克利夫兰诊所的研究人员首次找到了确凿证据，证明存在一个影响肾脏健康和肾结石形成的肾脏微生物组，表明泌尿系统并非无菌环境，低水平的细菌是正常的。这一研究结果发表在《自然通讯》上，由亚伦·米勒博士（Aaron Miller）和何塞·阿古德洛博士（José Agudelo）领导的团队通过结合临床前研究、人体研究和体外研究，严格多方面地识别和表征了这一小型细菌群落。
研究人员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）如何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颠覆泌尿系统无菌的概念，并为这种在过去30多年中未见重大医学进展的疾病提供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，而且情况正在恶化，”他说，“数据一致指向细菌。如果我们不能摆脱无菌假设，就无法开发更有效的治疗方法和预防措施。”
正常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，泌尿微生物组（泌尿系统不同器官包括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）拥有丰富的泌尿结石疾病经验，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。该团队的方法证明了在泌尿系统中发现的细菌具有这些特征。他们的研究还显示，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，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的形成中起作用。
为了看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，他们添加了肾结石的“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型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。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的结果是形成了非常小的晶体结构，其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，研究团队还看到，抗生素过度使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，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发展肾结石。
阿古德洛博士表示，他们的发现表明不同的细菌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，以及如何影响。
“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，”米勒博士补充道，“我们已经开始研究其他肾脏疾病的微生物特征，并已提交了一份资助申请，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脏疾病风险。”
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