Methanobrevibacter smithii

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 26. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Methanobrevibacter smithii sind Archaeen, die im Darm, in der Mundflora und dem Genitaltrakt von Säugetieren leben. Es handelt sich um sogenannte Methanbildner, die Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Wasser und Methan verstoffwechseln und damit eine gesunde Besiedelung von Darm, Mund und Genitaltrakt unterstützen. Die Abwesenheit von Methanobrevibacter smithii im Dickdarm wird mittlerweile mit Übergewicht assoziiert.

Was sind Methanobrevibacter smithii?

Methanobrevibacter smithii sind Archaeen, die im Darm, in der Mundflora und dem Genitaltrakt von Säugetieren leben. Es handelt sich um sogenannte Methanbildner.

Archaebakterien sind neben Bakterien und Eukaryoten eine von drei Domänen zellulärer Lebewesen. Archaeen sind Einzeller, deren DNA in kleinen Volumina angeordnet ist. Sie zählen zu den Prokaryoten. Zellorganellen enthalten Archaeen nicht.

Der menschliche Körper besitzt natürlicherweise einen gewissen Einzeller-Haushalt und ist damit der natürliche Lebensraum verschiedener Bakterienkolonien. Im menschlichen Darm leben zum Beispiel unterschiedliche Einzeller, die verschiedene Aufgaben im Zusammenhang mit Verdauungsprozessen erfüllen. Eine der wichtigsten Darmbakterien ist Methanobrevibacter smithii. Dabei handelt es sich um ein Archaebakterium, das neben dem Darm vieler Säugetiere außerdem die Vagina und die Mundflora des Menschen besiedelt.

Das Bakterium zählt zu den hydrogenotrophen Methanbildnern, bei deren Energiestoffwechsel Methan gebildet wird. Methan zählt zur Gruppe der Alkane und entsteht innerhalb eines Organismus im Darmbereich aus enzymatisch gespaltener Nahrung.

Methanbildenden Mikroorganismen wie Methanobrevibacter smithii werden eigentlich fälschlicherweise als Bakterien bezeichnet. Bakterien und Archaeen wurden ursprünglich einem gemeinsamen Taxon zugeordnet. Seit den 1990er Jahren werden Bakterien und Archaeen allerdings eher als zwei verschiedene Taxa behandelt, wobei Methanogenese ausschließlich von Archaeen betrieben wird. Alle Methanbildner zählen so zu den Archaeen und damit den Euryarchaeota.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Die Archaeen Methanobrevibacter smithii sind Organismen, die in sauerstofffreiem Lebensraum wachsen. Diese Eigenschaft wird auch als obligate Anaerobie bezeichnet. Diese Form der Anaerobie unterscheidet die Archaeen von Organismen, die fakultativ unter oxischen Bedingungen leben können. Die Darmbewohner sind fluoreszierend und methanogen. Sie verwerten Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid in der Darmflora und der Zahnflora unter Energiegewinn zu Methan und Wasser. In diesem Zusammenhang ist bei den Archaeen auch von hydrogenotrophen Methanbildnern die Rede. Wasserstoff und Kohlenstoff fällt im Darm und in der Zahnflora von Säugetieren vor allem aufgrund der Stoffwechselprozesse anderer Mikroorganismen an.

Für Methanbildner ist die Energiefreisetzung bei der Methanogenese ein lebenswichtiger Prozess. Die Methanogenese dient ihnen demnach als Energiequelle. Die Archaeen sind demzufolge keine Parasiten: sie wachsen nicht auf Kosten von Wirtslebewesen, sondern leben mit ihnen in einem gegenseitigen Nutzverhältnis zusammen.

Die Methanobrevibacter smithii sind Methanogene, die Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Wasser und Methan wandeln. Auch die Ameisensäuren-Umsetzung kann zur Methanolgewinnung eine Rolle spielen. Alle Methanbildner leben bevorzugt bei idealen Temperaturen zwischen null und 70 Grad Celsius. Mit Minusgraden können sie weniger gut umgehen und auch höhere Temperaturen als 90 Grad wirken auf sie tödlich. Temperaturen über 50 Grad machen die Methanbildner dagegen besonders effizient. Das ideale Milieu der Archaeen ist pH-neutral oder schwach alkalisch und besteht optimalerweise zu 50 Prozent aus Wasser.

