受访专家： 邓微，北京积水潭医院内分泌科主任
擅长： 糖尿病胰岛素泵精细化血糖管理，动态血糖监测，糖尿病合并妊娠。骨质疏松及代谢性骨病诊治及再发骨折预防。
出诊时间：
星期二全天（新街口院区）
星期三全天（回龙观院区）
1957年，法国科学家Stern教授推动二甲双胍在法国上市，取名为“glucophage”，（音译：格华止），意思是“噬葡萄糖者”。从上市到现在，降糖药二甲双胍已经在临床应用了60多年。二甲双胍，绝对称得上是内分泌科的医生、糖尿病患者们的“老朋友“。
从上市到现在，降糖药二甲双胍已经在临床应用了60多年。二甲双胍，绝对称得上是内分泌科的医生、糖尿病患者们的“老朋友“。
“大家只看到二甲双胍用了60多年，是一款很经典的药物，但其实它也是优胜劣汰的结果，”北京积水潭医院内分泌科主任邓微教授谈到二甲双胍的 历史 ，如数家珍，“与二甲双胍几乎同时产生的还有十甲烯基双胍、十二甲烯基双胍，后来美国研究过苯乙双胍，德国研究过丁双胍，但是其他的双胍都没有经受住时间的考验。”
一款药能持续活跃于临床60多年实属罕见，它到底有什么“过人之处”？邓微教授做了详细解答。
一线首选，适用于糖尿病的各个阶段
“全球几乎所有的指南都推荐二甲双胍作为2型糖尿病患者药物治疗的一线首选药物，只要没有禁忌症，二甲双胍应该一直保留在治疗方案中。“邓微教授强调。
二甲双胍是2型糖尿病患者的首选用药，同时从全程治疗来讲，也需要保持二甲双胍合并用药的地位。因为糖尿病患者β细胞功能会逐渐减退，但是他胰岛素抵抗是持续存在的。联合用药会给患者带来更多的获益。
“我们国家糖尿病患者有1.16亿，这个数字，大家或许不陌生；但是还有一个数字，4亿，这是我国糖尿病前期人群，他们发生糖尿病的风险是普通人的4倍！”邓微教授说，“美国展开的DPP研究证实，二甲双胍能够有效预防糖尿病前期人群向糖尿病进展。尽管目前二甲双胍还没有获批糖尿病预防适应症，但可以预见，二甲双胍将会成为糖尿病前期人群预防糖尿病的最主要的用药。”
智慧降糖，强效降糖且很少引起低血糖
一般来说，一个药物的降糖能力强，带来低血糖的风险也高，比如强效降糖药物胰岛素、磺脲类药物。二甲双胍的降糖是充满智慧的，它是强效降糖药，但是很少引起低血糖。当服药者血糖越高，二甲双胍降糖能力就越强；对应的，如果血糖不是特别高，降糖又不会特别多，这就避免了低血糖的发生。
糖尿病患者常伴随肥胖，肥胖会大大增加糖尿病患者的各种风险。二甲双胍对体重也有一定的控制作用，有些患者甚至还会有体重的减轻。北京大学人民医院的纪立农教授研究结果表明，不同基线体重的2型糖尿病患者服用二甲双胍疗效一致，都能达到很好的效果，而BMI基线高的患者体重下降要更多一些。
有大约50%的糖尿病患者会死于心血管疾病，防治心血管疾病也是我们治疗糖尿病的最主要目的之一。糖尿病最经典的研究UKPDS证实，二甲双胍可以有效降低全因死亡、糖尿病相关死亡以及大血管事件。
老药新用，被发现有其他应用潜能
在非糖尿病相关的研究领域里，二甲双胍展示了多方面的巨大应用潜力。
其次是多囊卵巢综合征，多囊卵巢综合征是最常见的女性内分泌疾病之一，其病理特点是胰岛素抵抗、高胰岛素血症。二甲双胍是胰岛素增敏剂，能够改善卵巢排卵功能，提高促排卵的效果。
“一些重量级研究还提示二甲双胍能够促进脱发再生、辅助治疗自闭症、逆转认知障碍、逆转肺纤维化、预防黄斑变性、调节血脂等，”邓微教授说，“这些前沿进展目前还没有到写进说明书和指南的程度，也提醒大家不要自行服用二甲双胍，还是要根据药物的适应症，遵医嘱服用。”（寇晓雯）
2017年，糖尿病人数量已增加至4.25亿，全球18岁以上成人的患病率为8.8%。而糖尿病人，最熟悉的口服药物便是 神药二甲双胍 ，它在糖尿病治疗领域有着无可撼动的地位。
不过，神药并不是这么好当的。毒草出身的二甲双胍，命途最为坎坷。从发现到成为降糖的一线药物，它就整整蛰伏了70多年，如果拍成电视剧都要好几集。
二甲双胍的最初来源，其实是一种草药 山羊豆 （Galega officinalis）。它们是原产于欧洲的豆科植物，也被称为法国丁香。
早在中世纪，人们就发现这种植物有缓解尿频，减少尿糖的作用。而尿频和尿糖正是糖尿病的典型症状。所以说山羊豆很早就在民间偏方中被用于治疗糖尿病了，即便那时候人类还未真正认识糖尿病及其病理。
山羊豆，图源维基百科
此外，山羊豆在欧洲也被广泛地认为是一种动物催乳剂，而Galega正是希腊语中“牛奶刺激剂”的意思。而在1891年，山羊豆便被当做牧草引入了美国。 不幸由此开始。
美国的牧民很快就发现，这种新引进的牧草，竟会造成牲畜的死亡。 吃过山羊豆的牛羊，会出现肺水肿、胸腔积液、低血压、麻痹等各种症状，严重可致死。又因为这种植物来自欧洲，如临大敌的美国人很快便将山羊豆列入有害杂草的名单。
其实，山羊豆之所以能毒害牲畜，正是因为其富含胍类化合物。1918年，科学家在分析了这种牧草的化学成分后就发现，这些胍类物质有着降糖作用。其中， 山羊豆碱 （galegine，异戊烯胍）效果是最为惊人，有望用于治疗糖尿病的。但碍于其同样惊人毒性，这种药物是无法在临床中被使用，实验小鼠纷纷被毒死。 这是二甲双胍的第一劫。
山羊豆碱
二甲双胍
不过，山羊豆碱的毒性大不要紧，科学家还有其他办法——那就是调整山羊豆碱的化学结构，或许能找到一种既保有药效，但副作用又没有那么大的化学物质。
纵观医学史，一步到位就被找到的“神药”并不多，很多药物都是循着一定思路，经过各种分子改造而得到的。就像镇痛药阿司匹林乙酰水杨酸的前身便是水杨酸，它有很强的副作用，对胃伤害极大。但经过改造后副作用不但减轻，镇痛效果反而还更好了。
就在有机化学家的一番分子改造下，一系列胍类衍生物诞生。我们的主角二甲双胍，就是在这一大背景下于1922年首次被合成出来的。当时，包括二甲双胍在内的一系列双胍类物质，在动物实验中也都取得了较好的效果。 这其中，二甲双胍的毒副作用也是最低的，眼看着就要投入糖尿病的治疗了。
但不要忘了，在同一时期另一种用于治疗糖尿病的药物—— 胰岛素 横空出世。这让二甲双胍陷入极其尴尬的局面。
天下苦糖尿病久矣。早在3500年前，古埃及就已经留下对糖尿病的简单描述。2000多年前古希腊医生也给出了“Diabetes”的正式名称，主要症状为尿多且甜。
