你的呼吸能揭示肠道细菌的哪些秘密？  

小鼠和人类呼吸中的代谢物与肠道微生物群相关，可能有助于疾病诊断。

呼出的气体中可能含有数百种不同的化合物，其中一些具有潜在的诊断价值。

根据今天发表在《细胞·代谢》上的一项研究，一个人呼吸中的化学物质可能揭示其肠道中微生物的身份。

美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学的免疫学家 Andrew Kau 及其同事，在小鼠和 41 名儿童中测量了呼出气中分子的水平，并展示了这些分子如何被用来部分预测某些肠道细菌的种类和丰度，包括一种与哮喘相关的细菌。

“肠道微生物组的组成可以影响你在呼吸中看到的化合物类型，”Kau 说。他表示，这一点以前只是推测，但“从未被确定”。

这项研究可能会促成用于诊断感染的设备，并有助于指导受肠道细菌影响的疾病的治疗。现有的粪便检测方法既耗时又复杂。

“我很喜欢通过呼吸测量来获取更多健康信息的想法，”加州大学欧文分校的生物化学家 Katrine Whiteson 说。“呼吸是一种令人惊叹的测量方式，因为它综合了来自肺部和全身的信息。”

挥发性研究

科学家们长期以来一直想知道是否可以利用呼吸中的化学代谢物来诊断疾病。人类细胞和细菌在生长和生存过程中会产生超过 25 万个分子或代谢物。其中一些可以进入血液，循环到肺部，并扩散到呼出的气体中。

然而，英国约克大学的化学家 Kelly Redeker（未参与该研究）表示，这项工作被证明极具挑战性。“这个系统的复杂性非常巨大。”

为了展示肠道细菌和呼出分子之间的关联，研究人员使用了没有肠道细菌的小鼠，并将五种常见细菌中的一种移植到它们体内。他们发现，小鼠呼出的分子会因所接受的细菌种类而显著不同。例如，一种名为乙酸乙酯的化合物与大肠杆菌的定植有关。

研究人员随后收集了健康儿童和哮喘儿童的粪便和呼吸样本。他们发现，在测试的 35 种呼吸化合物中，至少有 20% 的变异可以由肠道微生物组的组成来解释。研究人员还训练并优化了一个模型，用于预测与哮喘喘息相关的一种细菌——Eubacterium siraeum 的丰度。呼吸样本中四种分子的浓度可以解释 E. siraeum 数量变异的略超过一半。

研究人员仍然不完全了解每种代谢物是如何形成并到达肺部的。“当你开始分析人类呼吸时，最令人沮丧的事情之一是你会得到 200 到 400 种不同的化合物，”该研究的资深作者、宾夕法尼亚州费城儿童医院儿科传染病科主任 Audrey Odom John 说。“如果你查看人类代谢图谱，我们几乎不知道其中大多数来自哪里。”

研究人员希望他们的工作能为败血症等疾病的生命拯救诊断提供信息。Odom John 说，重症监护中的早产儿患致命感染的风险很高，而相关细菌在出现任何外在临床症状前几天就开始大量繁殖。“这是一个真正的干预机会，”她说。