人类肠道内栖息着数万亿有益微生物，对健康起着关键作用。这种被称为肠道微生物组的细菌和病毒群落若失衡，已被证实与肥胖、哮喘和癌症等多种疾病相关。然而，目前仍缺乏能够快速诊断微生物组问题并指导治疗的工具。
圣路易斯华盛顿大学医学院和费城儿童医院的研究人员近日证明，肠道中与疾病相关的细菌可通过呼出气体进行检测。他们发现，肠道微生物释放的化学物质能被儿童和小鼠的呼出气体捕获，从而揭示肠道内细菌的组成情况。研究团队还证实，哮喘患儿的呼吸样本可预测与其病症相关的特定细菌存在。
该研究成果于1月22日发表在《细胞代谢》期刊，有望为开发仅需向设备吹气即可监测和诊断肠道健康问题的快速无创检测方法铺平道路。
挥发性有机化合物
微生物在消化人体无法分解的食物过程中，会释放称为挥发性有机化合物的代谢物，并通过呼出气体排出体外。研究团队包括圣路易斯华盛顿大学医学院医学部副教授、该研究资深作者安德鲁·L·考博士，以及第一作者、圣路易斯华盛顿大学医学院医学博士/博士生阿丽尔·J·埃尔南德斯-莱瓦，他们探究了呼吸中化合物的类型是否有助于识别肠道微生物组的细菌构成。
埃尔南德斯-莱瓦及其同事在圣路易斯华盛顿大学医学院开展了一项针对6至12岁儿童的临床研究。他们分别分析了27名健康儿童的呼吸样本（用于检测微生物衍生化合物）和粪便样本（用于检测肠道微生物），以确定哪些微生物与特定呼吸化合物相关联。
研究团队发现，儿童呼吸中的化合物与其粪便中实际存在的微生物已知产生的化合物完全匹配，证实呼吸样本能有效反映肠道微生物群落状态。他们在小鼠实验中也获得类似结果：通过将细菌移植到无自身肠道微生物的动物体内，再次证明可通过呼吸化合物识别肠道细菌。
细菌预测模型
研究人员还将健康儿童与哮喘患儿的呼吸及粪便样本进行比对。影响近500万美国儿童的儿科哮喘，与肠道内西拉氏真杆菌数量增加相关。通过呼吸分析，他们成功预测了哮喘患儿体内西拉氏真杆菌的丰度。
此类关于西拉氏真杆菌丰度的信息，对发现可能加剧哮喘症状的微生物组早期变化至关重要。例如，对早产儿进行常规呼吸微生物组健康筛查，或能提前发现预示感染风险的发育中微生物组紊乱。
这项新研究结果或将推动无创微生物组呼吸检测技术的开发。圣路易斯华盛顿大学医学院研究人员此前已开发出多种微生物检测呼吸测试，包括可在一分钟内检测新冠病毒的装置。
"将微生物组知识整合到临床护理中的主要障碍之一，是分析微生物组数据所需的时间，"埃尔南德斯-莱瓦表示，"呼吸分析提供了一种有前景的无创方式来探测肠道微生物组，有望彻底改变医学诊断疾病的方式。"
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