医疗决策通常依赖于对与疾病状态相关的生物标志物的测量，这些标志物能提供预后或诊断信息。尽管许多临床生物标志物需要采集或侵入性的样本，但开发非侵入性诊断方法的兴趣日益浓厚。生物标志物识别的一个有前景的途径在于呼出的气体，这种样本易于获取，且由多种化合物组成，其含量与人类健康状况密切相关。

探究呼气中生物标志物的发现研究通常侧重于挥发性有机化合物（VOCs）：这些是具有在人体温度和大气压下能达到的蒸气压的芳香族或低分子量分子。针对呼吸系统疾病以及肺外病理状况，已经提出了特定的 VOC 生物标志物。尽管一些与疾病相关的 VOC 反映了与发病机制或宿主代谢和炎症的潜在变化相关的暴露因素，但许多潜在的呼气 VOC 生物标志物的来源仍不清楚。肠道微生物群对于健康至关重要，但基于微生物群的治疗手段的实施却因缺乏快速诊断手段而受到限制。

2026年4月7日，华盛顿大学Andrew L. Kau团队在Cell Metabolism 在线以封面的形式发表题为“The gut microbiota shapes the human and murine breath volatilome”的研究论文，该研究提出这样一个假设：呼吸中包含由肠道微生物产生的挥发性有机化合物（VOCs），这些化合物反映了微生物群的组成和代谢情况。

文章模式图（图源自Cell Metabolism ）

在健康儿童中，该研究发现通过气相色谱 - 质谱法评估的呼吸 VOC 组成（或挥发物组）与肠道微生物群的组成和功能相关。通过从人类粪便培养菌群且单菌群培养的无菌小鼠身上采集呼出的呼吸气体，对呼吸 VOC 进行了分析，并发现小鼠的呼吸也受到肠道微生物群的显著影响。

在本期中，Hernandez-Leyva等人展示了肠道微生物产生的挥发性代谢物会出现在呼出的气体中，并能携带有关微生物活动的信息。在儿童哮喘病例中，这些基于呼气的特征可以表明与疾病相关的细菌的相对丰度。封面上描绘了一个孩子在云中漂浮着吹泡泡的情景。这些泡泡里充满了细菌和挥发性有机化合物，体现了肠道微生物群与呼出气体挥发物之间的关系。该作品的灵感来源于儿童图画书，以感谢参与研究的儿童们（图源自Cell Metabolism ）

在单菌群培养的无菌小鼠结肠中，体内也发现了培养的肠道微生物产生的 VOC。作为原理验证，该研究证明了呼出的呼吸气体能够预测哮喘患儿中一种与疾病相关的细菌——Eubacterium siraeum的丰度。总的来说，该研究发现了呼吸中的微生物衍生 VOC，表明肠道细菌的代谢直接对哺乳动物的呼吸 VOC 谱产生影响，并为非侵入性的微生物群诊断方法的开发提供了信息。

参考消息：https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(25)00544-3