但转瞬数千年，人类对这种奇怪的疾病还是知之甚少。 二十世纪之前，人类一旦患上了糖尿病就等于被判处死刑，他们无药可医，只能等死。
而二十世纪初，唯一有效的治疗方法，则是艾伦医生发明的 饥饿疗法 了。但这种粗暴极端的饮食限制，也只是能延长患者短暂的寿命罢了。
例如对于1型糖尿病人，他们的胰岛细胞还有部分分泌胰岛素的能力，能通过少吃让血糖暂时变得正常。但这也是治标不治本的，长期的饥饿让人无法忍受，很多人会因“偷吃”而陷入危机。曾经有一位患糖尿病的小女孩，就因为太饿偷吃了鸟笼里的小鸟，引发代谢紊乱而一命呜呼。
接受饥饿治疗的糖尿病患儿Teddy Ryder
另外，靠饥饿疗法维持的生命，也是没有生活质量可言的。除了难坚持以外，长期饥饿还容易造成营养不良，引起器官的功能障碍。不少患者最后没有死于糖尿病，反倒是死于残忍的饥饿。
没有抗糖药物的年代，充满了绝望。而糖尿病的高发，也让所有人都盼着“神药”的诞生。
20世纪初，科学家就已发现胰脏与糖尿病的千丝万缕关系，胰岛素是呼之欲出。但因为胰蛋白酶的存在，胰岛素很难被提取成功。直到1922年，加拿大科学家 班 廷另辟蹊径地先把狗的胰脏导管用手术结扎，等消化腺萎缩后才顺利提取到了胰岛素。
班廷（右）与其助手贝斯特（左）
很快，万众期待的 胰岛素就在1923年作为商品上市了，糖尿病患终于有药可医。 而在同一年，诺贝尔生理学或医学奖也颁给胰岛素这一伟大的发现。那时，距离胰岛素发现才短短1年，而班廷也成了史上花最短时间就获得诺奖的科学家。
由此可见，人们对胰岛素是多么欣喜和狂热。一下子，关于糖尿病治疗的所有风头都被胰岛素抢走了。 生不逢时的二甲双胍，又遇一劫。
接受胰岛素治疗的糖尿病患儿Teddy Ryder，与前面瘦骨嶙峋的模样形成鲜明对比
胰岛素是人体内唯一的一种降糖激素，它就像钥匙一样打开身体的细胞，使血液中的葡萄糖进入细胞，并在细胞中燃烧为身体供能。
注射胰岛素的效果，是立竿见影的，血糖能快速降低。对比之前的饥饿疗法，胰岛素简直是有“起死人肉白骨”的奇效。而在胰岛素被发现的十多年来，人们也一度认为糖尿病问题从此完美解决。 二甲双胍等极具潜力的胍类化合物，直接被忽视。这样一晃就是20几年。
大量牛胰脏被用于提取胰岛素
时间是检验真理的唯一标准。其实随着时间的流逝，胰岛素的缺点也慢慢暴露。
第一，胰岛素无法口服只能通过注射器给药，频繁的皮下注射必然让患者增加皮肉之苦。而长期用胰岛素后，如果不能科学饮食很容易导致体重增加，还可能诱发低血糖。此外，不是所有类型的糖尿病都能靠胰岛素完美解决的。例如，2型糖尿病常伴随着胰岛素抵抗，会对胰岛素不敏感，用正常量的胰岛素很难达到理想效果。
正是这种种局限，糖尿病药物的开发才进入新的阶段。 二甲双胍的降糖研究， 也终于被提上日程。 而法国糖尿病专家 让.斯特恩 (Jean Sterne)，正是二甲双胍最大的贵人。
让.斯特恩(Jean Sterne)
在第二次世界大战期间，二甲双胍就被认为具有对抗疟疾、治流感的潜在作用。于是在1949年，一名菲律宾医生就尝试性地用Flumamine（双胍物质）治疗疟疾病人。
但患者在接受治疗时，却被发现血糖降低了。这是一个契机，让·斯特恩就是看了这份报告才想起了被遗忘数十年的胍类降糖药物。
1957年，让·斯特恩便发表了关于二甲双胍的研究论文，在这之前二甲双胍的降糖论文已经断更了近30年。因为疗效显著，二甲双胍很快通过了人体研究，并顺利应用于临床。
至此，人类与糖尿病抗争的 历史 才翻开了这陈旧而又崭新的一页。当时的二甲双胍被命名为格华止（Glucophage），意为 “葡萄糖的吞噬者” 。
不过，你也别认为二甲双胍就此平步青云，它还有 最后一劫 ，那就是“猪队友”的拖累。
几乎在同一时期，二甲双胍的其他“胍类”兄弟也纷纷上市。二甲双胍、苯乙双胍和丁双胍这三兄弟开始了抢夺市场的竞争。其实就降糖效果而言，二甲双胍是比不上苯乙双胍的，所以苯乙双胍也比二甲双胍卖得更好，出尽了风头 。而问题，就出在苯乙双胍身上。
人们开始发现，苯乙双胍这“胍”有毒，虽然效果好但却会引起严重的乳酸性酸中毒。风光没多久，苯乙双胍就全面退出了市场，大众对双胍家族也大失所望。尽管二甲双胍不会引起这么严重的副作用，但因为同属双胍家族，二甲双胍也惨遭连坐，在大众的误解下苟延残喘着。
苯乙双胍（左），二甲双胍（右），丁双胍（下）
但真金不怕烘炉炼。 当时循证医学的观念已深入人心，后面开展的许多大型的临床试验，都验证了二甲双胍的显著疗效和良好的药物安全性。
例如1976年，牛津大学教授罗伯特·特纳等人领衔，开始了史上最大型的糖尿病临床研究（UKPDS，英国糖尿病前瞻性研究）。耗时20年，直到1998年给出的正式报告，才将二甲双胍推到了一线。而在1994年，二甲双胍也正式获得FDA批准，进入美国这个全球最大医药市场。
至此，二甲双胍才真正渡劫成功。而这时，距离二甲双胍的合成与发现，已经过去了整整70多年。
二甲双胍的发展历程与时间线
2型糖尿病主要以胰岛素抵抗为主，属于非胰岛素依赖型。而二甲双胍抑制胰岛素抵抗效果显著，因此也成了2型糖尿病的金标准。另外，二甲双胍除了能降糖以外，还不会导致体重增加，价格也更便宜是平价药物的再加上不用注射给药，病患只需按时服药、保持 健康 饮食，就能大大的提高生活质量了。目前，在全球所有的医学指南和建议中，二甲双胍都是治疗2型糖尿病的一线药物。
International Diabetes Federation (2017). IDF Diabetes Atlas, 8th edn. Brussels, Belgium: International Diabetes Federation.
Galega officinalis.Wikipedia
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Clifford J. Bailey.Metformin: historical overview[J].Diabetologia.2017，60（9）：1566-1576
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付 炎，王于方，吴一兵，张嫚丽，霍长虹，李力更，史清文. 天然药物化学史话：二甲双胍60年——山羊豆开启的经典降糖药物 [J]. 中草药, 2017, 48(22):4591-4600.
