目前對(duì)正常菌群的研究基本可以分為兩個(gè)方面，一方面是針對(duì)菌群自身的研究，包括采用傳統(tǒng)的細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)研究腸道菌群所包含的種類，數(shù)量等，以及近年的人體宏基因組研究。由于培養(yǎng)技術(shù)受培養(yǎng)基選擇和培養(yǎng)條件的限制，約有60%～80%的微生物無(wú)法培養(yǎng)，且敏感性低、耗時(shí)較長(zhǎng)，用于菌群分析鑒定存在較大偏倚，分子生物學(xué)技術(shù)和宏基因組則可彌補(bǔ)這些不足。另一方面是針對(duì)正常菌群引起人體各種結(jié)構(gòu)和功能改變的研究，包括菌群引起解剖結(jié)構(gòu)或生理、生化或免疫功能等，其中菌群代謝產(chǎn)物是重要的內(nèi)容。與菌群本身研究相比較，針對(duì)菌群代謝產(chǎn)物甚至菌群對(duì)人體代謝的影響研究可以更直接地揭示正常菌群與人體健康和疾病的關(guān)系。

在進(jìn)行菌群代謝產(chǎn)物測(cè)定之前，各種生物樣品包括糞便、尿液和血液需要根據(jù)檢測(cè)物的不同進(jìn)行提取與純化，方法有蒸餾法、高速離心法、超濾法、萃取法等。

直接蒸餾法由Brieger在1878年首次提出。國(guó)外多項(xiàng)研究關(guān)于糞便中SCFA多是采用1977 年Zijlistra等所描述的在1984年被Hoverstad和Bjorneklett修改的方法，此方法中糞便進(jìn)行GC分析前需進(jìn)行蒸汽蒸餾或真空蒸餾，除此之外還有一種Duclaux蒸餾法。蒸餾法前處理較煩瑣，需要大量樣品，且費(fèi)時(shí)，還容易導(dǎo)致蒸汽的污染。因此，蒸餾法

現(xiàn)已很少使用。

糞便可通過(guò)高速離心進(jìn)行分離，一項(xiàng)研究測(cè)定經(jīng)高速離心法直接獲得的糞便上清液和糞便先加水后制成的混懸液再經(jīng)離心后所得的上清液中的SCFA，發(fā)現(xiàn)直接高速離心法糞便中的SCFA的回收率較高。高速離心法的一個(gè)缺點(diǎn)是得到的液體量較少，且含有其他較多類型的有機(jī)酸以及糖和胺等。

超濾法借助離心力的作用，使樣品中的液體與相對(duì)分子質(zhì)量小的物質(zhì)一起通過(guò)半透膜而進(jìn)行分離。超濾法的缺點(diǎn)是有機(jī)酸的一部分可能會(huì)吸附在濾膜上，造成測(cè)定的含量不準(zhǔn)確，且含量低的酸不易檢出。

乙醚、乙酸乙酯、氯仿和二氯甲烷等為常用萃取劑。在萃取前要把糞便配成懸液，一般在懸液中加入酸使脂肪酸更易被有機(jī)溶劑提取。萃取法包括液-液萃取法、液-固萃取法、固相微萃取法、超臨界微萃取技術(shù)等，它的缺點(diǎn)是步驟煩瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，回收率偏低。

色譜法又叫層析法，是一種物理分離技術(shù)，其分離原理是使混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配，其中一相是不動(dòng)的，叫做固定相，另一相則是推動(dòng)混合物流過(guò)此固定相的流體，叫做流動(dòng)相。當(dāng)流動(dòng)相中所含的混合物經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)與固定相發(fā)生相互作用。由于各組分在性質(zhì)與結(jié)構(gòu)上的不同，相互作用的大小強(qiáng)弱也有差異。因此在同一推動(dòng)力作用下，不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短，從而按先后順序從固定相中流出，使混合物中各組分獲得分離。當(dāng)用液體作為流動(dòng)相時(shí)，稱為液相色譜（LC），當(dāng)用氣體作為流動(dòng)相時(shí)，稱為氣相色譜（gas chromatographic，GC）。

