克利夫兰诊所研究人员发现了肾脏微生物组的确凿证据，证明其对肾健康和肾结石形成有影响，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严格多方面的方法，通过结合临床前、人体和体外研究，识别和表征了这个小规模的细菌群落。
他们还确定了微生物组中某些细菌可以促进或阻止肾结石的形成，并展示了抗生素滥用（在医院环境中常与肾结石形成相关）如何使微生物组偏向于促进结石形成的细菌。
Miller博士希望他们的发现能颠覆泌尿系统无菌的概念，并为一种三十多年来未见重大医学进展的疾病带来更好的预防或治疗选择。
“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。如果我们不能克服无菌假设，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，泌尿微生物组（包括膀胱和肾脏等泌尿系统不同器官的微生物组）一直是一个有争议的话题。
第一作者和泌尿科医生José Agudelo博士在泌尿结石病方面有丰富的经验，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。
细菌群落要被视为真正的微生物组，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满足了这些标准。他们的研究还显示，泌尿系统中的细菌不仅仅是因为疾病而存在，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。
其他研究表明，Miller博士和Agudelo博士鉴定出的两种细菌——大肠杆菌（E. coli）和乳酸杆菌（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，他们加入肾结石的“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。而在培养乳酸杆菌的腔室中没有形成结石。将这两种细菌一起培养时，形成了非常小的晶体结构，这些结构在结构和化学成分上与肾结石不同，表明乳酸杆菌以某种方式阻断了大肠杆菌形成肾结石的能力。
在临床前模型中，该团队还观察到抗生素滥用使肾脏微生物组从健康的乳酸杆菌转向形成结石的大肠杆菌。他们认为，综合这些发现，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，他们的发现表明不同的细菌会产生促结石和抗结石分子，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，那么它很可能也会影响其他肾脏疾病，”Miller博士补充道。“我们已经在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，研究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。”
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.
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