二甲双胍是糖尿病治疗的经典药物，但很少有人知道，这一药物的来源是山羊豆。 山羊豆如今遍布世界各地，最初被当做牧草被美国政府引进，但人们发现它会使牲畜出现肺水肿、低血压、麻痹等症状甚至死亡，原因是它富含胍类化合物，一种含三个氮原子、碱性极强的小分子化合物，作为蛋白质代谢的产物，它还存在于人的尿液中。 在上个世纪20年代，这种牧草引起德国科学家唐累特的注意。因为，山羊吃了这种牧草后产奶量会增高，但会发生严重低血糖，甚至死亡。受此启发，唐累特从山羊豆中提取出山羊豆碱，经过研究发现它具有明显的治疗糖尿病的作用。山羊豆碱的精确结构是异戊烯胍，这就是二甲双胍最早的雏形。 1927年，法国发表的一些研究发现，给兔和狗注射较高剂量的山羊豆碱，能使他们出现类似低血糖的症状，随后进行的人体试验验证了这一结论。但是，这并未让山羊豆碱成为一款药物，毕竟山羊豆碱容易引起低血糖，而低血糖的风险太高，且本身，这一天然物质不但能降糖，还具有严重的毒性，因此，科学家们只能着手改造这一化合物，另辟蹊径。 胰岛素风靡，让“双胍”生不逢时 在山羊豆碱不适宜作为药物使用的情况下，科学家们以异戊烯胍为基础，源源不断地合成出一系列胍类衍生物。尤其是双胍类化合物，其降糖潜能比胍类更强，安全性也更好，而十烷双胍被发现耐受性和疗效更好，开始应用于临床。 但是，当双胍类化合物还未推向市场之前，问题就来了，双胍类化合物的微弱的光芒完全被同时代诞生的巨星——胰岛素——吞没了。胰岛素是人体内惟一能降低血糖、促进血糖利用的活性物质，糖尿病的病因在于胰岛素分泌和（或）作用缺陷，因此使用药物恢复胰岛素水平，促进糖类代谢就成了糖尿病治疗的根本。 在胰岛素发现的最初十几年，人们一度天真地以为糖尿病问题已经完全解决。在这样的潮流下，以二甲双胍为代表的双胍类化合物只得继续隐姓埋名。 回首往事，糖尿病现代奠基人E.P.乔斯林在20世纪20年代的一句话能够解释二甲双胍是多么得不走运：“随着饮食治疗和胰岛素的应用，现今糖尿病治疗得到了明显的改观，在这种情况下，要想评价其他任何一种新的治疗手段的价值都极其困难。” “三个胍兄弟”的斗争 随着对胰岛素的不断研究，问题也不断显现：严重低血糖发生率高、导致体重增加、使用不便等。 第二次世界大战期间，在研究磺胺类药物抗菌作用的同时，人们发现它会引起意外低血糖，这开创了磺脲类口服降糖药的先河，也重新激发了人们在更大范围内研究糖尿病治疗药物的热潮。 来自法国的糖尿病学家让·斯特恩被认为是发现二甲双胍作用的关键人物，他首次进行了二甲双胍的人体研究，并给它取名为”Glucophage”（葡萄糖吞噬者，中文商品名“格华止”），一直沿用至今。 1957年，斯特恩发表了关于二甲双胍的研究论文，但是，几乎同时，关于二甲双胍的兄弟苯乙双胍、丁双胍的研究论文同时发表。 在施贵宝的支持下，二甲双胍以“格华止”的商品名在法国上市，但是，在最初的竞争中，由于二甲双胍的降糖作用较弱，与降糖作用强大的苯乙双胍相比，几乎没有什么竞争力，其应用几乎只限于法国，苯乙双胍在60年代大出风头。 但是，美国科学家逐渐发现苯乙双胍导致乳酸酸中毒的风险高，而这种并发症死亡率较高。70年代末，苯乙双胍几乎完全退出了市场，同属于双胍家族的二甲双胍也受到波及，一度被建议退市，就这样再次陷入被冷落和误解的境地。 对此，斯特恩没有打退堂鼓，仍然坚持进一步探索，随后陆续进行的研究发现，二甲双胍与磺脲类口服降糖药具有完全不同的作用机制——由于分子结构不同，它不会抑制乳酸的释放和氧化，导致的乳酸酸中毒发生率也远远低于它的两个兄弟，只是当时这一顾虑被主观夸大而已。 施贵宝营销得法，格华止加入重磅俱乐部 因为受苯乙双胍乳酸酸中毒的影响，施贵宝打算让格华止在美国上市的想法几乎不可能。 面对质疑，施贵宝并没有放弃，而是坚持进行高风险的临床研究，这就是糖尿病历史上著名的“UKPDS研究”（英国糖尿病前瞻性研究），正如乔斯林所说，“每个成功药物的背后，都有一个伟大的试验”，最终帮助二甲双胍走上了2型糖尿病治疗的第一线。 这项研究从1977年开始到1997年结束，之后又随访10年，总共历时30年，不仅是医学史上耗时最长的研究，也是糖尿病治疗领域发展史上一个划时代的里程碑，对糖尿病的防治规范和指南的制定具有极大的影响。在这个试验中，二甲双胍强化治疗被首次证实在降低血糖的同时还具有心血管保护作用，这一效应在超重患者中尤为明显。 FDA看到了施贵宝的努力和决心后，在UKPDS研究的一些数据初步发布后，格华止的安全性得到了肯定。最终，格华止的控释剂型于1994年12月29日获得美国FDA的上市批准。 格华止的意思就是“噬糖者”，上市后，为了尽快在专利过期之前取得足够的回报，施贵宝的广告足够大胆：“对所有类型的糖尿病有效”、“长期使用无副作用”、“安全无毒”、“无血管损伤的危险”。这些字眼放在今天足以使人们对生产厂家的江湖位置产生强烈的怀疑，但在当时，这些促销宣传确实经受住了时间的考验，人们渐渐认识到格华止“确实与磺脲类完全不同”，“开辟了糖尿病治疗的一个新方向”。二甲双胍的前景似乎不错。 随着UKPDS研究成果的发布，格华止的销售额迅速上升。2001年，其销售额达到创纪录的27亿美元，增幅达到了42%，处方量超过口服降糖药总处方量的三分之一，成为当时口服降糖药中的首选药物。 如今，二甲双胍已经成为糖尿病治疗的基石，而且也成为糖尿病新药研发的参照基准，对新的口服降糖药物的评价是确认其疗效“不亚于二甲双胍”，虽然要做到这一点就犹如当年二甲双胍从胰岛素和磺脲类的阴影中脱颖而出那么困难。 （生物探索/艾美仕 2015/07/15 ）
本发明涉及一种盐酸二甲双胍的合成方法，属于有机合成技术领域。
背景技术：
盐酸二甲双胍是双胍类降糖药，使用历史悠久，有着良好的降糖效果和安全性。用于单纯饮食控制不满意的ⅱ型糖尿病人，尤其是肥胖和伴高胰岛素血症者，用盐酸二甲双胍不但有降血糖的作用，还可能有减轻体重和高胰岛素血症的效果。对某些磺酰脲类疗效差的患者可奏效，如与磺酰脲类、小肠糖苷酶抑制剂或噻唑烷二酮类降糖药合用，较分别单用的效果更好。亦可用于胰岛素治疗的患者，减少胰岛素用量。
专利文献cn105968032b中在高压密闭环境下以二甲胺、双氰胺、盐酸溶液以及催化剂有机酸为起始原料进行合成，由于本身盐酸二甲双胍为水溶性物质，产品基本全部溶于水中，虽然后来经过精制得到产品，但是仍会有部分损失。
2017年，糖尿病人数量已增加至4.25亿，全球18岁以上成人的患病率为8.8%。而糖尿病人，最熟悉的口服药物便是 神药二甲双胍 ，它在糖尿病治疗领域有着无可撼动的地位。
不过，神药并不是这么好当的。毒草出身的二甲双胍，命途最为坎坷。从发现到成为降糖的一线药物，它就整整蛰伏了70多年，如果拍成电视剧都要好几集。
二甲双胍的最初来源，其实是一种草药 山羊豆 （Galega officinalis）。它们是原产于欧洲的豆科植物，也被称为法国丁香。
早在中世纪，人们就发现这种植物有缓解尿频，减少尿糖的作用。而尿频和尿糖正是糖尿病的典型症状。所以说山羊豆很早就在民间偏方中被用于治疗糖尿病了，即便那时候人类还未真正认识糖尿病及其病理。
山羊豆，图源维基百科
此外，山羊豆在欧洲也被广泛地认为是一种动物催乳剂，而Galega正是希腊语中“牛奶刺激剂”的意思。而在1891年，山羊豆便被当做牧草引入了美国。 不幸由此开始。
