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Agathobaculum

Gattung der Familie Ruminococcaceae
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Agathobaculum ist eine Gattung von Bakterien. Mitglieder der Gattung kommen im menschlichen und tierischen Darm vor.

Merkmale

Einige Arten von Agathobaculum sind durch Flagellen beweglich, andere sind unbeweglich. Die A. desmolans zeigt eine taumelnde Bewegung durch vier bis sechs langen Flagellen. Zellen treten einzeln, paarweise oder in Ketten auf und sind kokkenförmig oder kurze Stäbchen. Die Zellwand enthält meso-Diaminopimelinsäure. Agathobaculum-Kolonien haben typischerweise eine kreisförmige Form, eine konvexe Erhebung und eine weiße bis gelbliche Farbe.

Obwohl sie als nicht sporulierende Arten beschrieben wurden, wurden in der Genomsequenz mehrere mit dem Sporulationsprozess in Zusammenhang stehende Gene gefunden. Es ist weiterhin sehr wahrscheinlich, dass sie Plasmide enthalten, da Gene gefunden wurden, die für den konjugalen Transfer und die Plasmamobilisierung verantwortlich sind.

Die Gattung ist Gram-positiv.

Stoffwechsel und Wachstum

Arten von Agathobaculum sind obligat anaerob, sie tolerieren keinen Sauerstoff. Sie sind chemoorganotroph, sie benötigen organische Stoffe zum Wachstum. Der Stoffwechselweg zur Energiegewinnung ist die Gärung (Fermentation). Die wichtigsten Fermentationsendprodukte sind Butyrat oder Acetat. Die Arten nutzen ein breites Spektrum an Kohlenstoffquellen, darunter d-Glucose, Saccharose, d -Maltose, Salicin, d-Xylose, l-Arabinose, d-Cellobiose und d-Xylose.

Ökologie und mögliche Nutzung

Viele Arten von Agathobaculum wurden aus menschlichen und tierischen Fäkalien isoliert. So stammt die Erstbeschreibung von Agathobaculum desmolans aus Katzenkot, A. butyriciproducens, A. ammoniilyticum, A. massiliense und A. ammoniilyticum wurden aus menschlichen Fäkalien isoliert.[1][2][3]

Arten der Gattung spielt eine Rolle in der Darm-Hirn-Achse („gut-brain axis“).[4][5][6] Seine Wirkung scheint mit entzündungshemmenden Effekten und Interaktionen mit dem Nervensystem zusammen zu hängen. Sie zählt zur Darmmikrobiota, diese im Darm lebende Gemeinschaft von Bakterien können z.B. entzündliche Darmerkrankungen lindern, indem sie z.B. Butyrat produzieren und regulatorische T-Zellen induzieren.

So wurde beobachtet, das durch die Produktion von kurzkettigen Fettsäuren wie Butyrat Agathobaculum butyriciproducens und Arten wie Phascolarctobacteriaum faecium sowie Clostridium citroneae bei entzündliche Darmerkrankung eine positive, also entzündungshemmende Wirkung zeigen.[7][8]

Bei der neurologischen Erkrankung des idiopathischem Normaldruckhydrozephalus wurde in einer Untersuchung davon berichtet, das die Häufigkeit von Agathobaculum abnimmt.[9]Weitere, ebenfalls in der Häufigkeit abnehmende Gattungen, waren Paramuribaculum, Catenibacterium und eine weitere nicht näher bestimmte Art. Eine Zunahme war dem hingegen bei Escherichia, Shigella und Anaeromassilibacillus zu beobachten. Weitere vermehrte Gattungen waren Butyrivibrio , Duncaniella und eine weitere, nicht identifizierte Gattung. [9]

Des Weiteren wurde beobachtet, das Agathobaculum zu den Bakterien zählt, deren Häufigkeit bei Patienten mit der Huntington-Krankheit abnimmt. Andere Gattungen, deren Menge bei dieser Krankheit ebenfalls abnehmen sind Lachnospira, Roseburia, Clostridium, Ruminococcus, Blautia, Butyricicoccus, Phocaeicola, Coprococcus und Fusicatenibacter. Die spezifische Rolle und die zugrundeliegenden Mechanismen der schädlichen und nützlichen Bakterien bei der Entstehung der Huntington-Krankheit ist weiterhin Thema in der Forschung.[10]

