宏基因组测序揭示鹿角形草酸钙结石形成者肠道微生物失调及草酸盐代谢通路表达降低

《Scientific Reports》：Gut microbiome composition and oxalate-related metabolic functions in staghorn calcium oxalate stone formers: a shotgun metagenomic analysis

摘要

本研究旨在利用鸟枪法宏基因组测序表征鹿角形草酸钙（CaOx）结石患者的肠道微生物组组成及与草酸盐相关的代谢功能，并确定特定细菌分类群和代谢通路是否与非泌尿系结石对照组存在差异。我们对2023年1月至2024年4月间接受经皮肾镜取石术的、年龄在21至75岁之间的成人进行了前瞻性研究，其部分或完全性鹿角形结石由> 80%的CaOx组成。选取无自述终身泌尿系结石病史的社区对照组，并按性别和最近可用年龄与结石形成者进行匹配。在干预前采集粪便样本，保存于稳定缓冲液中，并使用宏基因组鸟枪法测序进行分析。采用标准生物信息学流程评估微生物多样性、分类组成和代谢通路丰度。膳食摄入量和临床协变量被纳入多变量模型。根据宏基因组测序reads确定草酸杆菌（Oxalobacter formigenes）的检出率。结果：共纳入56名参与者（28例结石形成者，28例对照组）。结石形成者表现出显著降低的α多样性（Shannon指数和Chao1指数，p < 0.05）和独特的β多样性特征（PERMANOVA R2=0.030，p = 0.009），且独立于糖尿病、高血压、泌尿系结石病史和呼吸系统疾病。差异丰度分析显示，Erysipelatoclostridium ramosum SGB6744增加，而多种共生菌减少，包括Bifidobacterium adolescentis、Faecalibacterium spp.和Eubacterium rectale。探索性功能分析显示，与甘氨酸、丝氨酸和色氨酸代谢相关的细菌通路丰度降低，但在完全调整模型中经FDR校正后这些关联未保持显著性。与对照组相比，结石形成者中草酸杆菌的检出率更低（3.6% vs. 21.4%）。结论：鹿角形CaOx结石形成者表现出肠道微生物失调以及与内源性草酸盐处理相关的代谢通路表达降低。这些发现支持CaOx结石形成者存在独特的肠道微生物组特征，而功能性通路信号仍属探索性发现，需要在更大规模的机制研究中进一步验证。