尿路感染(UTI)是最常见的感染之一，即使经过治疗，它们也经常会反复复发。大多数尿路感染是由大肠杆菌引起的，这些细菌无害地生活在肠道中并扩散到尿道。然而，当通过粪便释放时，这些细菌会扩散到尿道，甚至进入膀胱，从而引起问题。传统观点认为，尿路感染经常复发是因为肠道中含有致病菌的细菌群不断在尿道中重新定居。在一项新的研究中，圣路易斯华盛顿大学医学院分子生物学教授ScottJ.Hultgren博士和他的团队推断，如果他们能够减少肠道中危险的大肠杆菌的数量，它们可能会降低发生尿路感染的机会。并可以预防一些反复感染。首先，研究人员确定了大肠杆菌在肠道中生存所需的基因。一组编码菌毛的基因，菌毛是大肠杆菌表面的毛发状附属物，使这些细菌能够像分子尼龙搭扣一样附着在组织上。如果没有这种菌毛，这些细菌就无法在肠道中繁殖。早期的研究发现，所识别的菌毛附着在膀胱表面的甘露糖上。菌毛利用附着的甘露糖与膀胱表面的甘露糖受体紧密结合，从而避免这些细菌在人排尿时被冲走。缺乏这种菌毛的细菌无法引起小鼠尿路感染。此前，Hultgren和合著者、华盛顿大学生物化学和分子生物物理学副教授JamesW.Janetka博士对甘露糖进行了化学修饰，产生了一类称为甘露糖苷的分子。虽然甘露糖苷与甘露糖相似，但这些细菌能够利用它们的菌毛与甘露糖苷更紧密地结合。与甘露糖受体不同，这些甘露糖苷不附着在膀胱壁上，因此细菌会附着在甘露糖苷而不是甘露糖受体上，并在尿液中被冲走。由于研究人员发现同样的菌毛也允许这些细菌与肠道结合，因此他们推断甘露糖苷治疗可以减少大肠中的大肠杆菌数量，从而可能防止细菌扩散到膀胱中。为了验证这一想法，他们将泌尿道致病性大肠杆菌菌株引入小鼠的膀胱和肠道，以模仿人类的情况。在患有尿路感染的女性中，这些引起膀胱问题的细菌通常存在于肠道中。研究人员给小鼠口服三剂甘露糖苷，然后测量最后一剂甘露糖苷后膀胱和肠道中的细菌数量。他们发现这些致病菌在膀胱中几乎被完全消除，它们在肠道中的数量下降了100倍，从每个样本1亿个细菌减少到每个样本100万个细菌。该论文的第一作者凯特琳·斯波尔丁（CaitlinSpaulding）表示，“虽然我们无法从肠道中完全消除这种细菌菌株，但这些结果仍然是有希望的。降低肠道中致病菌的数量意味着它们可以进入尿道并引起尿路感染……细菌的数量变少了。”研究人员研究的菌毛也存在于大多数大肠杆菌菌株和一些相关细菌物种中。理论上，甘露糖苷治疗可能会导致肠道中具有相同菌毛的其他细菌被尿液冲走，就像抗生素治疗同时杀死目标细菌和旁观细菌一样。去除无害细菌可能会为更危险的细菌在肠道中生长提供空间。这可能导致肠道紊乱，这是广谱抗生素治疗的已知风险之一。

研究人员与合著者、圣路易斯华盛顿大学医学院教授JeffreyI.Gordon博士合作，测量了甘露糖苷治疗后肠道微生物组的组成。他们发现，除了那些导致大多数尿路感染的细菌之外，甘露糖苷治疗对肠道细菌的影响很小。这与抗生素治疗后观察到的许多细菌物种丰度的大规模变化形成鲜明对比。“这一发现令人兴奋，因为我们开发了一种像分子手术刀一样的药物，”斯波尔丁说。“它专门去除你想要去除的目标细菌，同时保留微生物群落的其余部分。”细菌保持完整。”此外，鉴于甘露糖苷不是抗生素，它有可能用于治疗由抗生素耐药性细菌菌株引起的尿路感染。小鼠和女性之间尿路结构和行为的差异使得使用小鼠来治疗尿路感染具有挑战性。测试减少肠道细菌负荷是否真的能减少复发性尿路感染的数量。要回答这个问题，需要进行人体研究。