使用GC對(duì)SCFA進(jìn)行測(cè)定，由于羧基的極性較強(qiáng)，在GC柱中容易產(chǎn)生吸附從而使結(jié)果的重現(xiàn)性差，這種情況尤其在低濃度（＜1mmol/L）時(shí)會(huì)發(fā)生，因此SCFA在進(jìn)入色譜柱前需衍生化，衍生化還可以降低這些揮發(fā)性酸的蒸發(fā)損失。SFCA經(jīng)常被衍生成五氟芐基酯或芐基酯。其他的衍生化試劑如N-（叔丁基二甲基硅烷基）-N-甲基三氟乙酰胺也可被用來(lái)與SCFA反應(yīng)獲得相應(yīng)的氟化酰胺。GC是目前SCFA檢測(cè)應(yīng)用最多的方法。程序升溫、分流比、色譜柱類型、載氣和檢測(cè)器等條件都是決定測(cè)定準(zhǔn)確度和精確度的重要因素。

高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）又稱為高壓或高速液相色譜、高分離度液相色譜或近代柱色譜，以液體為流動(dòng)相，采用高壓輸液系統(tǒng)，具有高壓、高效、高靈敏度、分析速度快、載液流速快的特點(diǎn)。HPLC測(cè)定脂肪酸最主要的問(wèn)題是脂肪酸分子結(jié)構(gòu)中缺乏具有紫外吸收和熒光的基團(tuán)。為了解決這一問(wèn)題，經(jīng)常在對(duì)脂肪酸進(jìn)行柱前或柱后衍生化后用紫外或熒光檢測(cè)器檢測(cè)。紫外衍生試劑往往含有如下基團(tuán)：芐基、對(duì)硝基芐基、對(duì)-甲硫代芐基、苯甲酰甲基、對(duì)-溴苯甲酰甲基、對(duì)-苯偶氮苯甲酰甲基和1-萘胺。熒光衍生試劑一般用香豆素類、重氮甲烷類、喹啉類、苯并酰肼類以及磺酸酯類化合物。

HPLC定性、定量測(cè)定SCFA的優(yōu)點(diǎn)是分析過(guò)程條件溫和，準(zhǔn)確度好，且可選用的檢測(cè)器多，如紫外、電化學(xué)、熒光和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器。電化學(xué)檢測(cè)器可以不用衍生化直接檢測(cè)脂肪酸并具有高靈敏度和特異性，但其重現(xiàn)性不如紫外和熒光檢測(cè)器。因此目前主要是將SCFA衍生化后再采用紫外或熒光檢測(cè)器檢測(cè)。

毛細(xì)管電泳法（electrophoresis，CE）是一類以毛細(xì)管為分離通道，以高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力的新型液相分離分析技術(shù)，具有效率高、分離檢測(cè)樣本的速度快、所需要的樣本和試劑少、檢測(cè)的模式多且可以和其他技術(shù)聯(lián)用、試劑易得廉價(jià)、能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越廣泛地被用于有機(jī)酸的分析。影響有機(jī)酸分離的主要因素有：緩沖溶液的種類、緩沖溶液的pH 值、電滲流改性劑和添加劑、分離電壓等。與GC和HPLC相比，CE用于SCFA的測(cè)定具有快速、簡(jiǎn)便、樣品量少和反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)。但CE技術(shù)對(duì)樣品的水溶性要求較高，并且由于脂肪酸缺乏紫外或熒光發(fā)色基團(tuán)，在進(jìn)行直接或間接紫外檢測(cè)和激光誘導(dǎo)熒光（LIF）檢測(cè)時(shí)選擇衍生化試劑非常關(guān)鍵。