美国的牧民很快就发现，这种新引进的牧草，竟会造成牲畜的死亡。 吃过山羊豆的牛羊，会出现肺水肿、胸腔积液、低血压、麻痹等各种症状，严重可致死。又因为这种植物来自欧洲，如临大敌的美国人很快便将山羊豆列入有害杂草的名单。
其实，山羊豆之所以能毒害牲畜，正是因为其富含胍类化合物。1918年，科学家在分析了这种牧草的化学成分后就发现，这些胍类物质有着降糖作用。其中， 山羊豆碱 （galegine，异戊烯胍）效果是最为惊人，有望用于治疗糖尿病的。但碍于其同样惊人毒性，这种药物是无法在临床中被使用，实验小鼠纷纷被毒死。 这是二甲双胍的第一劫。
山羊豆碱
二甲双胍
不过，山羊豆碱的毒性大不要紧，科学家还有其他办法——那就是调整山羊豆碱的化学结构，或许能找到一种既保有药效，但副作用又没有那么大的化学物质。
纵观医学史，一步到位就被找到的“神药”并不多，很多药物都是循着一定思路，经过各种分子改造而得到的。就像镇痛药阿司匹林乙酰水杨酸的前身便是水杨酸，它有很强的副作用，对胃伤害极大。但经过改造后副作用不但减轻，镇痛效果反而还更好了。
就在有机化学家的一番分子改造下，一系列胍类衍生物诞生。我们的主角二甲双胍，就是在这一大背景下于1922年首次被合成出来的。当时，包括二甲双胍在内的一系列双胍类物质，在动物实验中也都取得了较好的效果。 这其中，二甲双胍的毒副作用也是最低的，眼看着就要投入糖尿病的治疗了。
但不要忘了，在同一时期另一种用于治疗糖尿病的药物—— 胰岛素 横空出世。这让二甲双胍陷入极其尴尬的局面。
天下苦糖尿病久矣。早在3500年前，古埃及就已经留下对糖尿病的简单描述。2000多年前古希腊医生也给出了“Diabetes”的正式名称，主要症状为尿多且甜。
但转瞬数千年，人类对这种奇怪的疾病还是知之甚少。 二十世纪之前，人类一旦患上了糖尿病就等于被判处死刑，他们无药可医，只能等死。
而二十世纪初，唯一有效的治疗方法，则是艾伦医生发明的 饥饿疗法 了。但这种粗暴极端的饮食限制，也只是能延长患者短暂的寿命罢了。
例如对于1型糖尿病人，他们的胰岛细胞还有部分分泌胰岛素的能力，能通过少吃让血糖暂时变得正常。但这也是治标不治本的，长期的饥饿让人无法忍受，很多人会因“偷吃”而陷入危机。曾经有一位患糖尿病的小女孩，就因为太饿偷吃了鸟笼里的小鸟，引发代谢紊乱而一命呜呼。
接受饥饿治疗的糖尿病患儿Teddy Ryder
另外，靠饥饿疗法维持的生命，也是没有生活质量可言的。除了难坚持以外，长期饥饿还容易造成营养不良，引起器官的功能障碍。不少患者最后没有死于糖尿病，反倒是死于残忍的饥饿。
没有抗糖药物的年代，充满了绝望。而糖尿病的高发，也让所有人都盼着“神药”的诞生。
20世纪初，科学家就已发现胰脏与糖尿病的千丝万缕关系，胰岛素是呼之欲出。但因为胰蛋白酶的存在，胰岛素很难被提取成功。直到1922年，加拿大科学家 班 廷另辟蹊径地先把狗的胰脏导管用手术结扎，等消化腺萎缩后才顺利提取到了胰岛素。
班廷（右）与其助手贝斯特（左）
很快，万众期待的 胰岛素就在1923年作为商品上市了，糖尿病患终于有药可医。 而在同一年，诺贝尔生理学或医学奖也颁给胰岛素这一伟大的发现。那时，距离胰岛素发现才短短1年，而班廷也成了史上花最短时间就获得诺奖的科学家。
由此可见，人们对胰岛素是多么欣喜和狂热。一下子，关于糖尿病治疗的所有风头都被胰岛素抢走了。 生不逢时的二甲双胍，又遇一劫。
接受胰岛素治疗的糖尿病患儿Teddy Ryder，与前面瘦骨嶙峋的模样形成鲜明对比
胰岛素是人体内唯一的一种降糖激素，它就像钥匙一样打开身体的细胞，使血液中的葡萄糖进入细胞，并在细胞中燃烧为身体供能。
注射胰岛素的效果，是立竿见影的，血糖能快速降低。对比之前的饥饿疗法，胰岛素简直是有“起死人肉白骨”的奇效。而在胰岛素被发现的十多年来，人们也一度认为糖尿病问题从此完美解决。 二甲双胍等极具潜力的胍类化合物，直接被忽视。这样一晃就是20几年。
大量牛胰脏被用于提取胰岛素
时间是检验真理的唯一标准。其实随着时间的流逝，胰岛素的缺点也慢慢暴露。
第一，胰岛素无法口服只能通过注射器给药，频繁的皮下注射必然让患者增加皮肉之苦。而长期用胰岛素后，如果不能科学饮食很容易导致体重增加，还可能诱发低血糖。此外，不是所有类型的糖尿病都能靠胰岛素完美解决的。例如，2型糖尿病常伴随着胰岛素抵抗，会对胰岛素不敏感，用正常量的胰岛素很难达到理想效果。
正是这种种局限，糖尿病药物的开发才进入新的阶段。 二甲双胍的降糖研究， 也终于被提上日程。 而法国糖尿病专家 让.斯特恩 (Jean Sterne)，正是二甲双胍最大的贵人。
让.斯特恩(Jean Sterne)
在第二次世界大战期间，二甲双胍就被认为具有对抗疟疾、治流感的潜在作用。于是在1949年，一名菲律宾医生就尝试性地用Flumamine（双胍物质）治疗疟疾病人。
但患者在接受治疗时，却被发现血糖降低了。这是一个契机，让·斯特恩就是看了这份报告才想起了被遗忘数十年的胍类降糖药物。
1957年，让·斯特恩便发表了关于二甲双胍的研究论文，在这之前二甲双胍的降糖论文已经断更了近30年。因为疗效显著，二甲双胍很快通过了人体研究，并顺利应用于临床。
至此，人类与糖尿病抗争的 历史 才翻开了这陈旧而又崭新的一页。当时的二甲双胍被命名为格华止（Glucophage），意为 “葡萄糖的吞噬者” 。
不过，你也别认为二甲双胍就此平步青云，它还有 最后一劫 ，那就是“猪队友”的拖累。
几乎在同一时期，二甲双胍的其他“胍类”兄弟也纷纷上市。二甲双胍、苯乙双胍和丁双胍这三兄弟开始了抢夺市场的竞争。其实就降糖效果而言，二甲双胍是比不上苯乙双胍的，所以苯乙双胍也比二甲双胍卖得更好，出尽了风头 。而问题，就出在苯乙双胍身上。
人们开始发现，苯乙双胍这“胍”有毒，虽然效果好但却会引起严重的乳酸性酸中毒。风光没多久，苯乙双胍就全面退出了市场，大众对双胍家族也大失所望。尽管二甲双胍不会引起这么严重的副作用，但因为同属双胍家族，二甲双胍也惨遭连坐，在大众的误解下苟延残喘着。
苯乙双胍（左），二甲双胍（右），丁双胍（下）
但真金不怕烘炉炼。 当时循证医学的观念已深入人心，后面开展的许多大型的临床试验，都验证了二甲双胍的显著疗效和良好的药物安全性。
例如1976年，牛津大学教授罗伯特·特纳等人领衔，开始了史上最大型的糖尿病临床研究（UKPDS，英国糖尿病前瞻性研究）。耗时20年，直到1998年给出的正式报告，才将二甲双胍推到了一线。而在1994年，二甲双胍也正式获得FDA批准，进入美国这个全球最大医药市场。
至此，二甲双胍才真正渡劫成功。而这时，距离二甲双胍的合成与发现，已经过去了整整70多年。
二甲双胍的发展历程与时间线
2型糖尿病主要以胰岛素抵抗为主，属于非胰岛素依赖型。而二甲双胍抑制胰岛素抵抗效果显著，因此也成了2型糖尿病的金标准。另外，二甲双胍除了能降糖以外，还不会导致体重增加，价格也更便宜是平价药物的再加上不用注射给药，病患只需按时服药、保持 健康 饮食，就能大大的提高生活质量了。目前，在全球所有的医学指南和建议中，二甲双胍都是治疗2型糖尿病的一线药物。
International Diabetes Federation (2017). IDF Diabetes Atlas, 8th edn. Brussels, Belgium: International Diabetes Federation.
