Gut microbiota-regulated unconjugated bilirubin metabolism drives renal calcium oxalate crystal deposition.
研究背景
肾钙草酸盐（CaOx）结石形成与肠道微生物群失调及代谢紊乱相关，目前尚不清楚哪些关键信号代谢物通过肠 - 肾轴调节肾CaOx结晶沉积。本研究聚焦肠道微生物群调控的未结合胆红素（UCB）代谢在肾CaOx结晶病理性发生中的作用。
方法速览
- 动物实验：用大鼠和果蝇模型，通过健康粪菌移植（FMT）和UCB处理，观察肾CaOx结晶沉积变化。
- 代谢组学分析：采用超高效液相色谱 - 质谱联用技术（UHPLC - MS/MS）分析粪便代谢物。
- 细胞实验：用MDCK细胞体外实验，评估UCB对细胞凋亡、紧密连接蛋白表达和草酸盐分泌的影响。
- 统计分析：用R和Python软件进行t检验、ANOVA、Spearman相关分析等。
主要发现
- UCB与健康FMT调节的肾CaOx结晶沉积有关：健康FMT恢复晶体沉积大鼠肠道微生物多样性，减少肾CaOx结晶沉积。粪便代谢组学显示，UCB在晶体沉积组增加，健康FMT组降低，且UCB水平与肾结晶沉积正相关，其下游产物粪胆色素与肾结晶沉积负相关。
- 循环UCB与肾CaOx结晶沉积有关：EG处理诱导肾CaOx结晶沉积，血清和尿液中UCB水平升高，UCB/白蛋白比值在晶体沉积组升高，表明系统性UCB活性增强。
- UCB与临床CaOx结石形成有关：回顾性分析显示，CaOx结石患者血清总胆红素和UCB水平高，直接胆红素和白蛋白水平低，UCB/Alb比值升高。
- UCB加剧肾结晶沉积：果蝇和大鼠模型中，UCB摄入增加肾CaOx结晶沉积，且UCB水平与肾结晶沉积正相关。
- UCB促进CaOx晶体与肾小管上皮细胞的粘附：体外实验表明，UCB增加CaOx单水合物晶体与MDCK肾小管上皮细胞的粘附，诱导细胞凋亡，破坏紧密连接蛋白表达。
- UCB增强肾小管上皮细胞的草酸盐分泌：UCB处理增加MDCK细胞草酸盐分泌，与Slc26a6表达上调有关，还促进其在3D培养的MDCK囊泡中的膜定位。
- UCB促进CaOx晶体的结晶和聚集：UCB处理降低晶体表面ζ电位，增强CaOx晶体稳定性，促进成核和聚集，增加肾CaOx结晶沉积大小。
总结展望
本研究首次揭示UCB在肾CaOx结晶沉积中的重要作用，提出UCB/白蛋白比值作为评估UCB活性的重要指标。但研究主要集中在早期肾CaOx结晶沉积阶段，未涉及成熟结石形成过程，且果蝇模型有局限性，需在成熟结石模型和临床环境中进一步验证。