質(zhì)譜分析（mass spectrometry，MS）是一種測(cè)量離子荷質(zhì)比（電荷-質(zhì)量比）的分析方法，其基本原理是待測(cè)樣本中的成分在離子化器中發(fā)生電離，生成不同荷質(zhì)比的帶正電荷離子，經(jīng)加速電場(chǎng)的作用，形成離子束，進(jìn)入質(zhì)量分析器。在質(zhì)量分析器中，再利用電場(chǎng)或磁場(chǎng)使不同質(zhì)荷比的離子在空間上或時(shí)間上分離，或是透過(guò)過(guò)濾的方式，將它們分別聚焦到偵測(cè)器而得到質(zhì)譜圖，從而獲得質(zhì)量與濃度（或分壓）相關(guān)的圖譜。由于質(zhì)譜分析具有靈敏度高，樣品用量少，分析速度快，分離和鑒定同時(shí)進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)，因此，質(zhì)譜技術(shù)廣泛應(yīng)用于大分子生物標(biāo)志物、小分子生物標(biāo)志物、核酸、藥物等的檢測(cè)和分析。

直接應(yīng)用MS進(jìn)行代謝物分析雖然速度較快，但靈敏度以及分辨率較低，將MS與氣相色譜或液相色譜聯(lián)用（GC-MS或LC-MS），雖然降低了分析速度，但卻提高了分析靈敏度以及分辨率。GC-MS 和LC-MS目前已經(jīng)成為最有效的分析技術(shù)，可以檢測(cè)包括糖、糖醇、有機(jī)酸、氨基酸、脂肪酸，以及大量次級(jí)代謝物在內(nèi)的數(shù)百種化合物。GC-MS分析的主要缺點(diǎn)是分離樣品分子量范圍有限，不能分離大分子及難揮發(fā)物質(zhì)，同時(shí)熱不穩(wěn)定性物質(zhì)在GC條件下容易分解。LC-MS具有強(qiáng)大的分離能力，廣泛應(yīng)用于難揮發(fā)性物質(zhì)的分析。近來(lái)，兩種新質(zhì)譜技術(shù)傅立葉變換回旋共振質(zhì)譜（fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry，F(xiàn)TICR-MS）和毛細(xì)管電泳質(zhì)譜（CE-MS）被用于代謝物圖譜分析。FTICR-MS具有高通量的優(yōu)點(diǎn)，可檢測(cè)上千種代謝物，但不能區(qū)分異構(gòu)體限制了它的應(yīng)用；CE-MS檢測(cè)靈敏度較高，可以檢測(cè)低豐度代謝物。Soga等利用CE-MS在枯草芽孢桿菌中檢測(cè)到一千多種代謝物。

磁共振波譜（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）分析法是將磁共振現(xiàn)象應(yīng)用于測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的一種譜學(xué)技術(shù)，目前，磁共振波譜的研究主要集中在H（氫譜）和C（碳譜）兩類原子核的波譜。NMR可用于測(cè)定分子中某些原子的數(shù)目、類型和相對(duì)位置，是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的有力分析手段。NMR檢測(cè)樣品的預(yù)處理簡(jiǎn)單，對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)無(wú)損害，因此檢測(cè)具有普遍的適用性。相對(duì)于MS而言，NMR的靈敏度以及分辨率較低，所需樣品量也大，對(duì)復(fù)雜樣品中豐度較低的代謝物檢測(cè)比較困難。

采用何種分析技術(shù)主要取決于待分析生物系統(tǒng)的種類以及解決何種科學(xué)問(wèn)題。

短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA）是指碳鏈中碳原子小于6個(gè)的有機(jī)脂肪酸，主要是由飲食中不能夠被人體消化的碳水化合物包括淀粉、纖維多糖、寡聚多糖和部分氨基酸等在結(jié)腸腔內(nèi)經(jīng)厭氧菌酵解生成的。SCFA包含8種，分別是乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸、己酸和異己酸。SCFA可以降低結(jié)腸的pH值，控制有害酶的作用，抑制非耐酸的細(xì)菌，沉淀膽鹽，降低血清膽固醇等，同時(shí)它們也可以抑制革蘭陰性菌的生長(zhǎng)，促進(jìn)雙歧桿菌和乳桿菌等有益菌的生長(zhǎng)。SCFA的種類和數(shù)量受到發(fā)酵基質(zhì)的類型、數(shù)量、降解程度、降解速率，以及腸道菌群和宿主生理狀態(tài)等因素的影響。生物體內(nèi)的SCFA主要為乙酸、丙酸和丁酸，約占SCFA總量的90%～95%，這三種SCFA是結(jié)腸中主要的陰離子，可以刺激水和鈉的吸收，是結(jié)腸細(xì)胞氧化的燃料。他們?cè)诮Y(jié)腸腔中可以迅速的被吸收，其中丁酸是結(jié)腸黏膜的主要能量來(lái)源，促進(jìn)結(jié)腸上皮代謝和正常細(xì)胞生長(zhǎng)分化；乙酸和丙酸被吸收進(jìn)入門靜脈血，丙酸幾乎完全被肝臟吸收，參與糖異生作用和抑制膽固醇合成；乙酸則滲透入全身血液循環(huán)，在肌肉、脾臟、心臟、腦內(nèi)代謝，最終只有小部分的SCFA逃脫了吸收，在糞便樣品中出現(xiàn)。糞便中的SCFA濃度約是76.8mmol/g濕糞，主要反映了腸道內(nèi)盲腸和升結(jié)腸的微生物消化、生產(chǎn)、吸收或分泌的SCFA的凈總和，因此，糞便中SCFA的含量就可以作為最接近結(jié)腸持續(xù)發(fā)酵的指標(biāo)，是腸道菌群最重要的代謝產(chǎn)物標(biāo)志之一。

