重磅综述|Nat Rev Gastroenterol Hepatol：人类胃肠道中的产甲烷古菌 _健康小知识

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期刊：NatRevGastroenterolHepatol
影响因子：73.082
发表时间：2022年9月
一、摘要
人类微生物群与人类健康和疾病密切相关。除了细菌、病毒和真核生物外，人类胃肠道中许多古菌与甲烷的产生有关，临床上可以通过甲烷呼吸分析进行测量。甲烷是各种疾病的重要指标，包括肠道甲烷菌过度生长。值得注意的是，因为非细菌生物学和检测技术的原因，生产甲烷的古菌在人类微生物组研究中很大程度上被忽视了。因此，迄今为止，它们对健康和疾病的重要性在很大程度上仍不清楚，没有一个古菌明确具有致病性。本研究讨论了目前关于产甲烷古菌临床相关性的知识，解释了古菌对抗生素的独特反应及其对人类生理的消极和积极影响，并提出了目前对使用甲烷作为诊断标记的理解。
二、背景
微生物组研究已成为优化人类疾病诊断和治疗的关键课题。尽管有大量的科学研究，但这一领域的研究仍处于起步阶段，对常规临床实践有直接影响的决定性研究结果只会慢慢出现。由于微生物组的研究尚处于起步阶段，人类微生物组中单个微生物组分的功能和作用往往不得而知。这一点在非细菌微生物群落中尤为明显，除细菌外，人类微生物群还包括小型真核生物、真菌、病毒和古菌，它们越来越被认为是人类胃肠道微生物群整体功能的重要贡献者。一个特定生物群落的古微生物群落被称为“古菌群” 。
古菌是单细胞微生物， 40年前在胃肠道中发现，因为检测方法不足和它们自身的性质（普遍性、非致病性）等原因，古菌被认为与人类健康无关。大多数与肠道有关的古菌都有独特的代谢过程:它们消耗细菌发酵的最终产物，如氢气、二氧化碳、甲酸盐、醋酸盐、甲醇，可能还有乙醇，以及产生气态甲烷的甲基化合物。通过该代谢途径，产甲烷古菌提高了细菌代谢的效率，因此大大促进了微生物之间和宿主体内的能量流动。
三、主要观点
1.古菌的特点
【重磅综述|Nat Rev Gastroenterol Hepatol：人类胃肠道中的产甲烷古菌】1）自然和宿主生态系统
古菌是广泛存在的微生物，生活在各种自然生态系统。尽管它经常被忽视，古菌的活动对有机和无机物的再循环仍具有重要性。这些活动包括它们在土壤和水生环境中作为氨氧化物或在缺氧生物群落中产生甲烷的作用。后者是有机生物量分解的最后一步，它通过产甲烷菌与环境中的细菌之间的相互作用或与盐生生物(如牛、白蚁)发生结合。因此，产甲烷古菌是甲烷排放的主要贡献者，在很大程度上加剧了全球变暖。
对人类来说，古菌在胃肠道中最为丰富(约占整个微生物群落的1.2%) ，但在皮肤、泌尿生殖道或呼吸道等其他表面也有不同的分类菌群。胃肠道产甲烷菌是严格的厌氧菌，在含氧条件下会抑制生长或死亡。
2）非细菌的生物学
尽管古菌具有类似细菌的形态，但它们在细胞壁结构和分子机制上有所不同。这些差异也解释了古菌对广泛使用的抗生素具有独特敏感性，特别是，针对细菌细胞壁成分和RNA聚合酶的抗生素往往由于结构适应而无效。
3）缺乏古菌致病性
迄今为止还没有发现单一的古菌病原体。虽然在胃肠道中产甲烷古菌的丰度与某些疾病中呼出的甲烷量之间可能存在联系，并且在脑脓肿中检测到产甲烷古菌或与牙周炎有关，但根据Koch假设来自各种宿主系统的罕见的古菌分离物不能被归类为病原体。古菌在所有被研究的宿主系统中无致病性的原因可能是多方面的：①古菌经常依赖它们的细菌伙伴进行合成;②古菌没有获得性致病性，基因转移载体缺失或不兼容;③古菌不会从宿主资源中受益，它们是自给自足的，适应了长期的能源压力。然而，到目前为止，这些观点都没有得到充分的研究，需要进一步的研究和重点分析。