Microbial load of the urine in patients with recurrent urolithiasis and its correction

Cover Page

Abstract


Among the causes of stone formation in the urinary system, an important role belongs to the microbiome, which affects the stability of the colloidal system of urine. Understanding the level of microbial tension in the urine allows to use pathogenetic approaches both for prevention and for the relapses of stone formation. The study included 162 patients with recurrent urolithiasis, 12 patients underwent complex anti-relapse therapy after surgical treatment (or spontaneous discharge of concretions after litokinetic therapy). It was determined that along with the known factors, there is a violation of quantitative indicators of urine microbiota. An increase of the microbial load of urine leads to a violation of the structure of uromodulin (Tamm – Horsfall protein), which in turn determines the high frequency of recurrence of urinary lithogenesis. Thus, a comprehensive assessment of the urine microbiota and its impact on the state of uromodulin, lead to an improvement in the quality of urolithiasis metaphylaxis. In the complex of metaphylaxis and prevention of urolithiasis, it is advisable to use antimicrobial agents (uroseptics) not only to reduce the risk of infectious and inflammatory complications, but also to increase the stability of the colloidal properties of urine.


Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Развитие микробиологии и появление новых данных о микроорганизмах определяют необходимость уточнения характера их влияния на обмен веществ, функционирование мочевой и эндокринной систем, которое реализуются как непосредственно, так и через метагеном человека. В последние годы в представлении о микробиоценозах произошли значительные изменения, связанные с внедрением новых молекулярно-генетических методов исследования, которые позволили идентифицировать многочисленные виды бактерий, не поддающиеся культивированию и не изученные ранее [1, 2].

Одним из наиболее широко распространенных заболеваний является мочекаменная болезнь, частоту которой среди населения Европы оценивают в 5–10 %, а в странах арабского Востока — до 20 % [3]. В Российской Федерации наблюдается стойкая тенденция к росту заболеваемости мочекаменной болезнью на 0,5–5,3 % ежегодно, а количество больных уролитиазом в России, независимо от их пола и возраста, за последнее десятилетие увеличилось более чем в 1,5 раза [4]. Наряду с ростом заболеваемости мочекаменной болезнью отмечается высокая частота рецидивов камнеобразования, достигающая 50–75 % в интервале от 5 до 10 лет [5, 6]. Это определяет большое внимание, которое уделяется поиску новых возможностей медикаментозного лечения и метафилактики уролитиаза [7–9]. Рецидивное камнеобразование в почках сопровождается гиперкоагуляцией, гиповолемией различного генеза, снижением антикоагулянтной и фибринолитической активности крови и мочи, что следует учитывать при проведении метафилактики мочекаменной болезни [10, 11].

Современные методы выявления микробных агентов в мочевых путях наряду с изучением роли метаболического синдрома открывают новые перспективы для уточнения патогенеза уролитиаза [6, 12]. При этом, несмотря на значительное количество исследований, особенности влияния инфекционного фактора на механизмы формирования мочевых конкрементов изучены недостаточно [13, 14]. Исследования, направленные на изучение литогенеза, отмечают важную роль основного стабилизатора коллоидной системы мочи уромодулина — белка Тамма – Хорсфалла (БТХ), который обладает протективными свойствами в отношении уропатогенов [15–17], при этом остается не освещенным вопрос влияния микробиома мочи на структуру БТХ.

Исследования последних лет указывают на необходимость, особенно при системном, рецидивирующем и билатеральном нефролитиазе, более глубокого анализа роли мочевой микробиоты, представляющей собой совокупность микроорганизмов, которые в норме и при патологии сосуществуют в мочевом тракте, участвуют в физиологических и патофизиологических реакциях [13, 18]. Дисбаланс представителей микробиоты может быть одним из ключевых звеньев патогенеза развития мочевого камнеобразования [19], воздействуя на который возможно повысить эффективность лечения и метафилактики заболевания.

Цель работы: установить наличие взаимосвязи качественных и количественных показателей микробиоты мочи с изменением качественных отклонений в структуре БТХ, оценить возможность их коррекции для оптимизации лечения и метафилактики у пациентов с рецидивным уролитиазом.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

В исследование включены 162 пациента с рецидивирующим уролитиазом, среди которых 93 (57,4 %) мужчин и 69 (42,6 %) женщин. Средний возраст больных составил 46,6 ± 15,7 года, длительность заболевания более 2 лет. У 99 (61,1 %) пациентов определялся односторонний процесс, при этом у 30 (18,5 %) пациентов конкременты локализованы в почке, из которых 6 (3,7 %) пациентов имели коралловидный камень, а у 69 (42,6 %) — в мочеточнике. У 63 (38,9 %) пациентов определен билатеральный процесс.

