لقد تعلموا تحديد تركيبة الميكروبيوم المعوي من خلال رائحة أنفاسهم

أثبت العلماء أن التركيب الكيميائي للهواء الذي يزفره الإنسان يحمل معلومات عن الميكروبات التي تسكن أمعائه.

وأجروا تجارب على الفئران و41 طفلا، وتمت مشاركة نتائجها على الصفحات استقلاب الخلية. ووجدت الدراسة أن تحليل التنفس عالي الدقة يمكن أن يتنبأ بتكوين الأنواع ووفرة بعض بكتيريا الأمعاء، بما في ذلك أحد الأنواع المرتبطة بالربو.

يقول عالم المناعة أندرو كاو من جامعة واشنطن في سانت لويس: “إن تكوين الميكروبيوم المعوي يؤثر حقًا على المركبات التي تظهر في التنفس”.

ووفقا له، شكك العلماء في هذا الأمر منذ فترة طويلة، لكن “في السابق لم يكن هناك دليل دقيق”.

يمكن أن يؤدي هذا العمل إلى تطوير أجهزة لتشخيص الالتهابات والمساعدة في علاج الحالات المرتبطة ببكتيريا الأمعاء. تستغرق الطرق الحالية لتحليل عينات البراز وقتًا أطول وأكثر صعوبة في التنفيذ.

التشخيص عن طريق التنفس

تقول عالمة الكيمياء الحيوية كاثرين وايتسون من جامعة كاليفورنيا في إيرفين: «تعجبني حقًا فكرة استخدام تحليل التنفس للحصول على معلومات صحية». “التنفس كموضوع للدراسة فريد من نوعه: فهو يعكس البيانات التراكمية ليس فقط عن الرئتين، ولكن عن الجسم بأكمله.”

لقد تساءل العلماء منذ فترة طويلة عما إذا كان من الممكن استخدام المستقلبات الكيميائية الموجودة في التنفس لتشخيص الأمراض. تنتج الخلايا البشرية والبكتيريا أكثر من 250.000 مستقلب مختلف خلال عملياتها الحياتية. يدخل بعضها إلى مجرى الدم ويصل إلى الرئتين وينتشر في هواء الزفير.

ولإثبات العلاقة بين بكتيريا الأمعاء وجزيئات الزفير، استخدم الباحثون فئرانًا تفتقر إلى الكائنات الحية الدقيقة الخاصة بها، وقاموا بزرعها في واحدة من خمس مزارع بكتيرية شائعة. وتبين أن تكوين المركبات المتطايرة في أنفاس الفئران يختلف بشكل كبير اعتمادًا على السلالة التي تم الحصول عليها. على سبيل المثال، الإشريكية القولونية الإشريكية القولونية يشبع الزفير مع خلات الإيثيل.

ثم قام الباحثون بجمع عينات من البراز والتنفس من الأطفال الأصحاء والأطفال المصابين بالربو. ووجدوا أن تكوين الميكروبيوم يفسر ما لا يقل عن 20% من التباين في 35 مركبًا زفيريًا تمت دراستها. قام العلماء أيضًا بتدريب وتحسين نموذج للتنبؤ بعدد يوباكتريوم سيرايوم – نوع مرتبط بالصفير في الربو. وأوضح تركيز أربعة جزيئات فقط في عينات التنفس ما يزيد قليلاً عن نصف التباين في مجموعات E. Siraeum.

ما هو التالي

آليات تكوين المستقلبات ودخولها إلى الرئتين ليست واضحة تمامًا. تقول أودري أودوم جون، مديرة أمراض الأطفال المعدية في مستشفى الأطفال في فيلادلفيا وأحد كبار مؤلفي البحث: “عندما تبدأ بتحليل أنفاس شخص ما، تجد ما بين 200 إلى 400 مركب مختلف. وإذا نظرت إلى خرائط التمثيل الغذائي البشرية، فليس لدينا أي فكرة تقريبًا عن مصدر معظمها”.

ويأمل مؤلفو الدراسة أن تشكل الأساس لطرق التشخيص المنقذة للحياة، على سبيل المثال للكشف عن الإنتان. يلاحظ أودوم جون أن الأطفال المبتسرين في العناية المركزة معرضون بشكل كبير لخطر الإصابة بالعدوى القاتلة، وتبدأ البكتيريا المسببة لهم في التكاثر قبل عدة أيام من ظهور الأعراض السريرية. وتؤكد أن “هذه فرصة حقيقية للتدخل”.