呼出气体中的挥发性有机化合物能够反映肠道微生物组的变化，为检测儿童哮喘等疾病的生物标志物提供了一种快速且无创的方法。
在人体结肠深处，肠道微生物通过辅助消化和产生关键代谢物维持身体健康。该微生物群落的紊乱与哮喘及早产儿严重感染等疾病密切相关。然而，医院当前方法难以快速识别导致这些状况的肠道微生物组变化。
“将微生物组知识整合到临床护理中的关键障碍之一，是分析微生物组数据所需的时间，”华盛顿大学医学院（WashU Medicine）肠道微生物组研究员安德鲁·考（Andrew Kau）团队的医学博士生阿里埃尔·埃尔南德斯-莱瓦（Ariel Hernandez-Leyva）在声明中表示。
为此，他与华盛顿大学医学院的同事以及费城儿童医院传染病研究员奥黛丽·奥多姆·约翰（Audrey Odom John）团队转向了一种更易获取和分析的样本：呼吸气体。
在《Cell Metabolism》期刊发表的新研究中，研究人员发现人类和小鼠呼吸样本中的挥发性有机化合物（VOCs）与肠道微生物组变化存在相关性。他们还证明，哮喘患儿呼出气体中的VOCs可帮助预测肠道中与该疾病相关的细菌物种水平。这些发现表明，呼吸气体或可成为快速诊断肠道微生物组相关疾病的潜在工具。
当肠道微生物在肠道内代谢食物和其他化合物时，会释放VOCs。为验证呼出气体中的VOCs能否识别肠道微生物，研究团队采集了27名健康儿童的呼吸及粪便样本，对粪便样本进行宏基因组测序，对呼吸样本采用气相色谱-质谱联用技术分析。结果表明，儿童呼出气体中的VOCs与肠道细菌产生的代谢物相对应。团队在小鼠中进行的类似分析也发现，动物的呼吸"挥发物组"（volatilome）同样能有效代表肠道微生物组。
埃尔南德斯-莱瓦、考及其团队进一步探究了呼吸气体是否可用于识别与疾病相关的肠道微生物组变化。作为概念验证，他们以哮喘患儿为对象——该疾病与肠道中埃布氏真杆菌（Eubacterium siraeum）的高丰度相关。研究团队将先前实验中同一组健康儿童的呼吸样本与14名哮喘患儿的样本进行对比，利用数据构建了包含四种关键VOCs的预测模型。该模型成功区分了健康与哮喘样本，并能准确预测儿童肠道中E. siraeum的丰度。
“快速评估肠道微生物组健康状况将显著提升临床护理质量，尤其对幼儿而言，”考表示，“早期检测可为早产儿过敏和严重细菌感染等状况提供及时干预。本研究为开发此类关键诊断工具奠定了基础。”
参考文献
- Hernandez-Leyva AJ 等. 肠道菌群塑造人类与小鼠呼吸挥发物组. Cell Metabolism. 2026;38:1-15.
- Lee-Sarwar K 等. 儿童哮喘中喘息频率与肠道微生物组及代谢组的关联. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2022;150(2):325-336.
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