人工膀胱揭示了引起尿路感染的细菌

这项研究今天发表在《科学进展》上，首次使用复杂的人体组织模型来探索引起尿路感染的六种常见物种的宿主和病原体之间的相互作用。研究结果表明，大多数医疗保健系统目前使用的“一刀切”的诊断和治疗方法是不够的。

尿路感染 (UTI) 是一个日益严重的问题，全球每年约有 4 亿例病例，估计有 25 万人因抗生素耐药性 (AMR) 而死亡。尽管尿路感染通常被认为是一种简单的细菌感染，但尽管进行了抗生素治疗，仍有 25-30% 的尿路感染在六个月内复发，但其原因尚不清楚。

尿路感染是一种主要影响女性的疾病，历来对其研究不足，资金不足，自亚历山大·弗莱明近一个世纪前发现抗生素以来，没有改进的抗感染治疗方法。诊断主要依靠中流尿培养法(试纸测试)，这是一种 20 世纪初的技术，已知会漏掉许多感染。

在这项研究中，伦敦大学学院的研究人员开发了能够模拟人体膀胱组织的生物环境和功能的三维细胞模型，以便在尽可能接近人体的条件下观察宿主和病原体之间的相互作用1。这些“迷你膀胱”暴露于人类膀胱中常见的六种细菌：大肠杆菌、粪肠球菌、铜绿假单胞菌、奇异变形杆菌、无乳链球菌和肺炎克雷伯菌。

伦敦大学学院医学部这项研究的资深作者 Jennifer Rohn 教授表示：“我们对各种尿路感染细菌种类和菌株进行了测试，发现了一个多样性的战场。关键的观察之一是坚持的重要性。如果你想成为一名成功的病原体，你就必须制定策略来帮助你在治疗中生存下来并躲避巡逻的免疫细胞，这意味着你可以继续战斗。

“一些‘好’和‘坏’的虫子在膀胱壁内形成豆荚，很可能是作为在这种恶劣环境中生存的一种方式。如果这种情况是由于友好的错误而发生的，那么这不是问题。但如果这种细菌引起感染，这会给诊断和治疗带来严重的问题，因为细菌不一定会在尿液样本中检测到，也不一定会处于口服抗生素可以接触到的位置。”

研究还发现，人类细胞非常擅长区分友好细菌和不那么友好的细菌，无论它们是否能够侵入膀胱壁。所有测试的“坏”细菌都会触发称为细胞因子的免疫分子的产生，以及膀胱壁顶层的脱落，而“好”细菌可以在膀胱壁上定殖而不触发免疫反应。

伦敦大学学院医学部的这项研究的第一作者卡洛斯·弗洛雷斯博士说：“根据我们的结果，下一代尿路感染诊断方法可以侧重于根据身体的反应来识别‘坏’细菌，而不是试图发现真正的细菌。”微生物组背景噪音中存在问题细菌。人类膀胱中的细菌种类和菌株太多，我们无法完全了解，但身体似乎很擅长区分朋友和敌人。”

研究结果表明，持续性尿路感染的有效治疗可能需要能够穿透人体组织，才能到达膀胱壁中的细菌群。伦敦大学学院的衍生公司AtoCap目前正在开发将药物输送到细胞内以靶向隐藏在那里的病原体的方法。

罗恩教授总结道：“这项研究证实了许多与持续性尿路感染作斗争的女性已经知道的事实，即目前诊断和治疗这些感染的方法是不够的。

“尿液试纸测试很可能漏掉隐藏在膀胱壁中的感染，特别是当患者对不适的第一反应是喝大量的水时，这会稀释测试结果。并非所有细菌都可以在实验室中培养，即使可以，也无法告诉我们这种菌株是否是感染的原因，或者它在膀胱壁中的位置是否会导致标准的三天抗生素疗程不太可能来消灭它。”