克利夫兰诊所的研究人员发现了确凿证据，证明肾脏存在一个影响肾健康和肾结石形成的微生物组，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》发表的文章描述了由Aaron Miller博士和José Agudelo博士领导的团队采用的多方面严谨方法，通过结合临床前研究、人体研究和培养皿实验来识别和表征这一小规模的细菌群落。
他们还确定了某些微生物组内的细菌可以促进或阻止肾结石的形成，并展示了抗生素滥用（通常与医院环境中肾结石的形成有关）如何使微生物组偏向于促进结石形成的细菌。
Miller博士希望他的团队的研究成果能够颠覆泌尿系统无菌的概念，并为一种在三十多年内未见重大医学进展的疾病提供更好的预防或治疗选择。
“泌尿系统疾病如肾结石影响了63%的成年人口，并且情况正在恶化，”他说，“数据一致指向细菌。如果我们不能克服无菌假设，就无法开发更有效的治疗方法和预防选项。”
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年前在人类尿液中发现以来，泌尿生物组（包括膀胱和肾脏等泌尿系统不同器官的微生物组）一直是争议话题。
第一作者兼泌尿科医生José Agudelo博士拥有丰富的尿路结石疾病经验，他解释说，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，但仍留有疑虑。
要被视为真正的微生物组，细菌群落需要满足三个标准：稳定性、一致性和可重复性，并且具有代谢活性。该团队的方法展示了这些方面在泌尿系统中发现的细菌。他们的研究还表明，泌尿系统中的细菌不仅因为疾病而存在，因为他们也在没有泌尿系统疾病证据的人的泌尿系统中发现了这些细菌。
其他研究表明，Miller博士和Agudelo博士确定的两种细菌——大肠杆菌和卷曲乳杆菌——分别与肾结石的存在和不存在相关。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形成中起作用。
为了观察肾脏微生物组是否能影响结石形成，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，他们加入肾结石的“原材料”——草酸和钙，观察发生了什么。
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。将这两种细菌一起培养时，形成的晶体结构非常小，结构和化学性质与肾结石不同，这表明卷曲乳杆菌 somehow 阻止了大肠杆菌形成肾结石的能力。
在临床前模型中，该团队还发现抗生素滥用使肾脏微生物组的平衡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，这些发现合在一起，可能解释了为什么长期使用抗生素的人更容易形成肾结石。
Agudelo博士表示，他们的研究结果表明，不同的细菌会产生促进或抑制肾结石的分子，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脏疾病，”Miller博士补充道，“我们已经开始研究其他肾脏疾病的微生物特征，并已提交了一项资助申请，以调查特定基因变异如何影响不同种族的肾脏微生物组和肾病风险。”
参考文献：
Agudelo, J., Chen, X., Mukherjee, S.D. et al. Cefazolin shifts the kidney microbiota to promote a lithogenic environment. Nat Commun 15, 10509 (2024).
(全文结束)
