nefrНефрологияNephrology (Saint-Petersburg)1561-62742541-9439Pavlov First Saint-Petersburg State Medical University10.36485/1561-6274-2024-28-2-85-93PRGIJTnefr-2320Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL ARTICLES. EXPERIMENTAL INVESTIGATIONРоль микробиоты мочевого тракта и протеома мочи в патогенезе уролитиазаRole of urinary tract microbiota and urine proteome in urolithiasis pathogenesishttps://orcid.org/0000-0002-3756-0701ВерловН. А.VerlovN. A.

Верлов Николай Александрович, канд. биол. наук, заведующий Ресурсным центром ОМРБ

188300, г. Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова Роща д. 1

Nikolay A. Verlov, Ph.D., Head of Resource Center of the Molecular and Radiation Biophysics Division

188300, Leningradskaya oblast, Gatchina 1, mkr. Orlova roshcha

verlov_na@pnpi.nrcki.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6025-7367БурдаковВ. С.BurdakovV. S.

Бурдаков Владимир Станиславович, младший научный сотрудник

188300, г. Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова Роща д. 1

Vladimir S. Burdakov, staffscientist of the Molecular and Radiation Biophysics Division

188300, Leningradskaya oblast, Gatchina 1, mkr. Orlova roshcha

burdakov_vs@pnpi.nrcki.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3341-4344ИвановаЛ. А.IvanovaL. A.

Иванова Любовь Алексеевна, младший научный сотрудник

188300, г. Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова Роща д. 1

Lyubov A. Ivanova, staffscientist of the Molecular and Radiation Biophysics Division

188300, Leningradskaya oblast, Gatchina 1, mkr. Orlova roshcha

ivanova_la@pnpi.nrcki.ruhttps://orcid.org/0009-0003-5952-4773КулаковИ. А.KulakovI. A.

Кулаков Игнатий Анатольевич, старший лаборант

188300, г. Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова Роща д. 1

Ignatiy A. Kulakov, laboratory assistant of the Molecular and Radiation Biophysics Division

188300, Leningradskaya oblast, Gatchina 1, mkr. Orlova roshcha

kulakov_ia@pnpi.nrcki.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7887-4635БогдановА. А.BogdanovA. A.

Богданов Алексей Александрович

197758, Санкт-Петербург,  ул. Ленинградская, д. 68а

Aleksey A. Bogdanov

197758, Saint-Petersburg

bogdanov_aa@zdrav.spb.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2079-0439ЭмануэльВ. Л.EmanuelV. L.

Проф. Эмануэль Владимир Леонидович, д-р мед. наук

197022, Санкт-Петербург

Prof. Vladimir L. Emanuel, MD, PhD, DMedSci, head

197022, Saint-Petersburg

vladimirem1@gmail.comПетербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»РоссияPetersburg Nuclear Physics Institute named by B.P.Konstantinov of NRC «Kurchatov Institute»Russian FederationСанкт-Петербургский клинический научно-практический центр специализированных видов медицинской помощи (онкологический) имени Н.П. НапалковаРоссияNapalkov State Budgetary Healthcare Institution «Saint-Petersburg clinical scientific and practical center for specialised types of medical care (oncological)»Russian Federationкафедра клинической лабораторной диагностики, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. ПавловаРоссияPavlov First Saint Petersburg State Medical University, Department of Clinical Laboratory DiagnosticsRussian Federation2024150720242828593Copyright © Верлов Н.А., Бурдаков В.С., Иванова Л.А., Кулаков И.А., Богданов А.А., Эмануэль В.Л., 20242024Верлов Н.А., Бурдаков В.С., Иванова Л.А., Кулаков И.А., Богданов А.А., Эмануэль В.Л.Verlov N.A., Burdakov V.S., Ivanova L.A., Kulakov I.A., Bogdanov A.A., Emanuel V.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.nephrolog.ru/jour/article/view/2320

Патогенетический подход к метафилактике уролитиаза повсеместно является социально-значимой проблемой здравоохранения ввиду роста заболеваемости и особенно его рецидивирующего течения, несмотря на достижения фармакотерапии и применение литотрипсии. Патологический кристаллогенез рассматривается как следствие превышение порога растворимости ряда минеральных компонентов мочи, с одной стороны, и как следствие посттрансляционных дефектов основного протеома мочеобразования – уромодулина (UMOD), демонстрирующего у здоровых саногенетическую систему обеспечения стабильности биофизического гомеостаза: коллоидных свойств мочи. Однако, кроме этого, UMOD, связывая маннозо-зависимые пили инфекционных агентов, блокирует контакт бактерий с уротелиоцитами, притом что инфицирование мочевого тракта является известным фактором уролитиаза. Путем моделирования мочи у здоровых лиц соинкубацией с бактериями Е.сoli  продемонстрировано снижение концентрации полимеризованного уромодулина в моче, как  фактор увеличения риска образования кристаллов оксалата кальция. 

