Science | 高脂肪饮食促进心血管疾病的潜在机理被发现：肠道菌群发生改变，三甲胺N-氧化物产生增加

　　西式高脂肪饮食会促进心血管疾病，部分原因是它富含胆碱，胆碱会被肠道微生物群转化为三甲胺 (TMA)。然而，饮食引起的肠道生理变化是否会改变微生物群的代谢能力仍然未知。  

　　2021年8月13日，范德比尔特大学Woongjae Yoo等人在Science 在线发表题为“High-fat diet–induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine N-oxide”的研究论文，该研究使用饮食诱导肥胖的小鼠模型，表明长期暴露于高脂肪饮食会通过改变肠上皮生理学来增加大肠杆菌胆碱分解代谢。 高脂肪饮食会损害结肠上皮中线粒体的生物能学，从而增加氧气和硝酸盐的腔内生物利用度，加强大肠杆菌依赖呼吸的胆碱分解代谢。 反过来，大肠杆菌胆碱分解代谢增加了循环三甲胺 N-氧化物的水平，这是一种由肠道微生物群产生的潜在有害代谢物。 

　　总之，上皮缺氧通过限制呼吸电子受体的可用性来确保微生物群保持有益，这限制了大肠杆菌胆碱分解代谢。然而，长时间的高脂肪饮食会损害这种宿主控制机制，从而提高肠杆菌科的丰度，同时增加大肠杆菌胆碱分解代谢以提高循环中的 TMAO 水平。剂量反应荟萃分析表明，TMAO 每增加 10 微摩尔/升，这种代谢物会使患者全因死亡率的相对风险增加 7.6%。 

　　西式高脂肪饮食通常与心血管疾病有关，对此的一种解释是，肠道微生物群的成员将饮食中的胆碱分解代谢为三甲胺 (TMA)，后者在肠道中被吸收并在肠道中被氧化成三甲胺 N-氧化物 (TMAO)，这是一种促进动脉粥样硬化的代谢物。TMAO 途径的一个关键但尚未探索的方面是饮食受损的宿主生理学和微生物群落之间的相互作用如何影响 TMA 的产生。 

　　负责 TMA 产生的基因簇通常在专性厌氧梭菌（厚壁菌门）和兼性厌氧肠杆菌科（变形菌门）中发现，但只有后者的分类群在高脂肪饮食个体的粪便中显著增加。除了微生物群组成改变外，高脂肪饮食还会改变宿主的生理机能，因为饱和脂肪酸通过诱导线粒体中过氧化氢的产生来损害线粒体生物能。 

　　值得注意的是，在结肠中，高线粒体耗氧量对于维持上皮缺氧至关重要，从而保持厌氧菌以驱动专性厌氧菌的优势，同时抑制兼性厌氧肠杆菌科的生长。因此，该研究想确定饮食受损的线粒体生物能量学是否会通过增加以大肠杆菌为模型的肠杆菌科细菌的丰度来增加微生物胆碱分解代谢。 

　　该研究使用饮食诱导肥胖的小鼠模型，表明长期暴露于高脂肪饮食会通过改变肠上皮生理学来增加大肠杆菌胆碱分解代谢。 高脂肪饮食会损害结肠上皮中线粒体的生物能学，从而增加氧气和硝酸盐的腔内生物利用度，加强大肠杆菌依赖呼吸的胆碱分解代谢。 反过来，大肠杆菌胆碱分解代谢增加了循环三甲胺 N-氧化物的水平，这是一种由肠道微生物群产生的潜在有害代谢物。 

　　总之，该研究表明高脂肪饮食引起的低度粘膜炎症与结肠上皮中饮食受损的线粒体生物能有关，从而消除上皮缺氧。上皮缺氧通过限制呼吸电子受体的可用性来确保微生物群保持有益，这限制了大肠杆菌胆碱分解代谢。然而，长时间的高脂肪饮食会损害这种宿主控制机制，从而提高肠杆菌科的丰度，同时增加大肠杆菌胆碱分解代谢以提高循环中的 TMAO 水平。剂量反应荟萃分析表明，TMAO 每增加 10 微摩尔/升，这种代谢物会使患者全因死亡率的相对风险增加 7.6%。 

    （来源：iNature） 

　　原文出处：Yoo W, Zieba JK, Foegeding NJ, et al. High-fat diet-induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine N-oxide. Science. 2021 Aug 13;373(6556):813-818. doi: 10.1126/science.aba3683. PMID: 34385401. 

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