Первая полная характеристика микробиома почек открывает потенциал для профилактики образования камней в почках
Исследователи из клиники Кливленда нашли неопровержимые доказательства того, что микробиом почек влияет на здоровье почек и образование камней в почках, что свидетельствует о том, что мочевыводящие пути не стерильны, а низкий уровень бактерий является нормой.
В публикации Nature Communications описывается строгий многосторонний подход, который группа под руководством доктора философии Аарона Миллера и доктора медицины Хосе Агудело использовала для идентификации и описания небольшого бактериального сообщества, объединив доклинические, человеческие и лабораторные исследования.
Они также выявили определенные бактерии в микробиоме, которые могут способствовать или препятствовать образованию камней в почках, и показали, что неправильное использование антибиотиков (обычно связанное с образованием камней в почках в условиях больницы) искажает микробиом в сторону бактерий, способствующих образованию камней.
Доктор Миллер надеется, что выводы его команды помогут перевернуть концепцию стерильности мочевыводящих путей и приведут к разработке более эффективных вариантов профилактики и лечения заболевания, в лечении которого не наблюдалось серьезных медицинских достижений на протяжении более трех десятилетий.
«Урологические заболевания, такие как камни в почках, поражают 63% взрослого населения и ухудшаются», — говорит он. «Данные постоянно указывают на бактерии. Если мы не сможем преодолеть предположение о стерильности, мы не сможем разработать более эффективные методы лечения и профилактики».
Нормальные уровни бактерий в моче очень низкие, но они редко равны нулю. Несмотря на это, уробиом — микробиом различных органов мочевыводящих путей, включая мочевой пузырь и почки — является предметом дискуссий с момента его открытия в моче человека менее 15 лет назад.
Первый автор и уролог Хосе Агудело, доктор медицины, имеющий большой опыт в лечении мочекаменной болезни, объясняет, что предыдущие косвенные данные о микробиоме почек дали убедительные доказательства, но оставили место для сомнений.
Чтобы считаться настоящим микробиомом, бактериальные сообщества должны соответствовать трем критериям: стабильность, постоянство и воспроизводимость, а также быть метаболически активными.
Методы команды продемонстрировали каждый из этих аспектов для бактерий, обнаруженных в мочевыводящих путях. Их исследование также показало, что бактерии, живущие в мочевыводящих путях, были там не только из-за болезни, поскольку они обнаружили их в мочевыводящих путях людей без признаков урологического заболевания.
Другие исследования показали, что два вида, которые идентифицировали доктора Миллер и Агудело — E. coli и Lactobacillus crispatus — были связаны с наличием и отсутствием камней в почках соответственно. Исследователи задались вопросом, играет ли метаболическая активность их недавно открытого микробного сообщества роль в образовании камней в почках.
Чтобы выяснить, может ли микробиом почек влиять на образование камней, исследователи выращивали бактерии с помощью специальной камеры, которая имитирует движение мочи в наших почках. Затем они добавили «сырые ингредиенты» почечных камней, оксалат и кальций, чтобы посмотреть, что произойдет.
Несколько крупных, похожих на камни кристаллических структур образовались в камерах, где выращивали E. coli. Химический и рентгеновский анализы показали, что эти структуры неотличимы от камней в почках человека. В камерах, где таким образом выращивали Lactobacillus, камней не образовалось.
Совместное выращивание двух бактерий привело к образованию очень маленьких кристаллических структур, которые по своей структуре и химическому составу отличались от почечных камней, что указывает на то, что Lactobacillus каким-то образом блокирует способность E. coli образовывать почечные камни.
В доклинических моделях команда также увидела, что чрезмерное использование антибиотиков смещает баланс микробиома почек от здоровых Lactobacillus к E. coli, образующим камни. Они полагают, что их выводы, взятые вместе, могут объяснить, почему люди, проходящие длительные курсы антибиотиков, более склонны к образованию камней в почках.
Доктор Агудело говорит, что результаты исследований его команды показывают, что разные бактерии производят про- и анти-молекулы почечных камней, которые он хочет использовать в новых терапевтических и диагностических методах. Он уже работает над тем, чтобы понять, какие бактериальные метаболиты влияют на образование камней и как.
«Если микробиом почек может влиять на почечные камни , он, вероятно, может влиять и на другие заболевания почек», — добавляет доктор Миллер. «Мы уже изучаем микробные сигнатуры других заболеваний почек и даже подали заявку на грант для исследования того, как определенные генетические варианты влияют на микробиом почек и риск заболеваний почек у разных этнических групп».