Современные представления о кишечном археоме человека (обзор литературы)

В обзоре представлены современные сведения о микроорганизмах домена Archaea как части микробиома кишечника человека. В желудочно-кишечном тракте человека обнаружены 20 видов архей, самыми распространенными являются Methanobrevibacter smithii, обнаружен у 95,7−100 % людей, Methanosphaera stadtmanae – у 29,4 % и Methanomassiliicoccus luminyensis – у 4 %. Видовая структура архей зависит от возраста, наибольшее разнообразие наблюдается у людей в 25−60 лет. Первичным источником колонизации новорожденных археями являются кишечный микробиом и грудное молоко матери.

Кишечные археи являются гидрогенотрофами, не способными расщеплять гликозиды, связанные положительными синтрофными связями с бактериями родов Bacteroides, Prevotella, Ruminococcus, конкурирующими с представителями семейства Desulfovibrionaceae, что указывает на их значительный вклад в регулирование кишечной микробиоты.

Приводятся противоречивые данные о клинической значимости архей кишечного микробиома. Метан, как продукт метаболизма архей, регулирует систему «Keap1-Nrf2», обеспечивающую эндогенную антиоксидантную защиту. Некоторые археи способны использовать проатерогенные молекулы триметиламина в качестве акцептора электронов, снижая риски развития атеросклероза. Однако установлена связь архей с развитием рака кишечника, с нарушениями моторики, с запорами. Существуют данные о связи архей с метаболическими нарушениями: Methanobrevibacter smithii способен через потребление водорода активировать липогенез, а также изменять толерантность к глюкозе. Показана роль архей в развитии инфекционного миокардита, заболеваний мочевыводящих путей. Приводятся данные о чувствительности архей к антибиотикам.

Ввиду повышения внимания к кишечному археому описаны методы изучения метаногенных архей у человека. Основными являются молекулярно-генетические и культуральный методы, но последние требуют сложных питательных сред и особых атмосферных условий культивирования. Приведены данные о депонированных штаммах архей в различных коллекциях микроорганизмов.

Таким образом, исследования археома кишечной микробиоты человека имеют далеко идущие перспективы, как в дальнейшей оценке роли архей для здоровья человека, так и в разработке новых методов диагностики, лечения и профилактики микробиом-ассоциированных патологических состояний человека.

1. Prokofeva M.I., Karaseva A.I., Tulenkov A.S., Klyukina A.A., Suzina N.E., Bale N.J., et al. Polysaccharide-degrading archaea dominate acidic hot springs: genomic and cultivation insights into a novel Thermoproteota lineage. mSystems. 2025;10(10):00710–00733. https://doi.org/10.1128/msystems.00710-25.

2. Cena J.A., Silvestre-Barbosa Y., Belmok A., Stefani C.M., Kyaw C.M., Damé-Teixeira N. Meta-analyses on the periodontal archaeome. Advances Experimental Medicine and Biology. 2022;1373:69–93. https://doi.org/10.1007/978-3-030-96881-6_4

3. Duller S., Moissl-Eichinger C. Archaea in the human microbiome and potential effects on human infectious disease. Emerg. Infect. Dis. 2024;30(8):1505–1518. https://doi.org/10.3201/eid3008.240181

4. Candeliere F., Sola L., Raimondi S., Rossi M., Amaretti A. Good and bad dispositions between archaea and bacteria in the human gut: New insights from metagenomic survey and co-occurrence analysis. Synth. Syst. Biotechnol. 2024;9(1):88–98. https://doi.org/10.1016/j.synbio.2023.12.007

5. Wolferen M., Pulschen A.A., Baum B., Gribaldo S., Albers S.V. The cell biology of archaea. Nat. Microbiol. 2022;7(11):1744–1755. https://doi.org/10.1038/s41564-022-01215-8

6. Lyu X., Yu H., Lu Y. Diversity and function of soluble heterodisulfide reductases in methane-metabolizing archaea. Microbiol. Spectr. 2025;13(5):03238–24. https://doi.org/10.1128/spectrum.03238-24

7. Tenorio-Salgado S., Villalpando-Aguilar J.L., Hernandez-Guerrero R., Poot-Hernández A.C., Perez-Rueda E. Exploring the enzymatic repertoires of Bacteria and Archaea and their associations with metabolic maps. Braz. J. Microbiol. 2024;55(4):3147–3157. https://doi.org/10.1007/s42770-024-01462-3.

