Nat Microbiol：重磅！科学家揭示红肉增加机体心血管疾病风险的分子机制！

2021年12月30日 讯 /生物谷BIOON/ --研究人员在杂食者机体中所观察到的心血管疾病风险的增加被认为部分与肠道菌群所依赖的从L-肉碱中产生的三甲胺-N-氧化物（TMAO）有关，L-肉碱是红肉中含量较为丰富的营养物质；肠道菌群能将L-肉碱转化为三甲胺（TMA），即TMAO的前体，而这是通过中间物γ-三甲铵基丁内盐（γBB，butyrobetaine）来进行的；然而，红肉的摄入与机体患心血管疾病的风险，以及负责将γBB转化为TMA的倡导菌群基因，目前研究人员并不清楚。近日，一篇发表在国际杂志Nature Microbiology上题为“The microbial gbu gene cluster links cardiovascular disease risk associated with red meat consumption to microbiota L-carnitine catabolism”的研究报告中，来自克利夫兰诊所等机构的科学家们通过研究揭示了富含红肉的饮食方式如何增加机体患心血管疾病的风险。

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在此前一系列具有里程碑意义的研究中，研究者Hazen博士发现，当肠道菌群消化红肉和其它动物制品中某些丰富的营养物质时所形成的一种副产物—TMAO或会增加机体患心脏病和中风的风险。本文研究提供了一个更为全面的认识，即在摄入富含红肉的饮食后，肠道菌群会将营养物质肉碱转化为TMAO的两个步骤，TMAO是一种能促进动脉粥样硬化和血凝块发生的特殊分子。相关研究识别出了负责将富含红肉的饮食与心脏疾病风险增加关联起来的第二步过程的肠道菌群基因群，这一研究发现有望帮助发现新型的治疗靶点来预防或降低饮食相关的心血管疾病的风险。

早在2018年，研究者就在Journal of Clinical Investigation杂志上发表文章表示，饮食中的肉碱能通过两个步骤、两种微生物的过程转化为TMAO，该过程中的一个中间代谢产物就是名为γBB的分子。多种肠道微生物都能将饮食中的肉碱转化为γBB，但很少能将该分子转化为TMA，即TMAO的前体。在杂食人群中，Emergencia timonensis是参与γBB转化为TMAO/TMA的主要人类肠道微生物，相反，长期素食人群和素食主义者机体肠道中这种微生物的水平较低，因此其将肉碱转化为TMAO的能力较低甚至没有。

研究人员利用收集自近3000名患者机体的样本和临床数据，分析了空腹血浆中γBB的水平和疾病预后之间的关联，他们发现，较高的γBB水平与心血管疾病和主要的不良事件之间存在一定关联，包括死亡、非致死性心脏病或中风等。为了理解γBB和患者机体中所观察到的预后之间的关联，研究人员对来自小鼠和患者机体的粪便样本，以及动脉损伤的临床前模型进行了相关研究，结果发现，引入细菌Emergencia timonensis就能完成肉碱向TMAO的转化，并能提高TMAO的水平，且能增强印记凝集的潜力。

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研究人员利用测序技术是辈出了相关的倡导微生物基因簇，基于最新发现的功能，该基因簇被命名为gbu（γ-丁丙氨酸利用，gamma-butyrobetaine utilization）基因簇，其包含6个关键基因。研究者发现，在γBB存在的情况下，gbu基因簇中所有6个基因的表达都会增加，而且其中四个基因（gbuA， gbuB， gbuC和gbuE）对于γBB转化为TMA/TMAO非常重要，Hazen说道，通过对患者的样本进行研究，我们发现，gbuA的丰度与富含红肉的饮食及血浆中TMAO的水平显著相关。过渡到非肉类饮食的患者机体肠道微生物中gbuA的水平会发生降低，这或许就表明，饮食的调整或能帮助降低饮食和TMAO相关心血管疾病的风险，同样地，gbu基因簇所扮演的角色或许有望作为一种潜在的治疗性靶点进一步进行探索。

综上，本文研究中研究人员发现了一种微生物基因簇，其对于在宿主机体中将膳食肉碱转化为γBB到TMA再到TMAO，以及增加机体心血管疾病的风险至关重要。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Buffa, J.A., Romano, K.A., Copeland, M.F. et al. The microbial gbu gene cluster links cardiovascular disease risk associated with red meat consumption to microbiota L-carnitine catabolism. Nat Microbiol (2021). doi：10.1038/s41564-021-01010-x