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夏天来啦！又到了露胳膊露腿、展现美好身材的时候，减肥又变成爱美人士的重要功课，有上私教课的，有吃代餐的，还有一招“吃胍神药减肥法”正在网上悄然兴起，据说不少网红都在吐血推荐。
啥是“吃胍神药减肥法”？真的能减肥吗？
这个“胍”是啥？
这个“胍”就是二甲双胍。它是治疗2型糖尿病最常用的处方药，可减少肝糖生成，抑制葡萄糖的肠道吸收，并增加外周组织对葡萄糖的摄取和利用，提高胰岛素的敏感性。
近年来，二甲双胍被发现在心血管保护、抗肿瘤、治疗多囊卵巢综合征、改善肠道菌群、抗衰老等方面能够发挥有益作用，但具体的机制尚不明确。2019年末，国际顶尖学术期刊《Nature》发表了一篇题为《GDF15 mediates the effects of metformin on body weight and energy balance》的研究论文。首次证实远端小肠和结肠是二甲双胍诱导生长分化因子15（GDF15）表达的主要部位，二甲双胍可提高GDF15的循环水平，而GDF15可通过脑干限制性受体来减少食物摄入并降低体重。正是因为有了这个研究结果，所以才有人认定二甲双胍能用来减肥。
这个“胍”减重效果如何？
《Nature》那篇研究论文中指出，与安慰剂组相比，患有心血管疾病的非糖尿病患者接受二甲双胍治疗18个月，可减重约3.5%，同时伴有GDF15循环水平持续升高。因此，文章推断二甲双胍依赖于GDF15来抑制食欲、减轻体重、改善胰岛素抵抗。
但是， 划重点了 ——首先，这些临床试验是在特定人群中进行的，受试者多是真正的肥胖且对胰岛素耐受的人士，并非体重正常的人群；其次，从“18个月减重约3.5%”的结果来分析，二甲双胍的减重效果温和有限。
此“胍”还有副作用！
服用二甲双胍最常见的不良反应有恶心、呕吐、腹泻、腹痛和食欲不振。另有报道称，服用二甲双胍还会有偶发的代谢和营养障碍、乳酸酸中毒等，若长期服用二甲双胍则可能减少维生素B12的吸收，甚至出现巨幼红细胞贫血。
需要特别强调的是， 只有真正的肥胖症患者才需要在医生的指导下进行药物减肥，体重正常人士应慎用药物减肥 。
2019年中华医学会发布的《肥胖症基层诊疗指南》指出，肥胖的诊断标准之一体重指数（BMI）是目前临床上常用的简易指标，只有当BMI 28或者BMI 24且出现肥胖并发症时，才推荐药物治疗。
BMI（kg/m2）=体重/身高2
表1 BMI值诊断肥胖的标准
对照上表，很多要“减肥”的姑娘其实是“体重正常”，压根儿不符合药物减肥的条件！
二甲双胍目前仅适用于肥胖伴有胰岛素抵抗患者。 健康 非肥胖人士服用二甲双胍等药物减肥应三思而慎行。合理饮食多运动，保持正常体重，才是 健康 的真谛！
二甲双胍（Metformin）是一种口服降糖药物，主要用于治疗2型糖尿病，具有降低血糖和改善胰岛素敏感性的作用。近年来，一些研究表明，二甲双胍可能具有延长寿命的作用，但目前还没有证据证明它可以直接延长人类的寿命。二甲双胍延长寿命的研究主要是基于动物实验，比如老鼠、果蝇和线虫等模式生物的研究。这些研究发现，二甲双胍可以通过激活AMPK信号通路、改善线粒体功能、抗氧化等多种机制来延长模式生物的寿命。此外，一些人类的流行病学研究也发现，长期使用二甲双胍可以降低心血管疾病和某些肿瘤的风险，但这些结果仍需要进一步的研究来验证。需要注意的是，二甲双胍作为一种处方药物，需要在医生的指导下使用。健康人在没有糖尿病等需要的情况下，不应该盲目地使用二甲双胍。因为它并不是一种通用的保健品，其对健康人的影响尚未经过充分的研究。使用二甲双胍也存在一定的副作用，如胃肠道不适、乳酸酸中毒等。因此，任何人在使用二甲双胍前都应该咨询医生的意见，并按照医生的建议使用。
二甲双胍是一种降糖药。并不能延长寿命。如果没有疾病的话不建议吃，毕竟是药三分毒。不但没有达到自己想要的效果反而会适得其反。如果想要延长寿命，建议从生活中改变自己的习惯，早睡早起，健康饮食，生活规律等。
医生通常开二甲双胍来帮助2型糖尿病患者降低血糖水平。该药物通过对葡萄糖代谢的影响来增加胰岛素敏感性。 二甲双胍在对抗与年龄有关的疾病方面可能具有令人惊讶的益处。 尽管有明确的证据表明二甲双胍具有疗效，但科学家们尚未完全了解其在分子水平上如何与细胞和组织相互作用。 现在，一项新的细胞报告研究已经绘制出二甲双胍在肝脏中的活动，并产生了一些令人惊讶的结果。 利用细胞培养物和老鼠实验，研究人员发现了许多用于开启和关闭各种细胞和分子过程的生化开关。 这些发现不仅揭示了二甲双胍控制血糖的机制，而且还揭示了其他反应和途径。新的发现可能有助于解释最近发现的二甲双胍促进 健康 衰老的明显能力。 二甲双胍的大规模临床试验已经在进行，以测试该药物在延长寿命和 健康 方面的有效性，也就是说，他们在身体 健康 中所花费的寿命中的比例。但是，潜在的生物化学还不清楚。 来自三个研究中心的团队进行了这项研究：萨尔克生物研究所，斯克里普斯研究所（均位于加利福尼亚州拉霍亚）和纽约威尔康奈尔医学院。 该研究的通讯作者之一鲁本·肖（Reuben J. Shaw）说：“这些结果为我们提供了新的 探索 途径，以便了解二甲双胍如何作为糖尿病药物发挥作用，并扩大其对 健康 的影响。这些都是我们和其他任何人都无法想象的途径。”六十多年前，人类首次开始使用二甲双胍作为降糖药。研究人员发现这种疗法可以减少2型糖尿病患者的过早死亡。 最近，科学家发现二甲双胍可能在许多其他疾病中有效，包括肥胖，癌症，代谢综合症，多囊卵巢综合症和非酒精性脂肪肝。 其他最近的研究也表明二甲双胍可能具有抗衰老作用，有可靠的来源和保护骨骼的能力，特别是在类风湿关节炎的早期阶段。 在这项新研究之前，科学家对二甲双胍的生化作用的了解仅限于知道该药物激活了称为AMPK的信号传导途径。该途径在平衡细胞能量水平中起关键作用。 Shaw教授还发现，当营养水平较低时，AMPK途径会抑制细胞生长并改变新陈代谢。研究人员已经在癌症中看到了这种作用。