I ricercatori della Cleveland Clinic hanno trovato la prova definitiva di un microbioma renale che influenza la salute renale e la formazione di calcoli renali, dimostrando che il tratto urinario non è sterile e bassi livelli di batteri sono normali. La pubblicazione di Nature Communications descrive il rigoroso approccio multiforme utilizzato per identificare e caratterizzare la piccola comunità batterica combinando studi preclinici sull’uomo e in vitro. Hanno anche identificato alcuni batteri all’interno del microbioma che potrebbero promuovere o bloccare lo sviluppo di calcoli renali e hanno dimostrato che l’abuso di antibiotici (comunemente associato allo sviluppo di calcoli renali in un ambiente ospedaliero) ha distorto il microbioma verso batteri che promuovono i calcoli. Il team di scienziati spera che le sue scoperte aiutino a ribaltare il concetto di tratto urinario sterile e portino a migliori opzioni di prevenzione o trattamento per una condizione che non ha visto grandi progressi medici negli ultimi tre decenni.
I normali livelli di batteri nelle urine sono molto bassi, ma raramente sono pari a zero. Nonostante ciò, l’urobioma (il microbioma del tratto urinario) è stato un argomento dibattuto sin dalla sua scoperta nell’urina umana meno di 15 anni fa. Il primo autore e urologo José Agudelo, MD, che ha una vasta esperienza nella calcolosi urinaria, spiega che precedenti risultati indiretti di un microbioma renale hanno fornito prove convincenti ma hanno lasciato spazio a dubbi. Le comunità batteriche devono soddisfare tre criteri per essere considerate un vero microbioma: stabilità, coerenza, riproducibilità ed essere metabolicamente attive. I metodi del team hanno dimostrato ciascuno di questi aspetti per i batteri presenti nel tratto urinario. La loro ricerca ha anche dimostrato che i batteri che vivono nel tratto urinario non erano lì solo a causa della malattia, poiché li hanno trovati nel tratto urinario di persone senza prove di malattia urologica.
Altri studi avevano dimostrato che due specie identificate dai dottori Miller e Agudelo, E. coli e Lactobacillus crispatus, erano state associate rispettivamente alla presenza e all’assenza di calcoli renali. I ricercatori si sono chiesti se l’attività metabolica della loro comunità microbica appena scoperta avesse un ruolo nella formazione dei calcoli renali. Per vedere se il microbioma renale potesse influenzare la formazione dei calcoli, i ricercatori hanno coltivato batteri utilizzando una camera speciale che imita il movimento dell’urina nei nostri reni. Hanno quindi aggiunto le “materie prime” dei calcoli renali, ossalato e calcio, per vedere cosa succedeva. Diverse grandi strutture cristalline simili a calcoli si sono formate nelle camere in cui cresceva E. coli. Le analisi chimiche e a raggi X hanno rivelato che queste strutture erano indistinguibili dai calcoli renali umani. Nessun calcolo si è formato nelle camere in cui cresceva il Lactobacillus in questo modo.
La coltivazione dei due batteri insieme ha prodotto strutture cristalline molto piccole che erano strutturalmente e chimicamente diverse dai calcoli renali, indicando che il Lactobacillus in qualche modo blocca la capacità dell’E. coli di formare calcoli renali. Nei modelli preclinici, il team ha anche visto che l’uso eccessivo di antibiotici (in questo modello hanno usato la cefazolina) ha spostato l’equilibrio del microbioma renale dal sano Lactobacillus verso l’Escherichia coli che forma i calcoli. Ritengono che le loro scoperte, prese insieme, possano spiegare perché gli individui sottoposti a cicli di antibiotici a lungo termine sono più inclini a sviluppare calcoli renali. Il Dr. Agudelo afferma che le scoperte del suo team suggeriscono che diversi batteri producono molecole pro- e anti-calcoli renali, che desidera utilizzare in nuove tecniche terapeutiche e diagnostiche. Sta già lavorando per capire quali metaboliti batterici influenzano la formazione dei calcoli e in che modo.
Nel complesso, le scoperte supportano l’ipotesi che i reni ospitino un microbiota stabile e responsivo agli antibiotici che può influenzare la litogenesi dell’ossalato di calcio. Con la possibilità che è possibile agire in via preventiva attraverso l’integrazione dietetica con prodotti fermentati (es. yogurt, kefir), nonché preparazioni commercialmente disponibili. È stato pubblicato in questi giorni un trial clinico di ricercatori italiani che si sono portati avanti con l’ipotesi, testando l’associazione di probiotici, sali di potassio e di magnesio per impedire al cristalluria nei pazienti predisposti. La cristalluria è stata rivalutata a 1, 3, 6 e 12 mesi di follow-up. Dopo un mese dall’integrazione orale, nessun paziente ha segnalato cristalluria; a 3 mesi, tra i 20 partecipanti disponibili per la rivalutazione, ancora nessun paziente l’ha mostrata. Invece, la cristalluria è stata segnalata in tre pazienti (15%) a 6 mesi e in cinque pazienti (25%) a 12 mesi di follow-up.
Questo indica che il corretto bilanciamento del microbiota interno espande i suoi effetti al di là di quanto si ritiene.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Agudelo J, Chen X et al. Nat Commun. 2024 Dec; 15(1):10509.
Ribeiro FPB et al. Probiotics Antimicrob Proteins. 2024 Dec 13.
Hunthai S, Usawachintachit M et al. Sci Rep. 2024; 14(1):21924.
Xie J et al. Front Cell Infect Microbiol. 2024 Jun 7; 14:1394955.