Der Lebensraum von Methanbildnern ist nicht ausschließlich der menschliche oder tierische Körper. Viele Bildner kommen auch in Gewässersedimenten, wassergesättigten Böden oder Mist vor, da sie auch in diesen Lebensbereichen Stickstoffverbindungen, Mineralstoffelemente und Spurenelemente zum Überleben finden.

Durch organische Säuren, Sauerstoff und Desinfektionsmittel werden die Mikroorganismen gehemmt. Im menschlichen Darm kommen sie vor allem innerhalb des Dickdarmabschnitts vor. Letztlich sind die Methanobrevibacter smithii ein Teil der anaeroben Nahrungskette und stellen deren letzte Stelle dar. Die dort ablaufenden Stoffumsetzungen führen zur Bildung von Methan.

Bedeutung & Funktion

Die Methanobrevibacter smithii übernehmen im menschlichen Körper lebenswichtige Aufgaben und stellen eine Art Müllabfuhr dar. Die Müllverwerter räumen im Dickdarm und innerhalb der Zahnflora auf, indem sie die Abfallstoffe anderer Mikroorganismen verwerten. Diese Abfallprodukte sind vor allem Wasserstoffmoleküle, aus denen Kollegen die Archaeen Methan herstellen.

In diesem Zusammenhang spielen die Mikroorganismen unter anderem bei mit Blähungen eine entscheidende Rolle. Die Tätigkeit der Methanobrevibacter smithii unterstützt die Ansiedlung von anderen Darm- und Zahnbakterien. Sowohl für die Zahnflora, als auch die Darmflora sind die Methanbildner unverzichtbare Elemente, die wesentlich zum Funktionieren des Gesamtsystems beitragen. Neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen zufolge tragen nicht alle Menschen die Archaeen im Darm.

Krankheiten & Beschwerden

Bei rund 15 Prozent der Bevölkerung besiedeln Methanobrevibacter smithii die Darmflora nicht. Die Wissenschaft geht davon aus, dass sich bei der Abwesenheit der Bakterien weniger nützliche Bakterien im Darm niederlassen. Das würde bedeuten, dass Menschen ohne die methanbildenden Darmbewohner eine schlechtere, weniger funktionierende Verdauung besitzen als solche mit den Archaeen. Ein wissenschaftlicher Forschungsgegenstand ist in diesem Zusammenhang Übergewicht. Einige Wissenschaftler spekulieren derzeit darüber, inwieweit die Abwesenheit von Methanobrevibacter smithii Übergewicht und verwandte Erscheinungen begünstigen könnte.

Auch im Bereich der Zahnflora könnte die Abwesenheit der Archaeen zu einer generellen Verringerung nützlicher Bakterien führen und damit Zahnerkrankungen begünstigen, die auf eine schlechte Zahnflora zurückzuführen sind.

Im Bezug auf Übergewicht ist die Wissenschaft mittels Tierversuchen bereits zu ersten Ergebnissen gelangt. Im Rahmen einer Studie besiedelte die Washington Universität den Darm von Mäusen mit denselben Darmbakterien, die auch im menschlichen Darm vorkommen. Bestimmte Individuen erhielten bei dem Versuch keine Methanobrevibacter smithii, während andere mit Methanobrevibacter smithii besiedelt wurden. Die Versuchstiere ohne Methanobrevibacter smithii waren am Ende der Studie wesentlich dicker als die Individuen mit den Mikroorganismen.

Quellen

Alberts, B. et al: Molekularbiologie der Zelle. Wiley-VCH, Weinheim 2003
Darai, G., Handermann, M. et al: Lexikon der Infektionskrankheiten des Menschen. Springer, Berlin 2011
Wiedenmann, M.: Hygiene im Rettungsdienst. Urban & Fischer, München 2011

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