腎結石是一種常見的泌尿系統疾病，在我國南方地區有很高的發病率和複發率。腎結石在我國的發病率也是逐年上升，1991-2000年間、2001-2010年間和2011年至今的發病率分別為5.95%、8.86%和10.63%。腎結石患者可表現為反覆腰痛、血尿以及尿路感染、腎功能衰竭、輸尿管狹窄等併發症。隨著體外衝擊波碎石術等技術的發展，大多數患者術後恢復良好，但是複發率仍然很高。沒有治療，10年內腎結石的複發率可高達50%。腎結石給患者帶來沉重的生理、心理和經濟負擔。
腎結石是由遺傳因素與環境暴露的相互作用引起的。流行病學研究表明，環境因素，包括飲食，在腎結石風險中扮演著越來越重要的角色。近年來，人們發現飲食對人體健康的影響很大程度上依賴於腸道菌群的代謝活動。高脂高糖的西式飲食大部分是在十二指腸被吸收，留給大腸細菌的很少。因此，這導致了腸道菌群失調，增加了炎症性疾病的易感性，比如炎症性腸病。另一方面，富含纖維和抗性澱粉的飲食使這些炎性疾病的發病率保持在較低水平，而使產短鏈脂肪酸的細菌顯著增加。腎結石與許多慢性代謝性疾病密切相關，如代謝綜合徵、肥胖、糖尿病、高血壓和慢性腎病等等，而這些疾病都與腸道菌群有關。
近日，來自廣西醫科大學的研究團隊比較分析了腎結石患者的腸道菌群，研究人員招募了13名腎結石患者和13名健康對照。研究發現腎結石患者中觀察到的細菌物種數量呈下降趨勢。群落結構多樣性分析表明，腎結石患者與健康對照的腸道菌群組成存在明顯的不同。這表明腎結石患者有自己獨特的腸道菌群。
這項研究的主要發現是腎結石患者中存在明顯不同的腸道菌群組成，包括男性和女性。腎結石患者與健康對照之間20個細菌屬的相對丰度差異顯著。其中，霍氏真桿菌（Eubacterium_hallii_group）、多爾氏菌屬（Dorea）、Ruminiclostridium_5菌屬、厭氧棒狀菌屬（Anaerostipes）、 Fusicatenibacter菌屬、罕見小球菌屬（Subdoligranulum）、齧齒真桿菌（Eubacterium_ruminantium_group）、霍爾德曼氏菌屬（Holdemania）、戴阿利斯特菌屬（Dialister）、瘤胃球菌屬（Ruminococcus_1）、Parasutterella菌屬和嗜膽菌屬（Biliphila）的相對丰度顯著在腎結石患者中顯著降低，而擬普雷沃氏菌屬（Alloprevotella）、 Erysipelatoclostridium菌屬、毛螺菌科未確定菌屬（unidentified_Lachnospiraceae）、考拉桿菌屬（Phascolarctobacterium）、巨單胞菌屬（Megamonas）、不動桿菌屬（Acinetobacter）、埃希氏菌-志賀氏菌屬（Escherichia–Shigella）和薩特氏菌屬（Sutterella）的相對丰度則顯著增加。
充分的證據表明，腸道菌群對於腸道以外的疾病也非常重要，比如中風、過敏性哮喘和非酒精性肝病等等。最近，短鏈脂肪酸和腎臟之間的聯繫也被發現，短鏈脂肪酸可以顯著抑制高糖和LPS誘導的腎小球系膜細胞增殖，進而逆轉活性氧的產生，提示腸道菌群產生的短鏈脂肪酸誘導的信號通路可能作為糖尿病性腎病的新治療靶點。
腎結石患者中70%~80%為草酸鈣結石，結石病人的腸道草酸吸收量要高於非結石病人。代謝草酸的細菌物種在維持草酸體內平衡中發揮著積極作用，以往，研究人員主要關注腸道中降解草酸的細菌。腸道內的草酸降解細菌分為兩大類，一類是以草酸為唯一碳源和能源的“專性草酸營養型”，比如產甲酸草酸桿菌（Oxalobacter formigenes）；另一類是不以草酸為唯一能源並能夠發酵其它底物獲得能量的“兼性草酸營養型”，包括乳酸菌和雙歧桿菌的一些物種。
在動物研究中，兼性草酸營養型和專性草酸營養型細菌都被證明與高草酸尿症和結石數量的減少有關，產甲酸草酸桿菌也被認為是預防腎結石形成的益生菌。然而，人類研究結果並不一致。有研究表明產甲酸草酸桿菌在腎結石患者和健康對照中都處於非常低的水平，很難表現出其丰度的差異。有研究甚至發現了高草酸尿症患者中代謝草酸的細菌物種的富集。同樣，在本研究中也沒有發現草酸桿菌屬、乳桿菌屬和雙歧桿菌屬細菌丰度的差異。功能分析也表明，腸道細菌參與草酸降解的酶活性在腎結石患者和健康對照之間也沒有明顯差異，包括甲酸脫氫酶、草酸/甲酸反向轉運體、甲酰輔酶A轉移酶、草酰輔酶A脫羧酶和草酸脫羧酶。
本研究的第二項重要發現是腎結石患者腸道中促炎性細菌水平顯著升高，比如巨單胞菌屬、考拉桿菌屬、埃希氏菌-志賀氏菌屬、薩特氏菌屬，它們與代謝性疾病和精神疾病中的炎症發生有關。雖然不動桿菌屬細菌通常被認為是有益的，但在腎結石患者中丰度卻較高，這僅僅是由其中的綠膿桿菌導致的。綠膿桿菌和大腸桿菌在腎結石患者中非常常見，分析表明它們可能是腎結石的潛在生物標記物，可以準確地對腎結石患者進行區分。以前的研究表明，埃希氏菌-志賀氏菌屬與檸檬酸濃度呈負相關，隨著檸檬酸濃度的下降，腎結石的風險增加。大腸桿菌是埃希氏菌-志賀氏菌屬的主要成員，腎臟中大腸桿菌感染使得腎臟中草酸鈣晶體的沉積更加容易。腸道中大腸桿菌丰度的增加是否促進腎結石的形成還需要進一步的研究。
最後，本研究發現一些受飲食影響的血液微量元素的濃度與一些細菌之間的相關性。腎結石患者常被建議食用低鹽、低鈣、高鎂飲食，而高鹽、高鈣和低鎂飲食會促進鈣晶體的沉積。腎結石患者腸道中的Parasutterella菌屬與血鈉濃度呈負相關，Ruminiclostridium_5菌屬與血鈣濃度呈負相關，而它們在腎結石患者中的丰度均較低。然而，腎結石患者中丰度較高的Erysipelatoclostridium菌屬與氯濃度呈正相關。腎結石患者中丰度較低的Fusicatenibacter菌屬和Dorea菌屬與氯濃度呈負相關。這一結果提醒我們控制這些細菌的丰度可能可以減少腎結石的風險。
這些發現可以為腎結石提供新的和非侵入性的潛在診斷生物標誌物，並從維持腸道微生態平衡的角度為腎結石的預防和治療提供幫助。
參考文獻：Tang, R., et al. (2018). "16S rRNA gene sequencing reveals altered composition of gut microbiota in individuals with kidney stones." Urolithiasis.
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