第二节 正常尿路微生态

一、人类微生物组计划

近些年来，随着对人体微生态的研究逐渐加深，人们才开始接受在人体的大多数部位并非无菌状态，并且这些细菌主要为非致病菌。然而在医学研究中，传统思想关注到的主要为致病菌，因此人们对于人体自然居住或共生菌的认知少之甚少。实际上，在健康状态下，人体内也存在着各种微生物，如细菌、真菌、病毒和原生动物，并且人体内所包含的微生物细胞大约是人体细胞的10倍。

人类微生物组计划（human microbiome project，HMP）最初于2008年启动，目的是对人类微生物组进行全面描述，并分析其在人类健康和疾病中的作用。2012年，HMP对242名健康人进行了调查。此项工作为研究人员提供了一个初步用来描述健康和疾病人群中微生物群落的框架。尽管在对如何定义“有益”微生物群这一结论时仍存在着许多争议，但就目前研究进展而言可以得出如下比较重要的结果：首先，微生物群落的特征通常不只依赖其中某一种微生物的属性，而以某一组微生物的属性为特征；其次，尽管不同群体的微生物群落各有其特点，但“有益”微生物所发挥的作用往往是相似的。

处理尿液通常采用标准尿培养的方法，这种方法主要针对尿液中快速生长的需氧微生物，而对检测尿液中厌氧及生长缓慢的微生物有很大局限性，导致业内长期以来认为在健康人群的膀胱和尿液中是无菌的。因此，在HMP成立早期，并没有涉及对尿液微生物群的研究，使得对尿路微生物组的研究落后于人体其他微生物组的研究数年。随着分子生物学技术和培养方法的进步，如16s核糖体核糖核酸（ribosomal RNA，rRNA）测序和增强尿培养（EQUC）技术等的出现，使人们对尿路微生物的认知变得更加全面。EQUC技术结合了多种不同的培养基、需氧和厌氧条件以及不同的生长温度，能够分离培养出尿液中80%的细菌，而在标准尿培养的结果中，大多数没有细菌生长（图1-2-2-1）。

虽然我们对于尿路微生物的认识还处于初级阶段，且目前仍有许多未知需要探索，但这些开创性的研究改变了临床上对于“膀胱中是无菌环境”“泌尿道症状是由于某单一病原体感染导致”的刻板认知。研究者们结合在尿路微生物群和微生物组的新发现，将有助于临床治疗和对疾病发病机制的理解。那么这一过程中，最重要的一步就是了解正常尿路微生态的特征，以确定群落中微生物组成与临床疾病之间的联系。尽管缺乏对健康人群中微生物群落的全面认识，但能确定的是，微生物失调（如有益菌的缺失）与多种临床疾病相关，如炎症性肠病、多发性硬化症、糖尿病、过敏、哮喘、自闭症和肿瘤。同样，利用微生物失调这一概念解释泌尿系统疾病的发生，是非常有意义的。这使得临床医师意识到，某些泌尿道疾病可能是由微生物群落失调引起的，而不是单纯的病原体入侵，这也为预防、诊断和治疗疾病提供了新方法。

目前检测、培养尿液微生物的方法逐步趋于成熟，但是样本间存在性别、数量以及采样方式的差异，也会导致测序及培养结果的不同，这一点在对尿路微生物的研究中是非常重要的。现阶段，在对尿路微生物的报道中，在属水平上，乳杆菌属和链球菌属是最常被报道的菌，并且在属水平中皆都为乳酸菌，其在包括泌尿道在内的体内组织中发挥着抵御病原体的保护作用。相比而言，如伯克霍尔德菌属、克雷伯菌属、罗河杆菌属、韦荣球菌属则在泌尿道中检出率较低。

二、女性尿路微生物

起初，女性尿路微生物检测是十分困难的，主要有两个原因：第一，在获取膀胱中尿液时必须防止其被阴道中的细菌所污染；第二，检测到的DNA必须证明其来源为活菌。为了克服第一个难题，美国芝加哥洛约拉大学的研究者采取耻骨上穿刺法（suprapubic aspiration，SPA）从膀胱中直接获取尿液样本，此方法收集的尿液可避免被外阴及阴道污染的可能。随后，使用16s rRNA测序的方法，将SPA样本中的细菌DNA与经尿道导尿管（transurethral catheter，TUC）获得的样本中的细菌DNA进行比较。为了判断获得的样本是否被阴道所污染，将TUC样本与中段尿样本和阴道拭子进行比较。结果发现，SPA和TUC尿液菌群具有相似的特征，但与中段尿和阴道拭子则不同，因此可以得出膀胱中含有细菌DNA的结论。那么，另外一个问题随之而来，如何判断检测到尿液中的细菌DNA来自活细菌，而不是死亡的细胞DNA或尿液中游离的DNA呢？洛约拉大学的研究者在先前的工作中已经对膀胱中能检测到的细菌利用16s rRNA测序技术进行了分类鉴定。虽然大多数检测到的细菌是可培养的，但由于标准尿培养（将1μL尿液在血平板和麦康凯琼脂培养基培养24h）的条件单一且时间较短，导致大部分菌群无法生长，因此一种增强尿培养（EQUC）技术被推行。与标准尿培养不同，EQUC将更多的尿液（100μL）在多种培养基上培养48h，并在不同的大气培养环境（如高浓度CO₂、缺氧）下培养。与测序结果相对应，大部分检测到的微生物可以通过此方法培养出。

