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为探究首次发热性尿路感染（fUTI）患儿肠道菌群变化，研究人员对比 17 例 fUTI 患儿与 18 例健康对照的肠道微生物组及代谢物。发现 fUTI 组 α 多样性（Shannon 指数）和益生菌丰度更低，母乳喂养时长影响菌群组成，机器学习模型显示相关指标可预测 fUTI 风险。
尿路感染（UTI）是儿童常见细菌感染，发热性尿路感染（fUTI）若不及时诊治，可能引发脓毒血症、肾瘢痕、慢性肾病和高血压等严重后果。其中，致病性大肠杆菌（UPEC）是 fUTI 的主要病原体，其被认为起源于肠道微生物组。肠道微生物组包含数十亿细菌、病毒、真菌等微生物，在消化、代谢、抵御病原体和调节免疫系统等方面发挥重要作用。已有研究表明，微生物组失调可能与多种疾病相关，且在婴儿 fUTI 的发病机制中可能扮演关键角色，但目前尚不清楚肠道微生物群的变化是否先于 fUTI 的发作并预测其发生。
为解决上述问题，来自查尔斯大学第二医学院儿科、斯洛伐克国家儿童疾病研究所等机构的研究人员开展了一项观察性研究，旨在比较首次 fUTI 患儿与健康对照组肠道微生物群组成的差异，并基于微生物特征和母乳喂养史预测 UTI，以更好地理解肠道微生物组在 fUTI 发生发展中的作用。该研究成果发表在《Pediatric Nephrology》。
研究人员采用了以下主要关键技术方法：收集 17 例首次 fUTI 患儿（28 天至 17 岁 + 365 天，具有发热、C 反应蛋白（CRP）高于 20mg/L、脓尿（>15 个元素 /μl 尿液）和显著菌尿（≥10?菌落 /mL））和 18 例无 UTI 或肾病病史的健康对照的粪便和尿液样本，样本采集均在抗生素治疗前进行。对粪便 DNA 进行提取和 16S rRNA 基因测序（V3-V4 区域），利用 CLARK 分类系统进行物种分类，通过 MOTHUR 软件计算多样性指标。采用核磁共振（NMR）分析粪便和尿液中的代谢物浓度。运用统计分析方法（独立 t 检验、Mann-Whitney U 检验、Spearman 相关系数、逻辑回归）和随机森林（RF）机器学习模型进行数据处理和预测分析。
研究结果
人口学数据
研究共纳入 17 例 fUTI 患儿和 18 例健康对照。fUTI 患儿平均年龄 2.73±2.98 岁，94.11%（16/17）的尿培养显示大肠杆菌为主要病原体，仅 1 例分离出产气克雷伯菌，对照组尿样本均无菌。所有 fUTI 患儿均无已知先天性肾脏和 urinary tract anomalies（CAKUT）或其他泌尿道畸形，11 例肾脏超声无异常，6 例单侧轻度肾盂扩张（SFU 1 级），均为非复杂性 fUTI。
微生物组分析
fUTI 组的 α 多样性（Shannon 指数）显著低于对照组（2.516±0.860 vs. 3.067±0.546，p=0.033）。主成分分析显示，fUTI 组与对照组在某些细菌分类群和门的丰度上存在显著差异。fUTI 组中有益菌和丁酸产生菌（如拟杆菌、粪杆菌、丁酸弧菌等）的相对丰度显著降低，而大肠杆菌的相对丰度增加。
代谢组分析
尿液和粪便样本的代谢物浓度存在显著差异。fUTI 组尿液中乙酸、丙酮、二甲胺（DMA）、三甲胺（TMA）、喹啉酸和次黄嘌呤的浓度较高，粪便中乳酸浓度较高，亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、富马酸的浓度较低。尽管 fUTI 组粪便中丁酸浓度低于对照组，但未达统计学显著差异（0.008 vs. 0.012，p=0.080），且粪便丁酸与粪杆菌、丁酸弧菌等细菌的丰度呈显著正相关。
fUTI 的预测因子
随机森林模型显示，Shannon 指数、大肠杆菌相对丰度、致病性细菌总和、丁酸产生菌总和、粪杆菌相对丰度和母乳喂养时长是 fUTI 的重要预测因子。逻辑回归模型结合母乳喂养时长、Shannon 指数、粪杆菌和大肠杆菌丰度，其受试者工作特征曲线下面积（AUC）达 0.87，显示出较强的预测能力。相关性分析表明，Shannon 指数与丁酸产生菌总和呈强正相关（r=0.70），与致病性细菌总和呈中度负相关（r=-0.55），提示高微生物多样性可能对 UTI 有保护作用。
研究结论与讨论
本研究表明，首次 fUTI 患儿的肠道微生物组发生显著变化，表现为 α 多样性降低和有益菌（如短链脂肪酸产生菌）丰度减少。机器学习模型确定 Shannon 指数、特定细菌分类群（粪杆菌、大肠杆菌）和母乳喂养时长是 fUTI 的强预测因子。研究强调了肠道微生物组在预防 fUTI 中的潜在作用，为理解 fUTI 的发病机制提供了新视角。
母乳喂养时长对肠道微生物群组成有显著影响，可减少致病菌丰度并促进有益菌群生长，这提示早期生活中可通过促进母乳喂养来调节肠道微生物群，降低 fUTI 风险。此外，肠道微生物群的代谢产物（如短链脂肪酸）与细菌丰度的相关性，进一步支持了肠道菌群失调及其代谢后果可能增加 fUTI 易感性的假设。
尽管研究存在样本量小、缺乏时间序列评估等局限性，但其在未接受抗生素治疗的同质儿科人群中，结合微生物组和代谢组分析，为肠道微生物组与 fUTI 的关联提供了新证据。未来需开展更大规模、长期随访的研究，进一步验证这些发现，并探索基于微生物组的干预措施在预防 fUTI 中的应用。
