引 言
结直肠癌（CRC）作为全球高发恶性肿瘤，其早期筛查与诊断是改善患者预后的关键，而传统诊断手段如结直肠镜等虽具备高准确性，却因侵入性操作、检查前准备复杂等特点，在便捷性、患者依从性及无创性上存在明显局限，难以满足大规模人群早期筛查的需求。CRC的多因素致病机制中，肠道菌群紊乱是关键环节，古菌作为肠道菌群的稳定组分，其与CRC的关联研究近年来成为该领域的新兴研究方向。
已有研究表明，在CRC及结直肠腺瘤患者中，肠道菌群（包含古菌、细菌等核心类群）的群落结构呈现明显紊乱状态，而其代谢所产生的氢气（H₂）、甲烷（CH₄）等特征性产物也出现异常升高的现象。在此背景下，肠道菌群标志物的筛选应用，与基于 H₂、CH₄的呼气检测技术，均在CRC及结直肠腺瘤、息肉等癌前病变的无创筛查与诊断中展现出显著的潜在价值。
01 结直肠癌与古菌相关菌群紊乱关联研究
文献1：肠道古菌组成的改变以及细菌的相互作用与结直肠癌有关 2020
文献概述：
该研究通过对中国香港两个队列共585名参与者（发现队列165人、验证队列420人，含CRC患者184人、腺瘤患者197人、健康人群204人）的粪便样本进行宏基因组测序，分析肠道古菌组成及与细菌的相互作用在CRC中的作用。结果显示，CRC患者粪便古菌呈现嗜盐古菌富集、产甲烷古菌减少的特征，其中嗜盐的盐碱球菌属J7-2丰度随健康人群→腺瘤患者→CRC患者逐步升高；9种CRC富集古菌作为标志物，在发现队列和验证队列区分CRC与健康人群的AUC分别达0.82和0.83；健康人群中存在古菌与细菌多样性的正相关关系，而CRC患者中该关联消失，且CRC富集古菌与CRC富集细菌（如脆弱拟杆菌）呈共生关系、与CRC减少细菌（如产丁酸菌）呈互斥关系，提示肠道古菌失调可能与细菌协同参与CRC发生，为CRC无创诊断提供了新方向。
文献2：结直肠癌古菌组：宏基因组探索，突尼斯 2023
文献概述：
该研究通过对35名突尼斯CRC患者的68份福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织样本（肿瘤组织33份、癌旁健康黏膜35份）进行古菌宏基因组分析；结果显示古菌序列占总测序读数的0.33%；与癌旁健康黏膜相比，肿瘤组织中产甲烷古菌丰度降低，嗜盐古菌丰度显著升高，且马加迪盐碱球菌、嗜酸热硫化叶菌与肿瘤组织呈显著正相关，沃尔塔甲烷球菌与健康黏膜呈弱相关，证实了FFPE组织用于CRC古菌组分析的可行性，为突尼斯CRC患者古菌标志物研究提供基础。
文献3：多队列分析显示不同人群结直肠癌粪便样本中的古菌发生了改变 2025
文献概述：
该研究通过对7个国家11个队列共2101份粪便宏基因组样本（含748例CRC、471例腺瘤、882例健康对照）的多队列分析，发现肠道古菌在CRC中存在显著改变：甲烷杆菌门丰度升高，甲烷微菌目丰度降低；物种层面，史密斯甲烷短杆菌等2种古菌富集，斯塔德曼甲烷球形菌等8种古菌减少，且部分古菌（如斯塔特曼氏甲烷球形菌）沿 “健康对照-腺瘤-CRC”序列呈渐进性变化；CRC减少古菌与产丁酸菌的共现作用增强，与致病菌呈互斥关系，且产甲烷相关基因和氢营养型产甲烷通路在CRC中富集；联合10种古菌标志物与35种细菌标志物构建的诊断模型，在留一队列验证中AUC达0.744-0.931，显著优于单一类群（古菌或细菌）模型，证实古菌可作为CRC无创诊断的潜在生物标志物。
小 结
CRC的多因素致病机制中，肠道菌群紊乱是关键环节，但古菌作为肠道菌群的稳定组分，此前研究较为匮乏。文献1、2、3从不同样本类型（粪便、FFPE组织）和人群（中国、突尼斯、全球多国家）出发，共同证实：结直肠癌患者肠道古菌群落存在显著紊乱。盐杆菌纲为CRC富集核心类群，文献1发现相关菌种沿“健康-腺瘤-CRC”递增，突尼斯队列证实其在肿瘤组织丰度更高，或与高盐饮食相关。甲烷杆菌门在CRC中呈门水平富集但内部类群分化特征，文献3显示甲烷杆菌门显著富集，其下属史密斯甲烷短杆菌A亚型富集，占该门总变异的40%以上，是门水平富集的主要贡献者；文献2却发现其下属甲烷杆菌科在肿瘤组织丰度降低，反映门内不同科属的差异化响应。甲烷微菌目在CRC中显著减少，全球多队列进一步证实，其下属菌种与产丁酸细菌的共现互作增强，提示其可能通过调节肠道代谢发挥保护作用。古菌通过与细菌的协同或拮抗互作，间接参与CRC发生；结合古菌与细菌标志物可显著提升CRC诊断效能，为无创诊断提供新工具。
02 结直肠息肉与呼气CH4、H2关联研究