腸道菌群中不同的菌屬，產(chǎn)生的SCFA不同。Henis等首次報(bào)告，用乙醚提取各種細(xì)菌培養(yǎng)物，然后通過(guò)氣相色譜對(duì)提取物中微生物的特征性代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析，得到這些細(xì)菌各種代謝產(chǎn)物的色譜圖，它們就代表了被檢細(xì)菌的屬或種的特征。我國(guó)熊德鑫等利用氣相色譜分析，發(fā)現(xiàn)擬桿菌屬的主要代謝產(chǎn)物是乙酸、丙酸、琥珀酸，或產(chǎn)生丁酸同時(shí)伴有一定量的異戊酸和異丁酸。梭桿菌屬產(chǎn)生丁酸，不伴或伴有極少量的異丁酸和異戊酸。一般認(rèn)為對(duì)于同一菌屬菌種而言，其主要代謝產(chǎn)物是一致的，但非主要脂肪酸略有差異，這種差異可能與各菌株的特性有關(guān)。丁酸是結(jié)腸主要能量的來(lái)源，產(chǎn)丁酸的細(xì)菌主要存在于盲腸和結(jié)腸，主要屬于梭菌屬、真桿菌屬和梭桿菌屬。乳酸桿菌主要的代謝終產(chǎn)物是乳酸。雙歧桿菌主要生產(chǎn)乙酸和乳酸，不生產(chǎn)CO ₂、丁酸或丙酸，還可以生成一些維生素。異己酸的產(chǎn)生在早先的一項(xiàng)關(guān)于無(wú)菌小鼠單一相關(guān)性因素的研究中已經(jīng)證實(shí)，異己酸與腸道內(nèi)出現(xiàn)難辨梭狀芽孢桿菌有關(guān)。

SCFA在人體腸道內(nèi)的產(chǎn)生是隨著腸道內(nèi)菌群的建立而逐漸發(fā)展的。在無(wú)菌動(dòng)物和胎兒腸道內(nèi)尚未定植有細(xì)菌，故胎糞中尚未存在SCFA，在新出生的嬰兒中，隨著腸道內(nèi)逐漸有細(xì)菌的定植，乙酸是唯一出現(xiàn)的SCFA，到出生后1月齡和3月齡時(shí)乙酸和丙酸是主要的SCFA，且母乳喂養(yǎng)的嬰兒比配方奶喂養(yǎng)的嬰兒含有較高的乙酸，隨后發(fā)現(xiàn)有丁酸、戊酸、己酸等的產(chǎn)生。隨著腸道內(nèi)腸道菌群的建立，SCFA的模式也隨之轉(zhuǎn)變，隨著嬰兒的生長(zhǎng)，產(chǎn)生含碳原子更多的SCFA逐漸增多，在兒童2歲時(shí)腸道菌群構(gòu)成與成人相同，SCFA中除了異戊酸外，其他的SCFA都達(dá)到了成人水平，當(dāng)然并不是所有的兒童都能達(dá)到這個(gè)水平，這還與多種因素有關(guān)，如接觸除母乳以外的其他食物、抗生素的應(yīng)用等。一項(xiàng)采用氣相色譜和電泳技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，出生后6個(gè)月內(nèi)完全母乳喂養(yǎng)嬰兒，腸道內(nèi)產(chǎn)生的SCFA只發(fā)現(xiàn)有乙酸（96.3%）、丙酸（2.2%）和丁酸（1.5%），而相同年齡的混合喂養(yǎng)嬰兒則大多含有5～8種SCFA，混合喂養(yǎng)的嬰兒中較早含有如成人多樣性的SCFA模式，而單純母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道內(nèi)產(chǎn)生少數(shù)的碳鏈較短的SCFA。此后的另一項(xiàng)研究結(jié)果與其相似，即母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒盲腸和糞便中短鏈脂肪酸主要以乙酸和乳酸為主，在該研究中建立人母乳喂養(yǎng)的菌群相關(guān)的大鼠模型，這些模型盲腸和糞便中短鏈脂肪酸也主要以乙酸和乳酸為主，而配方奶喂養(yǎng)的嬰兒則含有較多的丙酸和較少的乳酸。

