《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Exhaled breath condensate metabolomics reveals inflammation-associated metabolic alterations and metabolites with possible relevance to virulence-related processes in pulmonary cryptococcosis
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引言：为利用呼出气冷凝液（exhaled breath condensate，EBC）代谢组学分析表征肺隐球菌病（pulmonary cryptococcosis，PC）相关代谢改变，并通过与肺曲霉病（pulmonary aspergillosis，PA）患者
引言：为利用呼出气冷凝液（exhaled breath condensate，EBC）代谢组学分析表征肺隐球菌病（pulmonary cryptococcosis，PC）相关代谢改变，并通过与肺曲霉病（pulmonary aspergillosis，PA）患者比较，探讨不同真菌感染间的代谢差异，研究人员开展了本研究。
方法：研究人员于2022年9月至2025年9月纳入32例PC患者、16例PA患者及14名健康对照（healthy controls，NC）。采用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC–MS/MS）分析EBC样本。使用t检验、倍数变化（fold change，FC）和偏最小二乘判别分析（partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）筛选差异代谢物；采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评估判别效能；通过相关性分析与KEGG通路分析探索潜在生物学意义。
结果：PC与NC比较中，45种代谢物被推定注释，其中24种在错误发现率（false discovery rate，FDR）校正后仍显著（q < 0.05）。通路分析名义上涉及甘油磷脂代谢与氨基酸代谢，提示脂质代谢失调可能参与PC发病与进展。未发现独立验证的发现队列中，α-紫罗兰酮（alpha-ionone）（AUC = 0.8482）与N,N-二甲基鞘氨醇（N,N-dimethylsphingosine）（AUC = 0.8348）具初步判别潜力；苯乙胺（phenethylamine）与植物鞘氨醇（phytosphingosine）判别能力中等（AUC分别为0.7679、0.7567），其水平改变提示可能与隐球菌毒力相关过程有关。植物鞘氨醇与白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）正相关（r = 0.73，原始P = 0.040），但FDR校正后不显著（q = 0.423）。PC与PA比较中，8种差异代谢物均为名义显著，FDR校正后均无显著性（q = 0.535），名义上涉及甘油磷脂代谢与多不饱和脂肪酸相关通路。β-紫罗兰酮（beta-ionone）、布他沙明（butaxamine）与升麻苷D（cimiracemoside D）在三组间呈梯度趋势；升麻苷D与红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）正相关（ρ = 0.48，原始P = 0.022），FDR校正后不显著（q = 0.423），提示真菌间代谢差异可能反映炎症反应差异。
讨论：EBC代谢组学显示PC患者相较健康对照存在显著炎症相关及脂质代谢相关改变；与PA比较提示这些改变主要反映共享的宿主反应，而非病原体特异性特征。
研究背景方面，肺隐球菌病（pulmonary cryptococcosis，PC）传统被认为多见于免疫低下人群，但中国等地区免疫健全者占比上升，且临床表现与影像表现非特异性，常与肺癌、肺结核及肺曲霉病（pulmonary aspergillosis，PA）重叠。传统诊断如真菌培养、组织病理、隐球菌抗原（cryptococcal antigen，CrAg）检测各有局限：培养耗时长且阳性率低，组织病理有创，血清CrAg在局限性病变或免疫健全者中敏感性下降，支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）CrAg准确但采集有创。呼出气冷凝液（exhaled breath condensate，EBC）作为气道衬液无创样本，可反映呼吸道局部生化状态，但PC的EBC代谢组学研究很少，且不同肺真菌病间代谢差异尚不清楚。因此研究人员开展本研究，以EBC非靶向代谢组学刻画PC代谢特征，并比较PC与PA差异。
