泌尿系结石是泌尿系统常见疾病之一,肠道微生物组可能在肾结石的发病机制和预防中起重要作用。研究提示草酸钙结石患者肠道菌群有其独特分布。产甲酸草酸杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、大肠埃希菌和雷氏普罗威登斯菌等菌群与结石成分有密切的关系,本文对肠道菌群对泌尿系结石成分影响的相关研究作一述评。 Urinary calculi is one of the common diseases of urinary system. Intestinal microbiome may play an important role in the pathogenesis and prevention of kidney stone. The study suggests that the in-testinal flora of patients with calcium oxalate stones has its unique distribution. Oxalobacteria for-mate, Bifidobacterium, Lactobacillus, Escherichia coli and Providence reesei are closely related to the composition of urinary calculi. This paper reviews the related studies on the effect of intestinal flora on the composition of urinary calculi.
泌尿系结石是泌尿系统常见疾病之一,肠道微生物组可能在肾结石的发病机制和预防中起重要作用。研究提示草酸钙结石患者肠道菌群有其独特分布。产甲酸草酸杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、大肠埃希菌和雷氏普罗威登斯菌等菌群与结石成分有密切的关系,本文对肠道菌群对泌尿系结石成分影响的相关研究作一述评。
肠道菌群,结石成分,草酸钙结石,饮食与结石
Yadong Zhou1, Hailin Ren2*
1Affiliated Hospital of Qinghai University, Xining Qinghai
2Graduate School of Qinghai University, Xining Qinghai
Received: May 13th, 2022; accepted: Jun. 1st, 2022; published: Jun. 16th, 2022
Urinary calculi is one of the common diseases of urinary system. Intestinal microbiome may play an important role in the pathogenesis and prevention of kidney stone. The study suggests that the intestinal flora of patients with calcium oxalate stones has its unique distribution. Oxalobacteria formate, Bifidobacterium, Lactobacillus, Escherichia coli and Providence reesei are closely related to the composition of urinary calculi. This paper reviews the related studies on the effect of intestinal flora on the composition of urinary calculi.
Keywords:Intestinal Flora, Stone Composition, Calcium Oxalate Stone, Diet and Stones
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对于人类来说,肠粘膜代表着一个庞大的微生物生态系统,包含了数万亿个微生物细胞。根据来自美国、中国和欧洲1200人的一项数据,对人类粪便微生物基因组进行了综合分类,确定了这些粪便微生物基因组中的990万个微生物基因 [
目前已知不同性别、年龄、BMI、结石位置和地理区域患者的结石成分差异显著 [
由于抗生素治疗的增加与肾结石相关的肠道和尿液微生物群生态失调 [
虽然长期接触抗生素能够破坏肠道微生物群组成,从而引起长期改变,但它只是与肠道微生物群组成相关的众多环境因素之一 [
基于上述研究结果,对参与人员进行了全面的营养调查,比较了结石组和对照组之间的粪便微生物群组成成分。与无石对照组相比,结石组通常具有较高的盐和动物蛋白摄入量,以及更低的钙和水果及蔬菜摄入量。因此,结石形成者和对照者之间肠道微生物群组成的差异可能至少部分取决于不同的饮食习惯,营养可能是驱动肾结石疾病中所谓的“肠–肾轴”的主要力量之一。
虽然迄今为止没有专门针对这一主题的研究,但有很多证据表明,与肾结石相关的饮食改变有可能影响微生物群的组成。