目前已經(jīng)有較多的研究顯示，過(guò)敏性疾病兒童糞便的SCFA與正常兒童不同。瑞典的Bottcher MF等采用氣相色譜檢測(cè)25例過(guò)敏性疾病及47例健康13月齡嬰兒大便中菌群相關(guān)代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)過(guò)敏性疾病嬰兒糞便中丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸和戊酸水平降低，而乙酸和與難辨梭狀芽孢桿菌相關(guān)的異己酸明顯增高，提示過(guò)敏性疾病患兒與正常嬰兒腸道菌群及其代謝存在差異，而檢測(cè)的膽固醇/糞醇的比值和糞便胰蛋白酶（FTA）在過(guò)敏與非過(guò)敏的嬰兒中無(wú)差異。這一結(jié)果說(shuō)明患過(guò)敏性疾病的嬰兒腸道中與定植較多的難辨梭狀芽孢桿菌有關(guān)。Elisabeth Norin等也采用氣相色譜研究了過(guò)敏性疾病低發(fā)地區(qū)愛沙尼亞43名和高發(fā)地區(qū)瑞典25名健康嬰兒1歲以前糞便中SCFA的含量，發(fā)現(xiàn)1月齡以前瑞典兒童糞便中的乙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸均較高，且這些SCFA比愛沙尼亞兒童較常出現(xiàn)在瑞典兒童，1歲時(shí)這種情況發(fā)生變化，愛沙尼亞兒童糞便中的乙酸、異丁酸、異戊酸、戊酸則較瑞典兒童增多，丙酸和己酸在瑞典兒童1歲以前都較愛沙尼亞兒童低，而與難辨梭狀芽孢桿菌相關(guān)的異己酸則較高。這種結(jié)果的轉(zhuǎn)變可能與低發(fā)地區(qū)愛沙尼亞兒童腸道內(nèi)較早較多的定植乳酸菌有關(guān)，較早且較多的定植乳酸菌會(huì)產(chǎn)生大量乳酸，可減少其他具有生產(chǎn)短鏈脂肪酸代謝潛力的微生物。隨著嬰兒的生長(zhǎng)，這種SCFA模式迅速正確轉(zhuǎn)變，當(dāng)產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌缺少時(shí)，SCFA的產(chǎn)生菌才能有更多的物質(zhì)用于代謝，產(chǎn)生大量的SCFA。這對(duì)于研究過(guò)敏和非過(guò)敏機(jī)制提供了依據(jù)。這與較早Sepp E等的一項(xiàng)關(guān)于過(guò)敏性疾病低發(fā)生率的愛沙尼亞兒童與高發(fā)生率的瑞典兒童腸道菌群的研究結(jié)果相似，愛沙尼亞嬰兒腸道主要優(yōu)勢(shì)菌為乳酸菌和真細(xì)菌類，而瑞典嬰兒腸道優(yōu)勢(shì)菌則為梭狀芽孢桿菌屬，尤其是難辨梭狀芽孢桿菌數(shù)量顯著高于愛沙尼亞嬰兒，這也與之后在荷蘭首次進(jìn)行的KOALA初生隊(duì)列研究結(jié)果相似，該研究通過(guò)對(duì)957名過(guò)敏性疾病高危初生嬰兒的糞便進(jìn)行檢測(cè)，并隨訪直到發(fā)生過(guò)敏性疾病，發(fā)現(xiàn)腸道大腸埃希菌和梭狀芽孢桿菌可增加包括濕疹、反復(fù)發(fā)作性喘息在內(nèi)的多種過(guò)敏性疾病的發(fā)生危險(xiǎn)。