研究人员开展了一项单中心前瞻性研究，结果显示PC与NC总体代谢谱明显分离，炎症相关与脂质代谢相关改变突出；PC与PA仅有少量名义显著差异，提示共有宿主反应强于病原体特异信号。该文发表于《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》，意义在于证明EBC可捕获PC局部肺微环境代谢改变，并为补充诊断与真菌间鉴别提供探索性证据。
主要关键技术方法如下：研究人员建立NC（n=14）、PC（n=32）、PA（n=16）单中心队列，样本来源于福州大学附属省立医院；EBC经RTube采集后?80 °C保存，采用UHPLC联用ZenoTOF 7600高分辨飞行时间质谱（high-resolution time-of-flight mass spectrometry，HRTOF-MS）进行正、负离子模式非靶向代谢组学；以MExplorer Ultimate做峰提取、对齐与归一化，按80%规则和质控相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）>30%过滤；用HMDB、METLIN、MoNA、GNPS数据库推定注释（MSI level 2）；以Welch t检验、FC、PLS-DA筛选差异代谢物，Benjamini–Hochberg法控FDR；用KEGG做通路富集，ROC评判别，GraphPad Prism做与CRP、ESR、IL-6、铁蛋白、PCT的相关性。
3.1 研究对象临床特征：研究人员比较三组年龄、性别、吸烟史、危险因素，无统计学差异；并汇总PC诊断方法敏感性，血清CrAg（21/24，87.5%）高于痰/血培养，BALF CrAg与NGS具高敏感性但属有创或技术依赖。
3.2 PC与NC的代谢差异：263种代谢物被推定注释，按P<0.05、VIP>1、FC>1.5或<0.67选出45种差异代谢物，24种FDR后仍显著；16/45为脂质及类脂分子。PCA前二主成分解释59.9%方差，PLS-DA清晰分组。通路名义富集于甘油磷脂代谢、缬氨酸/亮氨酸/异亮氨酸生物合成、苯丙氨酸代谢，但FDR后均不显著。说明PC存在内源脂质紊乱与外源暴露共同构成的代谢改变。
3.3 ROC曲线分析与炎症标志物相关性：α-紫罗兰酮AUC=0.8482（灵敏85.71%、特异84.38%），N,N-二甲基鞘氨醇AUC=0.8348，具初步判别力；苯乙胺、植物鞘氨醇AUC中等。植物鞘氨醇与IL-6正相关（r=0.73，原始P=0.040，q=0.423），属探索性。
3.4 PC与PA的代谢差异：268种代谢物注释，8种名义差异（β-紫罗兰酮、布他沙明、embelin、升麻苷D等），FDR后均不显著（q=0.535）；通路指向亚油酸、α-亚麻酸、花生四烯酸、甘油磷脂代谢，但多由单一代谢物PC(15:0/5-iso PGF2VI)映射。说明两病差异更多来自炎症相关脂质通路而非独立病原标志。
3.5 关键代谢物分布特征：β-紫罗兰酮、布他沙明、升麻苷D在NC、PC、PA间呈连续梯度；升麻苷D与ESR正相关（ρ=0.48，原始P=0.022，q=0.423）。PA组改变最大，提示曲霉感染诱导的炎症相关代谢改变可能强于隐球菌。
讨论部分总结：EBC既捕获内源代谢重编程，也捕获外源暴露组信息；α-紫罗兰酮多为外源摄入，其下调或间接反映感染相关氧化应激与抗炎物减少。3-甲基-2-氧戊酸升高使分支链氨基酸通路名义富集，但无法区分宿主降解与真菌生物合成。鞘脂类如N,N-二甲基鞘氨醇、植物鞘氨醇变化或参与肺局部免疫调控；苯乙胺下降可能供给隐球菌黑素合成底物，植物鞘氨醇或参与膜稳态与荚膜糖基化。PC与PA共有代谢物呈梯度，支持“共有宿主炎症轴”而非病原特异轴。研究局限为单中心、样本小、无独立验证、非靶向定量弱、储存时间不一、缺机制实验。
研究结论部分翻译：本研究利用UHPLC–QTOF–MS/MS系统分析PC患者EBC代谢特征。推定注释的α-紫罗兰酮与N,N-二甲基鞘氨醇反映PC患者与健康人之间的显著代谢差异，而植物鞘氨醇与苯乙胺可能和隐球菌毒力相关代谢有关。与肺曲霉病比较进一步提示，β-紫罗兰酮、布他沙明与升麻苷D可能反映宿主炎症反应差异，而非病原体特异性代谢特征。结果表明，基于EBC的代谢组学刻画了PC中炎症相关与脂质代谢相关改变，而其实现病原体特异性判别的能力仍然有限。
