英文题目： Understanding the gut–kidney axis in nephrolithiasis:an analysis of the gut microbiota composition and functionality of stone formers
期刊名：Gut            发表时间： 2018.4.28        影响因子：  16.658 
研究背景：钙肾结石（CN）是一种慢性疾病，在高加索和阿拉伯族群中具有高患病率，以反复发作的肾绞痛和草酸钙结石为特征。肠道中的产甲酸草酸杆菌可能对特发性钙肾结石（ICN）具有抗结石作用，因此自从发现产甲酸草酸杆菌降解草酸盐活性以来，肠道菌群在钙肾结石发病机制中的作用就被假设，但是目前从未用宏基因组学进行全面研究。另外除了产甲酸草酸杆菌，人们推测草酸降解中可能存在其它细菌类群，然而，它们在ICN病理生理学中的作用尚不清楚。因此本研究目的是比较复发性特发性钙结石患者（SFs）和对照组粪便微生物组成和功能的差异。
研究设计：
        16S扩增子测序（V3区）：55名SFs患者(33个男性，22个女性，平均年龄48±11)和53名对照者(32个男性，21 个女性，平均年龄47±13)的粪便样本，用于了解肠道菌群结构组成；
        宏基因组测序：5名SFs患者和5名对照者的粪便样本，用于了解草酸盐降解微生物代谢途径；
        通过食物频率问卷比较组间饮食习惯；
        比较组间24小时尿液排泄的原发性和抗结石性因素（钙和草酸盐），将其作为微生物区系比较的协变量；
 
研究结果：
        SFs和对照的常规特征
         参与研究的55名SFs和53名对照者提供了用于宏基因组学分析的粪便样本。然而，8名参与者（3名SFs，5名对照）由于由于粪便标本的稀少与保存方式改变被排除在外。最后对52例SFs患者（男31例，女21例）和48例对照（男28例，女20例）进行分析。在线性或多项逻辑回归模型中，SFs患者与对照组在年龄、人体测量和肠道运动方面没有差异，但有较高的24小时钙和草酸盐排泄（表1）。SFs患者与对照组在总能量、营养素和盐摄入量没有差异，但是SFs患者的钙摄入量较低。

粪便菌群的多样性
       针对100个样本的稀释性曲线如图1所示，在最高测序深度时，SFs的Chao1多样性指数显著低于对照组（OTU 1460±363 vs 1658±297）（图1）。

        基于加权UniFrac矩阵和Bray Curtis的PCOA分析显示SFs患者与对照组在属水平上菌群组成有明显差异（图2）。

粪便微生物组成的分类学分析
        使用ANOVA发现SFs患者与对照组在拟杆菌门和厚壁菌门上有明显差异（表3）：SFs组具有较高丰度的拟杆菌门和较低丰度的厚壁菌门和柔膜菌门。

        使用多元回归分析（模型1, 2和3）和逐步回归法（模型4）考虑所有变量比较了SFs患者与对照组之间菌群的平均丰度差异，如表4所示：三个类群独立于协变量在SFs患者中丰度显著降低，分别是Dorea, Enterobacter和Faecalibacterium。

鉴定草酸盐降解菌
        所有粪便样本均检出产甲酸草酸杆菌，其具有非常低的丰度（在所有样品中均＜0.001%），其平均相对丰度在SFs和对照组之间没有显著差异，其它已知的具有降解草酸盐活性的已知细菌类群在SFs和对照组之间没有显著差异。然而使用多元回归分析（模型1, 2和3）和逐步回归法（模型4）发现，在SFs和对照中，五个细菌类群的相对丰度与UOE（24小时尿草酸排泄）显著相关（表5）。

宏基因组测序分析粪便菌群功能
        对5名SFs患者和5名对照者的粪便样本进行宏基因组测序，结果发现相对于对照组，SFs粪便样品中参与草酸盐降解的细菌基因丰度显著降低，例如甲酰基CoA转移酶和乙二酰-CoA脱羧酶(0.0021% vs 0.0041%)（图3）。

        皮尔森相关分析也证明了肠道菌群草酸盐降解基因表达与UOE（24小时尿草酸排泄）呈负相关性（图4A）。利用宏基因组学分析平台METAnnotatorX，鉴定到基因组中包含草酸降解基因的微生物类群，例如已知的草酸杆菌或者是以前未知的具有草酸盐降解特性的Escherichia coli, Eggerthella spp, Roseburia hominis, Bacteroides massiliensis, Clostridium citroniae。结果显示这些具有草酸降解特性的细菌类群的平均相对丰度在48个对照者中均显著高于所有52个SFs个体。10个样本的宏基因组测序鉴定到的降解草酸盐细菌数量与UOE（24小时尿草酸排泄）呈显著负相关性（图4B）。

结果总结：
        相对于对照组，SFs具有较低的粪便微生物多样性。
        在多变量分析中，三个类群（粪杆菌属、肠杆菌属、布莱克氏菌属）在SFs粪便样品中明显较少，而草酸菌丰富度在组间则没有差异。
        SFs粪便样品参与草酸盐降解的细菌基因丰度显著降低，与24小时草酸盐排泄呈负相关。
        草酸降解基因在5种以前未知的细菌中表达，其累积丰度与草酸尿呈负相关。
研究结论：
        特发性钙SFs患者的肠道微生物群组成和功能发生改变，这有助于了解肾结石的病理生理学。
        本研究会对临床实践产生怎样的影响？
        本研究首次从宏基因组方向对特发性钙SFs患者的肠道菌群进行了评价，暗示肠-肾轴在肾结石病理学中的存在。
        鉴定了一组未知的草酸降解肠道微生物类群，从而可用于影响ICN和高草酸尿过程的新型益生菌或功能食品的开发。