芬蘭的Kalliomaki M等采用常規(guī)細(xì)菌培養(yǎng)，熒光定量原位雜交（FISH）和氣液色譜檢測(cè)檢測(cè)大便脂肪酸三種技術(shù)，收集76名高危過(guò)敏嬰兒在生后3周齡及3月齡時(shí)的糞便進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)1歲時(shí)出現(xiàn)皮膚過(guò)敏原檢測(cè)陽(yáng)性有29%（22/76），過(guò)敏和非過(guò)敏嬰兒在3周齡時(shí)大便脂肪酸組成已存在明顯差異，F(xiàn)ISH實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示過(guò)敏的嬰兒大便中雙歧桿菌與梭菌的比值減小，即所含的梭菌量較多，雙歧桿菌的量較少。Anna Sandin等研究139名兒童，收集1歲和4歲時(shí)的糞便進(jìn)行SCFA的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)1～4歲時(shí)糞便中所含的乙酸和丙酸水平逐漸減少，而戊酸增加。1歲時(shí)低水平的異丁酸、異戊酸和戊酸與4歲時(shí)經(jīng)問(wèn)卷報(bào)告有食物過(guò)敏的癥狀有關(guān)，4歲時(shí)過(guò)敏較非過(guò)敏的兒童具有高水平的乙酸和低水平的異丁酸、異戊酸和戊酸。乙酸和丙酸的減少與具有碳原子較多酸類的增加是腸道內(nèi)厭氧菌轉(zhuǎn)變的結(jié)果，本研究還顯示發(fā)展為過(guò)敏性疾病的兒童最早在1歲時(shí)腸道菌群的多樣性已減少，1～4歲SCFA水平和組成的變化與更復(fù)雜的腸道菌群建立有關(guān)。西班牙的一項(xiàng)關(guān)于嬰兒牛奶蛋白過(guò)敏（cow’milk protein allergic，CMPA）的研究，針對(duì)年齡在2～12個(gè)月的46名正常嬰兒和46名診斷為CMPA的嬰兒，收集糞便進(jìn)行FISH、流式細(xì)胞術(shù)、氣液色譜法等方法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)CMPA嬰兒的糞便中有較高比例的球形梭菌群和奇異菌群，而且不同種屬的細(xì)菌的總量比正常嬰兒多。糞便的pH值和氨的含量在兩者之中沒(méi)有明顯的差異。糞便中的丙酸和短支鏈脂肪酸（branched-chain short fatty acids，BCSFA）在CMPA嬰兒中比正常嬰兒高。這種結(jié)果表明腸道內(nèi)微生物組成的失調(diào)與CMPA的發(fā)病機(jī)制存在一定的聯(lián)系，似乎并沒(méi)有一個(gè)單一的物種或?qū)侔l(fā)揮重要的作用，但是這種微生物的失調(diào)通過(guò)細(xì)菌發(fā)酵的產(chǎn)物導(dǎo)致了CMPA特有的生物標(biāo)志。

最近楊曉慶和王燁采用氣相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）對(duì)糖尿病小鼠和糖尿病兒童的糞便SCFA進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)糖尿病鼠和兒童糞便的乙酸、丙酸和正丁酸含量明顯低于正常組，而血漿中的D-乳酸含量顯著升高，提示糖尿病時(shí)腸道菌群存在紊亂。