The pathogenetic approach to the metaphylaxis of urolithiasis is universally a socially significant health problem due to the increase in morbidity and, especially, its recurrent course, despite the achievements of pharmacotherapy and the use of lithotripsy. Pathological crystallogenesis is considered as a consequence of exceeding the solubility threshold of a number of mineral components of urine, on the one hand, and as a consequence of posttranslational defects of the main proteome of urination - uromodulin (UMOD), demonstrating in healthy people a sanogenetic system for ensuring the stability of biophysical homeostasis: colloidal properties of urine. However, in addition, UMOD, by binding mannose-dependent pills of infectious agents, blocks the contact of bacteria with urotheliocytes, despite the fact that infection of the urinary tract is a known factor of urolithiasis. By modeling the urine of healthy individuals by coincubation with E. coli bacteria, a decrease in the concentration of polymerized uromodulin in urine was demonstrated as a factor in increasing the risk of formation of calcium oxalate crystals

уролитиазбиокристалломикапротеомуромодулинбиофизический гомеостазколлоидные свойства мочиЕ. сoliоксалат кальцияurolithiasisbiocrystallomicsproteomeuromodulinbiophysical homeostasisurine colloidal propertiesЕ. сolicalcium oxalateработа выполнена в рамках государственного задания по теме: «Изучение молекулярных и клеточных компонентов патогенеза социальнозначимых заболеваний для разработки методов ранней диагностики и лечения.» (регистрационный номер №121060200125-2).supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Project No. № 121060200127-6).ReferencesPak CY. Kidney stones. Lancet 1998;351(9118):1797–1801. doi:10.1016/S0140-6736(98)01295-1Pak CY. Kidney stones. Lancet 1998;351(9118):1797–1801. doi:10.1016/S0140-6736(98)01295-1Coe FL, Parks JH, Asplin JR. The pathogenesis and treatment of kidney stones. N Engl J Med 1992;327(16):1141–1152. doi:10.1056/NEJM199210153271607Coe FL, Parks JH, Asplin JR. The pathogenesis and treatment of kidney stones. N Engl J Med 1992;327(16):1141–1152. doi:10.1056/NEJM199210153271607Curhan GC, Willett WC, Speizer FE, Stampfer MJ. Twentyfour-hour urine chemistries and the risk of kidney stones among women and men. Kidney Int 2001;59(6):2290–2298. doi:10.1046/j.1523-1755.2001.00746.xCurhan GC, Willett WC, Speizer FE, Stampfer MJ. Twentyfour-hour urine chemistries and the risk of kidney stones among women and men. Kidney Int 2001;59(6):2290–2298. doi:10.1046/j.1523-1755.2001.00746.xBorghi L, Guerra A, Meschi T et al. Relationship between supersaturation and calcium oxalate crystallization in normals and idiopathic calcium oxalate stone formers. Kidney Int 1999;55(3):1041–1050. doi:10.1046/j.1523-1755.1999.0550031041.xBorghi L, Guerra A, Meschi T et al. Relationship between supersaturation and calcium oxalate crystallization in normals and idiopathic calcium oxalate stone formers. Kidney Int 1999;55(3):1041–1050. doi:10.1046/j.1523-1755.1999.0550031041.xBorghi L, Meschi T, Amato F, Briganti A, Novarini A, Giannini A. Urinary volume, water and recurrences in idiopathic calcium nephrolithiasis: a 5-year randomized prospective study. J Urol 1996;155(3):839–843Borghi L, Meschi T, Amato F, Briganti A, Novarini A, Giannini A. Urinary volume, water and recurrences in idiopathic calcium nephrolithiasis: a 5-year randomized prospective study. J Urol 1996;155(3):839–843Flannigan R, Choy WH, Chew B, Lange D. Renal struvite stones-pathogenesis, microbiology, and management strategies. Nat Rev Urol 2014;11(6):333–341. doi:10.1038/nrurol.2014.99Flannigan R, Choy WH, Chew B, Lange D. Renal struvite stones-pathogenesis, microbiology, and management strategies. Nat Rev