Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2019-4-74-81

URINARY MICROBIOME AND ITS EFFECT ON COLLOIDAL STABILITY IN PATIENTS WITH UROLITHIASIS

A.V. Chetverikov1, E.T. Goloshchapov2, E.S. Belozerov3

1City Hospital 15, г. St. Petersburg, Russia;

2Pavlov First Saint Petersburg State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation, St. Petersburg, Russia;

3Military Medical Academy named after SM Kirov, Ministry of Defense of the Russian Federation, St. Petersburg, Russia

 

The aim of the paper is to study the correlation between urinary microbiome and Tamm-Horsfall protein (THP) structure in urolithiasis, and also to examine the possibility of their remodelling in relapsed patients.

Materials and Methods. Two hundred seventy-three patients with urolithiasis underwent clinical and laboratory analysis. Among them there were 144 males (52.8 %) and 129 females (47.2 %), aged 21–76. Primary urolithiasis was observed in 142 patients (52.1 %); there were 131 relapsed patients (47.9 %), one-sided process was observed in 210 (76.3 %) and bilateral process in 63 subjects (23.7 %).

As part of the study, 12 relapsed patients with urolithiasis were chosen for complex anti-relapse treatment, including 7 males (58.3 %) and 5 females (41.7 %), aged 37–52. In 3 patients (25 %) there was a spontaneous discharge of calculi after lithokinetic therapy, in 9 patients – after surgical treatment (8 patients after contact ureterolithotripsy, 1 patient after percutaneous nephron-lithotripsy). Disease duration in all patients was ≥3 years. The control group consisted of 35 apparently healthy subjects. Along with the standard clinical study applicable in routine urological practice, patients underwent testing for microbiota of urinary stones and urine with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to detect microbial bacteria markers (including anaerobic), viruses, and fungi. Dynamic light scattering (DLS) with programmed cooling of urine samples was used to determine the size and structure of Tamm-Horsfall protein complexes.

Results. According to the GC-MS, the urine of patients with urolithiasis, especially relapsed ones, contain a great number of general bacteria. It is associated with microbiota imbalance and THP structural failure, whereas THP is the main stabilizer of urinary colloidal properties.

Conclusion. Based on results obtained, it is possible to say that there is a direct correlation between the level of the total bacterial load and the size of Tamm-Horsfall protein complexes. Complex anti-relapse therapy can reduce the total urinary bacterial load and, thus, increase the stability of THP molecule and reduce the frequency of urolithiasis relapses.

Keywords: urolithiasis, microbiota correction in urolithiasis, urinary microbiota, Tamm-Horsfall protein.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

 

References

  1. Belozerov E.S., Chetverikov A.V. Infektsionnyy komponent mochekamennoy bolezni [Infectious component in urolithiasis]. Nauchnyy meditsinskiy vestnik. 2016; 2 (4): 17–27 (in Russian).

  2. Chetverikov A.V., Belozerov E.S. K voprosu infektsionnogo faktora v geneze i techenii mochekamennoy bolezni [Infectious factors in urolithiasis genesis and development]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2017; 2 (in Russian).

  3. Miano R., Germani S., Vespasiani G. Stones and urinary tract infections. Urol. Int. 2007; 79 (suppl. 1): 32–36.

  4. Chukhlovin A.B., Emanuel' Yu.V., Napalkova O.V., Landa S.B., Emanuel' V.L. Rol' lokal'nykh infektsiy v geneze mochekamennoy bolezni [Role of self-limiting infection in urolithiasis genesis]. Nefrologiya. 2011; 15 (3): 11–17 (in Russian).

  5. Zasloff M. Antimicrobial peptides, innate immunity and the normally sterile urinary tract. J. Am. Soc. Nephrol. 2007; 18 (11): 2810–2816.

  6. Goloshchapov E.T., Lukichev G.B., Ignashov Yu.A. Osobennosti narusheniya gemostaza i fibrinoliza pri razlichnykh klinicheskikh formakh mochekamennoy bolezni [Peculiarities of hemostatic disorders and fibrinolysis in various clinical forms of urolithiasis]. Urologicheskie vedomosti. 2013; 3 (1): 8–11 (in Russian).

