尽管呼出气体是临床医生最容易获取的生物样本之一，但它包含的复杂分子特征却反映了人体各部位的生理过程。近年来，基于呼气的诊断技术日益受到关注，这引发了新的科学疑问：这些化学信号究竟代表什么？它们又起源于何处？
新兴研究表明，呼出气体与肠道微生物组存在关联，揭示了肠道微生物代谢如何塑造人体各部位检测到的挥发性化合物，以及这种关联如何最终支持新型非侵入式健康与疾病评估方法。
"我们长期关注的一个问题是，已知肠道微生物产生的代谢物会在全身循环，"华盛顿大学医学院Milliken内科系副教授、该研究资深作者安德鲁·考医学博士/博士向HCPLive表示，"本次研究我们探究这些代谢物是否真实出现在呼出气体中，以及能否利用这一现象实时监测肠道微生物活动。"
单次呼气样本可能包含数百种挥发性有机化合物（VOCs），其中许多已被证实与感染性疾病、代谢疾病和炎症疾病相关。然而，这些化合物的来源及其受肠道微生物影响的程度仍不明确。
考博士指出，虽然先前研究已证实肠道与肺部存在交流机制，且微生物代谢物具备全身循环能力，但尚未经过严格验证的是：这些源自肠道的代谢物能否在呼气中被可靠检测到，以及呼气是否能作为微生物活动的实时读数。为此，研究团队通过小鼠实验、人体测试和体外模型等多系统实验进行了验证。
"我们验证了肠道微生物可能直接贡献呼气中可检测的化合物。虽然证实了这一点，但我们也发现肠道微生物可能通过多种其他途径影响呼气中的挥发性物质，"考博士表示，"这一发现令人意外，也是我们后续计划重点跟进的方向。"
在针对27名健康儿童的研究中，团队分别分析了其呼气样本中的微生物衍生化合物和粪便样本中的肠道微生物，发现儿童呼气中的化合物与其粪便中微生物产生的已知化合物高度匹配。值得注意的是，研究人员通过向无菌小鼠移植细菌的实验也获得类似结果，证实仅通过呼气化合物即可识别肠道菌群。
此外，研究团队将健康儿童的呼气与粪便样本同哮喘患儿样本进行比对，发现哮喘患儿的呼气样本能成功预测与该疾病相关的埃希氏菌（E. siraeum）存在。
两位专家均强调了该研究的临床应用潜力。费城儿童医院儿科传染病科主任奥黛丽·约翰医学博士/博士特别指出新生儿护理领域的价值：早产儿肠道早期微生物变化往往先于血液感染发生，基于呼气的检测方法有望使临床医生在疾病发作前更早发现风险并进行干预。考博士对此表示认同，并进一步指出该技术在营养不良和过敏性疾病等肠道菌群失调相关病症中的广泛应用前景。
与此同时，研究者也承认面临关键挑战。
"我们必须深入研究并专门解决的难题之一是饮食的影响，"约翰博士表示，"我们已知呼气中的部分成分来源于食物摄入，而饮食本身也会影响微生物群落，因此需要明确饮食对呼气成分的影响程度及其具体机制，这是重要的技术障碍。"
研究者一致认为，饮食和环境暴露因素需要被细致研究，因为二者均会影响呼气成分和微生物行为。尽管如此，双方均认为呼气分析技术有望成为连接微生物组科学与实用床旁诊断的桥梁，使复杂的微生物组分析在临床环境中更易获取。
编者注：考博士披露与Ancilia Biosciences、Inimune、美国国立卫生研究院（NIH）及Doris Duke慈善基金会存在相关合作；约翰博士披露与Pluton Biosciences、美国国立卫生研究院、国防部、美国农业部、Doris Duke慈善基金会以及比尔及梅琳达·盖茨基金会存在相关合作。
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