克利夫兰诊所的研究人员首次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的形成有影响，表明泌尿系统并不是无菌环境，低水平的细菌是正常的。这项发表在《自然通讯》上的研究表明，由Aaron Miller博士和José Agudelo博士领导的团队通过结合临床前、人体和体外研究，严格多角度地识别和表征了这一小规模的细菌群落。他们还确定了某些细菌可以促进或阻止肾结石的发展，并展示了滥用抗生素（通常与医院环境中肾结石的形成有关）会使得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彻底改变人们认为泌尿系统是无菌的概念，并为一种在过去三十多年中没有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着63%的成年人口，并且情况正在恶化，”他说道，“数据一致指向细菌。如果我们不能克服无菌假设，我们就无法开发更有效的治疗方法和预防选项。”
尿液是否无菌？探究泌尿微生物组
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——包括膀胱和肾脏在内的泌尿道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博士在委内瑞拉治疗患者期间，曾在患者的肾脏中亲自观察到细菌。然而，他解释说，这些观察结果和之前关于肾脏微生物组的研究虽然提供了有力的证据，但也留下了一些疑虑。
为了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，并且是代谢活跃的。该团队的方法证明了在泌尿道中发现的细菌具有这些特性。他们的研究还表明，泌尿道中的细菌不仅是因为疾病而存在，因为他们也在没有泌尿系统疾病的个体中发现了这些细菌。
其他研究已经表明，Miller博士和Agudelo博士所鉴定的两种物种——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。
肾脏中低水平的卷曲乳杆菌是正常的，并能防止肾结石形成
为了看肾脏微生物组是否能影响结石的形成，研究人员使用一个模仿尿液在我们肾脏中流动的特殊腔室培养细菌。然后，他们加入了肾结石的“原材料”——草酸盐和钙，以观察会发生什么。
在培养大肠杆菌的腔室中形成了几个类似结石的大晶体结构。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。当两者一起培养时，形成的晶体结构非常小，在结构和化学上都不同于肾结石，这表明卷曲乳杆菌以某种方式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形成结石的大肠杆菌。他们认为，综合起来，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。
“抗生素是现代最伟大的发明之一，但它们并非没有后果，”Miller博士说，“我们关于抗生素如何影响肾脏微生物组和结石形成的发现为我们对抗这些后果提供了关键的一块拼图。”
对肾结石和其他疾病的影响
Agudelo博士表示，他们的发现表明不同的细菌会产生促进或抑制肾结石的分子，他希望利用这一点开发新的治疗和诊断技术。他已经着手了解哪些细菌代谢物会影响结石的形成及其机制。
“如果肾脏微生物组能影响肾结石，它很可能也会影响其他肾脏疾病，”Miller博士补充道，“我们已经在研究其他肾脏疾病的微生物特征，并提交了一项资助申请，以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。”
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