文献4：乳果糖呼气测试结果能够通过测量小肠细菌过度生长来准确识别结直肠息肉 2023
文献概述：
该研究回顾性分析中国382例接受乳果糖呼气试验（LBT）的患者（息肉组169例、无息肉组213例），依据2017年《北美共识》通过 LBT 检测H2和CH4诊断小肠细菌过度生长（SIBO），并结合血液检测评估肠屏障功能损伤（IBFD）。结果显示，息肉组SIBO患病率显著高于无息肉组（H2诊断：41% vs 23%，P<0.01；CH4诊断：71% vs 59%，P<0.05）；服用乳果糖90分钟内，腺瘤性息肉和炎性/增生性息肉患者的H2峰值显著高于无息肉组；在227例SIBO患者中，息肉组基于脂多糖的IBFD发生率显著更高（15% vs 5%，P<0.05）。经年龄和性别校正的logistic回归分析显示，采用CH4峰值或H2+CH4联合值构建的模型预测结直肠息肉效能最佳，灵敏度≥0.67、特异度≥0.64、准确度≥0.66，证实LBT具有作为结直肠息肉无创筛查工具的潜力。
文献5：甲烷-氢气呼气试验联合肠道菌群检测在筛查结直肠息肉中的诊断价值 2025
文献概述：
该研究纳入同期完成甲烷-氢气呼气试验（MHBT）与结肠镜检查的196 例患者，按有无结直肠息肉分为对照组（无息肉，n=109）和观察组（有息肉，n=87）。分析显示，观察组男性占比和年龄显著高于对照组；经多因素校正后，观察组CH₄阳性率和H₂阳性率仍显著升高；观察组中双歧杆菌属、乳杆菌属等的相对定量值均显著高于对照组。ROC曲线分析显示，CH₄、H₂及二者联合（CH₄+H₂）诊断结直肠息肉的AUC分别为0.725、0.640、0.768，而联合肠道菌群（双歧杆菌属等）检测后AUC提升至0.831（灵敏度79.27%、特异度82.90%）。研究证实，MHBT可作为结直肠息肉筛查的无创策略，联合肠道菌群标志物能显著提升诊断效能，具有优化筛查路径的转化潜力。
小 结
结直肠息肉绝大多数为良性，但某些类型的息肉（称为腺瘤）会随着时间的推移发展成结直肠癌。通过结直肠镜检查结直肠息肉是结直肠癌早筛的金标准方法，但其存在着侵入性和昂贵的缺陷，限制了其在人群组织性筛查实践中的依从性和参与率。
CH4、H2作为腺瘤及CRC中富集古菌（如史密斯甲烷短杆菌）、细菌（如脆弱拟杆菌）的代谢产物，能够间接反映腺瘤及CRC的发展。甲烷氢呼气试验作为一种无创、便捷的呼气体外诊断方法，具有成为结直肠息肉筛查工具的潜力。文献4、5两篇文献通过比较有息肉组和无息肉组，均发现有息肉组的CH4、H2水平及SIBO阳性率更高，并证实甲烷氢呼气试验具有无创筛查结直肠息肉的潜力。
文献4结果表明采用CH4峰值或H2+CH4联合值构建的模型预测结直肠息肉效能最佳。文献5除检测CH4、H2外，还进行了肠道菌群检测，结果表明产氢气细菌如双歧杆菌属、乳杆菌属等富集；CH₄、H₂联合肠道菌群检测后诊断性能提升。甲烷氢呼气试验可作为结直肠息肉筛查的无创策略，联合肠道菌群标志物能显著提升诊断效能，具有优化筛查路径的转化潜力。
03 总 结
上述文献均围绕肠道微生物（古菌、细菌）及其代谢产物（CH4、H2）与结直肠癌及癌前病变（腺瘤、息肉）的关联展开，其中文献1-3聚焦古菌组的群落变化、互作机制及诊断价值，文献4、5聚焦甲烷-氢气呼气试验结合肠道菌群检测在CRC癌前病变（结直肠息肉）筛查中的应用，共同构建了“微生物群落特征-功能代谢-无创诊断” 的研究链条，为结直肠癌无创筛查和诊断提供有力支持。无论是通过古菌宏基因组测序揭示菌群紊乱特征，还是依托CH4、H2呼气检测捕捉代谢异常信号，均为CRC及其癌前病变的早期筛查诊断提供了新的潜在无创手段。
基于现有研究基础，未来该领域可重点围绕以下方向深化探索：借助动物模型构建CRC癌变进程的模拟体系，明确产甲烷古菌等关键菌群失衡与CRC发生发展的因果关联，为后续干预提供机制层面的理论支撑；同时整合多组学技术（如代谢组、基因组），推动古菌/细菌标志物与呼气试验指标（CH₄、H₂）的联合应用，通过多维度数据融合提升诊断标志物的特异性与灵敏度，进一步优化CRC及癌前病变的筛查诊断效能；此外还可围绕关键微生物设计针对性干预方案，以靶向调控产甲烷古菌丰度为核心，同步探索抑制SIBO的有效手段，通过调节肠道微生态平衡，为CRC的预防与辅助治疗开辟新的潜在途径。
【参考资料】
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