代謝組（metabolome）是指一個(gè)細(xì)胞、組織或器官中所有代謝物的集合，包含一系列不同化學(xué)型的分子，比如肽、碳水化合物、脂類、核酸以及異源物質(zhì)的催化產(chǎn)物等。代謝組學(xué)（metabonomics/ metabolomics）來(lái)源于代謝組一詞，是研究一個(gè)細(xì)胞、組織或器官中所有小分子代謝組分集合的科學(xué)。代謝組學(xué)研究的目的是定量分析一個(gè)生物系統(tǒng)內(nèi)所有代謝物的含量。代謝組學(xué)分析可以指示細(xì)胞、組織或器官的生化狀態(tài)，協(xié)助闡釋新基因或未知功能基因的功能。代謝組學(xué)與基因組學(xué)（genomics）、轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics）以及蛋白組學(xué)（proteomics）的最大區(qū)別是其研究代謝組的變化，是生物對(duì)遺傳變異、疾病以及環(huán)境影響的最終應(yīng)答。如同Billy David所說(shuō)：“基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)告訴你可能發(fā)生什么，而代謝組學(xué)則告訴你已經(jīng)發(fā)生了什么”。

代謝組學(xué)通過(guò)運(yùn)用GC-MS、LC-MS、MS和NMR等先進(jìn)的分析技術(shù)，對(duì)細(xì)胞提取物、組織提取物和生物體液隨時(shí)間改變的代謝物進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合有效的模式識(shí)別方法進(jìn)行定性、定量和分類，并將這些代謝信息與病理生理過(guò)程中生物學(xué)事件關(guān)聯(lián)起來(lái)，從而了解機(jī)體生命活動(dòng)的代謝過(guò)程。目前代謝組學(xué)的研究可分為以下3個(gè)層次：①目標(biāo)代謝物分析（metabolite target analysis）；②代謝譜分析（metabolite profiling）：對(duì)一系列預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)代謝物（如某特定代謝途徑中所有代謝物，或者一組由多條代謝途徑共享的代謝物）進(jìn)行定量研究；③代謝組學(xué)：定性和定量特定條件下生物樣品內(nèi)的全部代謝物。

代謝組學(xué)目前已經(jīng)應(yīng)用于疾病機(jī)制、疾病診斷，藥理學(xué)研究、毒理學(xué)研究、食品及營(yíng)養(yǎng)學(xué)和微生物研究等領(lǐng)域。在微生物領(lǐng)域的研究主要包括微生物分類，突變體篩選以及功能基因研究，發(fā)酵工藝的監(jiān)控和優(yōu)化，環(huán)境微生物研究。人體實(shí)際上是人體自身與體內(nèi)共生微生物構(gòu)成的超級(jí)生物體，因此對(duì)人體這個(gè)超級(jí)生物體進(jìn)行代謝組學(xué)研究，將有助于評(píng)估共生微生物對(duì)人類健康和疾病的作用。最近Wang等采用GC/MS，HPLC和LC/MS/MS對(duì)冠狀動(dòng)脈硬化患者血漿進(jìn)行了代謝組學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)飲食中磷脂酰膽堿（卵磷脂）的三種代謝物——膽堿、三甲胺N-氧化物（TMAO）和甜菜堿是冠心病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素；通過(guò)對(duì)無(wú)菌小鼠和抗菌藥物處理小鼠的干預(yù)研究證實(shí)，腸道菌群在食物膽堿代謝、TMAO產(chǎn)生、促進(jìn)冠狀動(dòng)脈巨噬細(xì)胞膽固醇聚集和泡沫細(xì)胞形成中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這一結(jié)果提示，食物中磷脂酰膽堿代謝依賴于腸道菌群，及其與冠心病的發(fā)病關(guān)系，為冠心病診斷和治療提供了新的策略。另一項(xiàng)研究采用了LC-MS檢測(cè)正常人群高卵磷脂飲食前后的血漿和尿液中TMAO，血漿中的膽堿和甜菜堿水平；并且對(duì)4007位冠心病患者的空腹血漿TMAO水平進(jìn)行測(cè)定，隨訪3年。結(jié)果顯示，食物中磷脂酰膽堿生成TMAO依賴于腸道微生物的代謝，TMAO水平的增高與主要心血管事件（死亡、心肌梗死、腦卒中）的增加密切關(guān)聯(lián)。