克利夫兰诊所的研究人员找到了确凿证据，证明肾脏微生物组影响肾健康和肾结石的形成，表明泌尿系统并非无菌环境，低水平的细菌是正常的。《自然通讯》（Nature Communications）上的一篇文章描述了由亚伦·米勒博士（Aaron Miller, PhD）和何塞·阿古德洛博士（José Agudelo, MD）领导的团队如何通过结合临床前、人体和实验室研究，识别并表征这一小规模的细菌群落。
他们还发现了某些细菌可以促进或阻止肾结石的发展，并展示了抗生素滥用（通常与医院环境中肾结石的发展有关）会使微生物组偏向于促进结石形成的细菌。米勒博士希望他们的发现能够推翻泌尿系统无菌的概念，并为一种多年来没有重大医学进展的疾病带来更好的预防或治疗选项。
“泌尿系统疾病如肾结石影响63%的成年人口，并且情况正在恶化，”他说。“数据一致指向细菌。如果我们不能摆脱无菌假设，我们就无法开发更有效的治疗方法和预防措施。”
正常情况下，尿液中的细菌水平非常低，但很少为零。尽管如此，自15年前在人类尿液中首次发现以来，尿生物组（不同泌尿系统器官如膀胱和肾脏的微生物组）一直是一个有争议的话题。第一作者和泌尿科医生何塞·阿古德洛博士（José Agudelo, MD），他在尿路结石疾病方面有丰富经验，解释说，之前关于肾脏微生物组的间接发现提供了令人信服的证据，但也留下了一些疑问。
要被认为是真正的微生物组，细菌群落需要满足三个标准：稳定性、一致性和可重复性，以及代谢活性。该团队的方法展示了这些方面，证明了泌尿系统中的细菌不仅是由于疾病而存在，因为他们在没有泌尿系统疾病证据的人的泌尿系统中也发现了这些细菌。
其他研究显示，米勒博士和阿古德洛博士确定的两种细菌——大肠杆菌（E. coli）和卷曲乳杆菌（Lactobacillus crispatus）分别与肾结石的存在和不存在有关。研究人员询问新发现的微生物群落的代谢活动是否在肾结石的形成中起作用。
为了观察肾脏微生物组是否会影响结石形成，研究人员使用一个模拟尿液在肾脏中流动的特殊腔室培养细菌。然后，他们添加了肾结石的“原材料”——草酸和钙，以观察会发生什么。
在培养大肠杆菌的腔室中，形成了几个大的、类似结石的晶体结构。化学和X射线分析显示，这些结构与人类肾结石无法区分。而在培养卷曲乳杆菌的腔室中，没有形成结石。当同时培养这两种细菌时，形成的晶体结构非常小，且在结构和化学性质上与肾结石不同，表明卷曲乳杆菌 somehow 阻止了大肠杆菌形成肾结石的能力。
在临床前模型中，研究团队还观察到抗生素滥用使肾脏微生物组从健康的卷曲乳杆菌转向了形成结石的大肠杆菌。他们认为，综合来看，这些发现可能解释了为什么长期服用抗生素的人更容易形成肾结石。
阿古德洛博士表示，他们的发现表明不同的细菌会产生促进和抑制肾结石的分子，他希望利用这些分子开发新的治疗和诊断技术。他已经在研究哪些细菌代谢物影响结石形成及其机制。
“如果肾脏微生物组可以影响肾结石，它很可能也会影响其他肾病。我们已经开始研究其他肾病的微生物特征，并提交了一项资助申请，以调查某些基因变异如何影响不同种族的肾脏微生物组和肾病风险。”
来源：克利夫兰诊所
期刊参考：Agudelo, J., et al. (2024). Cefazolin shifts the kidney microbiota to promote a lithogenic environment. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-024-54432-6.
(全文结束)
