URINARY MICROBIOME AND ITS EFFECT ON COLLOIDAL STABILITY IN PATIENTS WITH UROLITHIASIS
Authors: Chetverikov A.V. , Goloshchapov E.T. , Belozerov E.S. 
Published: December 2019

The aim of the paper is to study the correlation between urinary microbiome and Tamm-Horsfall protein (THP) structure in urolithiasis, and also to examine the possibility of their remodelling in relapsed patients.
Materials and Methods. Two hundred seventy-three patients with urolithiasis underwent clinical and laboratory analysis. Among them there were 144 males (52.8 %) and 129 females (47.2 %), aged 21–76. Primary urolithiasis was observed in 142 patients (52.1 %); there were 131 relapsed patients (47.9 %), one-sided process was observed in 210 (76.3 %) and bilateral process in 63 subjects (23.7 %).
As part of the study, 12 relapsed patients with urolithiasis were chosen for complex anti-relapse treatment, including 7 males (58.3 %) and 5 females (41.7 %), aged 37–52. In 3 patients (25 %) there was a spontaneous discharge of calculi after lithokinetic therapy, in 9 patients – after surgical treatment (8 patients after contact ureterolithotripsy, 1 patient after percutaneous nephron-lithotripsy). Disease duration in all patients was ≥3 years. The control group consisted of 35 apparently healthy subjects. Along with the standard clinical study applicable in routine urological practice, patients underwent testing for microbiota of urinary stones and urine with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to detect microbial bacteria markers (including anaerobic), viruses, and fungi. Dynamic light scattering (DLS) with programmed cooling of urine samples was used to determine the size and structure of Tamm-Horsfall protein complexes.
Results. According to the GC-MS, the urine of patients with urolithiasis, especially relapsed ones, contain a great number of general bacteria. It is associated with microbiota imbalance and THP structural failure, whereas THP is the main stabilizer of urinary colloidal properties.
Conclusion. Based on results obtained, it is possible to say that there is a direct correlation between the level of the total bacterial load and the size of Tamm-Horsfall protein complexes. Complex anti-relapse therapy can reduce the total urinary bacterial load and, thus, increase the stability of THP molecule and reduce the frequency of urolithiasis relapses.
Keywords: urolithiasis, microbiota correction in urolithiasis, urinary microbiota, Tamm-Horsfall protein.
Цель работы – изучить взаимосвязь микробиома мочи и структуры белка Тамма–Хорсфалла (БТХ) при уролитиазе, а также возможность их коррекции у больных с рецидивирующим течением заболевания.
Материалы и методы. Клинико-лабораторный анализ проведен у 273 пациентов с мочекаменной болезнью, в т.ч. у 144 (52,8 %) мужчин и 129 (47,2 %) женщин возрастной группы 21–76 лет. Среди наблюдаемых пациентов у 142 (52,1 %) определен первичный уролитиаз, 131 (47,9 %) больной имел рецидивирующее течение, односторонний процесс отмечался у 210 (76,3 %) чел., билатеральный – у 63 (23,7 %).
В рамках исследования из общего числа пациентов были отобраны 12 больных с рецидивирующим течением уролитиаза для проведения комплексной противорецидивной терапии, среди которых 7 (58,3 %) мужчин и 5 (41,7 %) женщин в возрасте 37–52 лет. У 3 (25 %) пациентов имело место спонтанное отхождение конкрементов после литокинетической терапии, 9 пациентов – после перенесенного оперативного лечения (8 пациентов после КУЛТ, 1 пациент после ПНЛТ), все пациенты имели длительность заболевания ≥3 лет. Контрольную группу составили 35 практически здоровых лиц.
Пациентам, наряду со стандартным клиническим исследованием, принятым в рутинной урологической практике, проводилось определение микробиоты мочевых камней и мочи с использованием газовой хроматографии – масс-спектрометрии (ГхМС) с определением микробных маркеров бактерий (в т.ч. анаэробных), вирусов, грибов. Для определения размеров и структуры комплексов БТХ использовали метод динамического светорассеивания при программируемом охлаждении пробы мочи.
Результаты. Моча больных уролитиазом, особенно при рецидивирующем течении, по данным метода ГхМС, характеризуется высокими показателями общей бактериальной нагрузки, что сопряжено с дисбалансом микробиоты и нарушением структуры БТХ, являющегося основным стабилизатором коллоидных свойств мочи.
Выводы. На основании полученных в результате исследования данных можно говорить о наличии прямой корреляционной связи между уровнем общей бактериальной нагрузки и размерами комплексов БТХ. Использование комплексной противорецидивной терапии позволяет снизить показатели общей бактериальной нагрузки мочи, что приводит к повышению стабильности молекулы БТХ и позволяет уменьшить частоту рецидивов мочекаменной болезни.
Ключевые слова: мочекаменная болезнь, уролитиаз, коррекция микробиоты при уролитиазе, микробиота мочи, белок Тамма–Хорсфалла.