对于包括奇点糕在内的吃货们来讲，餐桌上的大鱼大肉是必不可少的。毕竟一块红烧肉、一串烤肠，亦或是一顿涮肥牛卷火锅，都可以瞬间让人元气满满。
但在享受美食的同时，心血管疾病的风险也悄悄靠近……
近日，美国哈佛大学华裔 Qi Sun教授团队，通过高通量测序在一项纵向队列研究中鉴定出10个与TMAO产生相关的肠道微生物。在这个基础上，他们发现，只有在上述肠道微生物丰度高的人群中，大量摄入红肉或富含胆碱的饮食才与TMAO存在明显的正相关，尤其是Alistipes shahii。
这一结果强化了饮食方式与某些特异的肠道微生物互作，产生具有生物活性的代谢产物TMAO，进而影响心血管代谢性疾病的发生发展[1]。
简单地说，这个研究告诉我们，在人的肠道内至少有10种微生物，会将我们吃的红肉等食物变成TMAO，促进心血管疾病的发生。
这一重要研究成果发表在著名期刊Gut上。
论文首页截图
而在此之前，有很多研究表明，肠道菌群及其代谢产物TMAO在动脉粥样硬化和心血管疾病的发生发展中起着重要的作用[2,3]。
红肉中富含胆碱、L肉碱、甜菜碱，作为三甲胺的营养前体物质，在肠道菌群的作用下可以生成三甲胺（TMA），经循环进入肝脏后在氧化酶的作用下生成TMAO[3]，从而促进糖尿病、肥胖、动脉粥样硬化、卒中等心脑血管疾病的发生。
鱼肉类摄入也与外周循环TMAO水平增加有关，但过多的鱼肉摄入不会增加心血管疾病的代谢风险[4]，这表明在饮食、肠道微生物、TMAO水平与心血管疾病的风险之间存在较为复杂的关系。
肠道微生物与TMAO的产生密切相关。在饮食习惯相同的情况下，肠道微生物组成不同的个体，产生肠源性代谢产物TMAO的能力也不同。然而，在饮食习惯不同的情况下，肠道微生物产生TMA/TMAO的差异有何不同目前尚不清楚。
某些特异的肠道菌属如Clostridium可以预测TMAO循环水平的高低，这一结论在小规模临床实验中利用L-肉碱激发试验得以验证[5]。最近，生物信息学分析也从肠道菌群功能候选基因中筛选出了存在与TMA产生相关的肠道微生物[6]。
然而，对于长期饮食结构相对复杂的个体来讲，肠道菌群与TMAO的关系也更为复杂。此外，在长期饮食结构相对复杂的情况下，与TMA产生相关的肠道微生物在心脏代谢性疾病中的作用有待进一步探讨。
烤肉香啊
为了搞清楚这个问题，Qi Sun教授团队研究了男性生活方式验证队列（MLVS）的数据[7]。
MLVS研究从2011年开始招募，共招募了914名年龄在45-80岁之间的成年男性患者，参与者无冠心病、卒中、肿瘤或神经系统疾病等。最终有307名MLVS参与者被纳入本研究。
在随访的6个月期间，收集了925份大便标本及473份血液标本，研究人员对这些样本进行了宏基因组学和宏转录组学分析。参与者的长期饮食结构评估是基于食物频率问卷调查（FFQ）获取。
本研究中男性生活方式验证研究（MLVS）实验设计及实验结果分析流程
研究人员分析参与者的基线特征发现，血浆TMAO水平越高的男性，年龄更大，体能活动更少，BMI指数更高，血浆高密度脂蛋白HDL-C水平偏低，并且饮食摄入的红肉含量更高，血浆TMA前体胆碱和L-肉碱浓度也偏高。
多变量分析发现，不管是长期还是短期的红肉摄入，均与血浆TMAO水平呈正相关。
长期与短期红肉摄入与TMAO循环水平相关
既然TMAO是肠道菌群的重要代谢产物，那么这些健康人群中具体哪些肠道菌群与TMAO特异相关呢？这些特异的肠道菌群与饮食习惯、心血管代谢疾病的风险又有怎样的关系呢？
研究人员将大便标本进行宏基因组学测序，发现无论是在长期饮食评估还是短期饮食评估方面，红肉及胆碱摄入量越多，TMAO水平越高，肠道微生物的多样性越低。
在校正年龄、BMI、运动量、吸烟、抗生素及益生菌等混杂因素后，研究人员鉴定出10个菌的相对丰度与血浆TMAO浓度明显相关，包括8个厚壁菌（Clostridium citroniae,C. nexile,C. clostridioforme,Clostridiales bacterium 17 47FAA,Eubacterium hallii,E. biforme,Erysipelotrichaceae bacterium 21–3，Roseburia hominis）、1个拟杆菌（Alistipes shahii）、1个放线菌（Eggerthella），有4个菌属的相对丰度＞0.1%，其余6个丰度相对较低（0.005%-0.1%）。
系统发育树分析与TMAO显著相关的肠道菌属
接下来，研究人员根据筛选出来的4个与TMAO产生高度相关的肠道菌属（E. hallii,R. hominis,A.shahii,E. biforme），将参与者分为TMAO相关菌属高丰度组和低丰度组，发现仅仅在TMAO相关菌属高丰度组中，长期饮食习惯和短期红肉摄入量与血浆TMAO水平的具有明显的关联性（P-interaction=0.003）。
