Микробиом почек влияет на образование камней

Долгое время считалось, что мочевой тракт стерилен, однако не так давно было доказано существование его микробиоты, или уробиома, у здоровых людей. Дисбиоз уробиома, в том числе как результат использования антибиотиков, был показан при многих заболеваниях мочевого тракта. Так, присутствие в микробиоте Lactobacillus crispatus защищает от развития мочекаменной болезни. В клинических испытаниях эту бактерию успешно использовали для лечения хронических инфекций мочевыводящих путей (ИМВП). Напротив, бактерии семейства Enterobacteriaceae, в которое входят E. coli, Proteus и Klebsiella, ассоциированы с ИМВП, образованием камней в почках и пиелонефритом (почечной инфекцией). Штаммы E. coli нередко выявляют в камнях их оксалата кальция (CaOx). Однако прямых свидетельств наличия собственной микробиоты именно в почках не так много. В новой работе исследователи из США задались целью доказать наличие микробиоты почек и изучить влияние на нее антибиотиков, а также выявить механизм уропротективных свойств L. crispatus и патогенного действия E. coli (ATCC 43886).

Сначала опыты проводили на мышах. Биопсии мышиных почек инкубировали в различных средах и считали колониеобразующие единицы. Число бактерий возрастало от коркового вещества почки к мозговому веществу, а затем к мочеточнику. FISH-анализ почек подтвердил присутствие бактерий в мозговом и корковом веществе почки. После этого 160 мышам давали антибиотики и отбирали у них образцы мочи и почек. Образцы значительно отличались от контрольных по микробиому.

Микробиомы почек и мочи мышей были уникальными. В них преобладали типы Pseudomonadota и Bacilliota, было довольно много Actinobacteriota и мало Bacteroidota, что соответствует образцам мочи человека и сильно отличается от образцов фекалий мышей. В моче различных бактерий было больше, чем в почках. Так, бактерий рода Acinetobacter было намного больше в моче, чем в почках, а Pseudomonas — наоборот. Длительный анализ микробиома показал, что он стабилен.

При длительной антибиотикотерапии в моче становилось больше известных уропатогенов Pseudomonas, Proteus и Enterococcus, а бактерий Planococcaceae, Bacilliales, Staphylococcus и Lactococcus становилось меньше. Антибиотики также значительно снижали число бактерий рода Lactobacillus и повышали уровни цитокинов IL-1β и IL-6 в моче.

Авторы предположили, что бактерии семейства Enterobacteriaceae и рода Lactobacillus конкурируют друг с другом в почках, так как в образцах преобладают или первые, или вторые. Они проверили, как это может отразиться на процессе образования камней. Для этого авторы использовали биореактор, который имитирует поток, температуру и биохимические условия почек. Уропротективные бактерии L. crispatus и штамм E. coli, ассоциированный с образованием камней (ATCC 43886), инкубировали в биореакторе по отдельности и совместно в присутствии среды, имитирующей мочу, оксалата и кальция.

Если бактерии культивировали совместно, то через 72 часа примерно 90% бактерий принадлежали к виду E. coli. При культивировании только с E. coli образовывались большие кристаллы, похожие по структуре на камни в почках. Такого не происходило при инкубировании с L. crispatus. В присутствии обеих бактерий формировались маленькие кристаллы, не похожие на камни почек. Ранее у L. crispatus были выявлены гены, деградирующие оксалат.

Авторы изучили также образцы почек человека, как биопсию, так и посмертные образцы, и показали наличие в них бактерий. Больше всего было бактерий Pseudomonadota и Bacilliota, как было показано раньше. Бактериальный состав не отличался значительно в зависимости от пола, но зависел от этнической принадлежности человека.

Таким образом, было показано, что в почках мышей и людей присутствует небольшое количество бактерий. Эти бактериальные сообщества могут быть нарушены при приеме антибиотиков. При дисбиозе снижается число уропротективных бактерий рода Lactobacillus и активируется пролиферация Enterobacteriaceae. Lactobacillus и некоторые штаммы E. coli способны влиять на образование почечных камней. Антибиотики могут снижать число Lactobacillus в почках, при этом резистентные Enterobacteriaceae пролиферируют, и это приводит к образованию камней.

ВИЧ-инфицированный человек может быть донором почки для реципиента с тем же ВИЧ-статусом