知道这一点，Shaw教授和同事们开始怀疑二甲双胍是否也可以通过其他途径发挥作用。对于这项新研究，研究小组使用“定量蛋白质组学平台”来筛选激酶。这些是可以开启和关闭细胞过程的信号蛋白。 研究人员发现了数百种激酶，这些激酶的开关活性对二甲双胍反应迅速，对 健康 衰老具有潜在影响。许多信号通路独立于AMPK发挥作用。 科学家已经意识到其中两种途径-蛋白激酶D和MAPKAPK2-并且它们与细胞应激有关。这可以解释与 健康 老龄化的联系以及对延长寿命和 健康 的影响。 新发现表明二甲双胍对 健康 衰老的益处可能是通过与蛋白激酶D和MAPKAPK2的相互作用而实现的。 Shaw教授说：“我们从未想过这两种激酶与二甲双胍有任何关系。” 研究人员还确定了AMPK途径控制的新靶标和细胞机制，这可能对二甲双胍的成功至关重要。 研究小组计划继续研究新的信号通路，以加深他们对二甲双胍多种作用的了解。 他们渴望找出所有个体（不仅是患有2型糖尿病的个体）如何从二甲双胍中受益以及可能涉及哪些目标。 Shaw教授：“这一结果拓宽了我们对二甲双胍如何引起轻度应激，从而触发传感器恢复代谢平衡的理解，解释了先前报道的一些好处，例如服用二甲双胍的模型生物的 健康 衰老时间延长。”
乳头状甲状腺癌在甲状腺癌中占的比例是最高的，而乳头状甲状腺癌也比较明显，不会很难发现，患有乳头状甲状腺癌积极治疗还是可以治愈的，不过治愈后也要积极预防乳头状甲状腺癌的复发，但要治疗的及时才行，接下来我们来了解一下乳头状甲状腺癌的相关知识吧。
乳头状甲状腺癌转移淋巴能治愈吗
乳头状甲状腺癌转移说明情况严重了，那么乳头状甲状腺癌转移淋巴能治愈吗？
乳头状甲状腺癌转移淋巴不能治愈。目前有研究报道甲状腺癌特别是甲状腺乳头状癌，出现中央区淋巴结转移的发病率能达30%-50%，所以甲状腺癌需要常规行患侧甲状腺切除、峡部切除加同侧的中央区淋巴结清扫。
因此当然甲状腺癌出现淋巴结转移是影响预后的一个独立危险因素，所以对于甲状腺癌有淋巴结转移的术后，左甲状腺素钠片相对要求口服的更加正规，控制TSH在0.1mU/L以下。同时对于甲状腺癌出现淋巴结转移，需要注意侧颈区淋巴结的情况，有时术后可能会出现侧颈区淋巴结的复发，需要进一步行手术治疗，如侧颈区淋巴结清扫术。
乳头状甲状腺癌复发率
乳头状甲状腺癌有一定可能治好，那么乳头状甲状腺癌复发率多少呢？
甲状腺癌的复发率与患者的手术时机以及术后，是否进行规范的治疗都有一定关系。部分患者有可能终身不会再复发，也有少数患者在术后，短时间内即会复发。乳头状甲状腺癌的复发率，在临床上相对是比较低的。如果可以在疾病早期进行治疗，患者五年以上的生存率可以达到80%-90%以上。但是，如果患者手术时机比较晚，已经出现周围淋巴结转移，或者局部组织器官浸润，复发率则会相应升高。
通常甲状腺乳头状癌的发生会受到激素、遗传、环境等因素的影响，如放射性、致甲状腺肿物质、碘缺乏等，此外，桥本甲状腺炎也可能导致甲状腺乳头状癌的出现。
乳头状甲状腺癌的寿命
乳头状甲状腺癌会影响寿命的，那么乳头状甲状腺癌的寿命有多少呢？
甲状腺乳头状癌可以活多久是没有确定时间的，甲状腺乳头状癌是恶性度比较低的肿瘤，通过及时有效的治疗是可以控制缓解病情的，并且还有希望完全治愈，这样是不会减少寿命的。具体可以活多久是要根据患者自身的病情严重程度，以及治疗后的恢复情况来决定的，只要积极配合医生进行治疗，并且治疗后做好护理，是可以有效延缓生命的。
要知道甲状腺乳头状癌是甲状腺中最常见的恶性肿瘤类型，一般发展很慢的，治疗效果很好的，总体的甲状腺乳头状癌的10年，20年的生存率达到90%左右，所以不要紧张。
乳头状甲状腺癌治愈率
乳头状甲状腺癌有一定概率可以治愈，通常乳头状甲状腺癌治愈率有多少呢？
乳头状甲状腺癌治愈率是很高的，5年生存率可以达到百分之90左右。除了常见的乳头状癌之外，还有滤泡状癌，未分化癌以及髓样癌三种病理类型，这三种病理类型的恶化程度就乳头状癌高，相比乳头状癌来说，其治愈率下降许多。除了髓样癌之外，大部分的甲状腺癌都起源于滤泡上皮细胞。其发病率和地区，种族以及性别有关，如果在患病之后没有及时治疗，那么，这三种病理类型的甲状腺癌治愈率就会大幅度降低。
甲状腺乳头状癌可以达到治愈的效果。甲状腺乳头状癌属于分化型甲状腺癌，其治疗效果总体来说非常好，如果发现得比较早，又没有转移，通过规范的手术治疗，可以达到治愈的效果。甲状腺乳头状癌的手术治疗一般采取甲状腺全切术。
本论文是一篇关于甲状腺癌手术前后的护理体会的优秀论文范文,对正在写有关于术后论文的写作者有一定的参考和指导作用。
摘要： 总结并探讨甲状腺癌手术前后的护理措施。策略 回顾17例甲状腺癌患者从心理、术前准备、术后病情观察等方面的护理策略和效果。结果 通过全方面的护理帮助患者渡过危险期，1例患者并发乳糜漏，后均治愈出院。结论 对患者进行手术前后的综合护理，能有效减轻病情，推动疾病的恢复。
关键词： 甲状腺癌，护理
甲状腺癌是颈部常见的恶性肿瘤之一，由于手术范围大，术后病情变化快，并发症发生率高，严重影响患者的顺利康，因此加强手术前后的护理尤为重要。我科从2011.7-2012.12对17例甲状腺癌患者从生理、心理、病情观察等方面进行护理，加强手术前后的护理，疗效满意，现将护理体会总结如下：
1.临床资料
1.1 一般资料 本组17例患者均为甲状腺癌患者，均经术后病理证实，年龄在26-66岁，其中男性5例，女性12例，术后病理均为甲状腺乳头状癌，其中3例合并结节性甲状腺肿，2例合并淋巴细胞性甲状腺炎。
1.2 治疗及转归 本组患者7例行双侧甲状腺全切除术，11例行甲状腺癌标准根治术，8例行颈淋巴结清扫术，1例并发乳糜漏，住院期间均给予整体护理治疗，从生理、心理，完善术前准备，严密观察术后病情，加强切口与引流管的观察及护理，重视术后并发症的.观察及护理，后均痊愈出院。
2.术前护理
2.1 心理护理 患者常在无意中或体检中发现肿块，病史短而突然，或肿块已有多年突然增大，多担忧疾病的预后，表现出紧张、焦虑不安，所以对待患者应热情，使其尽快适应住院环境，多与其沟通，了解其心理状态，向其说明手术的必要性和术前准备的作用，，解除其思想顾虑，积极配合疾病的治疗。根据患者情况，遵医嘱予镇静安眠的药，使其处于接受手术的最佳身心状态。