  7. Goloshchapov E.T., Glazunova E.V., Savenkova T.A. Profilaktika kamneobrazovaniya pri dvustoronnem retsidiviruyushchem nefrolitiaze [Prevention of stone formation in bilateral recurrent nephrolithiasis]. Nefrologiya. 2008; 12 (3): 89–94 (in Russian).

  8. Shestaev A.Yu., Paronnikov M.V., Protoshchak V.V. Metabolizm oksalata i rol' oxalobacter formigenes v razvitii mochekamennoy bolezni [Oxalate metabolism and oxalobacter formigenes in urolithiasis development]. Eksperimental'naya i klinicheskaya urologiya. 2013; 2: 68–72 (in Russian).

  9. Goloshchapov E.T. Prognozirovanie i doklinicheskaya diagnostika riska mochevogo kamneobrazovaniya s ispol'zovaniem biofizicheskikh tekhnologiy [Prediction and preclinical diagnosis of urinary stone risks using biophysical technologies]. Urologicheskie vedomosti. 2016; 2: 11–15 (in Russian).

  10. Balalaeva I.Yu., Shiryaeva L.I., Shvyrev A.P., Budanova M.V., Stol'nikova T.G., Evtukhova O.V. Chastota i vozmozhnye prichiny mochekamennoy bolezni u detey i podrostkov s sakharnym diabetom [Urolithiasis incidence and possible causes in children and adolescents with diabetes]. Prikladnye informatsionnye aspekty meditsiny. 2016; 19 (4): 151–155 (in Russian).

  11. Alyaev Yu.G., Rudenko V.I. Sovremennye aspekty medikamentoznogo lecheniya patsientov s mochekamennoy bolezn'yu [Modern aspects of drug treatment of patients with kidney stone disease]. Effektivnaya farmakoterapiya. 2016; 41: 10–15 (in Russian).

  12. Knoll T. Epidemiology, Pathogenesis, and Pathophysiology of Urolithiasis. Eur. Urol. Suppl. 2010; 9: 802–806.

  13. Chenina I.N., Neymark A.I., Neymark B.A. Patogennoe mineraloobrazovanie v pochkakh i slyunnykh zhelezakh [Pathogenic mineral formation in kidneys and salivary glands]. Eksperimental'naya i klinicheskaya urologiya. 2010; 4: 30–31 (in Russian).

  14. Nikonov E.L., Gurevich K.G. Mikrobiota razlichnykh lokusov organizma: nauchnyy doklad [Microbiota of various body loci: Scientific report]. Moscow; 2017. 38 (in Russian).

  15. Kungurtseva E.A., Leshchenko O.Ya., Pristavka A.A. Sravnitel'naya kharakteristika mikrobioty nosoglotki i vaginal'nogo biotopa u zhenshchin s reproduktivnymi narusheniyami [Comparative characteristics of nasopharynx and vaginal biotope microbiota in women with reproductive disorders]. Acta Biomedica Scientifica. 2016; 5 (111): 160–164 (in Russian).

  16. Cox A.J. Obesity, inflammation, and the gut microbiota. Lancet Diabetes Endocrinol. 2015; 3: 207–215.

  17. Kungurtseva E.A., Leshchenko O.Ya., Dzhioev Yu.P., Atalyan A.V., Nemchenko U.M. Detektsiya genov patogennosti simbiontnoy mikroflory smezhnykh biotopov u zhenshchin s khronicheskim endometritom i reproduktivnymi narusheniyami [Detection of pathogenicity genes of symbiotic microflora of adjacent biotopes in women with chronic endometritis and reproductive disorders.]. Acta Biomedica Scientifica. 2015; 3 (103): 43–47 (in Russian).

Received 13 August 2019; Accepted 07 November 2019.

