尿酸是哺乳动物嘌呤降解的中间体。在大多数哺乳动物中，尿酸通过尿酸氧化酶（Uricase）转化为可自由溶解的尿囊素，再排除体外。然而人类尿酸酶基因为一个节俭（伪）基因，其在近5000万年的时间进化中逐渐发生失活，以促进我们祖先在饥饿时期的生存。但在现代，其已成为一种负担，大约14.6%的美国人患有高尿酸血症，3.9%已具有痛风的临床症状。有研究表明，人体中的尿酸近1/3通过肠道排除体外，在肾病患者中，这一比例上升到2/3，因此肠道是人体排除尿酸的重要部位。
斯坦福大学Dylan Dodd团队在Cell上发表了一篇题为“A widely distributed gene cluster compensates for uricase loss in hominids”的重磅研究，发现肠道微生物中的部分厌氧菌能够代谢尿酸，维持血清中尿酸的低水平，降低痛风风险，以弥补人类先天性尿酸酶基因缺失的缺陷。
为了鉴定代谢尿酸肠道细菌的类型，该研究团队通过尿酸培养系统发育多样的人类肠道细菌菌株库，并使用液相色谱-质谱法对剩余尿酸进行定量（图1）,结果表明人类肠道能够代谢尿酸的菌主要分布于厚壁菌门、放线菌门、变形菌门以及梭菌门。
该研究团队进一步使用均匀标记的[13C5]-尿酸对产生黄嘌呤和不产生黄嘌呤的菌株进行稳定同位素示踪（图2），研究结果表明肠道细菌中尿酸代谢有两种途径，(1)尿酸转化为黄嘌呤，(2)尿酸更彻底的分解，其中碳被转移到乳酸和SCFA，乙酸和丁酸。
为了鉴定与尿酸转化为SCFAs相关的基因，该团队在有或没有尿酸的富培养基中培养了三种系统发育上不同的生物（C. sporogenes，L. saccharolytica和C. aerofaciens），并进行了RNA测序（RNA-seq）分析。结果发现了5个尿酸诱导基因（ygeX、ygeY、ygeW、ygfK和ssnA）在3种细菌中共有。
系统发育分析显示，尿酸代谢基因广泛分布于肠道细菌中，存在于4门19科21属中(图3)，尿酸代谢基因的存在与尿酸代谢能力具有很强的一致性。
该团队发现，在一定的营养条件下，大肠杆菌通过一条涉及ygeW、ygeX、ygeY、hyuA、ygfK和ssnA的途径将尿酸降解为醋酸盐。同时对两种兼性厌氧菌（大肠杆菌和粪肠球菌）的比较，表明尿酸仅在厌氧条件下被消耗。
该研究团队使用了两种小鼠模型：(1)携带Uox基因靶向突变的小鼠和(2)氧酸对尿酸酶的化学抑制（图4）。结果表明，在尿酸酶缺乏的小鼠中，肠道微生物群的紊乱会导致严重的高尿酸血症肾病，引起血浆尿酸、尿尿酸、盲肠中的尿酸以及血肌酐和血尿素的升高，而肠道细菌能够弥补小鼠尿酸酶的不足。
克林霉素是临床中常见的厌氧菌抗生素，该研究团队发现，与使用甲氧苄啶的患者相比，使用克林霉素的患者被诊断为痛风的风险更高。同时，该团队发现，在微生物群紊乱后缺乏膳食纤维会导致肠道尿酸代谢持续失调。
该研究提供了肠道微生物在高尿酸血症和痛风中的作用，即肠道中尿酸代谢菌能够弥补人类尿酸酶缺失。该研究表明，针对厌氧肠道微生物的抗生素增加了人类痛风的风险，因此对于易患痛风的患者，应仔细考虑可能破坏肠道微生物群的抗生素治疗。在未来，由尿酸代谢菌组成的活生物治疗产品可能成为治疗高尿酸血症以及痛风的重要治疗方法。
