《International Urology and Nephrology》：Characterizing the role of the urobiome in the pathogenesis of recurrent urinary tract infections (rUTIs): a systematic review
编辑推荐：
目的：复发性尿路感染（rUTI）与显著的发病率、反复抗菌药物暴露及日益严峻的抗菌药物耐药问题密切相关。新兴证据表明，泌尿系统微生物组（urobiome）的改变可能参与rUTI的发病过程。本系统评价旨在评估urobiome在rUTI发生与复发中的作用。方法：本系
目的：复发性尿路感染（rUTI）与显著的发病率、反复抗菌药物暴露及日益严峻的抗菌药物耐药问题密切相关。新兴证据表明，泌尿系统微生物组（urobiome）的改变可能参与rUTI的发病过程。本系统评价旨在评估urobiome在rUTI发生与复发中的作用。方法：本系统评价严格遵循PRISMA 2020指南，利用Covidence系统评价软件（Veritas Health Innovation，澳大利亚墨尔本）进行文献检索与管理。检索数据库包括Web of Science、MEDLINE、PubMed及CINAHL，时间跨度为2014年至2026年，末次检索日期为2026年2月1日。检索词涵盖“urobiome”“urinary microbiome”“urinary tract infection”及“recurrent urinary tract infection”。研究限定为英文发表且研究对象为人类。去重后，对213篇独特记录进行标题与摘要筛选，62篇文献进行全文评估。最终纳入21项直接评估复发性或慢性UTI人群或报告rUTI特定亚组的研究进行定性综合。数据提取内容包括研究设计、患者人群特征、rUTI定义、尿液采集方法、微生物组评估技术（包括16S rRNA测序及增强定量尿培养）、微生物多样性指标、分类学发现以及微生物组特征与rUTI结局的关联。鉴于研究设计、测序平台、尿液采集技术及rUTI定义存在异质性，未进行定量荟萃分析。研究结果以描述性方式综合，重点关注与复发感染相关的重复性微生物模式、多样性指标及临床相关的urobiome改变。结果：共21项研究符合纳入标准。rUTI与泌尿系统微生物生态改变相关，但多样性变化的方向在各研究中存在差异。常见的报道差异包括乳酸杆菌属（Lactobacillus）丰度改变，以及加德纳菌属（Gardnerella）、普雷沃菌属（Prevotella）和肠杆菌目（Enterobacterales）等类群的富集。机制研究提示细胞内细菌持留、生物膜形成、生态位转移及代谢物-微生物组相互作用参与其中。激素状态与抗菌药物暴露亦影响urobiome构成。各研究间仍存在显著的方法学异质性。结论：现有证据支持urobiome在rUTI发病机制中的潜在作用。微生物多样性改变、保护性微生物缺失及持续性细菌储库可能促进复发。未来需开展标准化的纵向与机制研究以明确因果关系，并指导靶向微生物组的治疗策略开发。
引言
复发性尿路感染（rUTI）定义为6个月内发作≥2次或12个月内发作≥3次，是影响全球女性的常见且具有重要临床意义的疾病。尽管急性尿路感染通常归因于上行性尿路病原体感染，最常见为大肠埃希菌（Escherichia coli），但约四分之一的女性在首次感染后会出现复发。rUTI严重损害患者生活质量，并导致反复抗菌药物暴露，进而引发对抗菌药物耐药及微生物组破坏的担忧。历史上，膀胱被认为处于无菌状态，复发感染主要归因于尿道周围及阴道储库的再感染。然而，增强定量尿培养（EQUC）及二代测序技术的进步证实了泌尿系统微生物组（urobiome）的存在。新兴证据表明，微生物组成改变、保护性微生物减少、细胞内细菌群落及生物膜形成可能参与感染的持续与复发。尽管urobiome的存在已得到广泛认可，但其在rUTI发病机制中的确切作用仍不明确。已发表研究在方法学、标本采集技术及测序平台方面存在较大差异，关于致病性与相关性微生物模式尚未达成共识。因此，本系统评价旨在综合现有证据，阐明urobiome在rUTI发病机制中的作用，重点关注微生物失调、宿主-微生物组相互作用、细胞内细菌持留及潜在的靶向微生物组治疗策略。