Es wurde in mehreren Studien von einer verringerten Butyratproduktion bei Multiple Sklerose (MS) berichtet. Bei einer Untersuchung wurde festgestellt, das Agathobaculum und auch Blautia bei MS abnahmen. Die Veränderungen der Darmflora bei MS könnten allerdings primäre Auslöser der Krankheit sein oder stattdessen sekundäre Veränderungen zum Krankheitsverlauf widerspiegeln. Von daher wird in diesem Bereich weiterhin aktiv geforscht. [6] Agathobaculum ammoniilyticum kann Ammonium nutzen um Glutamat zu bilden. Diese Art wurde auch vom menschlichem Darm isoliert.[3]

 
Struktur von Trimethylaminoxid

Trimethylamin (TMA) ist ein krankheitsassoziierter Metabolit, der im menschlichen Körper ausschließlich von Mikroben produziert wird. Es wird mit Herz-Kreislauf-Erkrankung in Verbindung gebracht. Agathobaculum desmolans und einige nicht nähere bestimmte Agathobaculum-Arten besitzt laut genomischen Daten potenziell ein bestimmtes Genmuster, das bbu-Gencluster, das die Umwandlung von γ-Butyrobetain (GBB), einer Vorstufe von Carnitin, zu TMA ermöglicht. Diese Fähigkeit könnte zur Bildung des krankheitsrelevanten Metaboliten Trimethylaminoxid (TMAO) beitragen. Die Rolle der Stämme von Agathobaculum im menschlichen Mikrobiom ist hierbei aber nicht ganz klar.[11][12]

Systematik

Agathobaculum zählt zu der Familie Oscillospiraceae innerhalb der Firmicutes- im Phylum Firmicutes, Familie Oscillospiraceae, Ordnung Eubacteriales, Klasse Clostridia. Die Typusart ist Agathobaculum butyriciproducens.

Es folgt eine Liste einiger Arten:


Einzellnachweise

  1. ↑ Reham Magdy Wasfy, Malak Zoaiter, Melhem Bilen, Maryam Tidjani Alou, Cheikh Ibrahima Lo, Sara Bellali, Aurelia Caputo, Stéphane Alibar, Claudia Andrieu, Didier Raoult, Pierre Edouard Fournier, Matthieu Million: Description of Agathobaculum massiliense sp. nov., a new bacterial species prevalent in the human gut and predicted to produce indole and tryptophan based on genomic analysis. In: Antonie van Leeuwenhoek. Band 116, Nr. 6, Juni 2023, ISSN 0003-6072, S. 541–555, doi:10.1007/s10482-023-01824-1 (springer.com [abgerufen am 17. Mai 2025]).
  2. ↑ Haeyoung Jeong, Dong-Ho Chang und Byoung-Chan Kim: Agathobaculum (März 2024) In: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 1. Auflage. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-96060-8, doi:10.1002/9781118960608.gbm01657 (wiley.com [abgerufen am 17. Mai 2025]).
  3. ↑ a b Thomas C A Hitch, Thomas Riedel, Aharon Oren, Jörg Overmann, Trevor D Lawley, Thomas Clavel: Automated analysis of genomic sequences facilitates high-throughput and comprehensive description of bacteria. In: ISME Communications. Band 1, Nr. 1, 1. Dezember 2021, ISSN 2730-6151, doi:10.1038/s43705-021-00017-z, PMID 36732617, PMC 9723785 (freier Volltext) – (oup.com [abgerufen am 18. Mai 2025]).
  4. ↑ Jiahao Li, Feng Zhang, Li Zhao, Chunbo Dong: Microbiota–gut–brain axis and related therapeutics in Alzheimer’s disease: prospects for multitherapy and inflammation control. In: Reviews in the Neurosciences. Band 34, Nr. 6, 28. August 2023, ISSN 0334-1763, S. 695–718, doi:10.1515/revneuro-2023-0006 (degruyter.com [abgerufen am 18. Mai 2025]).
  5. ↑ Jun Go, Dong-Ho Chang, Young-Kyoung Ryu, Hye-Yeon Park, In-Bok Lee, Jung-Ran Noh, Dae Youn Hwang, Byoung-Chan Kim, Kyoung-Shim Kim, Chul-Ho Lee: Human gut microbiota Agathobaculum butyriciproducens improves cognitive impairment in LPS-induced and APP/PS1 mouse models of Alzheimer's disease. In: Nutrition Research. Band 86, Februar 2021, S. 96–108, doi:10.1016/j.nutres.2020.12.010 (elsevier.com [abgerufen am 18. Mai 2025]).
  6. ↑ a b Laura M. Cox, Amir Hadi Maghzi, Shirong Liu, Stephanie K. Tankou, Fyonn H. Dhang, Valerie Willocq, Anya Song, Caroline Wasén, Shahamat Tauhid, Renxin Chu, Mark C. Anderson, Philip L. De Jager, Mariann Polgar‐Turcsanyi, Brian C. Healy, Bonnie I. Glanz, Rohit Bakshi, Tanuja Chitnis, Howard L. Weiner: Gut Microbiome in Progressive Multiple Sclerosis. In: Annals of Neurology. Band 89, Nr. 6, Juni 2021, ISSN 0364-5134, S. 1195–1211, doi:10.1002/ana.26084, PMID 33876477, PMC 8132291 (freier Volltext) – (wiley.com [abgerufen am 18. Mai 2025]).
  7. ↑ Raja Atreya: Prädiktion von Krankheitsverlauf und Therapieerfolg: Stellenwert individualisierter Therapieansätze. In: Die Gastroenterologie. Band 18, Nr. 6, Dezember 2023, ISSN 2731-7420, S. 440–447, doi:10.1007/s11377-023-00744-w (springer.com [abgerufen am 17. Mai 2025]).
  8. ↑ Jonathan Wei Jie Lee, Damian Plichta, Larson Hogstrom, Nynke Z. Borren, Helena Lau, Sara M. Gregory, William Tan, Hamed Khalili, Clary Clish, Hera Vlamakis, Ramnik J. Xavier, Ashwin N. Ananthakrishnan: Multi-omics reveal microbial determinants impacting responses to biologic therapies in inflammatory bowel disease. In: Cell Host & Microbe. Band 29, Nr. 8, August 2021, S. 1294–1304.e4, doi:10.1016/j.chom.2021.06.019, PMID 34297922, PMC 8366279 (freier Volltext) – (elsevier.com [abgerufen am 17. Mai 2025]).
  9. ↑ a b Emilia Brandt, Anne Koivisto, Pedro Pereira, Ella Mustanoja, Petri Auvinen, Toni Saari, Juha-Matti Lehtola, Sanna Hannonen, Minna Rusanen, Ville Leinonen, Filip Scheperjans, Virve Kärkkäinen: Gut Microbiome Changes in Patients With Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus. In: Alzheimer Disease & Associated Disorders. Band 38, Nr. 2, April 2024, ISSN 0893-0341, S. 133–139, doi:10.1097/WAD.0000000000000613, PMID 38602449, PMC 11132091 (freier Volltext) – (lww.com [abgerufen am 18. Mai 2025]).
  10. ↑ Shu-Xia Qian, Yu-Feng Bao, Xiao-Yan Li, Yi Dong, Xiao-Ling Zhang, Zhi-Ying Wu: Multi-omics Analysis Reveals Key Gut Microbiota and Metabolites Closely Associated with Huntington’s Disease. In: Molecular Neurobiology. Band 62, Nr. 1, Januar 2025, ISSN 0893-7648, S. 351–365, doi:10.1007/s12035-024-04271-9 (springer.com [abgerufen am 17. Mai 2025]).
  11. ↑ Marius Vital, Ylenia Heinrich‐Sanchez: A small, polyphyletic group of Firmicutes synthesizes trimethylamine from l ‐carnitine. In: mLife. Band 2, Nr. 3, September 2023, ISSN 2097-1699, S. 267–271, doi:10.1002/mlf2.12079, PMID 38817809, PMC 10989800 (freier Volltext) – (wiley.com [abgerufen am 19. Mai 2025]).
  12. ↑ Wei-Kai Wu, Yi-Ling Lo, Jian-Ying Chiu, Chia-Lang Hsu, I-Hsuan Lo, Suraphan Panyod, Yu-Chieh Liao, Tina H. T. Chiu, Yu-Tang Yang, Han-Chun Kuo, Hsin-Bai Zou, Yi-Hsun Chen, Hsiao-Li Chuang, Jeffrey J. Y. Yen, Jin-Town Wang, Han-Mo Chiu, Cheng-Chih Hsu, Ching-Hua Kuo, Lee-Yan Sheen, Hsien-Li Kao, Ming-Shiang Wu: Gut microbes with the gbu genes determine TMAO production from L-carnitine intake and serve as a biomarker for precision nutrition. In: Gut Microbes. Band 17, Nr. 1, 2025-12-31, ISSN 1949-0976, doi:10.1080/19490976.2024.2446374, PMID 39722590, PMC 12026204 (freier Volltext) – (tandfonline.com [abgerufen am 20. Mai 2025]).

Literatur

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