正常人的粪便中包含6种挥发性脂肪酸。其中,乙酸、丙酸、丁酸是碳水化合物发酵后的产物。另外两种短链支链脂肪酸--异丁酸和异戊酸,分别由肠道细菌发酵缬氨酸和亮氨酸后形成,但短链脂肪酸中的戊酸是由何种氨基酸发酵后产生尚未有文献报道。研究发现目前世界上绝大部分的工作都是集中在研究碳水化合物对人体肠道菌群的影响方面,而氨基酸、蛋白质对肠道微生态的影响鲜有研究。同时,随着社会的发展,支气管哮喘逐渐成为一种儿童流行病,以慢性呼吸道炎症为特征,主要的临床表现包括反复咳嗽和喘息,伴随着呼吸困难,通常也有长期反复的细菌或病毒感染,常表现为过敏^[1]。而大部分过敏与蛋白质有关。近年来研究发现在哮喘患儿中,气道炎症反应可导致肠道菌群紊乱,继而出现腹痛、腹胀、便秘、腹泻等一系列胃肠道不适症状^[2]。因此,本研究分析儿童哮喘患者和健康儿童与肠道菌群的氨基酸代谢的相关性,以期为儿童哮喘的防治和改善预后提供新的思路。本研究通过体外发酵模型研究人体肠道中的氨基酸代谢。首先通过体外发酵模型,对肠道微生物的氨基酸代谢进行体外模拟实验,旨在寻找代谢产生异丁酸、异戊酸和戊酸的氨基酸;随后通过宏基因组测序研究肠道中氨基酸代谢前后的菌群变化,然后采用Caco-2细胞培养方法,测定不同种类的短链脂肪酸对Caco-2细胞的跨膜电阻值（Trans-epithelium electrical resistant,TEER）的影响。通过麦康凯培养基筛选培养需氧粪便菌株,利用体外发酵模型寻找代谢产戊酸的细菌菌株,探讨3-6岁哮喘儿童和健康儿童肠道菌群代谢氨基酸的差异,为对人体营养和疾病的研究提供了指导意见。气相色谱结果证明在含leu和Ile的培养基中,异戊酸的产量明显高于对照组NaCl培养基,有极显著性差异,且其他18种氨基酸没有显著性差异;在含Val的培养基中,异丁酸含量水平显著升高,与对照组NaCl培养基相比,有极显著性差异,且其他19种氨基酸没有此显著性差异;在含Pro的培养基中,戊酸的产量与对照组NaCl培养基相比,有明显增加,且差异显著,其他19种氨基酸没有此显著性差异。宏基因组测序结果确定了代谢氨基酸产短链脂肪酸的相关菌属。我们通过种水平的Kruskal-Wallis秩和检验发现,与粪便样本菌群相比,Val组中丛毛单胞菌科（Comamonadaceae）、埃希氏杆菌属（Escherichia）、全噬菌属（Holophaga）、志贺氏菌属（Shigella）等细菌,明显高于粪便样本,且具有极显著差异;Ile组中,Escherichia、Holophaga、Comamonas等细菌,明显高于粪便样本,且有极显著差异;Leu组中,Escherichia、Holophaga等细菌,明显高于粪便样本,有极显著差异;Pro组培养基的粪便发酵液菌群中,大肠杆菌（Escherichia coli）、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）、变形菌门（Proteobacteria）、肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）、宋内志贺菌（Shigella sonnei）等细菌,明显高于粪便样本菌群,有极显著差异。短链脂肪酸的细胞培养结果发现,与对照组相比,戊酸能显著地提高Caco-2细胞电阻值,但在相同浓度下,戊酸增强肠道屏障的能力较弱;而异戊酸能显著地降低Caco-2细胞电阻值。通过麦康凯培养基筛选产戊酸的细菌菌株,我们发现加入3mg脯氨酸时,菌株E.coli CAU10142产生的戊酸含量明显高于同浓度下的其他菌株,但7mg或12mg脯氨酸时,该菌株没有明显差异。哮喘儿童和健康儿童的气相色谱结果发现,哮喘儿童和健康儿童之间肠道菌群代谢氨基酸产生的短链支链脂肪酸并没有明显差异。但从对哮喘儿童和健康儿童的脯氨酸代谢产戊酸的点图中,我们可以看出大部分健康儿童戊酸含量明显低于哮喘儿童。结果表明,结肠内容物中的异戊酸是由肠道微生物代谢亮氨酸、异亮氨酸降解形成;异丁酸是由肠菌代谢缬氨酸代谢形成;戊酸是由脯氨酸代谢产生。宏基因组测序结果表明,代谢脯氨酸产生戊酸的细菌极大可能是大肠杆菌（Escherichia＿coli）、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）等细菌。细胞培养实验证明:戊酸能促进肠屏障的形成,异戊酸抑制肠屏障的形成。单菌株发酵实验推测菌株E.coli CAU10142参与了代谢脯氨酸产生了戊酸的过程。健康儿童和哮喘儿童的肠菌代谢产戊酸的实验推测戊酸代谢可能对人体不利。