Yksityiskohtainen koostumus - Arkit

Arkit muodostavat erillisen elämän domeenin, joka eroaa bakteereista ja eukaryooteista. Vaikka ne edustavat määrällisesti pientä osaa ihmisen suolistomikrobiomista (yleensä <1-2%), niillä on kriittinen ekologinen rooli metabolisten säätelijöiden. Niiden päätehtävä on metanogeneesi: ne kuluttavat bakteerien fermentaation jäteaineita tuottaakseen metaania, vaikuttaen suoraan suolen läpikulkunopeuteen ja kalorien uuttamiseen.

Arkit, jotka usein sekoitetaan bakteereihin niiden mikroskooppisen koon vuoksi, omaavat ainutlaatuisen biokemian ja äärimmäisen kestävät solukalvot, joiden ansiosta ne selviävät vaikeissakin olosuhteissa. Ihmisen suolistossa ylivoimaisesti yleisin laji on Methanobrevibacter smithii.

Niiden rooli ekosysteemissä on vedyn kerääjä. Kun bakteerit fermentoivat kuitua, ne vapauttavat vetykaasua. Jos tämä vety kertyy, fermentaatio pysähtyy (kuin moottori, joka tukehtuu omaan savuunsa). Arkit sieppaavat tämän vedyn ja yhdistävät sen hiilidioksidiin valmistaakseen metaania. Tämä symbioosi nimeltään, antaa bakteerien jatkaa tehokasta työskentelyä, optimoiden ravinnon täydellisen sulamisen.

Arkkien läsnäolo ja runsaus ovat kliininen merkki, jolla on suoria vaikutuksia ruoansulatusfysiologiaan ja aineenvaihduntaan :

• Suolen toiminta ja ummetus: Metaani ei ole inertti kaasu [cite: 117, 118]; se toimii kaasumaisena välittäjäaineena, joka vähentää suolen peristaltista liikettä. Kohonnut arkkimäärä (M. smithii) liittyy vahvasti krooniseen ummetukseen ja metanogeenisen SI BO:n (IMO - Intestinal Methanogen Overgrowth) fenotyyppiin.
• Kehonpaino ja energiansaanti: Poistamalla ylimääräisen vedyn arkit tekevät bakteerien fermentoinnista termodynaamisesti suotuisampaa. Tämä johtaa lyhytketjuisten rasvahappojen tuotannon lisääntymiseen, jotka keho imee. Paradoksaalisesti, arkkien liiallinen määrä on yhdistetty ruokavalion suurempaan energian hyödyntämiseen ja lihavuuden riskiin.
• Sydän- ja verisuoniterveys: Viimeaikaiset tutkimukset viittaavat yhteyteen tiettyjen suun ja suoliston arkkien sekä kolesterolin aineenvaihdunnan välillä, vaikka niiden rooli ateroskleroottisena riskitekijänä (TMAO:n kautta) on vähemmän merkittävä kuin tietyillä bakteereilla.

Arkkien havaitseminen tavanomaisilla menetelmillä (kuten bakteereihin suunnatut viljelmät tai standardi 16S PCR) johtaa yleensä vääriin negatiivisiin tuloksiin, johtuen niiden soluseinän ja geneettisten markkereiden (arkkien 16S rRNA vs. bakteerien) perustavanlaatuisista eroista. Shotgun metagenomiikka on Gold Standard tälle analyysille, koska se sekvensoi kokonais-DNA:n ilman amplifikaatiovinoumaa.

Bioinformatiivinen analyysimme mahdollistaa Methanobrevibacter smithii ja Methanobrevibacter stadtmanae -lajien tarkan tunnistamisen ja erottaa ne ohimenevistä ympäristöarkkeista.