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文献分享 | 膳食红肉可导致心血管疾病?TMAO惹的祸

分类:
阿趣动态
发布时间:
2019/04/22 18:29
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如果说有什么食物吃后可以让你满血复活、幸福感倍增呢?包括小编在内的吃货们一定会说是肉,是肉,还是肉!而红肉更是很多人的最爱,在如此春光明媚的日子里,涮个牛羊肉火锅,吃块娇嫩欲滴的红烧肉,亦或是一串香嫩可口的烤肠,人生何其美哉。但是美食诱惑也暗藏风险,当你大快朵颐的时候,心血管疾病或许也在悄悄靠近。
 
美国克利夫兰州立大学Stanley Hazen教授发表于《European Heart Journal 》(IF=23.425)的一篇研究表明,与白肉或素食相比,以红肉作为蛋白质的来源会显著升高体内TMAO水平,从而增加患心血管疾病的风险。
 
代谢组学
 
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研究背景
 
TMAO(氧化三甲胺)是肠道菌群在消化过程中产生的代谢物,研究表明TMAO升高与心血管病、慢性肾脏病、糖尿病、动脉硬化等多种疾病密切相关,它会抑制血液中胆固醇降解,胆固醇就只能沉淀到动脉血管壁,导致血管壁加厚、硬化。TMAO来源于肠道菌群对三甲胺(TMA)的氧化,肠道微生物将摄入的胆碱、肉毒碱、卵磷脂等营养前体代谢产生TMA,TMA经循环进入肝脏,在肝脏中经氧化酶氧化生成TMAO。而TMAO前体物质-胆碱及肉碱在红肉中的含量很高,牛肉、肝脏和蛋黄中总胆碱的含量较高。
 
代谢组学
Fig.1 人体内TMAO代谢途径
 
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研究设计
 
该研究招募了113名健康成人,随机分成3组,进行3个阶段的随机交叉实验,每个阶段3组分别分别以红肉、白肉、非肉类作为蛋白质主要来源(饮食中蛋白质占总热量的25%)。每完成一个阶段进行2周的“洗净”饮食,在每个阶段最后一周的两天分别收集空腹血浆和尿液样本进行检测。
 
代谢组学
Fig.2 整体研究设计
 
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研究结果
 
1.长期摄入红肉会显著增加血浆和尿液中TMAO的水平
 
代谢组学
Fig.3  3组志愿者间血浆中TMAO及前体物质水平的差异
 
经过4周的饮食后,研究发现食用红肉的志愿者血浆中TMAO及前体物质(甜菜碱、肉毒碱、丁酰甜菜碱、巴豆甜菜碱)的含量均显著高于白肉与非肉组。平均而言,红肉饮食期间志愿者血浆中TMAO水平升高了3倍,部分志愿者TMAO水平甚至增加了10倍;同时研究者在尿液样本中也得出相似的结论。而当他们停止红肉饮食改为白肉或非肉类饮食后,血浆和尿液中TMAO的水平显著降低,恢复正常水平。
 
研究人员同时研究了饱和脂肪酸对血浆中TMAO的影响。研究发现,分别饮食低饱和脂肪酸和高饱和脂肪酸4周后,血浆中TMAO及前体物质水平并没有显著差异。说明膳食饱和脂肪酸对血浆中TMAO及前体物质并无显著影响。
 
2.长期饮食红肉会影响肾脏对TMAO的排泄效率
 
肾脏是维持血液代谢物平衡的重要器官,研究人员同时也研究了饮食对TMAO、胆碱及肉毒碱相关代谢物肾脏排泄的影响。与其他代谢物相比,TMAO的排泄率更高,并且表现出从零到700%的宽范围,几乎一半的参与者TMAO肾排泄率大于100%。在长期摄入红肉后,与白肉与非肉相比,TMAO的肾脏排泄率显著降低;肉毒碱、丁酰甜菜碱和巴豆甜菜碱的肾排泄率显著升高,而胆碱和甜菜碱的肾脏排泄率没有显著变化。
 
代谢组学
Fig.4 饮食对TMAO、胆碱及肉碱等物质肾脏排泄的影响
 
3.同位素标记研究表明长期饮食红肉会使肉毒碱(而非胆碱)生成的TMAO/TMA增加
 
那么红肉中的物质,TMAO的主要合成前体,肉毒碱和胆碱,到底哪个才是使TMAO飙升的罪魁祸首呢?本研究同时也进行了同位素标记实验,再每段饮食试验的最后一周,志愿者以胶囊形式摄入同位素标记的d6-胆碱和d3-肉碱,24小时后,检测尿液中TMAO、TMA、肉毒碱、丁酰甜菜碱、巴豆甜菜碱的代谢水平(有d3标记的代谢物来源于肉碱,d6标记的代谢物来源于胆碱)。结果发现,胆碱衍生的d6-TMA和d6-TMAO在3组种没有显著差异,白肉饮食志愿者尿液中的d6-胆碱和d6-甜菜碱含量略有下降。
 
代谢组学
Fig.5 摄入d6-胆碱24小时后TMAO及前体物质分析
 
相反的,肉毒碱衍生的d3-TMA和d3-TMAO在红肉组的水平要显著高于非肉组,同时,饮食红肉志愿者尿液中d3-肉毒碱、d3-丁酰甜菜碱、d3-巴豆甜菜碱的水平也均显著的高于白肉组。从而表明与非肉类蛋白相比,长期摄入红肉可使肉毒碱(而非胆碱)产生的TMAO/TMA水平增加。
 
代谢组学
Fig.6 摄入d3-肉碱24小时后TMAO及前体物质分析
 
4
小结与结论
 
长期摄入红肉会使肠道细菌产生TMAO的能力增强,并且会降低肾脏排出TMAO的效率,因此导致体内的TMAO水平上升,从而增加动脉粥样硬化、血栓症、心力衰竭等心脏病并发症的风险。
 
代谢组学
Fig.7  饮食红肉后对TMAO代谢通路的影响
 
看到这里是不是要对桌上的红肉避而远之,转身做一个素食者?其实不必,红肉富含丰富的蛋白质和锌、铁等微量元素,对人体大有裨益,所以对待红肉我们只要遵循适量的原则即可。
 
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文章延伸
 
越来越多的研究表明TMAO及其前体物质参与心血管病、慢性肾脏病、糖尿病、动脉硬化等多种疾病的致病过程,可作为相关疾病临床检测的有效biomaker。因此TMAO及前体物质的研究为相关疾病的诊断治疗、机理探索、预防手段均有重要的参考价值。Biotree 基于LC-MS/MS平台建立了一种TMAO及前体物质检测方法,可同时对5种物质进行绝对定量检测,有周期短、灵敏度高、定性定量准等特点。
 
Biotree氧化三甲胺及相关代谢物检测列表
代谢组学
 
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