重磅综述|Nat Rev Gastroenterol Hepatol：人类胃肠道中的产甲烷古菌( 二 ) _健康小知识

4）人体肠道微生物群落
目前，绝大多数的研究着眼于粪便样本的古菌组成，只有少数研究关注从胃肠道系统除结肠以外的其他区域提取的活检样本。虽然从活检样本中只能获得半定量的信息，但可以推断，包括上消化道在内的整个胃肠道都是产甲烷古菌的栖息地。
关于上消化道，在口腔窝洞中也发现了产甲烷菌（口腔甲烷短杆菌），与牙周炎或种植体周围炎有联系，由于口腔甲烷短杆菌不是这些发炎区域的唯一微生物，因此人们认为这种古菌是通过消耗氢气来促进发酵细菌。
人类古菌群以多种方式与人类宿主和肠道菌群相互作用。尽管根据目前的知识，宿主与细菌的相互作用主要基于营养物质的交换，但宿主采用各种措施来控制微生物组中的古菌成分，例如通过抗菌肽、胆汁酸和专门的免疫反应。

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图肠道内宿主-古菌-微生物群的相互作用
人类古菌与微生物群中的真菌和病毒成分的相互作用的研究很少，但古菌与细菌的共营养联系是巨大的，影响着肠道微生物的整体组成和功能。特别是，与甲酸盐和产氢细菌的共发生已被频繁报道，为古菌产甲烷途径提供了底物。
2.古菌在人类健康中的作用？
1）甲烷与人体生理学
临床实践中，使用激光技术的呼气气体分析仪就可以比较容易地检测出古菌活动的独特代谢产物甲烷。通过古菌活动，人体平均每天释放0.35L甲烷。然而，甲烷的含量与胃肠道中古菌的丰度高度相关。据观察，甲烷在全球人口中具有高度的变化。在西方国家，大约40%的成年人是甲烷排放者。非洲人口的这一比例要高得多(接近80%) ，东亚人口的这一比例要低得多(8-14%) 。
甲烷对人体的生理过程有直接影响。动物研究表明，在狗体内甲烷可减缓59%的肠道运动。在豚鼠回肠肌外植体实验中，发现甲烷与肠神经系统胆碱能通路有关。这些观察结果解释了在人类中观察到的高水平呼气甲烷和便秘之间的联系。例如，洛伐他汀被认为可以抑制古菌生长，被认为是改善便秘和相关疾病的一种潜在方法。
2）甲烷作为诊断性生物标志物
由于排泄模式通常显示氢和甲烷为拮抗关系，有人建议额外测量呼吸甲烷浓度有助于提高灵敏度。然而，根据结肠的pH值、硫酸盐的有效性和微生物组的组成，除甲烷生成外，结肠内容物中存在多种相互竞争的氢处理途径，包括硫酸盐还原细菌(如Desulfovibrio)或乙酰原(如Blautia)的代谢，分别形成硫化氢和醋酸盐。然而，产甲烷古菌的氢利用率阈值总体上低于其他提到的消耗者，因此效率更高。
事实上，对儿童和青少年进行额外的甲烷或二氧化碳测量并没有显著影响碳水化合物吸收不良的检出率，因此，测量甲烷用于诊断的临床效用仍然存在争议。除了较高的设备成本和调整呼吸收集程序的要求之外，还没有对表明检测结果为阳性的阈值进行严格评估。从理论上讲，在摄入碳水化合物后，甲烷浓度增加5ppm应该与氢浓度增加20ppm具有相同的生物学意义，这是普遍接受为呼气测试异常的诊断标准。然而，在临床实践中，更常见的是使用呼吸甲烷浓度的临界值为10ppm 。这反映了对检测微小甲烷浓度变化的准确性的担忧，尽管临床上用于检测呼气中甲烷的仪器设置在0到200ppm之间的检测范围内，分辨率为1ppm ，精确度为±10% 。除了在摄入碳水化合物后刺激甲烷排放之外，科学和临床兴趣还集中在呼吸中基础甲烷排放上，这是不受口服碳水化合物负荷刺激的。事实上，以往的研究已经揭示了甲烷生产和(急性)临床状态之间的一些潜在的有意义的关联。