8. Aparici-Carratalá D., Esclapez J., Bautista V., Bonete M-J., Camacho M. Archaea: current and potential biotechnological applications. Res. Microbiol. 2023;174(7):104080–104091. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2023.104080

9. Catlett J.L., Carr S., Cashman M., Smith M.D., Walter M., Sakkaff Z., et al. Metabolic synergy between human symbionts Bacteroides and Methanobrevibacter. Microbiol. Spectr. 2022;10(3):e01067–e01022. https://doi.org/10.1128/spectrum.01067-22

10. Bornemann T.L.V., Adam P.S., Probst A.J. Reconstruction of Archaeal Genomes from Short-Read Metagenomes. Methods in Mol. Biol. 2022;2522:487–527. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2445-6_33

11. Sereme Y., Guindo C.O., Filleron A., Corbeau P., Tran T.A., Drancourt M., et al. Meconial Methanobrevibacter smithii suggests intrauterine methanogen colonization in preterm neonates. Curr. Res. Microb. Sci. 2021;2:100034–100041. https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2021.100034

12. Malat I., Drancourt M., Grine G. Methanobrevibacter smithii cell variants in human physiology and pathology: A review. Heliyon. 2024;10(18):36742–36767. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e36742

13. Neumann C.J., Mohammadzadeh R., Woh P.Y., Kobal T., Pausan M-R., Shinde T., et al. First-year dynamics of the anaerobic microbiome and archaeome in infants' oral and gastrointestinal systems. mSystems. 2025;10(1):e0107124. https://doi.org/10.1128/msystems.01071-24

14. Salas-López M., Vélez-Ixta J.M., Rojas-Guerrero D.L., Piña-Escobedo A., Hernández-Hernández J.M., Rangel-Calvillo M.N., et al. Human milk Archaea associated with neonatal gut colonization and its co-occurrence with bacteria. Microorganisms. 2025;13(1):85–104. https://doi.org/10.3390/microorganisms13010085

15. Feehan B., Ran Q., Dorman V., Rumback K., Pogranichniy S., Ward K., et al. Novel complete methanogenic pathways in longitudinal genomic study of monogastric age-associated archaea. Anim. Microbiome. 2023;5(1):35–52. https://doi.org/10.1186/s42523-023-00256-6

16. Bai X., Sun Y., Li Y., Li M., Cao Z., Huang Z., et al. Landscape of the gut archaeome in association with geography, ethnicity, urbanization, and diet in the Chinese population. Microbiome. 2022;10(1):147–165. https://doi.org/10.1186/s40168-022-01335-7

17. Mohammadzadeh R., Mahnert A., Duller S., Moissl-Eichinger C. Archaeal key-residents within the human microbiome: characteristics, interactions and involvement in health and disease. Curr. Opin. in Microbiol. 2022;67:102146–102157. https://doi.org/10.1016/j.mib.2022.102146

18. Wang T., Leibrock N., Plugge C.M., Smidt H., Zoetendal E.G. In vitro interactions between Blautia hydrogenotrophica, Desulfovibrio piger and Methanobrevibacter smithii under hydrogenotrophic conditions. Gut Microbes. 2023;15(2):2261784. https://doi.org/10.1080/19490976.2023.2261784

19. Ruden D.M. The Human Archaeome: Commensals, Opportunists, or Emerging Pathogens? Pathogens. 2025;14(11):1111. https://doi.org/10.3390/pathogens14111111

20. Ou Y.F., Dong H.P., McIlroy S.J., Crowe S.A., Hallam S.J., Han P., et al. Expanding the phylogenetic distribution of cytochrome b-containing methanogenic archaea sheds light on the evolution of methanogenesis. ISME J. 2022;16(10):2373–2387. https://doi.org/10.1038/s41396-022-01281-0

21. Wang Y., Wang C., Zhang D., Wang L., Wang H., Hu B., et al. Methane-rich saline protects against sepsis-associated cognitive deficits in mice. Brain Res. 2022;1791:148000. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2022.148000

22. Kleikamp H.B.C., Palacios P.A., Kofoed M.V.W., Papacharalampos G., Bentien A., Nielsen J.L. The selenoproteome as a dynamic response mechanism to oxidative stress in hydrogenotrophic methanogenic communities. Environ. Sci. Technol. 2024;58(15):6637–6646. https://doi.org/10.1021/acs.est.3c07725

23. Musat F., Kjeldsen K.U., Rotaru A.E., Chen S.C., Musat N. Archaea oxidizing alkanes through alkyl-coenzyme M-reductases. Curr. Opin. Microbiol. 2024;79:102486. https://doi.org/10.1016/j.mib.2024.102486