Urol 2014;11(6):333–341. doi:10.1038/nrurol.2014.99Pak CY, Poindexter JR, Adams-Huet B, Pearle MS. Predictive value of kidney stone composition in the detection of metabolic abnormalities. Am J Med 2003;115(1):26–32. doi:10.1016/s0002-9343(03)00201-8Pak CY, Poindexter JR, Adams-Huet B, Pearle MS. Predictive value of kidney stone composition in the detection of metabolic abnormalities. Am J Med 2003;115(1):26–32. doi:10.1016/s0002-9343(03)00201-8Thompson RB, Stamey TA. Bacteriology of infected stones. Urology 1973;2(6):627–633. doi:10.1016/0090-4295(73)90323-3Thompson RB, Stamey TA. Bacteriology of infected stones. Urology 1973;2(6):627–633. doi:10.1016/0090-4295(73)90323-3Tavichakorntrakool R, Prasongwattana V, Sungkeeree S, et al. Extensive characterizations of bacteria isolated from catheterized urine and stone matrices in patients with nephrolithiasis. Nephrol Dial Transplant Off Publ Eur Dial Transpl Assoc – Eur Ren Assoc 2012;27(11):4125–4130. doi:10.1093/ndt/gfs057Tavichakorntrakool R, Prasongwattana V, Sungkeeree S, et al. Extensive characterizations of bacteria isolated from catheterized urine and stone matrices in patients with nephrolithiasis. Nephrol Dial Transplant Off Publ Eur Dial Transpl Assoc – Eur Ren Assoc 2012;27(11):4125–4130. doi:10.1093/ndt/gfs057Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 1976;72:248–254. doi: 10.1006/abio.1976.9999Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 1976;72:248–254. doi: 10.1006/abio.1976.9999Kobayashi K, Fukuoka S. Conditions for solubilization of Tamm-Horsfall protein/uromodulin in human urine and establishment of a sensitive and accurate enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) method. Arch Biochem Biophys 2001;388(1):113–120. doi:10.1006/abbi.2000.2265Kobayashi K, Fukuoka S. Conditions for solubilization of Tamm-Horsfall protein/uromodulin in human urine and establishment of a sensitive and accurate enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) method. Arch Biochem Biophys 2001;388(1):113–120. doi:10.1006/abbi.2000.2265Chevallet M, Luche S, Rabilloud T. Silver staining of proteins in polyacrylamide gels. Nat Protoc 2006;1(4):1852–1858. doi:10.1038/nprot.2006.288Chevallet M, Luche S, Rabilloud T. Silver staining of proteins in polyacrylamide gels. Nat Protoc 2006;1(4):1852–1858. doi:10.1038/nprot.2006.288Porowski T, Zoch-Zwierz W, Wasilewska A, Spotyk A, Konstantynowicz J. Normative data on the Bonn Risk Index for calcium oxalate crystallization in healthy children. Pediatr Nephrol Berl Ger 2007;22(4):514–520. doi:10.1007/s00467-006-0383-0Porowski T, Zoch-Zwierz W, Wasilewska A, Spotyk A, Konstantynowicz J. Normative data on the Bonn Risk Index for calcium oxalate crystallization in healthy children. Pediatr Nephrol Berl Ger 2007;22(4):514–520. doi:10.1007/s00467-006-0383-0Laube N, Schneider A, Hesse A. A new approach to calculate the risk of calcium oxalate crystallization from unprepared native urine. Urol Res 2000;28(4):274–280. doi:10.1007/s002400000124Laube N, Schneider A, Hesse A. A new approach to calculate the risk of calcium oxalate crystallization from unprepared native urine. Urol Res 2000;28(4):274–280. doi:10.1007/s002400000124Schaeffer C, Santambrogio S, Perucca S, Casari G, Rampoldi L. Analysis of uromodulin polymerization provides new insights into the mechanisms regulating ZP domain-mediated protein assembly. Mol Biol Cell 2009;20(2):589–599. doi:10.1091/mbc.e08-08-0876Schaeffer C, Santambrogio S, Perucca S, Casari G, Rampoldi L. Analysis of uromodulin polymerization provides new insights into the mechanisms regulating ZP domain-mediated protein assembly. Mol Biol Cell 2009;20(2):589–599. doi:10.1091/mbc.e08-08-0876

The authors declare that there are no conflicts of interest present.