高盐摄入量被认为是有利于钙结石形成的主要营养失衡之一,特别是通过增加尿钙排泄和减少生石抑制剂(如柠檬酸盐)的尿排泄 [
几个世纪以来,盐一直被用作治疗某些疾病。然而,盐摄入量对肠道微生物群的影响直到最近才被研究。在停止高血压的饮食方法(DASH)钠摄入研究中,Derkach及其同事显示,在119名高血压高危患者中,不同水平的盐摄入量与几种代谢物的不同尿水平相关,包括一些肠道微生物来源 [
盐摄入可以调节肠道微生物群组成的假说后来在动物研究中得到了证实。在饮用水中给予小鼠2% NaCl导致诱导肠道微生物群生态失调,肠道粘膜通透性升高,肠道细菌易位到肾脏,诱导高血压和肾损伤 [
动物源性的高蛋白摄入一直被认为是钙肾结石的重要危险因素。动物蛋白可提高肾酸负荷,这与减少结石发生抑制剂如柠檬酸盐有关 [
在几项动物实验中进行了蛋白质摄入量与肠道微生物群组成之间的关系研究,结果出现了相互矛盾的结果,这与几项实验喂食不同来源的蛋白质有关。喂食高蛋白饮食的大鼠在肠道微生物群组成中表现出促炎性变化,病理因子(如大肠杆菌/志贺氏菌和肠球菌)过度表达,与短链脂肪酸(SCFAs)合成相关的肠道微生物(如粪便杆菌)的消耗以及粘膜的保护相关的肠道微生物,如阿克曼氏菌 [
最近的一项实验研究表明,蛋白质摄入对小鼠肠道微生物群组成的影响可能取决于蛋白质的绝对量,其中有益类(如产生SCFA的属)在适度摄入蛋白质具有最高的表达性,而对于非常高或非常低的摄入量,则具有最低表达性 [
这些研究强调,高蛋白饮食与胆汁耐受细菌(Alistipes, Bacteroides, Bilophila)的增加以及Fimlicutes,双歧杆菌和Roseburia的表达降低有关。当饮食为固定量的热量和纤维时,蛋白质摄入量的定量和定性变化不能显着改变肠道微生物群的组成,但可以调节细菌对不同代谢类型的代谢 [
人类的草酸盐代谢相当复杂,草酸盐的来源可分为外源性和内源性。在正常机体中,近半数的尿草酸来自饮食摄入,其余来自机体内源性合成。外源性草酸盐的吸收受饮食中钙/草酸盐比例的影响比单纯草酸盐摄入量的影响要大得多。HOLME等 [
草酸盐摄入量是肠道微生物群组成的强大调节剂。Miller及其同事已经证明,无论草酸盐摄入量如何,哺乳动物食草动物Neotoma albigula的肠道微生物群都具有极高的草酸盐降解能力 [
经常食用高钙含量的食物,无论是乳制品还是非乳制品来源,都可以防止钙肾结石的形成,但对于结石患者不鼓励食用钙补充剂。在预防肾结石复发方面,限制钙摄入量被证明不如限制盐和蛋白质有效。然而,摄入的钙对结石的影响也取决于饮食中的草酸盐含量(即钙/草酸盐平衡)和钙消耗的时间。结石患者的肠钙吸收率高于未患肾结石的受试者,所以应均衡饮食,防止高钙尿的产生 [
最近在肥胖小鼠模型中进行的一项研究强调,钙补充剂的引入可能与肠道微生物群的有益作用有关 [
FAV摄入量高与肾结石入射风险降低和尿液化学中产石因素的降低有关。因此,增加FAV摄入量被认为是降低肾结石复发风险的主要非药物处方之一。良好的FAV摄入量实际上能够增加尿量,排泄成石抑制剂,如柠檬酸盐,钾和镁,并降低肾酸负荷。
纤维,即仅在植物中发现的不可消化的碳水化合物,是FAV与微生物群相互作用的主要成分。这些化合物实际上可以被几种微生物物种代谢,是微生物群合成短链脂肪酸(乙酸、丁酸、丙酸)的主要底物。研究表明,高纤维摄入量也能够调节肠道微生物群的组成,以增加产生短链脂肪酸的物种,乳酸菌和具有所谓的健康促进作用的物种(包括粪便杆菌,双歧杆菌和乳酸菌)的丰度 [
可溶性纤维补充剂导致肠道微生物群组成的生物多样性增加,随着时间的推移其稳定性增加,并增加双歧杆菌的菌群数量 [
在肥胖受试者中,与遵循通常饮食的肥胖受试者相比,增加FAV摄入量与体重增加减少,身体成分更有利以及尿液代谢有关 [
膳食中补充果汁可能对调节肾结石患者结石产生有积极作用 [
补液不良是肾结石疾病的基本危险因素,每日饮水量 > 2 L是预防复发的基石措施 [
水pH值能够影响小鼠的微生物群组成,可能是因为不同的pH值允许饮用水中不同微生物群的生长 [
这些发现也得到了两项人类研究的支持 [
然而,这些动物和人类研究并没有充分考虑饮用水的矿物质成分和饮食对微生物群的影响。因此,饮用水成分与肠道微生物群组成之间的关系需要在未来进一步研究。
尽管尚缺乏肠道微生物组变化与肾结石发生率之间直接因果关系的研究,但是测序技术和分析工具的发展为探讨肠道与肾结石病理生理作用提供了一个有利的机会。在进一步研究时,要认识到以往研究的局限性,如先前的动物研究都是通过添加产甲酸草酸杆菌、益生菌和改变饮食来控制啮齿动物的肠道菌群,但人类的肠道菌群与啮齿动物显著不同,因此有必要寻找一种更具代表性的模型。另外,将肠道菌群理解为一个庞大的细菌物种网络,进一步了解肠道菌群中各个菌群的相互关联性,以及各种物质降解后发生的代谢变化可能具有重要的意义。从功能级别上了解不同降解菌之间的细微差异,将可能更好地了解每个成员的作用及其在维护机体无结石环境中的重要性。
周亚东,任海林. 肠道菌群对泌尿系结石成分的影响Effect of Intestinal Flora on Composition of Urinary Calculi[J]. 临床医学进展, 2022, 12(06): 5356-5363. https://doi.org/10.12677/ACM.2022.126776