24. Hoegenauer C., Hammer H.F., Mahnert A., Moissl-Eichinger C. Methanogenic archaea in the human gastrointestinal tract. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2022;19(12):805–813. https://doi.org/10.1038/s41575-022-00673-z

25. Fan Q., Chang H., Tian L., Zheng B., Liu R., Li Z. Methane saline suppresses ferroptosis via the Nrf2/HO-1 signaling pathway to ameliorate intestinal ischemia-reperfusion injury. Redox Rep. 2024;29(1):2373657–2373669. https://doi.org/10.1080/13510002.2024.2373657

26. Mafra D., Ribeiro M., Fonseca L., Regis B., Cardozo L.F.M.F., Fragoso Dos Santos H., et al. Archaea from the gut microbiota of humans: Could be linked to chronic diseases? Anaerobe. 2022;77:102629 https://doi.org/10.1016/j.anaerobe.2022.102629

27. Kuehnast T., Kumpitsch C., Mohammadzadeh R., Weichhart T., Moissl-Eichinger C., Heine H. Exploring the human archaeome: its relevance for health and disease, and its complex interplay with the human immune system. FEBS J. 2025;292(6):1316–1329. https://doi.org/10.1111/febs.17123

28. Kemp J.A., Schultz J., Modolon F., Ribeiro-Alves M., Rosado A.S., Mafra D. Is there a correlation between TMAO plasma levels and archaea in the gut of patients undergoing hemodialysis? Int. Urol. Nephrol. 2025;57(4):1269–1275. https://doi.org/10.1007/s11255-024-04273-5

29. Li T., Coker O.O., Sun Y., Li S, Liu C., Lin Y., et al. Multi-Cohort Analysis Reveals Altered Archaea in Colorectal Cancer Fecal Samples Across Populations. Gastroenterology. 2025;168(3):525–538. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2024.10.023

30. Zuo A., Ba Y., Liu S., Shan D., Liu Z. Gut Archaea in Colorectal Cancer Diagnosis and Ecology. Gastroenterology. 2025;169(2):370–371. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2024.11.036

31. Mehravar S., Takakura W., Wang J., Pimentel M., Nasser J., Rezaie A. Symptom profile of patients with intestinal methanogen overgrowth: a systematic review and meta-analysis. Clin. Gastroenterol. Hepatol. 2025;23(7):1111–1122. https://doi.org/10.1016/j.cgh.2024.07.020

32. Woh P.Y., Chen Y., Kumpitsch C., Mohammadzadeh R., Schmidt L., Moissl-Eichinger C. Reevaluation of the gastrointestinal methanogenic archaeome in multiple sclerosis and its association with treatment. Microbiol. Spectrum. 2025;13(4):e0218324. https://doi.org/10.1128/spectrum.02183-24

33. Fumagalli A., Castells-Nobau A., Trivedi D., Garre-Olmo J., Puig J., Ramos R., et al. Archaea methanogens are associated with cognitive performance through the shaping of gut microbiota, butyrate and histidine metabolism. Gut Microbes. 2025;17(1):2455506. https://doi.org/10.1080/19490976.2025.2455506

34. Su Q., Wong O.W.H., Lu W., Wan Y., Zhang L., Xu W., et al. Multikingdom and functional gut microbiota markers for autism spectrum disorder. Nat. Microbiol. 2024;9(9):2344–2355. https://doi.org/10.1038/s41564-024-01739-1

35. Chue K.M., Wong S.H., Zuo T., Ali Y. The role of the gut non-bacterial microbiome (virome, mycobiome, archaeome) and its impact on obesity. Mol. Metab. 2026;103:102289. https://doi.org/10.1016/j.molmet.2025.102289

36. Malat I., Bossi V., Drancourt M., Grine G., Ruimy R. Methanobrevibacter smithii strain U29 whole genome sequence delineates M. smithii intermediate cell variants. BMC Res. Notes. 2025;18(1):414–433. https://doi.org/10.1186/s13104-025-07444-4

37. Pilliol V., Guindo C.O., Terrer E., Aboudharam G., Drancourt M., Grine G. Culturing clinical Methanobrevibacter smithii using GG medium in a minimal anaerobe atmosphere. Journal of Microbiological Methods. 2023;207:106704. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2023.106704

38. Weinberger V., Mohammadzadeh R., Blohs M., Kalt K., Mahnert A., Moser S., et al. Expanding the cultivable human archaeome: Methanobrevibacter intestini sp. nov. and strain Methanobrevibacter smithii 'GRAZ-2' from human faeces. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2025;75(4):006751.https://doi.org/10.1099/ijsem.0.006751