Akkermansia muciniphila

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Akkermansia muciniphila

Akkermansia muciniphila

Systematik
Abteilung: Verrucomicrobiota
Klasse: Verrucomicrobiia
Ordnung: Verrucomicrobiales
Familie: Akkermansiaceae
Gattung: Akkermansi
Art: Akkermansia muciniphila
Wissenschaftlicher Name
Akkermansia muciniphila
Derrien et al. 2004

Akkermansia muciniphila ist eine Bakterienart. Sie kommt im Darm vom Menschen vor und ist in der Verwendung als Probiotikum von Interesse.[1] Das Bakterium scheint eine Wichtige Rolle im menschlichen Darmmikrobiom zu spielen, insbesondere beim Abbau von Muzine der Darmschleimhaut.[2] Der Abbau vom Schleim wird zwar mit einer potenziellen krankheitserregenden Wirkung (pathogen) in Verbindung gebracht, doch ist zu bedenken, dass dieses Glykoprotein im Dickdarm sehr häufig vorkommt und etwa die Hälfte des im menschlichen Dickdarm vorkommenden Kohlenstoffs ausmachen kann. Daher können Mikroben, die dieses komplexe Glykoprotein abbauen auch als Symbionten mit dem Wirt leben. Dies vor allem in der Schleimhautschicht, die die Darmzellen schützt. Akkermansia muciniphila zerlegt Darmschleim in nützliche kurzkettige Fettsäuren wie Propion- und Essigsäure, die für die Darmgesundheit wichtig sind.[2]

Bei Untersuchungen bei Mäusen wurden u. a. positive Wirkungen bei Adipositas, Depressionen und Bluthochdruck festgestellt.[3]

Merkmale

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Akkermansia muciniphila ist nicht beweglich, Geißeln sind nicht vorhanden. Die Zellen sind oval geformt, sie treten einzeln, paarweise und selten in Ketten auf. Die Größe liegt bei 0,6 µm × 0,7 µm. Die Gram-Färbung verläuft negativ.[1]

Stoffwechsel und Wachstum

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Akkermansia muciniphila toleriert keinen Sauerstoff, die Art ist streng anaerob. Sie chemoorganotroph, d. h. sie benötigt organische Stoffe zur Ernährung. Der Stoffwechselweg ist die Gärung. Sie nutzt Mucine (Muzin) als Nahrung und bildet hieraus Acetat, Propionat und Ethanol als wichtigste Endprodukte. Das einzige bis 2015 bekannte, genutztes Medium von Akkermansia muciniphila ohne Mucine enthält Pepton, Hefeextrakt, Trypton, Casiton, N-Acetylglucosamin, N-Acetylgalactosamin und Glucose. Die Zellen wachsen optimal bei 37 °C und pH 6,5.[1]

Systematik

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Die Gattung Akkermansia zählt zu dem Phylum Verrucomicrobiota und hier zu der Verrucomicrobiales innerhalb der Klasse Verrucomicrobiia. Anfang Oktober 2024 zählten zum Phylum Verrucomicrobiota drei Klassen:

Akkermansia wird zu der Familie Akkermansiaceae gestellt, neben Akkermansia zählt hierzu noch der Candidatus Mariakkermansia. Die Art Akkermansia muciniphila wurde 2004 beschrieben und ist die zuerst beschriebene Art der Gattung (Typusart). Die Familie Akkermansiaceae wurde von Brian P. Hedlund und Muriel Derrien im Jahr 2012 eingeführt. Zuvor zählte die Gattung zu den Verrucomicrobiaceae.

In der Gattung Akkermansia sind mehrere Arten vorhanden, wovon einige noch nicht vollständig beschrieben werden konnten (mit Candidatus gekennzeichnet bzw. in Ausrufungszeichen geschrieben):[4]

Etymologie

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Der Gattungsname Akkermansia wurde zu Ehren Antoon Akkermans, ein für seine wichtige Beitrage zur mikrobiellen Ökologie bekannter niederländischer Mikrobiologe. Der Artname A. muciniphila deutet auf die Fähigkeit, Muzin zu verwerten hin.

