肠道菌群产生的红肉副产品会增加心脏病风险

新研究揭示了富含红肉的饮食如何增加心血管疾病(CVD)的风险。早期的研究表明，肠道细菌消化红肉和其他动物产品时会形成一种名为TMAO(三甲胺N-氧化物)的代谢副产物，会增加患心血管疾病的风险。基于此，这项新研究确定了肠道细菌将膳食肉毒碱依次转化为γBB(γ-丁甜菜碱)、TMA(三甲胺)和TMAO的遗传机制和生化过程。

“血液中TMAO水平是未来心脏病发作、中风和死亡风险的预测指标，”微生物组与人类健康中心主任、克利夫兰诊所心血管疾病与代谢科学系主任、执业医师StanleyHazen医学博士说。TMAO促进血液凝固和动脉粥样硬化。

该研究于12月23日发表在《自然微生物学》杂志上，文章标题为“微生物gbu基因簇将与红肉摄入相关的心血管疾病风险与微生物群左旋肉碱分解代谢联系起来。”新发现阐明了γBB、红肉摄入和CVD风险之间的联系，并确定了将γBB转化为TMA的微生物基因。

“这些新研究确定了肠道微生物基因簇，该基因簇负责将富含红肉的饮食与心脏病风险升​​高联系起来的第二步，”该论文的资深作者哈森说。“这一发现有助于为我们指明新的治疗目标，以预防或降低与饮食相关的心血管疾病风险。”

Hazen说，多种肠道微生物可以将膳食肉碱转化为γBB，但很少有微生物可以将γBB转化为TMA(TMAO的前体)。“在杂食动物中，Emergenciatimonensis是参与γBB转化为TMA/TMAO的主要人类肠道微生物。相反，长期素食者和纯素食者肠道中这种微生物的水平非常低，因此将肉碱转化为TMAO的能力极小甚至没有。”

基于对近3,000名患者血浆样本和临床数据的分析，研究人员发现较高的空腹γBB水平与CVD、非致命性心脏病发作、中风和死亡相关。

研究人员培养了人类粪便样本，并在具有明确合成微生物群落的无菌小鼠中进行了微生物移植研究，发现引入能够将γBB代谢为TMA的人类肠道细菌Emergenciatimonensis，完成了肉碱向TMAO的代谢转化，增加了受体小鼠血浆TMAO水平和动脉损伤后血栓形成的可能性。

通过对Emergenciatimonensis进行RNA测序，研究人员发现了一个六基因簇，他们将其称为“gbu”，代表“γ-丁甜菜碱利用”。gbu簇中基因的表达随着γBB的增加而增加。

基于组合克隆和功能分析，研究人员确定了该簇中的四个基因(gbuA、gbuB、gbuC和gbuE)，当引入另一种细菌物种大肠杆菌时，它们可以概括γBB向TMA的转化，表明它们在生化转化中的重要作用。

最后，通过分析来自临床随机饮食干预研究的113名患者样本，作者表明粪便中gbuA的丰度与血浆TMAO水平和富含红肉的饮食有关。

“转向非肉类饮食的患者随后表现出肠道微生物gbuA水平降低。这表明饮食调整可能有助于降低与饮食和TMAO相关的心血管疾病风险，”Hazen说。“发现的肠道微生物基因簇现在是药物开发的治疗靶点。这方面的工作正在进行中。”

这项研究是Hazen团队与宝洁公司合作的一部分，由国家心肺血液研究所(NHLBI)、Leducq基金会和宝洁公司资助。