Science,|,高脂肪飲食促進心血管疾病的潜在機理被發現,腸道菌群發生改變,三甲胺N-氧化物產生新增

西式高脂肪飲食會促進心血管疾病,部分原因是它富含膽鹼,膽鹼會被腸道微生物群轉化為三甲胺。然而,飲食引起的腸道生理變化是否會改變微生物群的代謝能力仍然未知。高脂肪飲食會損害結腸上皮中線粒體的生物能學,從而新增氧氣和硝酸鹽的腔內生物利用度,加强大腸桿菌依賴呼吸的膽鹼分解代謝。

來源:iNature(ID:Plant_ihuman)

西式高脂肪飲食會促進心血管疾病,部分原因是它富含膽鹼,膽鹼會被腸道微生物群轉化為三甲胺(TMA)。然而,飲食引起的腸道生理變化是否會改變微生物群的代謝能力仍然未知。

2021年8月13日,範德比爾特大學Woongjae Yoo等人在Science線上發表題為“High-fat diet–induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine N-oxide”的研究論文,該研究使用飲食誘導肥胖的小鼠模型,表明長期暴露於高脂肪飲食會通過改變腸上皮生理學來新增大腸桿菌膽鹼分解代謝。高脂肪飲食會損害結腸上皮中線粒體的生物能學,從而新增氧氣和硝酸鹽的腔內生物利用度,加强大腸桿菌依賴呼吸的膽鹼分解代謝。反過來,大腸桿菌膽鹼分解代謝新增了迴圈三甲胺N-氧化物的水准,這是一種由腸道微生物群產生的潜在有害代謝物。

總之,上皮缺氧通過限制呼吸電子受體的可用性來確保微生物群保持有益,這限制了大腸桿菌膽鹼分解代謝。然而,長時間的高脂肪飲食會損害這種宿主控制機制,從而提高腸杆菌科的豐度,同時新增大腸桿菌膽鹼分解代謝以提高迴圈中的TMAO水准。劑量反應薈萃分析表明,TMAO每新增10微摩爾/昇,這種代謝物會使患者全因死亡率的相對風險新增7.6%。

西式高脂肪飲食通常與心血管疾病有關,對此的一種解釋是,腸道微生物群的成員將飲食中的膽鹼分解代謝為三甲胺(TMA),後者在腸道中被吸收並在腸道中被氧化成三甲胺N-氧化物(TMAO),這是一種促進動脈粥樣硬化的代謝物。TMAO途徑的一個關鍵但尚未探索的方面是飲食受損的宿主生理學和微生物群落之間的相互作用如何影響TMA的產生。

負責TMA產生的基因簇通常在專性厭氧梭菌(厚壁菌門)和兼性厭氧腸杆菌科(變形菌門)中發現,但只有後者的分類群在高脂肪飲食個體的糞便中顯著增加。除了微生物群組成改變外,高脂肪飲食還會改變宿主的生理機能,因為飽和脂肪酸通過誘導線粒體中過氧化氫的產生來損害線粒體生物能。

值得注意的是,在結腸中,高線粒體耗氧量對於維持上皮缺氧至關重要,從而保持厭氧菌以驅動專性厭氧菌的優勢,同時抑制兼性厭氧腸杆菌科的生長。囙此,該研究想確定飲食受損的線粒體生物能量學是否會通過新增以大腸桿菌為模型的腸杆菌科細菌的豐度來新增微生物膽鹼分解代謝。

該研究使用飲食誘導肥胖的小鼠模型,表明長期暴露於高脂肪飲食會通過改變腸上皮生理學來新增大腸桿菌膽鹼分解代謝。高脂肪飲食會損害結腸上皮中線粒體的生物能學,從而新增氧氣和硝酸鹽的腔內生物利用度,加强大腸桿菌依賴呼吸的膽鹼分解代謝。反過來,大腸桿菌膽鹼分解代謝新增了迴圈三甲胺N-氧化物的水准,這是一種由腸道微生物群產生的潜在有害代謝物。

總之,該研究表明高脂肪飲食引起的低度粘膜炎症與結腸上皮中飲食受損的線粒體生物能有關,從而消除上皮缺氧。上皮缺氧通過限制呼吸電子受體的可用性來確保微生物群保持有益,這限制了大腸桿菌膽鹼分解代謝。然而,長時間的高脂肪飲食會損害這種宿主控制機制,從而提高腸杆菌科的豐度,同時新增大腸桿菌膽鹼分解代謝以提高迴圈中的TMAO水准。劑量反應薈萃分析表明,TMAO每新增10微摩爾/昇,這種代謝物會使患者全因死亡率的相對風險新增7.6%。

參考消息:

https://science.sciencemag.org/content/373/6556/813

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永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656048493859132
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