克利夫兰诊所主导的一项研究揭示了富含红肉的饮食如何增加心血管疾病风险的新见解。该研究结果发表在《自然微生物学》上，并建立在主要作者 Stanley Hazen 医学博士十多年的研究基础上。
在之前的一系列具有里程碑意义的研究中，Hazen 博士发现，当肠道细菌消化红肉和其他动物产品中富含的某些营养素时形成的一种副产品——TMAO(三甲胺 N-氧化物)——会增加患心脏病和中风的风险。
最新发现提供了对肠道微生物在摄入富含红肉的饮食后将营养肉碱转化为 TMAO(一种促进动脉粥样硬化和血栓形成的分子)的两步过程的更全面的了解。
“这些新研究确定了肠道微生物基因簇，它负责将富含红肉的饮食与心脏病风险升高联系起来的过程的第二步，”克利夫兰微生物组与人类健康诊所中心主任 Hazen 博士说。“这一发现有助于我们寻找新的治疗靶点，以预防或降低与饮食相关的心血管疾病风险。”
2018 年，Hazen 博士在《临床调查杂志》上发表的结果表明，膳食肉碱在肠道中通过两步、两个微生物的过程转化为 TMAO。此过程中的中间代谢物是一种称为 γBB(γ-丁酰甜菜碱)的分子。
根据 Hazen 博士的说法，多种肠道微生物可以将膳食肉碱转化为 γBB，但很少能将这种分子转化为 TMA，即 TMAO 的前体。“在杂食动物中，Emergencia timonensis是参与将 γBB 转化为 TMA/TMAO 的主要人类肠道微生物。相反，长期素食者和纯素食者的肠道中这种微生物的含量非常低，因此转化的能力很小甚至没有肉碱转化为TMAO。”
研究人员使用从近 3,000 名患者收集的样本和临床数据研究了空腹血浆 γBB 水平与疾病结果之间的关系。较高的γBB 水平与心血管疾病和主要不良事件有关，包括死亡、非致命性心脏病发作或中风。
为了了解 γBB 与患者观察到的结果之间的机制联系，研究人员研究了从小鼠和患者身上收集的粪便样本，以及动脉损伤的临床前模型。他们发现，引入E. timonensis完成了肉碱向 TMAO 的转化，提高了 TMAO 水平并增强了印迹凝块潜力。
研究人员使用测序技术来识别相关的肠道微生物基因簇。根据其新发现的功能，该簇被命名为gbu(γ-丁酰甜菜碱利用)基因簇，包括六个基因。他们发现，在γBB，在所有六个基因的表达的存在GBU基因簇的增加和四种基因(gbuA，gbuB，gbuC和gbuE)是γBB至TMA / TMAO转化的关键。
“通过研究患者样本，我们发现gbuA的丰度与富含红肉和血浆 TMAO 水平的饮食显着相关，”Hazen 博士说，他也是心血管疾病和代谢科学系主任和实践医生。“转为非肉类饮食的患者继续表现出肠道微生物gbuA水平降低。总的来说，这表明饮食改变可能有助于降低饮食和 TMAO 相关的心血管疾病风险。同样，gbu基因的作用集群作为潜在的治疗靶点可能值得探索。”
这些研究部分是在 Hazen 博士的团队与宝洁 (P&G) 合作期间进行的。詹妮弗·布法，女士;Kymberleigh Romano，博士;和 Matthew Copeland 博士是该研究的共同第一作者，该研究得到了国家心脏、肺和血液研究所(国立卫生研究院的一部分)、Leducq 基金会和宝洁的部分支持。
Hazen 博士被任命为克利夫兰诊所持有的与心血管诊断和治疗相关的未决和已发布专利的共同发明人，并有权就与心血管诊断或治疗相关的发明或发现收取专利费。Hazen 博士还报告说，他曾作为 P&G 的顾问获得报酬，并从 P&G 获得研究资金。Hazen 博士在血管细胞生物学和动脉粥样硬化领域担任 Jan Bleeksma Endowed 。