方法
本系统评价遵循系统评价与荟萃分析优先报告条目（PRISMA）指南。通过检索Web of Science、MEDLINE、PubMed及CINAHL数据库，共获得513条记录。检索时间限定为2014年至2026年，末次检索日期为2026年2月1日。检索策略结合使用“urobiome”“urinary microbiome”“urinary tract infection”及“recurrent urinary tract infection”等关键词，并根据各数据库索引词及功能进行调整。所有检索记录导入Covidence进行去重与筛选，剔除300条重复记录后，剩余213篇独特研究进行标题与摘要筛选，排除151篇后，62篇进入全文评估。最终41篇被排除，排除原因包括研究对象为急性UTI、下尿路症状、神经源性膀胱、烧伤、术后UTI、慢性导尿或肝硬化等，且未明确定义rUTI人群或rUTI亚组。最终21项研究纳入定性综合。纳入研究需评估人类rUTI或慢性UTI人群的urobiome，或报告可提取的rUTI亚组数据，研究类型包括分析性横断面研究、队列研究、病例对照研究、病例系列及干预性研究。排除急性或术后UTI、无症状菌尿、非rUTI人群的相关研究及综述、社论、摘要等非原创性文献。
采用乔安娜布里格斯研究所（JBI）针对不同类型研究的偏倚风险与质量评价工具进行独立评估。21项纳入研究中，17项为分析性横断面研究，1项为队列研究，2项为病例系列研究，1项为非随机前后对照研究。6项研究偏倚风险低，15项存在一定偏倚风险，无高风险研究。主要局限性包括样本量小、单中心设计、混杂因素控制不足、rUTI定义异质性及缺乏独立验证。数据提取内容包括研究设计、人群特征、rUTI定义、尿液采集方法、微生物组技术、多样性指标、分类学发现及与结局的关联。鉴于研究间异质性，未进行定量荟萃分析，结果以描述性方式综合。研究特征总结于补充表格中。
结果
基线urobiome构成与宿主决定因素
泌尿系统拥有区别于胃肠道与阴道的独特微生物组。健康状态下，urobiome通常具有高度多样性，与UTI或无症状菌尿（ASB）时的低多样性群落形成对比。urobiome多样性随年龄增长而增加，宿主遗传、绝经状态、产次及种族背景也是重要影响因素。无症状urobiome具有高度动态性，优势菌属甚至可在连续数日间发生转换，支持“多种短暂微生物状态”而非单一“正常”谱型的观点。然而，养老机构等特定环境中的个体urobiome可能数月保持稳定，衰弱程度与居住时长是重要驱动因素，居住时间越长，气球菌属（Aerococcus urinae）等潜在病原体丰度越高。总体而言，urobiome的高度变异性导致无症状与有症状状态间存在显著重叠，许多疑似UTI患者的微生物谱处于健康人群范围内。因此，临床症状不能仅由细菌存在解释，宿主免疫应答与炎症敏感性可能决定特定微生物状态是保持良性还是进展为疾病。
rUTI中的urobiome改变
