2008 · da Silva — Wasserstoff als Energiequelle für den humanpathogenen Erreger Bilophila wadsworthia.
Kurzfassung
Diese In-vitro-Mikrobiologiestudie zeigte, dass der Darmpathogen Bilophila wadsworthia molekularen Wasserstoff (H₂) über seine multiplen Hydrogenase-Enzyme als exzellentes Wachstumssubstrat nutzen kann. Der Organismus — der dritthäufigste Isolat bei perforierter Appendizitis — kann bis zu fünf verschiedene Hydrogenasen exprimieren und H₂ zur Energiegewinnung oxidieren. (Antonie van Leeuwenhoek, 2008.)
Kommentar
Dies ist eine Mikrobiologiestudie über den Energiestoffwechsel eines anaeroben Darmpathogenen, nicht über H₂-Therapie. Bilophila wadsworthia ist ein obligater Anaerobier, der aus schweren Darminfektionen isoliert wird. Der Bezug der Studie zu H₂ ist metabolischer Natur: Dieses Bakterium kann H₂ — produziert von fermentativen Darmbakterien — als Atemsubstrat über Hydrogenase-Enzyme verbrauchen. Dies ist die entgegengesetzte Richtung zur H₂-Therapie: Hier ernährt H₂ einen Krankheitserreger, anstatt als therapeutisches Mittel im Wirtsorganismus zu wirken. Die Arbeit wirft auch die Frage auf, ob die H₂-Oxidation zur Virulenz des Organismus beiträgt — ein Bedenken für jede Hypothese, die vorschlägt, dass eine Erhöhung des Darm-H₂ (z.B. über Ernährung oder Medikamente) generell vorteilhaft wäre. Diese Studie behandelt nicht den therapeutischen H₂-Einsatz beim Menschen.
Wichtige Zitate
- „Molekularer Wasserstoff, eines der Hauptprodukte fermentativer Bakterien im Dickdarm, ist ein exzellentes Wachstumssubstrat für B. wadsworthia.“ Original (EN): „molecular hydrogen, one of the major products of fermentative bacteria in the colon, is an excellent growth substrate for B. wadsworthia.“ — der Hauptbefund: der Darmpathogen gedeiht auf fermentativ produziertem H₂
- „Dieser Organismus kann bis zu fünf verschiedene Hydrogenasen exprimieren.“ Original (EN): „up to five different hydrogenases can be expressed by this organism.“ — die enzymatische Breite der H₂-Nutzung in diesem Pathogen
- „Weitere Arbeiten sollten durchgeführt werden, um zu klären, ob die Oxidation von Wasserstoff zur Virulenz von B. wadsworthia beiträgt.“ Original (EN): „Further work should be carried out to reveal whether oxidation of hydrogen contributes to the virulence of B. wadsworthia.“ — offene Frage: könnte H₂-Verfügbarkeit Infektionen durch diesen Organismus verschlimmern?
Unsere Einordnung
Diese Arbeit ist nicht relevant für therapeutischen molekularen Wasserstoff (H₂). Sie befasst sich mit der metabolischen Nutzung von H₂ durch einen Darmpathogen als Energiequelle. Die Studie ist solide Mikrobiologie zu Bilophila wadsworthia, stützt aber keine Behauptungen über H₂-Gesundheitsvorteile beim Menschen. Falls überhaupt, liefert sie einen nuancierten Gegenpunkt: Einige anaerobe Darmpathogene gedeihen auf H₂, was relevanter Kontext bei der Bewertung von Strategien zur Erhöhung der Darm-H₂-Produktion ist.
Studiendesign
- Typ: In-vitro-Mikrobiologiestudie (Enzymaktivitätsassays; Wachstumsbedingungen) · Modell: Bilophila-wadsworthia-Kulturen unter verschiedenen Wachstumsbedingungen (H₂, Formiat, Pyruvat) · H₂-Bezug: metabolisch — Pathogen nutzt H₂ als Energiequelle über Hydrogenasen; nicht therapeutisch
- Ergebnis: B. wadsworthia kann auf H₂ als alleiniger Energiequelle wachsen; bis zu 5 Hydrogenasen exprimiert; konstitutive und induzierbare Hydrogenasen identifiziert; H₂-Oxidation könnte zur Virulenz beitragen (Hypothese)
Abstract (deutsche Übersetzung)
Das gramnegative anaerobe Darmbakterium Bilophila wadsworthia ist das dritthäufigste Isolat bei perforierter und gangränöser Appendizitis und wird auch bei einer Vielzahl anderer Infektionen gefunden. Dieser Organismus führt eine einzigartige Art anaerober Atmung durch, bei der Taurin — ein wichtiges organisches Lösungsmittel bei Säugetieren — als Sulfitquelle verwendet wird, die als terminaler Akzeptor für die Elektronentransportkette dient. Wir zeigen hier, dass molekularer Wasserstoff — eines der Hauptprodukte fermentativer Bakterien im Dickdarm — ein exzellentes Wachstumssubstrat für B. wadsworthia ist. Wir haben die enzymatischen Aktivitäten im Zusammenhang mit der Oxidation von H₂, Formiat und Pyruvat für Zellen quantifiziert, die unter verschiedenen Wachstumsbedingungen gewonnen wurden. Die Zellextrakte zeigen hohe Hydrogenase-Aktivitätsspiegel, und bis zu fünf verschiedene Hydrogenasen können von diesem Organismus exprimiert werden. Eine der Hydrogenasen scheint konstitutiv zu sein, während die anderen eine differentielle Expression unter verschiedenen Wachstumsbedingungen zeigen. Zwei der Hydrogenasen sind löslich und werden durch Antikörper gegen eine [FeFe]-Hydrogenase eines sulfatreduzierenden Bakteriums erkannt. Eine dieser Hydrogenasen wird spezifisch während des fermentativen Wachstums auf Pyruvat induziert. Zwei weitere Hydrogenasen sind membrangebunden und zeigen eine erhöhte Expression in Zellen, die mit Wasserstoff gezüchtet wurden. Weitere Arbeiten sollten durchgeführt werden, um zu klären, ob die Oxidation von Wasserstoff zur Virulenz von B. wadsworthia beiträgt.
Original-Abstract (englisch)
The gram-negative anaerobic gut bacterium Bilophila wadsworthia is the third most common isolate in perforated and gangrenous appendicitis, being also found in a variety of other infections. This organism performs a unique kind of anaerobic respiration in which taurine, a major organic solute in mammals, is used as a source of sulphite that serves as terminal acceptor for the electron transport chain. We show here that molecular hydrogen, one of the major products of fermentative bacteria in the colon, is an excellent growth substrate for B. wadsworthia. We have quantified the enzymatic activities associated with the oxidation of H(2), formate and pyruvate for cells obtained in different growth conditions. The cell extracts present high levels of hydrogenase activity, and up to five different hydrogenases can be expressed by this organism. One of the hydrogenases appears to be constitutive, whereas the others show differential expression in different growth conditions. Two of the hydrogenases are soluble and are recognised by antibodies against a [FeFe] hydrogenase of a sulphate reducing bacterium. One of these hydrogenases is specifically induced during fermentative growth on pyruvate. Another two hydrogenases are membrane-bound and show increased expression in cells grown with hydrogen. Further work should be carried out to reveal whether oxidation of hydrogen contributes to the virulence of B. wadsworthia.
Quelle & Links
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