В рамках исследования 12 пациентов с рецидивирующим уролитиазом — 7 (58,3 %) мужчин и 5 (41,7 %) женщин, в возрасте 44,5 ± 1,5 года, с давностью заболевания более 3 лет, получали комплекс противорецидивной терапии, сочетающий уроантисептики, растительные диуретики и активаторы фибринолиза.

Контрольную группу составили 35 практически здоровых людей.

Пациентам, наряду со стандартными лабораторными исследованиями определяли микробиоту мочевых камней и мочи с использованием газовой хроматографии – масс-спектрометрии (ГХ-МС) с определением микробных маркеров бактерий (в том числе анаэробных), вирусов, грибов общим числом 104 пробы. Для определения размеров и структуры комплексов БТХ использовали метод динамического светорассеивания при программируемом охлаждении общим числом 162 пробы.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты выполнения ГХ-МС показали, что у всех пациентов с рецидивирующим уролитиазом заболевание протекает на фоне крайне высокого уровня общей бактериальной нагрузки мочи, которая у этой группы пациентов определяется в диапазоне 59 661–65 769 к. ед. (62 715 ± 3054 к. ед.), результаты в контрольной группе варьируют в диапазоне 2250–2474 к. ед. (2362 ± 112 к. ед.). Применив метод динамического светорассеивания, мы получили схожие результаты и установили, что у пациентов с рецидивирующей формой уролитиаза молекулярные комплексы БТХ имеют значимо больший размер (1518,4 ± 12,3 нм), тогда как в контрольной группе эта величина значительно меньше — 111,4 ± 4,8 нм (см. таблицу).

 

Характеристики мочи, полученные при помощи газовой хроматографии – масс-спектрометрии и динамического светорассеивания до и после курса комплексной противорецидивной терапии

Characteristics of urine obtained by gas chromatography – mass spectrometry and dynamic light scattering before and after a course of complex anti-relapse therapy

Группа пациентов

Общая бактериальная нагрузка, к. ед.

Размер комплексов БТХ, нм

Рецидивирующий уролитиаз (n = 12)

  

до лечения

62715 ± 3054

1518,4 ± 12,3

после лечения

6317 ± 239

177,6 ± 6,4

Группа контроля (n = 35)

2362 ± 112

111,4 ± 4,8

 

В качестве противорецидивной терапии было проведено лечение пациентов по следующей схеме: никотинамид по 250 мг 1 раз в сутки (длительность приема 30 дней) + физиотерапия с использованием синусоидальных модулированных токов № 10 (длительность сеанса 20 мин), через 5 дней добавляли к лечению Канефрон Н по 2 драже 3 раза в сутки (длительность приема 30 дней) + урологические сборы по 1/2 ст. 4 раза в сутки (длительность приема 20 дней), спустя еще 10 дней добавили Блемарен (целевое рН 6,4–6,8) и спустя 5 дней Фуразидин по 100 мг 3 раза в сутки (10 дней) с последующим снижением дозировки на 50 мг 3 раза в сутки еще 10 дней (см. рисунок).

 

Схема комплексной противорецидивной терапии

Scheme of complex anti-relapse therapy

 

После проведенного курса лечения, по данным метода ГХ–МС, отмечено статистически значимое (p < 0,001) снижение уровня общей бактериальной нагрузки к уровню 6078–6556 к. ед. (6317 ± 239 к. ед), а по данным метода динамического светорассеивания определено существенное (p < 0,001) уменьшение размеров комплексов БТХ до значений 177,6 ± 6,4 нм (см. таблицу). Таким образом, полученые данные свидетельствуют о наличии прямой связи между уровнем общей бактериальной нагрузки и размеров комплексов БТХ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нарушение структуры БТХ, являющегося основным стабилизатором коллоидных свойств мочи, у пациентов с рецидивирующим типом уролитиаза сопряжено с крайне высоким уровнем общей бактериальной нагрузки и дисбалансом микробиоты мочи. В комплексе мер метафилактики необходимо использование средств и способов, направленных на регуляцию и восстановление баланса микробиоты мочевых путей, снижение уровня общей бактериальной нагрузки, что приведет к повышению стабильности уромодулина и позволит повысить качество проводимых мер метафилактики.