Ökologie

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Akkermansia muciniphila wurde ursprünglich aus einer Fäkalprobe eines gesunden Freiwilligen isoliert. Akkermansia wurde nie in Umweltproben wie Wasser, Boden oder anaeroben Fermentern nachgewiesen, aus denen die meisten Verrucomicrobia-Mitglieder isoliert sind. Verschiedene Studien von 16S rRNA zeigten, das Akkermansia muciniphilaetwa 1 % der gesamten Zellen in Fäkalproben ausmacht.[1]

Nutzung

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Akkermansia muciniphila kann Muzin (auch Mucine geschrieben) als einzige Kohlenstoff- und Stickstoffquelle nutzen. Es ist ein wichtiges muzinabbauende Bakterium im menschlichen Darm und trägt zur Aufrechterhaltung der Darmschleimschicht bei.[5] Sein Muzinabbau fördert das Wachstum nützlicher Mikroben und verbessert die Barrierefunktion des Darms, was für die Vorbeugung von Stoffwechselstörungen wichtig sein könnte. Sie trägt somit zur Darmgesundheit und Entzündungsregulierung bei.[6] Bei einem gesunden Menschen ist A. muciniphila in hohen Mengen (etwa 3 %) im erwachsenen Dickdarm vorhanden, was sie zu einer der am häufigsten vorkommenden Darmspezies macht. Darüber hinaus ist A. muciniphila in allen Altersgruppen zu finden. In Fäkalproben von Erwachsenen, die an einer Reihe von Krankheiten, wie z. B. Fettleibigkeit und Diabetes, ist A muciniphila kaum vorhanden.[2]

Da das Bakterium die Produktion von Mucine im Darm fördert, kann es den altersbedingten Mucinverlust abmildern und somit die Darmbarriere fördern.[7][8] So zeigte sich in Tiermodellen eine Verbesserung des Immun- und Gesundheitszustands und eine höhere Lebenserwartung.[3][9] Eine weitere Studie zeigte, dass Akkermansia muciniphila Depressionen durch Regulierung der Darmflora in einem Mausmodell lindert.[10] Es scheint auch gegen Adipositas, unbehandeltem Typ-2-Diabetes mellitus und Bluthochdruck zu wirken.[9][11][12][13][14][15][16] Andererseits wurde eine Zunahme von Akkermansia und Methanobrevibacter bei Patienten mit Multipler Sklerose (MS) beobachtet. Im Gegensatz hierzu war eine Abnahme der Bakteriengattung Butyricimonas bei diesen Patienten festzustellen.[17] Allerdings wurden bei weiteren Untersuchungen auch gegenteilige Beobachtungen gemacht, so wurde festgestellt, dass eine Zunahme von Akkermansia bei geringeren Symptomen auftrat, was auf eine eher positive Wirkung gegen MS hinweist.[18] Des Weiteren wurde bei Kindern, die an Autismus litten, erhöhte Mengen von Akkermansia muciniphila festgestellt. Bei anderen Untersuchungen konnte dies allerdings nicht bestätigt werden.[19]