2.2 术前准备 要指导患者进行体位锻炼，即将软枕垫于肩部，保持头低、颈过伸位，以利于术中手术野的暴露。指导其掌握深呼吸、有效咳嗽的策略。指导其进食足够热量、高蛋白、高维生素饮食，鼓励患者新鲜蔬菜和水果的摄入。术前遵医嘱予完善各项辅助检查，根据情况予颈部及胸部备皮。
3.术后护理
3.1 病情观察 术后遵医嘱予吸氧、心电监护，严密观察生命体征的变化，观察患者有无呼吸困难，声音嘶哑、饮水呛咳，有无手足麻木、抽搐感，观察有无甲状腺危象，如有异常及时汇报医生对症处理。
3.2 切口及引流管护理 切口应观察有无肿胀，周围皮肤有无渗血及青紫，定时挤捏引流管，保持其通畅有效引流，严密观察引流液的量、颜色和性质，如有出血或乳糜漏及时汇报对症治疗。
3.3 体位及饮食指导 术后患者颈部应制动，以免过多活动引起出血，术后麻醉清醒、血压平稳后可改半卧位，以减少切口张力利于引流管通畅且利于呼吸顺畅。术后6小时后根据患者情况予进温凉半流质饮食，切忌过烫。进食时观察有无呛咳等不适。
3.4 术后并发症的观察和护理
(1)呼吸困难和出血 是术后最危急的并发症，多发生于术后48小时内。按医嘱床边备气管切开包，立即配合床边抢救或进手术室，迅速去除血肿;若为喉头水肿者，嘱其不说话，遵医嘱使用激素。
(2)喉返神经损伤 观察有无声音嘶哑或失音。应做好安慰解释工作，以减轻病人焦虑。
(3)喉上神经损伤 外支损伤可引起音调降低;内支损伤在进食或饮水时发生呛咳、误咽。发生呛咳，要协助病人坐起进食，或半流质饮食。
(4)甲状旁腺损伤 出现口唇、四肢麻木、手足抽搐时，立即静脉注射10%葡萄糖酸钙。抽搐时，立即用压舌板或匙柄垫于上下磨牙间，以防咬伤舌头。限制含磷较高的食物，如牛奶、瘦肉、蛋黄、鱼类等。
(5)乳糜漏 术后观察引流液情况，引流量突然增加，且由黄色变为乳白色，应怀疑淋巴漏的发生，及时报告医生进行引流液的化验，早期诊断治疗。遵医嘱予持续恒定的负压吸引，制约饮食，补充营养，应用奥曲肽等有效的医疗护理措施。1例乳糜漏患者经积极治疗后完全治愈。
3.5 出院健康指导
(1)教会患者自行检查颈部，出院后定期复诊。
(2) 指导其练习颈部活动，推动颈部的功能恢复。颈淋巴结清扫术者在切口愈合后应开始肩关节和颈部的功能锻炼，预防肩下垂。功能锻炼应持续至出院后3个月。
(3)帮助其调整心态，配合治疗。
(4)对于甲状腺全切除者，应早期给予足量的甲状腺制剂，预防肿瘤复发。
(5)术后忌碘饮食，勿食海鲜类食物。
4.小结
甲状腺癌的发病率在逐年升高，外科手术切除是改善其预后的最有效策略。由于甲状腺癌根治性手术创伤较大，因此护理工作在手术疗效和患者预后方面越来越重要，精心的护理是手术成功的重要保证。总之，从生理、心理、健康等各方面对患者进行综合护理，，能有效减轻病情，推动疾病的恢复。
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摘要： 地底下有一种神秘的古菌，力量无穷，可以在适当的情境下，把很多物质分解。这种新型产甲烷古菌有可能作为一种全新的合成生物学底盘细胞，具有广泛的应用前景。
地底下到底在发生什么，对于人类来说，还有很多未解之谜。
最近，中国科学家和英国科学家，几乎同时发现一个惊人秘密：即在地球深层，有一种神秘的古微生物，可以在地底下把二氧化碳和石油等碳烃物质，降解为甲烷。
来自中国农业农村部沼气科学研究所的专家发现，一种来自油藏的新型产甲烷古菌，可在厌氧环境下直接氧化原油中的长链烷基烃产生甲烷，突破了产甲烷古菌只能利用简单化合物生长的传统认知，拓展了对产甲烷古菌碳代谢功能的认知。
而来自英国牛津大学的专家发现，把二氧化碳注入地底下，通过产甲烷微生物作用，可将一部分二氧化碳转化为甲烷。
我们知道，甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体，但由于其高度可燃性，通常是作为燃料（天然气及沼气等的主要成分）为我们日常生活所用。并且甲烷也可作为化工原料，广泛应用于氢气、一氧化碳、乙炔及甲醛等的制造。
2021年12月23日，《自然》杂志在线同时刊登了这两个发现成果。两者的基本原理都差不多，但是在不同的应用场景中发现。这些成果在实际生产中有广泛用途。
01 英国科学家：地下注入二氧化碳产生了甲烷
在过去的50年里，大气中的二氧化碳(CO₂)水平显著增加，导致全球气温升高和地球气候的突然变化。碳捕获和封存(CCS)是科学家希望在应对气候危机方面发挥重要作用的新技术之一。
CCS包括从工业过程排放的气体中捕获CO₂，或者从发电过程中燃烧化石燃料中捕获CO₂，然后将其储存在地下的地质构造中。如果我们想要从碳氢化合物系统中“清洁燃烧”生产氢气，CCS也将是关键。
英国政府最近选择了四个地点来开发数十亿英镑的CCS项目，这是英国到2030年每年从重工业中削减2000万至3000万吨CO₂计划的一部分。其他国家也做出了类似的碳减排承诺。
二氧化碳驱油法(CO₂-EOR)是作为提高石油开采率的一种手段，CO₂ 历史 上曾被注入到许多枯竭的碳氢化合物油藏中。这提供了一个独特的机会来评估注入碳在工程时间尺度上的（生物）地球化学行为。
“CCS将是我们避免气候变化斗争中的关键工具。除了计算机建模和基于实验室的实验，了解CCS在实践中是如何工作的，对于提供安全可靠的CO₂地质封存是至关重要的。”牛津大学地球科学系Rebecca Tyne博士说。
Rebecca Tyne博士是这个项目合作团队人员之一，也是《自然》杂志论文的作者。她和牛津大学地球科学系Chris Ballentine教授带领一个国际合作者团队调查了美国路易斯安那州一个CO₂-EOR驱油油田中CO₂的变化。
他们比较了驱油开采油田中CO₂与相邻油田的(生物)地球化学组成。相邻油田从未进行过CO₂采油。
