Überraschende EntdeckungBakterien spielen bislang ungeahnte Rolle bei Nierensteinen
Seit Jahrhunderten gelten die meisten Nierensteine als rein mineralische Gebilde. Nun entdecken Forscher erstmals lebende Bakterien tief im Inneren der Kristalle. Die Entdeckung könnte das Verständnis der schmerzhaften Krankheit grundlegend verändern.
Nierensteine quälen Menschen seit der Antike, wo sie das erste Mal beschrieben worden sind. Heute zählen die schmerzhaften Ablagerungen zu den häufigsten urologischen Erkrankungen weltweit. Dennoch haben Forscher offenbar bislang einen entscheidenden Aspekt übersehen - zumindest bei der mit Abstand häufigsten Form von Nierensteinen.
Ein US-Forschungsteam hat jetzt lebende Bakterien und bakterielle Biofilme in Kalziumoxalat-Steinen nachgewiesen. Diese machen rund 80 Prozent aller Nierensteine aus und galten bislang als rein mineralische Gebilde, entstanden durch die Kristallisation von Salzen im Urin. Die neuen Ergebnisse, veröffentlicht im Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS), stellen dieses Lehrbuchwissen nun infrage.
"Dieser Durchbruch stellt die lang gehegte Annahme infrage, dass sich diese Steine ausschließlich durch chemische und physikalische Prozesse bilden", sagt die Urologin und Studienautorin Kymora Scotland von der University of California Los Angeles (UCLA) laut Mitteilung. Stattdessen zeige sich, "dass Bakterien im Inneren der Steine vorkommen und möglicherweise aktiv zu ihrer Entstehung beitragen". Bislang war nur bekannt, dass Bakterien bei sogenannten Struvit-Steinen eine Rolle spielen - einer vergleichsweise seltenen Form, die nur zwei bis sechs Prozent der Fälle ausmacht. Für die deutlich häufigeren Kalziumsteine hingegen galt dies nicht.
Lebende Keime tief im Kristall
Die Entstehung von Kalziumoxalat-Steinen beginnt mit der sogenannten Nukleation: Winzige Kristalle bilden sich in übersättigtem Urin und wachsen weiter. "Die Kristallkeimbildung und das Kristallwachstum sind komplexe Prozesse, bei denen viele Faktoren - je nach Umweltbedingungen und physikalischen Eigenschaften - sowohl fördernd als auch hemmend wirken können", schreiben die Autoren in ihrer Studie.
Mit Elektronen- und Fluoreszenzmikroskopie untersuchten sie entfernte Nierensteine genauer - und fanden mehr als nur zufällige Anhaftungen. "Wir haben nicht nur einzelne Bakterien auf der Oberfläche entdeckt, sondern lebende Bakterien und sogar Biofilme, die in die Kristallstruktur eingebettet sind", so das Team.
Biofilme sind schleimartige Gemeinschaften von Mikroorganismen, die sich an Oberflächen festsetzen und besonders widerstandsfähig sind. Ihre Präsenz im Inneren der Steine deutet darauf hin, dass sie womöglich als Keim für die Kristallbildung dienen könnten.
Ein "organisch-anorganisches Biokomposit"
Die Forscher schlagen vor, Nierensteine daher künftig als "organisch-anorganisches Biokomposit" zu betrachten - also als Mischstruktur aus mineralischen und biologischen Bestandteilen. Selbst wenn herkömmliche klinische Tests keine Bakterien im Urin nachweisen, könnten Mikroben im Inneren der Steine verborgen bleiben.
"Wir haben einen neuen Mechanismus der Steinbildung gefunden, der erklären könnte, warum diese Steine so häufig sind", sagt Autorin Scotland. Die Ergebnisse könnten auch helfen, den Zusammenhang zwischen wiederkehrenden Harnwegsinfektionen und wiederholter Nierensteinbildung besser zu verstehen.
Nierensteine verursachen oft extreme Schmerzen. Zwar sind sie bei rechtzeitiger Behandlung meist nicht lebensbedrohlich, können jedoch ohne medizinische Versorgung zu schweren Komplikationen führen.
Sollte sich bestätigen, dass Bakterien aktiv an der Bildung von Kalziumsteinen beteiligt sind, könnte dies neue therapeutische Strategien eröffnen. "Indem wir diesen neuartigen Mechanismus aufgedeckt haben, eröffnen sich neue Ansätze, die das mikrobielle Umfeld von Nierensteinen gezielt behandeln", so Scotland. Noch sind allerdings viele Fragen offen. Das Team arbeite bereits an weiteren Untersuchungen, sagt sie. "Wir wollen genau verstehen, warum manche Patienten besonders anfällig für wiederkehrende Steinbildung sind, und was es an diesen speziellen Bakterienarten ist, das ihnen ermöglicht, die Kristallbildung auszulösen."