这个结果将饮食、肠菌和TMAO紧密联系在一起。
TMAO相关菌属高丰度组中红肉摄入量与血浆TMAO水平的相关性
那心血管代谢性疾病高风险指标与血浆TMAO水平又是怎样的关系呢？
研究人员通过相关性分析发现：血浆TMAO水平与糖化血红蛋白HbA1c正相关，与高密度脂蛋白HDL-C负相关。
而在与TMAO高度相关的菌属中，Alistipes shahii可以明显加强红肉摄入量与心血管代谢风险标志物（糖化血红蛋白HbA1c及高密度脂蛋白HDL-C）的相关性（P-interaction=0.01）。
A图示血浆TMAO水平与心血管代谢风险标志物的相关性；
B图示Alistipes shahii与代谢疾病风险标志物的相关性
最后研究人员还对肠道微生物进行了功能方面的分析，一些胆碱TMA裂解酶、激活酶（CutC/D）和肉碱单加氧酶/还原酶（CntA/B）相关基因与血浆TMAO浓度增高有关。这表明，或可通过调节某些特异性的肠道菌群及其功能，降低血浆TMAO水平，减小心血管代谢性疾病的风险。
总的来说，本研究通过纳入健康成年男性作为研究对象，基本打通了饮食→肠菌→TMAO→心血管疾病这条逻辑链。简单来说，就是红肉通过肠道菌群，使血浆TMAO水平升高，进而增加心脏代谢性疾病风险。
参考文献
1. Li J, Li Y, Ivey KL, et al. Interplay between diet and gut microbiome, and circulating concentrations of trimethylamine N-oxide: findings from a longitudinal cohort of US men [published online ahead of print, 2021 Apr 29]. Gut. 2021;gutjnl-2020-322473. doi:10.1136/gutjnl-2020-322473
2. Bennett BJ, de Aguiar Vallim TQ, Wang Z, et al. Trimethylamine-N-oxide, a metabolite associated with atherosclerosis, exhibits complex genetic and dietary regulation. Cell Metab. 2013;17(1):49-60. doi:10.1016/j.cmet.2012.12.011
3. Zhu W, Gregory JC, Org E, et al. Gut Microbial Metabolite TMAO Enhances Platelet Hyperreactivity and Thrombosis Risk. Cell. 2016 ; 165 (1) : 111-124. doi: 10.1016/j.cell.2016.02.011
4. Schmedes M, Brejnrod AD, Aadland EK, et al. The Effect of Lean-Seafood and Non-Seafood Diets on Fecal Metabolites and Gut Microbiome: Results from a Randomized Crossover Intervention Study. Mol Nutr Food Res. 2019;63(1):e1700976. doi:10.1002/mnfr.201700976
5. Koeth RA, Wang Z, Levison BS, et al. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis. Nat Med. 2013;19(5):576-585. doi:10.1038/nm.3145
6. Rath S, Heidrich B, Pieper DH, Vital M. Uncovering the trimethylamine-producing bacteria of the human gut microbiota. Microbiome. 2017;5(1):54. Published 2017 May 15. doi:10.1186/s40168-017-0271-9
7. Mehta RS, Abu-Ali GS, Drew DA, et al. Stability of the human faecal microbiome in a cohort of adult men. Nat Microbiol. 2018;3(3):347-355. doi:10.1038/s41564-017-0096-0