群体分型（分层/层化，stratification）是一种有助于更好地理解人类身心健康等复杂生物问题的有效方法。2011年，MetaHIT团队将这种方法应用到肠道微生物中，提出“肠型”的概念，由此可以将不同的群落组成定义为肠型，这对描述肠道微生物群落结构非常有效。而随着对尿路微生物的探索，同样可以将此方法进行合理的使用，越来越多的研究者逐渐认可“尿型”这一概念。这种方法有助于对某个群落进行描述，并可能用于指导临床实践。当然，在每个群落中也可以使用生态参数进行描述，如多样性、稳定性或恢复力。在对无泌尿系统疾病的成年女性中导尿样本的研究发现，不同尿型的多种尿路微生物群落的状态和结构与尿路维持健康状态有关。在健康人群尿型中，最常见的主要是由乳酸菌属构成，这种属同样寄生于阴道内。虽然尚有证据支持女性泌尿道与生殖道内的乳酸菌属可能为同一来源，但此结论仍有待考证。事实上，乳酸菌属被认为在身体的许多部位发挥着保护作用。其他常见的尿型主要由加德纳菌属、链球菌属、葡萄球菌属、棒状杆菌属和大肠埃希菌属构成。随着年龄变化，尿型也会发生变化。比如以加德纳菌属为主的尿型在绝经前女性中更常见，而以大肠埃希菌为主的尿型在绝经后女性中更常见。即使在短期内，尿型会有一定的波动性，但长期观察发现尿型仍是处于稳定状态，其往往会在以乳酸菌属为主的群落和以加德纳菌属为主的群落中相互转换。导致这种短期内的波动与两种因素有关，一种是内在因素（月经周期），另一种是外在因素（通过阴道进行性交）。然而尿路微生态似乎有某种弹性，能够在数天内恢复到正常状态。

成年女性的尿路微生态与发生泌尿道感染（UTI）的易感性有关。尤其在进行盆腔手术导尿或其他经尿路操作等高危时期，尿路微生态更容易受到影响。性交、妊娠后女性的UTI患病率会有所升高，这也有可能与尿路微生态有关。因此，对尿路微生态的特征进行风险分层，可以有效地进行具有针对性措施以预防和改善临床症状。除此之外，成年女性的尿路微生物与常见的尿失禁有关，主要包括急迫性尿失禁（urgent urinary incontinence，UUI）和压力性尿失禁（stress urinary incontinence，SUI）。在一项对接受口服索利那新治疗UUI的女性中，发现药物疗效似乎与治疗前的尿路微生物有关。而其中在对药物具有明显疗效的女性中发现，症状获得改善的尿路微生物具有与正常尿路微生物相似的特征。这些尿路微生物群中物种很少，并且通常是以乳酸菌为优势菌种。相比之下，治疗无效的女性具有更复杂的微生物群并且没有优势菌。这也为尿路微生物群作为抗胆碱能药物（索利那新）治疗反应的预测因子提供了可能。此外，药物的治疗反应同样与尿路微生态的恢复力和稳定性有关，目前仍需要更多的研究来佐证其与药物治疗反应之间的关系，由此帮助临床医师提供和指导个性化治疗，改善患者预后。

三、男性尿路微生物

早期研究表明，男性排尿获取的尿液微生物组与远端尿道中的微生物组相似，此外，在有性传播感染和非性传播感染的男性尿液微生物组是不同的，并且尿道微生物组可能受到性活动的影响。显然，在研究尿路微生物时，如何避免样本的污染以及确保样本的代表性无疑是至关重要的。在男性中，晨尿样本所检测到的微生物群与远端尿道拭子检测到的微生物群落则非常相似。种种迹象表明，对尿液进行分析检测时，尿液所携带的近端尿道中的微生物会被远端尿道中含量较高的微生物所掩盖。在一项比较使用TUC采集和中段尿采集的尿液样本中发现，在中段尿样本中，通过EQUC技术检测样本的细菌检出率为96%，16s rRNA测序技术检出率为80%，总检出率为98%。而在TUC样本中，相应的细菌检出率分别为29%、27%、39%。

最新的研究证实，男性尿路微生物与下尿路症状（lower urinary tract symptoms，LUTS）有关。良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）是老年男性常见疾病，常伴发尿频、尿急等泌尿系统症状。通过将BPH患者尿液与正常男性尿液进行分析，结果表明其尿路微生物间存在明显差异。并且，在对BPH患者进行国际前列腺症状评分（international prostate symptom score，IPSS）中发现，分数的增加与男性膀胱内微生物存在相关性，并且随着尿液中微生物的检测率增加，IPSS评分的严重程度也随之增加。然而，由于人们对这些给人类带来痛苦的疾病了解较少，目前也没有有效的治疗手段，因此推进对尿液微生物组的研究，为患有慢性前列腺炎/慢性骨盆疼痛综合征的男性带来了新的希望。

而这种微生物之间的差异不只出现于BPH患者中，在诊断为前列腺癌患者的尿液微生物群也存在着显著差异。有趣的是，前列腺癌组患者的精液和前列腺液中大肠埃希菌数量较高，而尿液中大肠埃希菌数量则较低。此外，前列腺癌患者精液中肠球菌数量较高，而尿液和前列腺分泌物样本中肠球菌数量无显著差异。若将微生物不视为前列腺癌的致病因素，而将其作为前列腺癌患者诊断或对治疗反应的检测指标，是否更具有临床意义，值得研究者们深入讨论。

（吴芃　编　郑波　审）