肠道与泌尿系统菌群失调在尿石症患者及术后病例中的特征分析与临床意义

这篇研究通过16S rRNA测序技术，系统分析了健康人群（Control）、尿路结石患者（US）及术后患者（PS）的粪便和尿液菌群特征，揭示了肠道菌群中短链脂肪酸（SCFAs）产生菌（如Faecalibacterium、Lachnospiraceae）与结石风险的负相关性，以及泌尿系统菌群中乳杆菌（Lactobacillus）的保护作用与肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的促结石机制，为微生物靶向干预尿石症提供了新思路。

　　

背景

尿路结石（UTS）作为泌尿系统高发疾病，其发病机制与肠道及泌尿系统菌群密切相关。既往研究多聚焦肠道菌群，而本研究创新性地同步分析尿液和粪便样本，通过16S rRNA测序技术对比健康人群（Control）、结石患者（US）及术后患者（PS）的微生物组特征，揭示菌群动态变化与结石发生、治疗的关联。

材料与方法

研究纳入10-70岁尿路结石患者，排除抗生素使用史及代谢疾病干扰。样本经严格质控后，采用HiPure试剂盒提取DNA，针对16S rRNA基因V3-V4区扩增，Illumina平台测序。数据分析涵盖α/β多样性（Chao1、Shannon、PCoA）、LEfSe差异物种筛选及Wilcoxon秩和检验，统计学处理通过SPSS和R语言完成。

结果

菌群组成差异：

• 泌尿系统：结石组（US1）肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和变形菌（Proteus）丰度显著升高，而健康组（Control1）乳杆菌（Lactobacillus）占优。术后组（PS1）呈现乳杆菌部分恢复但多样性最低的特征。

• 肠道菌群：结石组（US2）短链脂肪酸产生菌如普雷沃菌（Prevotella）、粪杆菌（Faecalibacterium）丰度降低，而拟杆菌（Bacteroides）增加；术后组（PS2）部分有益菌（如Ruminococcus）开始重建。

多样性分析：

• α多样性显示肠道菌群在结石组显著降低（P<0.05），术后组进一步下降；泌尿系统菌群差异不显著但物种分布改变。

• β多样性（PCoA、NMDS）证实各组菌群结构分离，ANOSIM检验组间差异显著（R=0.168，P<0.05）。

关键差异物种：

• LEfSe分析识别出结石组泌尿系统的普雷沃菌（Prevotella）和肠道中的Subdoligranulum为标志菌；健康组则以Agathobacter和Coprococcus为特征。

• 尿钙（Ca）、磷（P）在术后组显著升高（P<0.05），提示电解质代谢与菌群互作可能影响结石复发。

讨论

微生物作用机制：

• 保护性菌群：乳杆菌（Lactobacillus）通过S层蛋白抑制草酸钙（CaOx）结晶，而普雷沃菌（Prevotella）和粪杆菌（Faecalibacterium）通过产生SCFAs（如丁酸）调节肠道草酸转运体SLC26A6，减少尿草酸排泄。

• 致病菌群：肠杆菌科（如大肠杆菌Escherichia coli）通过鞭毛蛋白和外膜囊泡促进CaOx聚集，而变形菌（Proteus mirabilis）的脲酶活性可诱发感染性结石。

临床启示：

• 术后菌群多样性降低与抗生素使用及恢复期相关，建议动态监测菌群重建。

• 益生菌（如Lactobacillus acidophilus、Oxalobacter formigenes）或饮食调控（高纤维促SCFAs产生）可作为辅助治疗策略，但需警惕特定乳杆菌菌株（如L. plantarum）的促结石风险。

结论

研究证实泌尿/肠道菌群特征与尿石症发生、治疗响应密切相关。肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和拟杆菌（Bacteroides）为结石风险标志物，而乳杆菌（Lactobacillus）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）等具有保护作用。未来需通过多中心研究验证菌群调控的临床应用价值，同时强调抗生素合理使用以避免微生态失衡。