 

Information about the authors

Chetverikov Andrey Valer'evich, urologist, St. Petersburg City Hospital № 15. 198205, Russia, St. Petersburg, Avangardnaya St., 4; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-1749-8584

Goloshchapov Evgeniy Tikhonovich, Doctor of Scinces (Medicine), Professor, Chair of Urology, Pavlov First Saint Petersburg State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation. 197022, Russia, St. Petersburg, L. Tolstoy St., 6–8; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-4217-2241

Belozerov Evgeniy Stepanovich, Doctor of Scinces (Medicine), Professor, Senior Researcher, Military Medical Academy named after SM Kirov, Ministry of Defense of the Russian Federation. 194044, Russia,
St. Petersburg, Akademik Lebedev St., 6; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5266-8892

 

For citation

Chetverikov A.V., Goloshchapov E.T., Belozerov E.S. Mikrobiom mochi i ego vliyanie na stabil'nost' kolloidnykh svoystv u bol'nykh urolitiazom [Urinary microbiome and its effect on colloidal stability in patients with urolithiasis]. Ulyanovsk Medico-Biological Journal. 2019; 4: 74–81. DOI: 10.34014/2227-1848-2019-4-74-81

 

Скачать статью

УДК 616.6-082

DOI 10.34014/2227-1848-2019-4-74-81

МИКРОБИОМ МОЧИ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА СТАБИЛЬНОСТЬ КОЛЛОИДНЫХ СВОЙСТВ У БОЛЬНЫХ УРОЛИТИАЗОМ

А.В. Четвериков1, Е.Т. Голощапов2, Е.С. Белозеров3

1СПб ГБУЗ «Городская больница № 15», г. Санкт-Петербург, Россия;

2ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Санкт-Петербург, Россия;

3ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации, г. Санкт-Петербург, Россия

 

Цель работы – изучить взаимосвязь микробиома мочи и структуры белка Тамма–Хорсфалла (БТХ) при уролитиазе, а также возможность их коррекции у больных с рецидивирующим течением заболевания.

Материалы и методы. Клинико-лабораторный анализ проведен у 273 пациентов с мочекаменной болезнью, в т.ч. у 144 (52,8 %) мужчин и 129 (47,2 %) женщин возрастной группы 21–76 лет. Среди наблюдаемых пациентов у 142 (52,1 %) определен первичный уролитиаз, 131 (47,9 %) больной имел рецидивирующее течение, односторонний процесс отмечался у 210 (76,3 %) чел., билатеральный – у 63 (23,7 %).

В рамках исследования из общего числа пациентов были отобраны 12 больных с рецидивирующим течением уролитиаза для проведения комплексной противорецидивной терапии, среди которых 7 (58,3 %) мужчин и 5 (41,7 %) женщин в возрасте 37–52 лет. У 3 (25 %) пациентов имело место спонтанное отхождение конкрементов после литокинетической терапии, 9 пациентов – после перенесенного оперативного лечения (8 пациентов после КУЛТ, 1 пациент после ПНЛТ), все пациенты имели длительность заболевания ≥3 лет. Контрольную группу составили 35 практически здоровых лиц.

Пациентам, наряду со стандартным клиническим исследованием, принятым в рутинной урологической практике, проводилось определение микробиоты мочевых камней и мочи с использованием газовой хроматографии – масс-спектрометрии (ГхМС) с определением микробных маркеров бактерий (в т.ч. анаэробных), вирусов, грибов. Для определения размеров и структуры комплексов БТХ использовали метод динамического светорассеивания при программируемом охлаждении пробы мочи.

Результаты. Моча больных уролитиазом, особенно при рецидивирующем течении, по данным метода ГхМС, характеризуется высокими показателями общей бактериальной нагрузки, что сопряжено с дисбалансом микробиоты и нарушением структуры БТХ, являющегося основным стабилизатором коллоидных свойств мочи.

Выводы. На основании полученных в результате исследования данных можно говорить о наличии прямой корреляционной связи между уровнем общей бактериальной нагрузки и размерами комплексов БТХ. Использование комплексной противорецидивной терапии позволяет снизить показатели общей бактериальной нагрузки мочи, что приводит к повышению стабильности молекулы БТХ и позволяет уменьшить частоту рецидивов мочекаменной болезни.

Ключевые слова: мочекаменная болезнь, уролитиаз, коррекция микробиоты при уролитиазе, микробиота мочи, белок Тамма–Хорсфалла.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Белозеров Е.С., Четвериков А.В. Инфекционный компонент мочекаменной болезни. Научный медицинский вестник. 2016; 2 (4): 17–27.

  2. Четвериков А.В., Белозеров Е.С. К вопросу инфекционного фактора в генезе и течении мочекаменной болезни. Ульяновский медико-биологический журнал. 2017; 2.