成年女性rUTI：研究显示rUTI患者微生物组成发生改变，但多样性变化方向存在异质性，可表现为降低、升高或无显著差异，这取决于人群、对照、标本采集及分析方法。Huang等报道rUTI患者α多样性显著降低，尤其是物种丰富度，优势菌门为厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）；属水平上，乳杆菌属（Lactobacillus）、罗尔斯通菌属（Ralstonia）和普雷沃菌属（Prevotella）最常见，rUTI与罗尔斯通菌属、普雷沃菌属、戴阿利斯特杆菌属（Dialister）及棒状杆菌属（Corynebacterium）丰度增加，乳杆菌属和加德纳菌属减少相关。Yoo等在大样本队列中发现rUTI具有多样化微生物谱，常见菌属包括乳杆菌属、普雷沃菌属、肠杆菌目、埃希菌/志贺菌属（Escherichia/Shigella）及丙酸杆菌属（Propionibacterium）；绝经后女性表现为乳杆菌属减少，厌氧球菌属（Anaerococcus）和肠杆菌目增加；抗菌药物使用与主要尿路病原体检出减少及乳杆菌属增加相关，而益生菌使用降低了埃希菌/志贺菌属的流行率。Burnett等识别出5种主要培养模式：无生长、乳杆菌属阳性、肠球菌属（Enterococcus）阳性、埃希菌属阳性及克雷伯菌属（Klebsiella）阳性；尽管α多样性无组间差异，但特定微生物特征与症状模式相关，乳杆菌属与尿频、腰痛相关，克雷伯菌属则与更严重症状相关。Vaughan等在阴道雌激素治疗的绝经后女性中发现乳杆菌属丰度无法区分rUTI与对照组，但高级分析显示以厌氧菌属增加为特征的显著失调，尤其是每日抗菌药物预防者，普雷沃菌属、拟杆菌目（Bacteroidales）、梭状芽孢杆菌目（Clostridiales）、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）及放线菌门（Actinobacteria）存在差异。Yoo等比较急性单纯性膀胱炎（AUC）与复发性膀胱炎（RC），发现RC的微生物多样性显著更高；AUC通常由单一病原体（如埃希菌属）主导，而RC则呈现更复杂的微生物组成，包括鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、链球菌属（Streptococcus）及罗氏菌属（Rothia），支持RC是一种持续性泌尿系统失调状态的观点。Chen等的研究显示rUTI复发可源于同一大肠埃希菌菌株持留或新菌株获得，支持持留与再感染双重途径。
病原体特异性失调：研究强调泌尿生殖微生物组在rUTI发病中超越单一尿路致病性大肠埃希菌（UPEC）的作用。Yoo等发现加德纳菌属（Gardnerella vaginalis）与膀胱微生物组失调及症状性rUTI相关，非大肠埃希菌类群如乳杆菌属、嗜血杆菌属（Haemophilus）及考克菌属（Kocuria）被检出；细菌性阴道炎相关类群如阿托波菌属（Atopobium）、巨球形菌属（Megasphaera）及脲原体属（Ureaplasma）仅在rUTI患者中检测到，提示其作为生态促进因子的作用。微生物谱可分为三种尿型：埃希菌属主导型、加德纳菌属主导型及乳杆菌属主导型。加德纳菌属的临床意义可能取决于细菌负荷、共存微生物及更广泛的微生物群落背景，而非单纯存在与否。乳杆菌属通常被视为泌尿生殖稳态的保护因子，但其丰度并非总能区分rUTI患者与对照，且不同菌种或菌株效应各异。因此，两属的致病或保护意义需结合临床与生态背景解读。
urobiome的激素调节
雌激素状态显著影响绝经后女性urobiome构成。绝经后低雌激素状态通过减少糖原分泌、升高阴道pH值，创造利于尿路病原体定植的环境，导致萎缩性阴道炎。局部雌激素治疗（LET）或阴道雌激素（VE）可逆转上述改变，恢复泌尿生殖细胞学特征、pH值及血管分布，并促进向乳杆菌属主导群落转变，减少尿路病原体。LET还能降低机会性病原体如大芬戈尔德菌（Finegoldia magna）和产气克雷伯菌（Klebsiella aerogenes）的丰度。治疗反应在rUTI人群中更为显著，表现为微生物多样性和丰富度降低，提示向更稳定生态位转变。体重指数（BMI）与年龄亦影响多样性模式。然而，LET并未导致尿液中乳杆菌属丰度的特异性显著增加。综上，雌激素缺乏导致泌尿系统微生物生态位改变及UTI易感性增加，雌激素治疗通过恢复局部激素环境，支持保护性菌群、改善上皮完整性并降低感染风险。激素状态、抗菌药物暴露、阴道及泌尿系统微生物生态、尿路上皮完整性、宿主免疫及细菌持留间的相互作用共同构成rUTI的发病因素。
