Mindestens jeder elfte Erwachsene in Deutschland ist einmal im Leben von Nierensteinen (»Nephrolithen«) betroffen: harten Ablagerungen aus kristallisierten Harnbestandteilen im Organ, die schmerzhafte Koliken und blutigen Urin verursachen können. Als Ursachen galten bislang eine mangelnde Flüssigkeitszufuhr, erbliche Vorbelastungen oder Stoffwechselstörungen. Eine Untersuchung von William Schmidt von der University of California in Los Angeles und seinem Team deutet jedoch an, dass selbst bei den häufigsten Nierensteinen aus Kalziumoxalaten noch ein weiterer Faktor eine Rolle spielen könnte: Bakterien, welche die Wissenschaftler zahlreich in diesen Kristallen nachweisen konnten.

Bislang galten nur die deutlich selteneren Nierensteine aus Struvit als potenziell bakteriell verursacht. Sie machen zwei bis sechs Prozent aller Nephrolithe aus; Kalziumoxalate und -phosphate dagegen bilden rund 70 Prozent aller nachgewiesenen Nierensteine. Letztere hielten Fachleute für abiotisch. Man nahm an, sie würden entstehen, wenn der Urin zu viel Kalzium sowie Oxal- oder Phosphorsäure enthalte und es gleichzeitig an Flüssigkeitszufuhr mangele, so dass entstehende Kristallkeime nicht aus der Niere ausgeschwemmt würden.

Schmidt und sein Team betrachteten jedoch Kalziumoxalatsteine unter dem Rasterelektronenmikroskop. Dabei entdeckten sie ausgeprägte Biofilme, nicht nur auf der Oberfläche, sondern ebenso im Inneren der Ablagerungen. Bruchstücke von Nierensteinen, die bei der medizinischen Behandlung entstehen – dabei werden die Steine so weit zerkleinert, dass sie ausgeschieden werden können –, erlauben Einblicke ins Innere dieser Gebilde. Laut den Wissenschaftlern sind Nephrolithe demnach »organisch-anorganische Biokomposite«, in denen bakterielle Biofilme zu einem integralen Bestandteil der Steine geworden sind.

Mittels Fluoreszenzmikroskopie wies das Team darüber hinaus Bestandteile der Mikroben sowie deren DNA in den Biofilmen der Nierensteine nach, was das Ergebnis weiter erhärtete. In 24 von 54 untersuchten Fällen ließen sich die Bakterien in Petrischalen kultivieren, waren also noch lebensfähig und vermehrbar. Häufig nachweisen konnte das Team die Mikrobenspezies Escherichia coli, Proteus mirabilis und Enterococcus faecalis. In jedem dritten Nierenstein siedelten mehrere Bakterienarten zugleich. Womöglich bilden die Einzeller sogar Kristallisationskeime für die Nierensteine oder fördern deren Wachstum, indem sie Kalzium anlagern.

Die Erkenntnis könnte neue Ansätze zur Entfernung oder Prävention von Nierensteinen liefern. Gegen Struvitsteine und nachgewiesene Harnwegsinfektionen empfehlen Mediziner oft den Einsatz von Antibiotika. Ob das auch gegen Kalziumoxalatsteine helfen könnte, ist angesichts langwieriger Behandlungen und der Nebenwirkungen von Antibiotika aber fraglich.