrobioma usus. Meskipun secara umum dipercaya bahwa statin menghambat produksi metana melalui efeknya pada biosintesis membran sel, yang dimediasi oleh penghambatan HMG-CoA reduktase, terbukti adanya mekanisme alternatif atau tambahan dimana statin menghambat metanogenesis secara langsung. Tampaknya mekanisme lain ini mungkin mendominasi ketika bentuk statin lakton, terutama lovastatin, diberikan.[5]
Referensi
[sunting | sunting sumber]- ^ a b c Armougom F; Henry M; Vialettes B; Raccah D; et al. (2009). "Monitoring Bacterial Community of Human Gut Microbiota Reveals an Increase in Lactobacillus in Obese Patients and Methanogens in Anorexic Patients". PLoS ONE. 4 (9): e7125. doi:10.1371/journal.pone.0007125.
- ^ Hansen, Elizabeth E.; Lozupone, Catherine A.; Rey, Federico E.; Wu, Meng; Guruge, Janaki L.; Narra, Aneesha; Goodfellow, Jonathan; Zaneveld, Jesse R.; McDonald, Daniel T. (2011-03-15). "Pan-genome of the dominant human gut-associated archaeon, Methanobrevibacter smithii, studied in twins". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 Suppl 1: 4599–4606. doi:10.1073/pnas.1000071108. ISSN 1091-6490. PMC 3063581. PMID 21317366
- ^ Bedis, D., Mireille, H. (2009). "High Prevalence of Methanobrevibacter smithii and Methanosphaera stadtmanae Detected in the Human Gut Using an Improved DNA Detection Protocol." PLOS One 4(9) e7063.
- ^ a b c d Buck, S., Hansen, E., (2007). "Genomic and metabolic adaptations of Methanobrevibacter smithii to the human gut." Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, 10643-10648.
- ^ a b Gottlieb, K., Wacher, V., Sliman, J., & Pimentel, M. (2015). Review article: inhibition of methanogenic archaea by statins as a targeted management strategy for constipation and related disorders. Alimentary Pharmacology & Therapeutics.
Bacaan lebih lanjut
[sunting | sunting sumber]Bang, Corinna; Weidenbach, Katrin; Gutsmann, Thomas; Heine, Holgar; Schmitz, Ruth A. "The Intestinal Archaea Methanosphaera stadtmanae and Methanobrevibacter smithii Activate Human Dendritic Cells". PLoS One. 9 (6): Article No.: e99411. doi:10.1371/journal.pone.0099411.
Kim, Gene; Deepinder, Fnu; Morales, Walter; Hwang, Laura; Weitsman, Stacy; Chang, Christopher; Gunsalus, Robert; Pimentel, Mark (December 2012). "Methanobrevibacter smithii Is the Predominant Methanogen in Patients with Constipation-Predominant IBS and Methane on Breath". Digestive Diseases and Sciences. 57 (12): 3213–3218. doi:10.1007/s10620-012-2197-1.
Pranala luar
[sunting | sunting sumber]- Paul B. Eckburg, Paul W. Lepp, and David A. Relman Archaea and Their Potential Role in Human Disease Diarsipkan 2011-10-27 di Wayback Machine.
- Heide L. Dermoumi, Rainer A.M. Ansorg Isolation and Antimicrobial Susceptibility Testing of Fecal Strains of the Archaeon Methanobrevibacter smithii Chemotherapy 2001;47:177-183 DOI:10.1159/000063219
- Methanogens Photo Gallery—Methanobrevibacter smithii Diarsipkan 2007-10-04 di Wayback Machine.
- LSPN page for Methanobrevibacter Diarsipkan 2008-05-18 di Wayback Machine.
- Samuel BS; Hansen EE; Manchester JK; Coutinho PM; et al. (2007). "Genomic and metabolic adaptations of Methanobrevibacter smithii to the human gut". Proc Natl Acad Sci U S A. 104 (25): 10643–8. doi:10.1073/pnas.0704189104. PMC 1890564
. PMID 17563350. - Vianna ME; Conrads G; Gomes BP; Horz HP. (2006). "Identification and Quantification of Archaea Involved in Primary Endodontic Infections". J Clin Microbiol. 44 (4): 1274–82. doi:10.1128/JCM.44.4.1274-1282.2006. PMC 1448633 . PMID 16597851.
- Ridlon JM; McGarr SE; Hylemon PB. (2005). "Development of methods for the detection and quantification of 7alpha-dehydroxylating clostridia, Desulfovibrio vulgaris, Methanobrevibacter smithii, and Lactobacillus plantarum in human feces". Clin Chim Acta. 357 (1): 55–64. doi:10.1016/j.cccn.2005.02.004. PMID 15963794.