About the authors

Evgenii T. Goloshchapov

Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: goloshapov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4217-2241

Russian Federation, Saint Petersburg

Doctor of Medical Science, Professor, Department of Urology

Andrey Valerevich Chetverikov

City Hospital No. 15

Email: andrey-chetverikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1749-8584

Russian Federation, Saint Petersburg

Urologist

References

  1. Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012;486(7402):207-214. https://doi.org/10.1038/nature11234.
  2. Human Microbiome Project Consortium. A framework for human microbiome research. Nature. 2012;486(7402):215-221. https://doi.org/10.1038/nature11209.
  3. Romero V, Akpinar H, Assimos DG. Kidney stones: a global picture of prevalence, incidence, and associated risk factors. Rev Urol. 2010;2(2-3):86-96.
  4. Каприн А.Д., Аполихин О.И., Сивков А.В., и др. Анализ уронефрологической заболеваемости и смертности в Российской Федерации за 2003–2013 г. // Экспериментальная и клиническая урология. – 2015. – № 2. – С. 4–12. [Kaprin AD, Apolihin OI, Sivkov AV, et al. Analysis of uronephrological morbidity and mortality in Russian Federation for 2003-2013. Experimental and clinical urology. 2015;(2):4-12. (In Russ.)]
  5. Turney BW, Reynard JM, Noble JG, Keoghane SR. Trends in urological stone disease. BJU Int. 2012;109(7):1082-1087. https://doi.org/10.1111/j.1464-410X.2011.10495.x.
  6. Гаджиев Н.К., Малхасян В.А., Мазуренко Д.А., и др. Мочекаменная болезнь и метаболический синдром. Патофизиология камнеобразования // Экспериментальная и клиническая урология. – 2018. – № 1. – C. 66–75. [Gadzhiev NK. Malhasjan VA, Mazurenko DA, et al. Urolithiasis and metabolic syndrome. The pathophysiology of stone formation. Experimental and clinical urology. 2018;(4):66-75. (In Russ.)] https://doi.org/10.29188/2222-8543-2018-9-1-66-75.
  7. Аль-Шукри С.Х., Слесаревская М.Н., Кузьмин И.В. Литолитическая терапия уратного нефролитиаза // Урология. – 2016. – № 2. – С. 23–27. [Al-Shukri SKh, Slesarevskaya MN, Kuzmin IV. Litholytic therapy for urate nephrolithiasis. Urologiia. 2016(2): 23-27 (In Russ.)]
  8. Саенко В.С., Газимиев М.А., Песегов С.В., Аляев Ю.Г. Мочекаменная болезнь. Часть 5. Лекарственные средства, применяемые в медикаментозной метафилактике мочекаменной болезни // Урология. – 2019. – № 3. – С. 156–164. [Saenko VS, Gazimiev MA, Pesegov SV, Alyaev YuG. Urinary stone disease. Part V. Drugs used for metaphylaxis of urinary stone disease. Urologiia. 2019(3):156-164. (In Russ.)]. https://dx.doi.org/10.18565/urology.2019.3.156-164.
  9. Аль-Шукри С.Х., Слесаревская М.Н., Кузьмин И.В. Современные подходы к патогенезу, лечению и метафилактике уратного уролитиаза // Эффективная фармакотерапия. – 2019. – Т. 15. – № 16. – С. 46–50. [Al-Shukri SKh, Slesarevskaya M, Kuzmin I. Modern approaches to pathogenesis, treatment and metaphylaxis of urate urolithiasis. Effektivnaja farmakoterapija. 2019;15(16):46-50. (In Russ.)]. https://dx.doi.org/10.33978/2307-3586-2019-15-16-46-50.
  10. Голощапов Е.Т., Лукичев Г.Б., Игнашов Ю.А. Особенности нарушения гемостаза и фибринолиза при различных клинических формах мочекаменной болезни // Урологические ведомости. – 2013. – Т. 3. – № 1. – С. 8–11. [Goloshсhapov ET, Lukichev GB, Ignashov JuA. Features of hemostasis and fibrinolysis disorders in various clinical forms of urinary stone disease. Urologicheskie vedomosti. 2013;3(1):8-11. (In Russ.)]