  3. Miano R., Germani S., Vespasiani G. Stones and urinary tract infections. Urol. Int. 2007; 79 (suppl. 1): 32–36.

  4. Чухловин А.Б., Эмануэль Ю.В., Напалкова О.В., Ланда С.Б., Эмануэль В.Л. Роль локальных инфекций в генезе мочекаменной болезни. Нефрология. 2011; 15 (3): 11–17.

  5. Zasloff M. Antimicrobial peptides, innate immunity and the normally sterile urinary tract. J. Am. Soc. Nephrol. 2007; 18 (11): 2810–2816.

  6. Голощапов Е.Т., Лукичев Г.Б., Игнашов Ю.А. Особенности нарушения гемостаза и фибринолиза при различных клинических формах мочекаменной болезни. Урологические ведомости. 2013; 3 (1): 8–11.

  7. Голощапов Е.Т., Глазунова Е.В., Савенкова Т.А. Профилактика камнеобразования при двустороннем рецидивирующем нефролитиазе. Нефрология. 2008; 12 (3): 89–94.

  8. Шестаев А.Ю., Паронников М.В., Протощак В.В. Метаболизм оксалата и роль oxalobacter formigenes в развитии мочекаменной болезни. Экспериментальная и клиническая урология. 2013; 2: 68–72.

  9. Голощапов Е.Т. Прогнозирование и доклиническая диагностика риска мочевого камнеобразования с использованием биофизических технологий. Урологические ведомости. 2016; 2: 11–15.

  10. Балалаева И.Ю., Ширяева Л.И., Швырев А.П., Буданова М.В., Стольникова Т.Г., Евтухова О.В. Частота и возможные причины мочекаменной болезни у детей и подростков с сахарным диабетом. Прикладные информационные аспекты медицины. 2016; 19 (4): 151–155.

  11. Аляев Ю.Г., Руденко В.И. Современные аспекты медикаментозного лечения пациентов с мочекаменной болезнью. Эффективная фармакотерапия. 2016; 41: 10–15.

  12. Knoll T. Epidemiology, Pathogenesis, and Pathophysiology of Urolithiasis. Eur. Urol. Suppl. 2010; 9: 802–806.

  13. Ченина И.Н., Неймарк А.И., Неймарк Б.А. Патогенное минералообразование в почках и слюнных железах. Экспериментальная и клиническая урология. 2010; 4: 30–31.

  14. Никонов Е.Л., Гуревич К.Г. Микробиота различных локусов организма: научный доклад. М.; 2017. 38.

  15. Кунгурцева Е.А., Лещенко О.Я., Приставка А.А. Сравнительная характеристика микробиоты носоглотки и вагинального биотопа у женщин с репродуктивными нарушениями. Acta Biomedica Scientifica. 2016; 5 (111): 160–164.

  16. Cox A.J. Obesity, inflammation, and the gut microbiota. Lancet Diabetes Endocrinol. 2015; 3: 207–215.

  17. Кунгурцева Е.А., Лещенко О.Я., Джиоев Ю.П., Аталян А.В., Немченко У.М. Детекция генов патогенности симбионтной микрофлоры смежных биотопов у женщин с хроническим эндометритом и репродуктивными нарушениями. Acta Biomedica Scientifica. 2015; 3 (103): 43–47.

Поступила в редакцию 13.08.2019; принята 07.11.2019.

 

Авторский коллектив

Четвериков Андрей Валерьевич – врач-уролог, СПб ГБУЗ «Городская больница № 15». 198205, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Авангардная, 4; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-1749-8584

Голощапов Евгений Тихонович – доктор медицинских наук, профессор кафедры урологии, ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Минздрава России. 197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Л. Толстого, 6–8; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-4217-2241

Белозеров Евгений Степанович – доктор медицинских наук, профессор, старший научный сотрудник, ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации. 194044, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5266-8892

 

Образец цитирования

Четвериков А.В., Голощапов Е.Т., Белозеров Е.С. Микробиом мочи и его влияние на стабильность коллоидных свойств у больных уролитиазом. Ульяновский медико-биологический журнал. 2019; 4: 74–81. DOI: 10.34014/2227-1848-2019-4-74-81