儿童呼吸揭示肠道菌种
儿童呼吸已被证实携带特定化学特征，能可靠反映肠道存活菌种。这一发现将常规呼气行为重新定义为肠道健康的直接读数，为快速无创检测疾病相关微生物变化开辟新路径。
呼吸反映肠道菌群
在采集的儿童呼气样本中，特定化学模式与肠道定植菌群高度吻合。圣路易斯华盛顿大学医学院（WashU Medicine）研究团队通过人体与动物数据直接证实，呼出气体保留了可检测的肠道微生物活动印记。资深作者安德鲁·L·考博士（Dr. Andrew L. Kau）主导建立了该关联。该规律在健康儿童与哮喘患儿中均成立，表明呼吸化学特征能追踪已知影响免疫性疾病的微生物差异。同时，信号具有特异性而非全面覆盖，提示需明确呼吸可捕捉哪些微生物变化后才能推进应用。
细菌生成呼吸化学物质
微生物分解食物时释放的蒸汽会穿透肠壁进入血液。其中多数为挥发性有机化合物（VOCs），这类小分子化学物质在体温下易蒸发。食物、烟雾和家居产品也会向呼吸添加VOCs，因此检测必须分离肠道信号与干扰源。本研究通过粪便样本和小鼠实验，将VOC模式与肠道微生物组（即肠道微生物群落）建立关联。
儿童呼吸图谱绘制
在临床试点中，华盛顿大学医学院团队采集了27名6-12岁健康儿童的呼吸及粪便样本。实验室检测每份呼吸样本中数十种VOCs，并将其与儿童肠道微生物匹配。当粪便中出现特定产化物菌种时，呼吸中往往同步出现该化合物。由于儿童无需针刺或拭子即可提供呼吸样本，该方法经验证后或可融入常规体检。
小鼠验证菌群来源
为证明肠道微生物引发呼吸变化，研究者采用无菌小鼠（即无特定病原体或携带已知微生物的动物）。他们将不同肠道群落移植到无菌小鼠体内，追踪群落定植过程中的呼吸VOCs变化。当相同菌种在多只动物中定植时，呼吸模式重复出现，表明肠道直接向呼吸贡献化学物质。小鼠模型虽能控制饮食与环境，但仍无法模拟影响呼吸的所有现实因素。
微生物与呼吸的匹配
团队进一步通过单次接种单一菌种的小鼠实验精简问题，并在无氧罐中培养肠道细菌，收集罐内气体与小鼠呼吸进行比对。例如，携带大肠杆菌（Escherichia coli）的小鼠会呼出更高水平的该菌产化物。此类配对可逐步构建呼吸化学物质与特定微生物的参考图谱。
呼吸信号与哮喘关联
美国近500万儿童受哮喘困扰，使肠道关联信号不容忽视。新研究中，儿童呼吸VOCs模式追踪到与哮喘相关的肠道微生物变化。研究者基于14名哮喘患儿的呼吸与粪便数据训练模型后，确认呼吸信号能独立追踪该微生物。呼吸读数可在家庭经历数月试药前，提前预警可能加重症状的微生物组变化。
加速肠道健康检测需求
医生常需等待数天获取粪便测序结果，导致治疗常始于猜测而非明确微生物读数。这种延迟阻碍了在肥胖、哮喘和癌症中常规筛查菌群失调（肠道微生物群落的不健康失衡）。"早期检测可为早产儿过敏及严重细菌感染提供及时干预，"考博士表示。呼吸检测虽可数分钟出结果，但需建立严格的饮食、时间和设备校准标准。
现存局限
现实生活存在干扰因素，且本研究规模较小，结果尚不能作为临床就绪准则。受试家庭保持常规饮食，团队有时在24小时内分时段采集呼吸与粪便样本。参与者采样前空腹2小时，但未漱口——这可能改变呼吸化学构成。更大规模研究需更严格流程与重复测量，以验证信号在日间和季节变化中的稳定性。
呼吸转化医疗工具
工程师现需将这些模式转化为能稳定采集呼吸并即时读取结果的手持系统。监管机构已授权成人新冠呼吸检测，证明呼吸化学可满足规范要求。研究第一作者、华盛顿大学医学院医学博士生阿里尔·J·埃尔南德斯-莱瓦（Ariel J. Hernandez-Leyva）致力于将呼吸化学物质转化为临床信号。"呼吸分析为探查肠道微生物组提供了有前景的无创途径，将彻底改变医学诊断方式，"埃尔南德斯-莱瓦表示。简易呼吸检测或可帮助临床医生发现肠道有害菌群变化，但在实现前需确认信号在不同饮食、年龄和生活环境中的稳定性，并开发值得信赖的设备。该研究已发表于《细胞代谢》期刊。
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