华盛顿大学医学院和费城儿童医院研究人员发现，通过分析呼出的化合物可推断肠道微生物组成，这为快速无创的呼吸检测技术铺平道路，用于监测和诊断肠道健康问题。
人体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，目前缺乏能够快速识别微生物组问题以治疗这些疾病的诊断工具。
华盛顿大学医学院和费城儿童医院的研究人员现已证明，肠道中与疾病相关的细菌可通过呼出气体检测。他们发现，肠道微生物释放的化合物被儿童和小鼠呼出后，可揭示肠道内细菌的组成情况。研究还显示，哮喘患儿的呼吸样本能预测与该疾病相关的特定细菌存在。
这项研究于1月22日发表在《细胞代谢》杂志，可能推动开发仅需向检测设备呼气即可监测和诊断肠道健康问题的快速无创检测方法。
“快速评估肠道微生物组健康状况将显著提升临床诊疗水平，尤其对幼儿而言，”华盛顿大学医学院医学系副教授、该研究 senior author 安德鲁·L·考博士表示，“早期检测可为过敏和早产儿严重细菌感染等疾病提供及时干预。本研究为开发此类关键诊断工具奠定了基础。”
在消化人体无法分解的食物过程中，微生物会释放称为挥发性有机化合物的物质，并通过呼出气体排出体外。研究团队包括考博士、第一作者华盛顿大学医学院医学博士生阿里埃尔·J·埃尔南德斯-莱瓦，以及费城儿童医院儿科传染病学冠名教授奥黛丽·R·奥多姆·约翰博士。他们探究了呼吸中的化合物类型是否能帮助识别肠道微生物组的细菌构成。
埃尔南德斯-莱瓦及其同事在华盛顿大学医学院对6至12岁儿童开展临床研究。他们分别分析了27名健康儿童的呼吸样本（检测微生物衍生化合物）和粪便样本（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粪便中微生物已知产生的化合物完全匹配，证实呼吸样本可作为肠道微生物群落的可靠替代指标。通过将细菌移植到无自身肠道微生物的动物体内，他们在小鼠实验中再次证实可通过呼吸化合物识别肠道细菌。
研究人员还将健康儿童的呼吸和粪便样本与哮喘患儿样本进行对比。影响美国近500万名儿童的儿科哮喘与肠道内丝状真杆菌丰度增加相关。通过呼吸分析，他们成功预测了哮喘患儿体内丝状真杆菌的丰度。
此类关于丝状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。类似地，例如对早产儿进行常规呼吸微生物组健康筛查，或能发现预示感染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。华盛顿大学医学院研究人员此前已开发出多种微生物呼吸检测技术，包括可在一分钟内检测新冠病毒的检测方法。
“将微生物组知识整合到临床诊疗的主要障碍之一，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法来探测肠道微生物组，有望变革医学疾病诊断方式。”
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