儿童urobiome与rUTI
儿童rUTI与发育因素：直接针对复发的儿科证据有限。Kelly等对3月龄至11岁儿童的导尿尿液分析显示，urobiome构成随年龄与性别变化。有≥3次UTI病史的儿童微生物多样性显著低于感染次数较少者，且多个类群丰度减少，提示反复感染或其治疗可能破坏多样化泌尿系统生态系统的发育。但横断面设计、小样本及预防性抗菌药物暴露限制了因果推断，需纵向儿科rUTI队列研究。
膀胱输尿管反流（VUR）与rUTI风险：Vitko等发现VUR伴肾瘢痕患儿的urobiome多表现为多尔菌属（Dorea）和埃希菌属主导，而健康对照多为普雷沃菌属和乳杆菌属主导。微生物组成亦随发热性rUTI病史显著变化。此外，VUR合并UTI患儿243种尿液代谢物（涉及能量与氨基酸代谢）显著改变，提示代谢特征有助于识别VUR相关肾损伤高风险儿童。
rUTI发病的机制与功能见解
生态建模与慢性感染：计算模型将泌尿系统动力学重新定义为生态系统失调而非孤立感染。Ceprnja等利用广义Lotka-Volterra模型（gLVM）识别γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）为膀胱炎相关类群，放线菌门（Actinobacteria）与拟杆菌纲（Bacteroidia）具有保护作用。纵向数据显示头孢氨苄可急剧减少肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae），但也耗竭有益乳杆菌属，导致假单胞菌科（Pseudomonadaceae）和白色念珠菌（Candida albicans）后续定植，表明抗菌治疗可能破坏微生物平衡并促进复发。Chieng等认为慢性UTI（cUTI）反映urobiome“重组”而非单一病原体作用，通过K-means聚类分析发现42个菌属在健康与疾病状态间显著转移；细胞分选分析显示cUTI中免疫靶向菌与定植菌的界限消失，与上皮脱落及屏障破坏相关；埃希菌-志贺菌属相关细菌指纹与更高疼痛及排尿评分相关，凸显传统中段尿培养的局限性，其灵敏度可能低于30%，尽管复发率很高。
毒力、竞争与定植抵抗：功能研究显示urobiome构成影响毒力基因表达与病原体行为。Jiang等发现rUTI队列的毒力因子基因（VFG）α多样性显著高于对照，VFG主要来源于大肠埃希菌O157:H7和克雷伯菌属，并与年龄、BMI及尿pH值相关；基于VFG的模型识别rUTI病史个体的准确率达83%。Johnson等证实共生乳杆菌属以菌种和菌株依赖性方式抑制主要尿路病原体，包括多重耐药（MDR）分离株；鼠李糖乳杆菌（L. rhamnosus）抑制作用强，而卷曲乳杆菌（L. crispatus）和詹氏乳杆菌（L. jensenii）效果较差；抑制作用主要依赖酸化，但加氏乳杆菌（L. gasseri）5006-2还利用耐热、细胞依赖性机制；尽管乳杆菌属可大幅降低大肠埃希菌密度，但体内共存现象提示病原体清除高度依赖于共生菌与病原体的比例。
细胞内与持留细菌储库：尿路病原体，特别是UPEC，能够侵入膀胱上皮细胞形成细胞内细菌群落（IBCs），这是UTI复发的关键机制。IBCs保护细菌免受抗菌药物及宿主免疫攻击，促进再感染。持留现象不限于大肠埃希菌，肺炎克雷伯菌、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）及嗜麦芽窄食单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）等亦可细胞内持留，并与症状相关。粪肠球菌可与奇异变形杆菌（Proteus mirabilis）共定植并形成坚固生物膜，导致抗菌药物耐受及持续性定植，尤其在导尿患者中。嗜麦芽窄食单胞菌也被鉴定为症状性患者的细胞内储库，即使标准培养阴性。传统尿培养的局限性在于无法检测细胞内细菌或低菌落计数感染，导致标准检测阴性时细胞内储库仍可能引发未来症状发作。因此，识别这些储库对于改进诊断及开发降低cUTI复发的治疗策略至关重要。
