克利夫兰诊所的研究人员发现了确凿证据，证明肾脏微生物组影响肾结石的形成——这表明泌尿系统并非无菌环境，低水平的细菌是正常的。这项发表在《自然通讯》上的研究确定了某些细菌可以阻止或促进肾结石的形成。研究还显示，医院中抗生素的滥用可能会促进或影响肾脏微生物组的组成，使其偏向于促进肾结石形成的细菌。
多年来，人们一直认为泌尿系统是无菌的，但越来越多的证据表明事实并非如此。首席研究员、克利夫兰诊所泌尿科转化研究实验室负责人亚伦·米勒博士表示：“像肾结石这样的泌尿系统疾病影响了63%的成年人口，而且情况正在恶化。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和预防方法。”
米勒、克利夫兰诊所研究员兼合作者何塞·阿古德洛博士及其研究团队采用多管齐下的方法，识别和表征肾脏内的细菌，揭示了微生物对肾健康的模式影响。直到最近，几乎没有直接证据支持稳定、活跃的肾脏微生物组的存在。先前的研究暗示了泌尿系统中的微生物群落，但未能满足真正微生物组的三个标准：稳定性、一致性和可重复性，以及代谢活性。新的研究表明，泌尿系统中存在的细菌满足了所有这三个标准，并且这些细菌不仅仅是与疾病状态相关联的。
研究人员试图了解这些微生物群落如何影响肾结石的形成，尤其是在医院中抗生素滥用日益引起关注的背景下。通过一系列临床前模型和体外实验，研究团队发现肾脏微生物组可以促进或抑制肾结石的形成。值得注意的是，他们发现大肠杆菌（E. coli）这种已知的病原体可以促进肾结石的形成，而乳酸杆菌（Lactobacillus crispatus）这种益生菌可以防止结石的发展。
为了验证这一点，研究人员在一个模拟尿液通过肾脏运动的腔室中培养了这些细菌。当大肠杆菌在含有钙和草酸盐（形成肾结石的物质）的腔室中生长时，它促进了大型、类似结石的晶体的生长。而在培养乳酸杆菌的腔室中没有形成结石。然而，当乳酸杆菌和大肠杆菌一起生长时，研究团队观察到了非常小的晶体结构，与肾结石不同，这表明乳酸杆菌阻止了大肠杆菌形成肾结石的能力。
进一步的研究显示了抗生素对肾脏微生物组的潜在负面影响。长期使用抗生素减少了保护性的乳酸杆菌，促进了形成结石的大肠杆菌的生长。特别是当小鼠模型暴露于头孢唑啉（一种常用的手术抗生素）时，这种变化尤为明显。
研究人员认为，抗生素会导致菌群失调，即正常的微生物平衡被破坏，从而形成一个促进肾结石形成的环境。菌群失调被证明会触发炎症反应，并增加促石形成细菌如大肠杆菌的存在。
这项研究彻底打破了泌尿系统无菌的常见观念，并指出在那里的微生物群落会影响促肾结石和抗肾结石分子的产生。确定这些细菌的不同影响可能为开发新的诊断和治疗方法铺平道路，以识别肾结石形成的风险和治疗方法。
米勒建议，这些新发现可能只是更好地理解肾脏微生物组的冰山一角。“如果肾脏微生物组可以影响肾结石，它也可能影响其他肾脏疾病。”米勒总结道，“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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