公眾很早就透過媒體報道獲知豬牛羊肉等紅肉與心血管疾病風險間的顯著關聯,不過在大多數人印象中,健康隱患主要來自過高的飽和脂肪和膽固醇含量。
當然,根據《美國臨床營養學雜誌》
(The American Journal of Clinical Nutrition)
於2019年刊發的研究,在同等飽和脂肪攝入(無論攝入量是高是低)的情況下,紅肉和白肉對膽固醇的負面影響是相同的。
也就是說,我們需要新的科學研究來揭示紅肉提升心血管疾病風險的原因。
美國克利夫蘭醫學中心的斯坦利·黑森(Stanley Hazen)博士致力於肉鹼研究(紅肉富含肉鹼而白肉裡的肉鹼含量比較低),嘗試破解它影響心血管健康的機制。近期,終於把這條路徑打通了。
黑森等人此前已經透過大規模調查證明高三甲胺N-氧化物(TMAO)水平與心血管事件風險增加相關,同時也發現TMAO水平較高者在中風後出現了更廣泛的腦損傷和更大程度的運動及認知功能缺陷,而透過改變飲食,例如少吃紅肉調節TMAO水平,則可緩解中風嚴重程度。
另一方面,他們發現人類腸道微生物群的膽鹼利用基因可催化膽鹼-TMA裂解酶(CutC)的活性,影響膽鹼向TMAO的轉化,進而影響中風及其帶來的各類問題的嚴重程度,而令該基因沉默則可顯著改善中風情況。(膽鹼和肉鹼都是可轉化為TMAO的膳食營養素。)
基於這些研究,黑森團隊建立起一套相對完整的理論用於描述膳食肉鹼轉化為心血管風險物質的過程:
在腸道微生物作用下,肉鹼轉化為γ-丁醯甜菜鹼(γBB),中間產物γBB又變作三甲胺(TMA),TMA最終成為三甲胺N-氧化物(TMAO)。TMAO會加速動脈粥樣硬化,提高罹患心臟病和中風的風險。
1. 還沒在臨床上證明高γBB水平與高心血管疾病風險間的聯絡(既然γBB會變成TMAO,那麼高γBB水平顯然應該與高風險關聯);
2. 在肉鹼→γBB的過程裡,很多微生物都能發揮轉化作用,但他們還不確定在γBB→TMA/TMAO的過程裡,施展魔法的是何種微生物。
2021年12月,黑森和同事在《自然-微生物學》(Nature Microbiology)發表最新成果,對以上兩處進行了完善。
研究團隊使用從近3000名患者處收集的樣本和臨床資料,研究了空腹血漿γBB水平與疾病之間的關係,結果發現,較高的γBB水平與心血管疾病及其帶來的不良事件相關,包括死亡、非致命性心臟病發作或中風。
為了解這種相關性的內在機制,他們收集來自小鼠和患者的糞便樣本,建立動脈損傷的臨床前模型,透過研究發現,引入微生物Emergencia timonensis使得肉鹼完成了向TMAO的轉化,TMAO水平上升,生成血液凝塊的可能性也因此提高。
此外,黑森等人使用了基因測序技術來識別E. timonensis的基因簇,並根據新發現的功能,將其命名為gbu(“gamma-butyrobetaine utilization”)基因簇。他們發現,在有γBB的情況下,gbu基因簇所包含的全部6個基因的表達都會增強,且其中4個基因(gbuA、gbuB、gbuC和gbuE)在γBB向TMA/TMAO轉化的過程中至關重要。
黑森表示:“透過研究患者樣本,我們發現gbuA的丰度與高紅肉量的飲食方式和血漿TMAO水平顯著相關。那些轉向非肉類飲食
(主要攝取植物性蛋白)
的患者的gbuA水平降低。綜合來看,這表明飲食調整可能有助於降低與飲食/TMAO相關的心血管疾病風險。另外,gbu基因簇有可能成為治療靶點,值得探索。”
參考資料:
[1] Effects of redmeat, white meat, and nonmeat protein sources on atherogenic lipoproteinmeasures in the context of low compared with high saturated fat intake: arandomized controlled trial
[2] Gut flora metabolism ofphosphatidylcholine promotes cardiovascular disease
[3] γ-Butyrobetaine is a proatherogenic intermediate in gut microbialmetabolism of L-carnitine to TMAO
[4] l-Carnitine in omnivorousdiets induces an atherogenic gut microbial pathway in humans
[5] Gut Microbiota-DependentTrimethylamine N-Oxide Predicts Risk of Cardiovascular Events in Patients WithStroke and Is Related to Proinflammatory Monocytes
[6] Gut microbes impactstroke severity via the trimethylamine N-oxide pathway
[7] The microbial gbugene cluster links cardiovascular disease risk associated with red meatconsumption to microbiota L-carnitine catabolism
[8] Researchersidentify how red meat increases cardiovascular disease risk
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