urobiome的代谢组与生化调节因子：代谢组学分析揭示了urobiome与泌尿生殖道生化环境的相互作用。Neugent等发现活动性rUTI伴随独特的代谢特征，包括11种尿液脂质如二酰甘油与神经酰胺，可能反映膀胱上皮损伤；大肠埃希菌在感染期间充当代谢枢纽，而保护性菌种如加氏乳杆菌（Lactobacillus gasseri）具有独特的代谢网络；脱氧胆酸被鉴定为预后标志物，高水平与复发风险增加及无复发生存期缩短相关。尿路上皮糖胺聚糖（GAG）层作为保护屏障及微生物支架位点，亦调节生化环境。绝经后女性尿液中以硫酸软骨素为主，其在活动性rUTI期间升高，反映屏障破坏；rUTI病史与雌激素替代治疗（EHT）与GAG模式改变相关，EHT富集特定硫酸软骨素二糖。GAG组成与微生物生态相关，失调相关类群如阴道阿托波菌（Atopobium vaginae）和肽菌属（Peptoniphilus）与硫酸软骨素负相关，而黏液棒状杆菌（Corynebacterium amycolatum）和巴氏葡萄球菌（Staphylococcus pasteuri）则与硫酸肝素或透明质酸正相关。综上，urobiome与脂质、胆汁酸及GAGs共同构成动态的生化生态。
urobiome研究的方法学考量
Hochstedler等强调标准尿培养（SUC）在rUTI女性研究中的局限性。SUC最初设计用于检测肾盂肾炎中的大肠埃希菌，优先生长肠杆菌科，可能遗漏临床相关微生物如粪肠球菌。相比之下，EQUC在导尿及清洁中段尿标本中均能检出更多独特菌种及尿路病原体。尿液采集方法显著影响微生物结果，导尿尿液更直接反映膀胱微生物组，而清洁中段尿反映更广泛的下泌尿生殖道，可能包含尿道、尿道周围、外阴及阴道微生物，导致多样性更高但过度检出与假阳性率增加。导尿EQUC提供了最具临床相关性的膀胱相关微生物评估，而导尿SUC灵敏度低，常遗漏EQUC检出的微生物。某些微生物如夏尔放线小杆菌（Actinotignum schaalii）和咽峡炎链球菌（Streptococcus anginosus）仅在清洁中段尿中被检出，提示其可能为尿道或尿道周围储库而非膀胱微生物组本身。因此，标本采集与检测方法的差异显著影响报告的urobiome构成，在比较研究或解读rUTI微生物特征时必须予以考虑。研究质量评估强调需谨慎解读因果关系。尽管部分研究采用了严格的标本采集与微生物组分析方法，但多为横断面设计，存在样本量小、选择偏倚及混杂因素调整不足等局限。前瞻性纵向证据权重更高，横断面关联及体外、机制发现应视为假设生成。缺乏随机试验与独立验证的微生物组特征限制了临床即时转化。观察性研究可识别微生物模式与rUTI的关联，但无法确定是失调导致复发，还是复发及其治疗、激素状态、衰老或基础泌尿疾病导致失调。反向因果与残余混杂必须予以考量。未来需开展感染前、中、后纵向采样，结合机制与干预研究，以确立时间顺序与因果关系。
结论
现有证据支持泌尿系统微生物生态改变与rUTI存在关联。微生物组成变化、潜在保护性共生菌丰度降低、细胞内细菌持留、生物膜形成及泌尿-阴道微生物组相互作用均可能促进复发易感性。然而，现有证据多为观察性且异质性高，因果关系尚未确立。目前仍缺乏可可靠预测复发或指导治疗的临床可用微生物组特征。未来需标准化采样方法、测序策略、分析技术及报告规范，以提高研究间可比性。亟需开展纵向、功能与干预性研究，以阐明urobiome与rUTI关联的机制，并确定靶向微生物组的非抗菌策略能否安全有效地纳入临床实践。