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d Muriel Derrien, Caroline M. Plugge, Willem M. de Vos und Erwin G. Zoetandal: Akkermansia In: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 1. Auflage. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-96060-8, doi:10.1002/9781118960608.gbm01282.
  2. ↑ a b c Willem M de Vos: Microbe Profile: Akkermansia muciniphila: a conserved intestinal symbiont that acts as the gatekeeper of our mucosa. In: Microbiology. Band 163, Nr. 5, 1. Mai 2017, ISSN 1350-0872, S. 646–648, doi:10.1099/mic.0.000444.
  3. ↑ a b Human Microbiome: Clinical Implications and Therapeutic Interventions. Springer Nature Singapore, Singapore 2022, ISBN 978-981-16-7671-0, S. 8, doi:10.1007/978-981-16-7672-7.
  4. ↑ LPSN (Abruf am 6. Oktober 2024)
  5. ↑ Nicolai Karcher, Eleonora Nigro, Michal Punčochář, Aitor Blanco-Míguez, Matteo Ciciani, Paolo Manghi, Moreno Zolfo, Fabio Cumbo, Serena Manara, Davide Golzato, Anna Cereseto, Manimozhiyan Arumugam, Thi Phuong Nam Bui, Hanne L. P. Tytgat, Mireia Valles-Colomer, Willem M. de Vos, Nicola Segata: Genomic diversity and ecology of human-associated Akkermansia species in the gut microbiome revealed by extensive metagenomic assembly. In: Genome Biology. Band 22, Nr. 1, 14. Juli 2021, ISSN 1474-760X, doi:10.1186/s13059-021-02427-7.
  6. ↑ Siwen Qu, Lina Fan, Yadong Qi, Chaochao Xu, Yingying Hu, Shujie Chen, Wei Liu, Weili Liu, Jianmin Si: Akkermansia muciniphila Alleviates Dextran Sulfate Sodium (DSS)-Induced Acute Colitis by NLRP3 Activation. In: Microbiology Spectrum. Band 9, Nr. 2, 31. Oktober 2021, ISSN 2165-0497, doi:10.1128/spectrum.00730-21.
  7. ↑ Amandine Everard, Clara Belzer, Lucie Geurts, Janneke P. Ouwerkerk, Céline Druart, Laure B. Bindels, Yves Guiot, Muriel Derrien, Giulio G. Muccioli, Nathalie M. Delzenne, Willem M. de Vos, Patrice D. Cani: Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 110, Nr. 22, 28. Mai 2013, ISSN 0027-8424, S. 9066–9071, doi:10.1073/pnas.1219451110, PMID 23671105, PMC 3670398 (freier Volltext).
  8. ↑ Awakash Soni, Ankit Verma, Priya Gupta: Microbiota–Gut–Brain Axis and Neurodegenerative Disorder. In: Gut Microbiome in Neurological Health and Disorders. Springer Nature, Singapore 2022, ISBN 978-981-19-4530-4, S. 27–46, doi:10.1007/978-981-19-4530-4_3.
  9. ↑ a b Clara Depommier, Amandine Everard, Céline Druart, Hubert Plovier, Matthias Van Hul, Sara Vieira-Silva, Gwen Falony, Jeroen Raes, Dominique Maiter, Nathalie M. Delzenne, Marie de Barsy, Audrey Loumaye, Michel P. Hermans, Jean-Paul Thissen, Willem M. de Vos, Patrice D. Cani: Supplementation with Akkermansia muciniphila in overweight and obese human volunteers: a proof-of-concept exploratory study. In: Nature Medicine. Band 25, Nr. 7, Juli 2019, ISSN 1078-8956, S. 1096–1103, doi:10.1038/s41591-019-0495-2, PMID 31263284, PMC 6699990 (freier Volltext).
  10. ↑ Yang Ding, Fan Bu, Tuo Chen, Guoping Shi, Xiaomin Yuan, Zeyu Feng, Zhenglan Duan, Rong Wang, Sumin Zhang, Qiong Wang, Jinyong Zhou, Yugen Chen: A next-generation probiotic: Akkermansia muciniphila ameliorates chronic stress–induced depressive-like behavior in mice by regulating gut microbiota and metabolites. In: Applied Microbiology and Biotechnology. 105. Jahrgang, Nr. 21–22, November 2021, ISSN 0175-7598, S. 8411–8426, doi:10.1007/s00253-021-11622-2 (englisch).
  11. ↑ L K Brahe, E Le Chatelier, E Prifti, N Pons, S Kennedy, T Hansen, O Pedersen, A Astrup, S D Ehrlich, L H Larsen: Specific gut microbiota features and metabolic markers in postmenopausal women with obesity. In: Nutrition & Diabetes. Band 5, Nr. 6, 15. Juni 2015, ISSN 2044-4052, S. e159–e159, doi:10.1038/nutd.2015.9, PMID 26075636, PMC 4491860 (freier Volltext).
