纽约——圣路易斯华盛顿大学医学院（Washington University School of Medicine in St. Louis）与费城儿童医院（Children's Hospital of Philadelphia, CHOP）的一个研究团队利用呼吸测试来检测肠道微生物组问题及与哮喘相关的细菌，他们表示这可能在未来发展成为一种诊断测试。
该研究团队在《细胞代谢》（Cell Metabolism）期刊上发表的一篇论文中描述了他们的工作，旨在确定肠道微生物组是否在呼吸中产生可测量的信号。圣路易斯华盛顿大学博士生、该论文第一作者阿里尔·埃尔南德斯-莱瓦（Ariel Hernandez-Leyva）表示。
"如果肠道微生物组对呼吸有所贡献的信号，或许我们可以想出一种方法将其还原，并利用呼吸诊断来告诉我们关于个体微生物组的某些信息，"他补充道。
费城儿童医院儿科传染病科主任、该研究共同通讯作者奥黛丽·约翰（Audrey John）指出，呼吸可以作为"特定宿主健康与疾病状态的总和"，但普通人任何时候的呼吸中都含有200多种不同的化合物，"而我们对其来源几乎一无所知。"
她说，研究人员着手回答的问题是：呼吸是否受到肠道细菌群落的影响，"如果是，以何种方式，哪些化合物最受影响，以及哪些细菌在产生影响。"
在一项人体临床研究中，研究人员从41名患有或不患有哮喘的儿童身上收集了匹配的粪便样本和呼吸样本，以比较他们的粪便微生物组和呼吸特征，并确定肠道微生物组中的哮喘信号与呼吸中的信号之间是否存在相关性。约翰指出，先前由其他团队进行的研究表明，患有哮喘的儿童与没有哮喘的儿童相比，其肠道微生物群落存在差异。
埃尔南德斯-莱瓦表示，研究人员注意到，粪便样本显示有哮喘的儿童与呼吸中的某些信号之间存在相关性。他还说，他们还发现证据表明，一种名为迟缓真杆菌（Eubacterium siraeum）的微生物会产生呼吸特征的变化，这种变化在预测哮喘儿童体内该微生物的存在方面很有用。
因此，埃尔南德斯-莱瓦表示，研究人员转向小鼠模型，作为一种实验性获取微生物组变化证据的方法，因为"在人体中修改微生物组并不容易"。他们向小鼠添加了微生物群，以观察添加微生物群是否改变了其呼吸特征，并发现对于先前没有微生物群的小鼠，添加微生物群以"某种可预测的方式"改变了呼吸特征。
研究人员随后选取了一种微生物，在培养中将其置于厌氧环境中生长，并测量其产生的挥发性有机化合物。他们在仅被该微生物定植的小鼠呼吸中寻找这些挥发性有机化合物，希望在这两个系统之间找到匹配。尽管埃尔南德斯-莱瓦表示"有一些相关性很有趣"，但没有绝对的关联。
然而，他指出，这项研究证明了原理，即"我们有一种方法可以开始剖析微生物与呼吸挥发性有机化合物之间的个体关系。"
埃尔南德斯-莱瓦表示，迄今为止进行的研究表明，有可能利用呼吸来识别肠道微生物群的变化，这可能在多方面有所帮助。例如，如果患者的微生物群受到干扰（如服用抗生素时可能发生），研究人员可能能够利用呼吸来确定微生物群是否发生了永久性变化，并决定是否需要同时治疗微生物群。
他还说，有些疾病的肠道微生物群"与疾病深度相关"，例如坏死性小肠结肠炎，而使用呼吸可能是一种侵入性较小的方式来检测这些疾病并跟踪治疗是否对疾病产生影响。
约翰说，当今微生物组领域的一个挑战是，"现在有如此多的研究表明微生物组的变化与疾病风险或疾病结果相关"，但目前肠道健康的测量主要通过粪便样本进行，而这些样本并不总是容易收集，然后对从这些样本中提取的DNA进行测序。
然而，呼吸可能提供一种更简便的无创方式来回答"你的肠道健康状况如何？"这一问题。
圣路易斯华盛顿大学医学院医学系副教授、该论文资深作者安德鲁·考（Andrew Kau）表示，这种测试的另一种用途是观察微生物群发生改变的人群，并通过呼吸跟踪这些变化。例如，跟踪婴儿，确定儿童早期微生物的组装如何与挥发性有机化合物的变化相吻合，并监测任何不良变化。他指出，考的团队目前正在为此进行相关研究。
约翰指出，该团队正在开展一项研究，收集新生儿出生第一天的呼吸和粪便样本，然后跟踪随着婴儿饮食变化，微生物组如何变化，以及这些变化如何与呼吸中观察到的变化相关。
她补充说，这项工作的一个潜在应用是在有血液细菌感染或其他严重细菌感染风险的早产儿身上。许多细菌首先在肠道定植，通过测量微生物组样本，临床医生可以在实际生病前几天就看到这些变化。
"如果有一种方法可以持续监测他们的肠道健康，你就能看到这种变化，然后在他们首次感染之前就进行干预，"她说。
考还指出，其中一些研究始于检测与疟疾相关的挥发性有机化合物的工作。疟疾"非常独特"，会产生通常在人类呼吸中找不到的化合物，因此未来可能有一种方法可以制作疟疾的呼吸诊断。约翰补充说，她的团队目前正在积极研究疟疾的呼吸测试。
其他公司和研究人员也在呼吸测试领域开展工作。Owlstone Medical一直在开发用于癌症和肝病的呼吸测试，并获得4910万美元资金，用于开发使用呼吸的多癌症早期检测测试。加拿大公司Breathe Biomedical正在开发乳腺癌呼吸测试，而明尼苏达大学衍生公司Vocxi Health一直在开发基于呼吸的肺癌检测方法。梅奥诊所（Mayo Clinic）最近也宣布与Detect-Ion合作，开发肺炎呼吸测试。
考指出，对于圣路易斯华盛顿大学医学院与费城儿童医院的这项研究，研究人员在《细胞代谢》研究中使用气相色谱-质谱联用技术对挥发性有机化合物进行了大部分分析。尽管未来可能会有专门的设备来进行这种呼吸测试，例如电子鼻或呼吸分析仪，但考指出，需要有一组"精炼的化合物"被检测。
"这是我们希望达到的转化阶段，"他补充道。
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