数据显示，在驱油开采的油田中，CO₂提高采收率后留下的高达74%的二氧化碳溶解在地下水中。出人意料的是，通过生产甲烷微生物作用，注入的CO₂中高达13-19%转化成了甲烷。
“与CO₂相比，甲烷的溶解性、可压缩性和反应性更低，因此，如果能产生甲烷，我们可以安全地向这些地点注CO₂。现在这个过程已经被确定，我们可以在未来的CCS选址中考虑到这一点。” Chris Ballentine教授说。
此外，作者认为，这一过程也发生在其他富含CO₂的天然气田和驱油开采油田中。温度是一个关键的考虑因素，许多 CCS 地质目标对于微生物的运行来说太深太热。然而，如果CO₂从较深的热系统泄漏到类似的较浅、较冷的地质结构中，那里存在微生物，CO₂转化为甲烷这一过程可能会发生。
这项研究对确定未来的CCS目标、建立安全的基线条件和长期监测计划至关重要，而这对低风险、长期碳储存非常重要。
02 中国科学家：神秘古菌以“一己之力”生产甲烷
传统原油开采技术，难以驱动地下油藏全部原油的运移，仍然有过半原油开采不出来。科学家相信，能在油藏环境中存活的厌氧微生物有望成为人类的帮手。利用沼气发酵原理，将液态原油降解成气态甲烷，形成油气共采，是科学家 探索 的一条道路。
据《中国科学报》报道，来自中国农业农村部沼气科学研究所（下称“沼科所”）能源微生物创新团队，与深圳大学、德国马克斯·普朗克海洋微生物研究所、中国石化微生物采油重点实验室等单位研究人员合作，发现了一种来自油藏的新型产甲烷古菌，可在厌氧环境下直接氧化原油中的长链烷基烃产生甲烷，突破了产甲烷古菌只能利用简单化合物生长的传统认知，拓展了对产甲烷古菌碳代谢功能的认知。
原油的主要成分是由几十个碳链形成的比较复杂的碳氢化合物。
早在上世纪末，德国科学家首次在《自然》报道了石油烃可以被厌氧微生物降解转化为甲烷。但是，这种生物降解过程与传统的沼气发酵类似，需要多种不同类型的细菌和古菌，通过互营代谢来完成。
论文共同通讯作者、深圳大学教授李猛告诉《中国科学报》，互营代谢是指有机质分解降解产生甲烷的时候，需要细菌和产甲烷古菌两种不同类型的微生物通过彼此依赖、互不可分的方式合作。
“在缺氧环境下，有机质被降解产生甲烷的过程俗称沼气发酵。”论文作者、沼科所研究员白丽萍说，过去的观点认为，产甲烷古菌仅能通过乙酸发酵、CO₂还原、甲基裂解和氧甲基转化等4条途径产生甲烷。其所能利用的底物非常简单，主要是一碳或者二碳化合物。
“以前的教科书告诉我们，对于由几十个碳组成的烷烃和烷基烃这种复杂有机物，产甲烷古菌是不可能直接‘吃’掉它们的。之前，也没有微生物直接降解石油烃生成甲烷或者CO₂的研究报道。”论文通讯作者、沼科所研究员承磊说。
论文第一作者、沼科所周卓介绍，厌氧微生物是地球上数量最多、物种最丰富的生物资源。但由于技术原因，目前分离鉴定的厌氧微生物物种不足0.1%，大部分还属于“微生物暗物质”。科学家知道其存在，但是不知道它们是一种什么样的存在。
产甲烷古菌就是一种独特的厌氧微生物，对氧气敏感，通常在空气中暴露几分钟就会死亡。它之所以被称为“古菌”，是因为这种独特的生命早在35亿年前就存在于地球上。它拥有很多头衔：地球上最早的生命形式之一、全球大气甲烷排放主要贡献者、沼气发酵过程中的关键功能微生物。
“找到这种新的产甲烷古菌是一个意外的发现。”承磊说，其团队从2005年开始进行厌氧烃降解产甲烷的研究，但工作开展起来非常难。
“第五种甲烷产生途径的提出，完善了我们 探索 全球碳素生物地球化学循环的认知。”承磊说。
论文作者、中国石化微生物采油重点实验室教授汪卫东告诉《中国科学报》，这也说明在油藏条件下，还有丰富的未知微生物存在，它们有着不同的功能。其中一些微生物以不同的方式降解原油，将其转化成甲烷或天然气。
03 多样化的应用前景
传统的原油开采技术，主要是应用化学物质或水压力来驱动地下深层的原油运移。“这种利用物理和化学方法采油的技术，导致超过一半的原油残留在地下油藏，难以被开采利用。”汪卫东说，基于这项研究成果，将有可能利用地下厌氧微生物的作用，把液态的原油降解变成气态的甲烷，形成油气共采，最终达到较高的原油开采利用率。这也可延长油藏的开发寿命，有望让老油田“复活”。
沼科所所长王登山认为，这项由“0”到“1”的基础研究认知，为人们开发“地下沼气工程”奠定了理论基础。
“地下的油不用抽出来，可以直接把油变成气，让气体出来，进行甲烷的收集。这相当于我们把沼气池修在了几千米的地下油藏中，形成平方公里尺度的巨大‘地下沼气池’。”王登山说，因此，基于该项成果的技术攻关一旦突破，对枯竭油藏进行油气共采，增产的油气总量将达到数亿吨，这将为缓解我国能源对外依赖度、保障国家能源安全提供科学支撑。
此外，这种新型产甲烷古菌有可能作为一种全新的合成生物学底盘细胞，具有广泛的应用前景。
参考资料：
[1]中国科学报：神秘古菌以“一己之力”产甲烷
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文：综合自《中国科学报》、sciencedaily
近日，中国科学院深海科学与工程研究所地外海洋系统研究室研究员刘翠艳作为共同作者在全球气候变化领域期刊Nature Climate Change上发表了题为Reduced net methane emissions due to microbial methane oxidation in a warmer Arctic 的文章。该研究在北极地区甲烷净排放量方面取得新进展。 研究人员将最近在北极矿物土壤中发现的高亲和力甲烷氧化菌（HAMs；甲烷氧化细菌）和产甲烷菌的动力学整合到包含永冻层土壤有机碳动力学的生物地球化学模型中。新模型预测，由于永冻层中的有机碳在较暖和的气候下会更容易被微生物降解，在2017年至2100年之间湿地甲烷排放量将增加一倍。但是，高地冻土由HAMs主导的甲烷汇强度同时也在增加，因而抵消了大部分湿地甲烷的排放，令北极地区甲烷净排放量仅增加18%。预计由于HAMs和产甲烷菌对温度上升所作出的生理反应有异，北极地区甲烷净排放量可能会进一步降低。 图.从2017年到2100年北极（北纬50°以上）年度净甲烷排放量预测