  12. ↑ Xiuying Zhang, Dongqian Shen, Zhiwei Fang, Zhuye Jie, Xinmin Qiu, Chunfang Zhang, Yingli Chen, Linong Ji: Human Gut Microbiota Changes Reveal the Progression of Glucose Intolerance. In: PLoS ONE. Band 8, Nr. 8, 27. August 2013, ISSN 1932-6203, S. e71108, doi:10.1371/journal.pone.0071108, PMID 24013136, PMC 3754967 (freier Volltext).
  13. ↑ Moran Yassour, Mi Young Lim, Hyun Sun Yun, Timothy L. Tickle, Joohon Sung, Yun-Mi Song, Kayoung Lee, Eric A. Franzosa, Xochitl C. Morgan, Dirk Gevers, Eric S. Lander, Ramnik J. Xavier, Bruce W. Birren, GwangPyo Ko, Curtis Huttenhower: Sub-clinical detection of gut microbial biomarkers of obesity and type 2 diabetes. In: Genome Medicine. Band 8, Nr. 1, Dezember 2016, ISSN 1756-994X, doi:10.1186/s13073-016-0271-6, PMID 26884067, PMC 4756455 (freier Volltext).
  14. ↑ Jing Li, Fangqing Zhao, Yidan Wang, Junru Chen, Jie Tao, Gang Tian, Shouling Wu, Wenbin Liu, Qinghua Cui, Bin Geng, Weili Zhang, Ryan Weldon, Kelda Auguste, Lei Yang, Xiaoyan Liu, Li Chen, Xinchun Yang, Baoli Zhu, Jun Cai: Gut microbiota dysbiosis contributes to the development of hypertension. In: Microbiome. Band 5, Nr. 1, Dezember 2017, ISSN 2049-2618, doi:10.1186/s40168-016-0222-x, PMID 28143587, PMC 5286796 (freier Volltext).
  15. ↑ Ruixin Liu, Jie Hong, Xiaoqiang Xu, Qiang Feng, Dongya Zhang, Yanyun Gu, Juan Shi, Shaoqian Zhao, Wen Liu, Xiaokai Wang, Huihua Xia, Zhipeng Liu, Bin Cui, Peiwen Liang, Liuqing Xi, Jiabin Jin, Xiayang Ying, Xiaolin Wang, Xinjie Zhao, Wanyu Li, Huijue Jia, Zhou Lan, Fengyu Li, Rui Wang, Yingkai Sun, Minglan Yang, Yuxin Shen, Zhuye Jie, Junhua Li, Xiaomin Chen, Huanzi Zhong, Hailiang Xie, Yifei Zhang, Weiqiong Gu, Xiaxing Deng, Baiyong Shen, Xun Xu, Huanming Yang, Guowang Xu, Yufang Bi, Shenghan Lai, Jian Wang, Lu Qi, Lise Madsen, Jiqiu Wang, Guang Ning, Karsten Kristiansen, Weiqing Wang: Gut microbiome and serum metabolome alterations in obesity and after weight-loss intervention. In: Nature Medicine. Band 23, Nr. 7, Juli 2017, ISSN 1078-8956, S. 859–868, doi:10.1038/nm.4358.
  16. ↑ Maria Carlota Dao, Amandine Everard, Judith Aron-Wisnewsky, Nataliya Sokolovska, Edi Prifti, Eric O Verger, Brandon D Kayser, Florence Levenez, Julien Chilloux, Lesley Hoyles, MICRO-Obes Consortium, Marc-Emmanuel Dumas, Salwa W Rizkalla, Joel Doré, Patrice D Cani, Karine Clément: Akkermansia muciniphila and improved metabolic health during a dietary intervention in obesity: relationship with gut microbiome richness and ecology. In: Gut. Band 65, Nr. 3, März 2016, ISSN 0017-5749, S. 426–436, doi:10.1136/gutjnl-2014-308778.
  17. ↑ Jyoti Singh, Zoya Khan, Tripathi Rajavashisth: Human Diets, Gut Microbiome, and Neuroinflammation. In: Gut Microbiome in Neurological Health and Disorders. Springer Nature Singapore, Singapore 2022, ISBN 978-981-19-4529-8, S. 107–119, doi:10.1007/978-981-19-4530-4_7.
  18. ↑ 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).
  19. ↑ Firdosh Shah, Mitesh Dwivedi: Pathophysiological Role of Gut Microbiota Affecting Gut–Brain Axis and Intervention of Probiotics and Prebiotics in Autism Spectrum Disorder. In: Probiotic Research in Therapeutics. Springer Nature Singapore, Singapore 2022, ISBN 978-981-16-6759-6, S. 69–115, doi:10.1007/978-981-16-6760-2_4 (springer.com [abgerufen am 20. Oktober 2024]).

Literatur

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Wikispecies: Akkermansia muciniphila – Artenverzeichnis
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