代谢组学通过分析生物样本中的小分子代谢物（<1,500 Da），为揭示生命活动机制提供关键信息。血样是代谢组学研究最常采用的生物样本，但存在采样有创、样品前处理过程复杂且耗时的缺点。近年来，呼气代谢组学凭借其无创、实时和便捷的优势在疾病筛查及诊断、药物监测及环境暴露监测等领域受到广泛关注。支持呼气作为代谢组学研究样本的一个重要科学假设是：呼气中存在大量痕量的挥发性代谢物，这些代谢物大多是血液代谢物在肺泡处穿过血气屏障进入肺泡气，但目前尚无从组学层面全面探究呼气与血液代谢物的关联性的报道。

近日，暨南大学李雪研究员课题组与英属哥伦比亚大学还涛教授课题组合作，利用二次电喷雾电离高分辨串联质谱（SESI-HRMS/MS）和超高效液相色谱电喷雾电离高分辨串联质谱（UHPLC-ESI-HRMS/MS）技术，深入探究了呼气与血液代谢组学的异同。研究表明，基于精确质量数，呼气和血液中共存的特征仅占呼气所有特征的14.7%和血液所有特征的4.6%。进一步利用MS/MS对所有代谢特征进行定性分析，发现呼气与血液中共同检出的特征中定性出7个代谢物，但这些代谢物在两种样本中的存在水平相关性较低（r < 0.4或p > 0.05）。此外，通过计算呼气和血液中定性出的106个化合物的水气分配系数（log P_w/g），发现呼气中化合物的log P_w/g大多较低（<5），而血液中化合物的log P_w/g则更高（>5）。更低的log P_w/g意味着化合物通过血气屏障出现在呼气中的可能性更高，因此呼气代谢组可作为UHPLC-ESI-HRMS/MS获得的血液代谢组的重要补充，二者综合后可以获取更全面的体内血液代谢信息。进一步按照性别进行分组研究后发现，呼气代谢组受性别的影响相对较小。该研究为呼气分析在生命科学领域的应用提供了重要理论支持。

第一作者：汤志峰，杨键铭

通讯作者：李雪，还涛

Reference:

Zhifeng Tang†, Jianming Yang†, Xin Xu, Keda Zhang, Huiling Wang, Xin Luo, Mingliang Fang, Tao Huan*, Xue Li*. Breath and Blood Metabolomics: A Comparative Study Using SESI-HRMS/MS and UHPLC-ESI-HRMS/MS. Environment & Health, 2025.

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/envhealth.4c00248