  11. Голощапов Е.Т., Глазунова Е.В., Савенкова Т.А. Профилактика камнеобразования при двустороннем рецидивирующем нефролитиазе // Нефрология. 2008. – Т. 12. – № 3. – С. 89–94. [Goloshсhapov ET, Glazunova EV, Savenkova TA. Profilaktika kamneobrazovanija pri dvustoronnem recidivirujushhem nefrolitiaze. Nefrologija. 2008;12(3):89-94. (In Russ.)]
  12. Гусакова Д.А., Калинченко С.Ю., Камалов А.А., Тишова Ю.А. Факторы риска развития мочекаменной болезни у больных с метаболическим синдромом // Экспериментальная и клиническая урология. – 2013. – № 2. – C. 61–64. [Gusakova DA, Kalinchenko SYu., Kamalov AA, Tishova YuA. Risk factors for the development of the urolithiasis in patients with the metabolic syndrome. Experimental and clinical urology. 2013;(2):61-64. (In Russ.)]
  13. Чухловин А. Б., Эмануэль Ю. В., Напалкова О. В., и др. Роль локальных инфекций в генезе мочекаменной болезни // Нефрология. – 2011. – Т. 15. – № 3. – C. 11–17. [Chuhlovin AB, Jemanujel’ YuV, Napalkova OV, et al. Rol’ lokal’nyh infekcij v geneze mochekamennoj bolezni. Nefrologija. 2011;15(3):11-17. (In Russ.)]
  14. Голощапов Е.Т., Четвериков А.В., Белозеров Е.С. Инфекционный фактор в генезе мочевого камнеобразования // Урологические ведомости. – 2016. – Т. 6. – № 4. – C. 21–27. [Goloshchapov ET, Chetverikov AV, Belozerov ES. The infectious factor in the genesis of urinary stone formation. Urologicheskie vedomosti. 2016;6(4):21-27. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/uroved6421-27.
  15. Аль-Шукри С.Х., Голощапов Е.Т., Эмануэль Ю.В., Горбачев М.И. Белок Тамма – Хорсфалла — потенциальный маркер ранних стадий мочекаменной болезни и рецидивного камнеобразования // Урологические ведомости. – 2012. – Т. 2. – № 1. – C. 26–28. [Al-Shukri SKh, Goloshchapov ET, Emanuel YuV, Gorbachev MI. Tamm-Horsfall protein – potential marker of early stages urolithiasis and stone recurence // Urologicheskie vedomosti. 2012;2(1):26-28. https://doi.org/10.17816/uroved2126-28.
  16. Zasloff M. Antimicrobial peptides, innate immunity and the normally sterile urinary tract. J Am Soc Nephrol. 2007;18(11):2810–2816.
  17. Голощапов Е.Т. Прогнозирование и доклиническая диагностика риска мочевого камнеобразования с использованием биофизических технологий // Урологические ведомости. – 2016. – Т. 6. – № 2. – C. 11–15. [Goloshchapov ET. Prediction and preclinical diagnosis of the risk of urinary stone formation using biophysical technologies. Urologicheskie vedomosti. 2016;6(2): 11-15. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/uroved6211-15.
  18. Дутов В.В., Буймистр С.Ю., Русанова Е.В. Изменение микрофлоры мочи у пациентов с мочекаменной болезнью // Урология. – 2018. – № 6. – С. 32–36. [Dutov VV, Buymistr SYu, Rusanova EV. The changes in urine microflora in patients with urinary stone disease. Urologiia. 2018(6):32-36. (In Russ.)]. https://dx.doi.org/10.18565/urology.2018.6.32-36
  19. 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. – С. 74–81. [Chetverikov AV, Goloshchapov ET, Belozerov ES. Urinary microbiome and its effect on colloidal stability in patients with urolithiasis. Ulyanovsk Medico-Biological Journal. 2019;4:74-81. (In Russ.)]. https://doi.org/10.34014/2227-1848-2019-4-74-81.

Supplementary files

Supplementary Files Action
1.
Scheme of complex anti-relapse therapy

View (107KB) Indexing metadata

Statistics

Views

Abstract - 24

PDF (Russian) - 11

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2020 Goloshchapov E.T., Chetverikov A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies