CC BY
1210
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Кашух Екатерина Андреевна - аспирант кафедры пропедевтики внутренних болезней ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет)
Адрес: 119991, Россия, г. Москва, ул. Погодинская, д. 1 стр. 1 E-mail: [email protected] Телефон: (499) 248-35-91 https://orcid.org/0000-0002-1244-0201
Ивашкин В.Т., Кашух Е.А.
Влияние потребления продуктов, содержащих L-карнитин и фосфатидилхолин, на продукцию проатерогенного метаболита триметиламин-^оксида и кишечный микробиом у пациентов с ишемической болезнью сердца
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет), Москва, Россия
I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Moscow, Russia
Цель исследования - оценить влияние потребления продуктов, содержащих L-карнитин и фосфатидилхолин, на продукцию проатерогенного метаболита триметиламин-Ы-оксида (ТМАО) и изменения кишечного микробиома у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС).
Материал и методы. Исследование состояло из 2 частей. В первой части сравнивали диету пациентов с ИБС (n=29) и здоровых добровольцев (n=30) старше 50 лет в отношении частоты потребления ими продуктов, содержащих L-карнитин и фосфатидилхолин. У всех участников брали кровь и кал для оценки концентрации ТМАО и состава фекальной микрофлоры. Во второй части исследования оценивали взаимосвязь концентрации ТМАО в крови пациентов с ИБС (n=89) и частоты потребления ими продуктов, содержащих L-карнитин и фосфатидилхолин.
Результаты и обсуждение. Пациенты с ИБС по сравнению со здоровыми людьми среди продуктов - предшественников ТМАО чаще потребляли красное мясо, молочные продукты, реже яйца, рыбу. Концентрация ТМАО у пациентов с ИБС выше, чем у здоровых людей (1036,4+748,2 против 376,3±147,9 нг/мл, р=0,0001). При анализе фекальной микрофлоры у пациентов с ИБС выявлено увеличение количества бактерий семейств Verrucomicrobiaceae (p<0,05) и Enterobacteriaceae (p<0,05), родов Escherichia/Shigella (р<0,05), имелась тенденция к увеличению
Для цитирования: Ивашкин В.Т., Кашух Е.А. Влияние потребления продуктов, содержащих L-карнитин и фосфатидилхолин, на продукцию проатерогенного метаболита триметиламин-Ы-оксида и кишечный микробиом у пациентов с ишемической болезнью сердца // Вопр. питания. 2019. Т. 88, № 4. С. 25-33. doi: 10.24411/0042-8833-2019-10038 Статья поступила в редакцию 06.05.2019. Принята в печать 15.07.2019.
For citation: Ivashkin V.T., Kashukh Ye.A. Impact of L-carnitine and phosphatidylcholine containing products on the proatherogenic metabolite TMAO production and gut microbiome changes in patients with coronary artery disease. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2019; 88 (4): 25-33. doi: 10.24411/0042-8833-2019-10038 (in Russian) Received 06.05.2019. Accepted 15.07.2019.
Impact of L-carnitine and phosphatidylcholine containing products on the proatherogenic metabolite TMAO production and gut microbiome changes in patients with coronary artery disease
Ivashkin V.T., Kashukh Ye.A.
количества бактерий Ruminococcus (р=0,065), Clostridium XlV (b) (р=0,10). Концентрация ТМАО у пациентов с ИБС коррелирует с частотой потребления красного мяса, яиц, молочных продуктов (r>0,525, р<0,001).
Выводы. Пациенты с ИБС употребляют больше продуктов - предшественников ТМАО, имеют более высокий уровень указанного метаболита в крови по сравнению со здоровыми людьми. В составе фекальной микрофлоры пациентов с ИБС обнаруживается большее количество условно-патогенных кишечных бактерий, потенциальных продуцентов триметиламина. Уменьшение количества продуктов, содержащих L-карнитин и фосфатидилхолин, в диете пациентов с ИБС, вероятно, способно повлиять на снижение концентрации проатероген-ного метаболита ТМАО.
Ключевые слова: сердечно-сосудистые заболевания, диета, ишемическая болезнь сердца, триметиламин-Ы-оксид (ТМАО), кишечный микробиом
The aim of the study was to assess the impact of L-carnitine and phosphatidylcholine containing products on the production of the proatherogenic metabolite TMAO and gut microbiome changes in patients with coronary artery disease (CAD). Material and methods. The study consisted of 2 parts. In the first part, a comparison was made between the diet of patients with CAD (n=29) and healthy volunteers (n=30) over the age of 50 with respect to the frequency of intake of L-carnitine and phosphatidylcholine containing products. All participants underwent blood sampling and stool tests to assess the concentration of TMAO and the composition of fecal microflora. The second part of the study was dedicated to assessing the correlation between TMAO blood concentration in patients with CAD (n=89) and the frequency of intake of L-carnitine and phosphatidylcholine containing products.
Results and discussion. Patients with CAD comparing to healthy people among the predecessor products of TMAO consumed red meat, dairy products more often, eggs and fish less often. TMAO concentration in patients with CAD was higher than in healthy volunteers (1036.4±748.2 vs 376.5± 147.9 ng/ml, p=0.0001). Analysis offecal microflora in patients with CAD revealed an increase number of bacteria from Verrucomicrobiaceae family (p<0.05) and Enterobacteriaceae family (p<0.05), of the Escherichia/Shigella genera (p<0.05), there was a trend to increased number of Ruminococcus (р=0.065), Clostridium XlV (b) genera (р=0.10). Correlation between TMAO concentration and frequency of red meat, eggs, and dairy products consumption was estimated in patients with CAD (r>0.525, р<0.05).
Conclusion. Patients with CAD consume more precursors of TMAO, have higher blood TMAO concentrations compared to healthy volunteers. Fecal microflora of patients with CAD contains a greater number of gut bacteria related to trimethylamine producers compared to healthy volunteers. Reducing the number of L-carnitine and phosphatidylcholine containing products in the diet of patients with CAD may affect the decrease in the proatherogenic metabolite TMAO concentration.
Keywords: cardiovascular disease, diet, coronary artery disease, trimethylamine-N-oxide (TMAO), intestinal microbiome
С
^Уляют большую проблему для современного здраво- делий, продуктов с высоким содержанием холестерина, охранения ввиду их значительного вклада в структуру сахара и соли [3].
ердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) представ- требление красного мяса и переработанных мясных из-
смертности [1]. Одним из наиболее распространенных В 2011 г был выделен новый потенциальный фак-
ССЗ является ишемическая болезнь сердца (ИБС), тор сердечно-сосудистого риска - повышенный уро-
в основе которой лежит атеросклеротическое пораже- вень триметиламин-Ы-оксида (ТМАО). Увеличение его
ние сосудов сердца. Совокупность процессов, способ- уровня в крови было связано с неблагоприятными
ствующих дестабилизации атеросклеротической бляш- сердечно-сосудистыми событиями, т.е. с развитием
ки, приводит к развитию острого инфаркта миокарда. инфаркта миокарда, острого нарушения мозгового
Важным фактором риска развития заболеваний кровообращения [4].
сердца и сосудов является нерациональное питание Согласно предложенной гипотезе, данное веще-с преобладанием насыщенных жиров, сахара, мяс- ство способно ускорять процессы накопления липидов ных субпродуктов и соли [2]. Ввиду этого Всемирная в макрофагах и пенистых клетках артерий, а также уси-организация здравоохранения (ВОЗ) и Американская ливать агрегацию тромбоцитов. ТМАО синтезируется ассоциация кардиологов рекомендуют увеличить в ра- в печени посредством окисления триметиламина (ТМА) ционе количество овощей и фруктов, оливкового масла, с участием фермента флавинмонооксигеназы 3. Суббобовых, цельнозерновых и морепродуктов, снизить по- стратами для формирования ТМА служат фосфатидил-
холин и L-карнитин, поступающие в избытке при употреблении красного мяса, яиц, молочных продуктов, сыра, морепродуктов, бобовых [5, 6].
Указанные вещества преобразуются в ТМА под действием микрофлоры кишечника, преимущественно толстой кишки. Выделены как определенные ТМА-образующие бактерии (Enterobacteriaceae, Clostridia-ceae, Enterococcaceae, Streptococcaceae и др.), так и способность к передаче генов ферментов (ТМА-лиаз), участвующих в синтезе ТМА, среди некоторых бактерий, изначально не обладающих указанными свойствами [7].
Таким образом, возникло предположение о возможности предотвращения развития и прогрессирования ССЗ с помощью диеты. Изучение влияния тех или иных продуктов на формирование ТМАО до настоящего момента в основном проводилось на животных или здоровых добровольцах и дало противоречивые результаты.
Так, добавление в корм крыс фосфатидилхолина и L-карнитина наравне с жирной пищей приводило к повышению концентрации ТМАО [8]. Кормление мышей пищей, схожей по составу с западной диетой, содержащей большое количество жира, быстрых углеводов, красного мяса, также привело к увеличению уровня ТМАО [9]. Клинические исследования с участием вегетарианцев и людей, употребляющих пищу животного происхождения, продемонстрировали, что у последних концентрация ТМАО в крови значительно выше [10]. У пациентов с метаболическим синдромом в отсутствие ССЗ аналогичные результаты получены при повышенном содержании жирной пищи в диете [11]. S. Rohrmann и соавт. продемонстрировали, что среди здоровой популяции людей больше всего на повышение уровня ТМАО влияют молочные продукты, в то время как красное мясо, рыба и многие другие не повлияли существенно на концентрацию данного метаболита [12].
A. Malinowska и соавт. выявили у пожилых людей без указания на наличие ССЗ в анамнезе ассоциацию между потреблением яиц, мясных и молочных продуктов, крах-малсодержащей пищи, выпечки и возрастанием уровня ТМАО в крови [13].
Таким образом, до настоящего времени не получено однозначных данных о связи определенных продуктов с увеличением концентрации ТМАО в крови, не разработана диета с перспективой снижения уровня указанного метаболита
Цель данного исследования - оценить влияние потребления продуктов, содержащих L-карнитин и фосфа-тидилхолин, на продукцию проатерогенного метаболита ТМАО и изменения кишечного микробиома у пациентов с ИБС.
Материал и методы
Настоящее исследование выполнено на базе Клиники пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии
и гепатологии им. В.Х. Василенко. Его участниками стали пациенты с ИБС, подтвержденной анамнестическими данными, результатами суточного мониторирования ЭКГ по Холтеру, коронароангиографии. Все пациенты получали антигипертензивные препараты, аспирин, ста-тины, нитраты длительного действия.
Вторую группу в исследовании составили здоровые добровольцы старше 50 лет, у которых на момент обследования не было выявлено заболеваний со стороны сердечно-сосудистой системы, а также острых или обострения хронических заболеваний со стороны других органов и систем. Участники среди добровольцев были приглашены по результатам диспансеризации в ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет» Минздрава России (Сеченовский университете), в Клинике пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии им. В.Х. Василенко их дополнительно обследовали для исключения ИБС.
После применения критериев включения и исключения в первый этап исследования были включены 29 пациентов с ИБС (14 мужчин и 15 женщин) и 30 здоровых добровольцев (16 мужчин и 14 женщин). Рандомизацию не проводили.
Исключению из исследования подлежали пациенты, получавшие за 1 мес до исследования антибиотики, пробиотики, с хроническими заболеваниями в стадии декомпенсации, онкологическими заболеваниями.
После подписания информированного согласия на участие в исследовании все участники заполняли анкету с указанием количества продуктов, содержащих фосфатидилхолин и L-карнитин, обычно потребляемых ими в неделю.
Определение концентрации триметиламин-N-оксида в крови
Накануне исследования участники исключали из диеты продукты с высоким содержанием фосфати-дилхолина и L-карнитина. Для стандартизации полученных результатов им выдавали 2 таблетки (800 мг) холина альфосцерата, которые необходимо было принять за 12 ч до забора крови. После приема холина следовал период голодания. После забора венозной крови выполняли центрифугирование образцов с последующим распределением аликвот сыворотки и замораживанием при температуре -80 °С до проведения анализа с использованием жидкостного тройного квадрупольного хромато-масс-спектрометра с электрораспылительной ионизацией LCMS-8050 (Shimadzu, Япония).
Анализ фекальной микрофлоры
Для анализа фекальной микрофлоры всем участникам выдали стерильные контейнеры и инструкцию по сбору образцов. Полученные образцы кала хранили в морозильной камере при температуре -80 °С. После разморозки образцов их подвергали гомогенизации, центрифугированию с последующим выделением ДНК
Таблица 1. Характеристика участников исследования
Показатель 1-я группа (п=29) 2-я группа (п=30) Р
Возраст, годы 65,90±4,00 59,83±3,15 р>0,05
Рост, см 167,03±4,83 170,70±6,31 р>0,05
Масса тела, кг 84,31 ±6,93 73,83±8,67 р<0,05
Индекс массы тела, кг/м2 29,97±1,90 25,30±1,47 р<0,05
для ^S-секвенирования, секвенирование проводили на приборе MiSeq (Illumina, США) в режиме парно-концевых прочтений, 2x150 нуклеотидов с использованием набора MiSeq Reagent Kit v2 (300 cycles). Тотальную ДНК выделяли с помощью реагентов MagNA Pure Compact Nucleic Acid Isolation Kit I (Roche, Швейцария). Для качественной и количественной оценки ДНК использовали NanoDrop 1000 (Thermo Fisher Scientific, США). Первый раунд амплификации вариабельных участков V3-V4 гена 16S рРНК выполняли с использованием прямого и обратного праймеров; программа амплификации (амплификатор Applied Biosystems 2720 Thermal Cycler, Thermo Fisher Scientific, США). Полученные продукты полимеразной цепной реакции (ПЦР) были очищены с использованием шариков Agencourt AMPure XP (Beckman Coulter, США). Второй раунд амплификации для двойного индексирования образцов выполняли с участием комбинации специфических праймеров и амплификатора Applied Biosystems 2720 Thermal Cycler (Thermo Fisher Scientific, США). Очистку ПЦР-продуктов проводили с помощью шариков Agencourt AMPure XP. Концентрацию полученных библиотек 16S определяли с помощью флуориметра Qubit® 2.0 (Invitrogen, США) и набора Quant-iT™ dsDNA High-Sensitivity Assay Kit. Подготовка 16S-метагеномных библиотек выполнена по протоколу 16S Metagenomic Sequencing Library Preparation (Illumina, США), рекомендованному Illumina для секвенатора MiSeq.
Для изучения таксономической структуры бактериального сообщества на уровне родов и семейств была выполнена прямая таксономическая аннотация полученных последовательностей ампликонов (Exact Sequence Variants). Ввиду того что прямые и обратные прочтения не перекрывались друг с другом (размер целевого ПЦР-ампликона, без адаптеров, варьировал в пределах 440-470 нуклеотидов), они были слиты в единый фрагмент с поли-^трактом в середине и далее таксономически аннотированы при помощи классификатора RDP (Ribosomal Database Project) и базы данных RDP. Обработку данных проводили с помощью программной среды R, предназначенной для статистической обработки данных, c последующим графическим отображением результатов в виде диаграмм размаха (boxplot). Количественное содержание отдельных семейств или родов в исследованных образцах оценивали с использованием коэффициента Брея-Кер-тиса, позволяющего рассчитать содержание семейств и родов в исследованных образцах, уникальных и общих для 2 групп.
Статистический анализ
Анализ концентрации ТМАО и влияния диеты на уровень ТМАО выполнен с применением стандартных методов статистической обработки данных в программе IBM SPSS 22.0 (IBM, США). Для оценки межгрупповых различий использовали критерии Манна-Уитни и Фишера. Для анализа отличий в структуре фекальной микрофлоры, а именно состава микробиоты на уровне семейств и родов, применены критерий Вилкоксона, f-тест Стьюдента.
Результаты
Исследование было разделено на 2 части согласно его задачам. В первой части исследования сравнивали пищевые предпочтения пациентов с ИБС (n=29) и здоровых людей аналогичного возраста и пола (n=30).
Основные физические характеристики участников исследования указаны в табл. 1.
Оценка диеты и концентрации триметиламин-N-оксида у пациентов с ишемической болезнью сердца
У всех участников исследования оценивали рацион, в частности частоту потребления предшественников ТМАО. Анкета составлена с учетом приема продуктов, наиболее богатых фосфатидилхолином и L-карнитином, согласно полученным ранее данным в исследованиях [4]. Частоту потребления продуктов оценивали за недельный период, что было удобно для участников (табл. 2).
В результате отмечено более частое потребление красного мяса (говядина, свинина), молочных продуктов среди пациентов с ИБС, меньшее потребление рыбы, яиц. В отношении бобовых, брокколи и цветной капусты, а также морепродуктов частота приема была одинаково редкая (<1 раза в неделю).
При сравнении концентрации ТМАО у пациентов с ИБС и здоровых людей обнаружено более чем 3-кратное повышение ее у лиц, страдающих ИБС. Так, концентрация ТМАО (M±a) у пациентов с ИБС составила 1036,4±748,2 нг/мл, в то время как в группе здоровых участников - 376,5±147,9 нг/мл (р=0,0001)
Сравнение состава фекальной микрофлоры участников исследования
Состав фекальной микрофлоры изучали на уровне семейств и родов бактерий. Особое внимание уделяли обнаружению продуцирующей ТМА микрофлоры (семей-
ства Enterobacteriaceae, Clostridiaceae, Peptococcaceae, Verrucomicrobiaceae, Enterococcaceae, Lachnospiraceae, Streptococcaceae и другие; роды Acinetobacter, Clostridium, Enterobacter, Escherichia, Proteus и др.).
Сравнение образцов кала пациентов с ИБС и здоровых участников позволило выявить у них увеличение как количества бактерий в материале, так и количественное преобладание микробов семейств Verrucomicrobiaceae (p<0,05) и Enterobacteriaceae (p<0,05), родов Escherichia/Shigella (р<0,05), тенденцию к увеличению количества бактерий Ruminococcus (р=0,065), Clostridium XlV (b) (р=0,10). Маркерные последовательности 16S во многом идентичны как для Escherichia spp., так и для Shigella spp., поэтому данные приведены совместно (рис. 1, 2). Микрофлора, традиционно относящаяся к эубиотической, т.е. препятству-
ющей колонизации условно-патогенными бактериями, представленная Lactobacillus spp. и Bifidobacterium spp., не продемонстрировала значимых изменений в составе (семейства Lactobacillaceae и Bifidobacteriaceae (р=0,18 и р=0,28 соответственно).
Таким образом, у пациентов с ИБС отмечено повышение концентрации ТМАО, увеличение количества триме-тиламин-продуцирующих бактерий в фекальной микрофлоре, что сопоставимо с увеличением количества продуктов - предшественников ТМАО в диете (красного мяса, молочных продуктов).
Оценка влияния диеты на концентрацию триметиламин-М-оксида
Задача второго этапа исследования - подтвердить взаимосвязь между частотой потребления про-
Таблица 2. Частота потребления продуктов, содержащих предшественники триметиламин-1\1-оксида
Продукт Частота потребления в неделю Пациенты с ишемической болезнью сердца, % Здоровые добровольцы, %
Яйца 0-1 шт. 37,9 6,7*
2-3 шт. 51,7 40,0
3-5 шт. 10,3 53,3*
6 шт. и более 0,0 0,0
Говядина 0-1 раз 86,2 100,0*
2-3 раза 13,8 0,0*
3-5 раз 0,0 0,0
6 раз и более 0,0 0,0
Свинина 0-1 раз 55,2 83,3*
2-3 раза 41,4 16,7*
3-5 раз 3,4 0,0
6 раз и более 0,0 0,0
Рыба 0-1 раз 82,8 56,7*
2-3 раза 17,2 43,3*
3-5 раз 0,0 0,0
6 раз и более 0,0 0,0
Молоко 0-1 раз 17,2 20,0
2-3 раза 34,5 56,7
3-5 раз 37,9 23,3
6 раз и более 10,3 0,0*
Сыр 0-1 раз 34,5 40,0
2-3 раза 58,6 60,0
3-5 раз 6,9 0,0
6 раз и более 0,0 0,0
Морепродукты 0-1 раз 100,0 100,0
2-3 раза 0,0 0,0
3-5 раз 0,0 0,0
6 раз и более 0,0 0,0
Цветная капуста, брокколи 0-1 раз 100,0 100,0
2-3 раза 0,0 0,0
3-5 раз 0,0 0,0
6 раз и более 0,0 0,0
Бобовые 0-1 раз 100,0 100,0
2-3 раза 0,0 0,0
3-5 раз 0,0 0,0
6 раз и более 0,0 0,0
П р и м е ч а н и е. * - статистически значимые различия (р<0,05) между процентными долями двух выборок согласно критерию Фишера.
га
чо
о £
£ £
« й
■Г- <=
л °
§ £
^ о
03 ¥
О г
-I-
од со <« с^
од ,
О сэ с^ И 'С од
-О
I
<5
од г^. <« с^
од ,
О сэ с^ И 'С ^ од
о СЭ с^ И
С с^ о
Ссэ со м
од *
о сэ Й "
од со од со
^ 1—
СО сэ со сэ со СЭ
с^ II с^ И с^ И
■¡= О-
8-о со -о 15
с о
■с со
Г"
сь т ^ со
8° о О N
о о
с §
ОС
од со <« от
8° о О N
о
—Г"
од * <« ю
52 <а.
со
е
о
о ?
|-И Пациенты с ИБС 1-Н Здоровые люди
Рис. 1. Изменения состава фекальной микрофлоры у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) по сравнению со здоровыми добровольцами на уровне семейств
Здесь и на рис. 2: * - статистически значимые различия.
дуктов, содержащих фосфатидилхолин и 1_-карнитин, и изменением концентрации ТМАО у пациентов с ИБС.
Для получения статистически значимых результатов количество участников с ИБС было увеличено до 89 человек, соответствующих критериям включения. Среди указанной когорты проведено анкетирование, результаты которого сопоставимы с полученными в первой части исследования данными. Также выполнен забор анализов крови на ТМАО.
Далее оценивали наличие корреляции между концентрацией ТМАО в сыворотке крови и частотой потребления того или иного продукта из указанных в анкете. Согласно полученным результатам, прием говядины, свинины, молока, сыра, яиц и бобовых ассоциирован с более высоким уровнем ТМАО (р<0,05), в то время как не получено достоверной ассоциации между повышением ТМАО и потреблением рыбы, цветной капусты и брокколи (табл. 3).
Таким образом, диета с высоким содержанием 1_-карнитина и фосфатидилхолина действительно вносит вклад в продукцию повышенного количества ТМАО у пациентов с ИБС.
Обсуждение
Большинство пациентов с ИБС, в отличие от здоровых добровольцев в предыдущих исследованиях, имеют опыт соблюдения диеты с ограничением прежде всего животных жиров и яиц. О необходимости диетических ограничений они, как правило, были проинформированы врачом при установлении диагноза.
Рекомендации ВОЗ, большинства национальных ассоциаций кардиологов сходятся во мнении, что изменения в питании в рамках вторичной профилактики ССЗ должны включать снижение потребления насыщенных жиров, соли, увеличения доли овощей и фруктов в диете [3].
С выделением ТМАО в качестве нового потенциального показателя сердечно-сосудистого риска оценивали влияние тех или иных продуктов на продукцию данного метаболита как в эксперименте на животных, так и в клинических исследованиях. Тем не менее до настоящего времени не изучали влияние диеты на концентрацию ТМАО и изменения микробиома при этом у людей с ИБС.
Данное исследование было направлено на оценку частоты потребления продуктов, которые служат субстра-
том для образования потенциально проатерогенного метаболита ТМАО у пациентов с ИБС. Согласно полученным данным, среди пациентов с ИБС ожидаемо отмечалось в среднем меньшее потребление яиц, тем не менее потребление красного мяса (говядина, свинина) среди данной группы было выше, чем среди участников, не страдающих ССЗ. Здоровые участники исследования чаще включали в рацион рыбу.
Включение в рацион бобовых, брокколи, цветной капусты и морепродуктов было редким во всех группах, вероятно, ввиду особенностей национального рациона и высокой стоимости некоторых указанных продуктов.
В исследовании важно было не только оценить рацион участников, но и продемонстрировать связь потребления определенных продуктов с увеличением концентрации ТМАО. Такая корреляция выявлена для красного мяса, яиц, молочных продуктов, что согласуется с полученными ранее данными в экспериментах, однако статистически не значима в отношении приема рыбы, несмотря на то что рыба - важный источник фосфа-тидилхолина [12]. Причины данного явления неясны и требуют дальнейшего изучения.
Продукция ТМАО осуществляется посредством участия кишечной микрофлоры, вследствие этого в иссле-
довании сравнивали образцы фекальной микробиоты пациентов с ИБС и участников без ССЗ. Согласно результатам проведенного анализа, у пациентов с ИБС отмечено большее количество микроорганизмов семейств Verrucomicrobiaceae и Enterobacteriaceae, различия сохранялись на уровне родов. Указанные бактерии обнаруживаются и у здоровых людей, однако у пациентов, страдающих ССЗ, количество Enterobacteriaceae выше [14]. Данное семейство, факультативные анаэробы, включает множество патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, таких как Enterobacter, Proteus, Shigella, Salmonella spp. В отношении семейства Verrucomicrobiaceae на сегодняшний день недостаточно данных, позволяющих оценить вклад в развитие патологии сердца и сосудов, а также в продукцию ТМА.
На уровне родов выявлено повышение количества бактерий Escherichia у пациентов с ИБС, представляющих собой совокупность как комменсалов, так и условно-патогенных и патогенных видов. В отношении метаболизма кишечной микробиоты важно отметить, что бактерии указанного рода могут служить субстратом для переноса ТМА-лиаз, т.е. своеобразным буфером для поддержания синтеза ТМАО в организме. Микроорганизмы родов Ruminococcus
чо :л
о £>
ЕЕ £
« й
о
:г
Ё °
§ £
^ о
ш ^
О Î
S и t3 ^ es -о
I
CQ
— от Есэ
.3 Л ■5 ^
со о <3
м
§ НЗ
g со §
;5 .g
со .о
"
е
;в .g
со о
^
сэ
Ссэ с^ м -о Ci
со с^
со
-I-
C\J LO
со со
о d.
о
.с
3
о:
hH Пациенты с ИБС 1-Н Здоровые люди
Рис. 2. Изменения состава фекальной микрофлоры у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) по сравнению с участниками без нее на уровне родов
Таблица 3. Корреляция между концентрацией триметиламин-1\1-оксида в сыворотке крови и потреблением пищевых продуктов (п=89)
Показатель Говядина Свинина Рыба Молоко Сыр Яйца Бобовые
Коэффициент корреляции 0,407 0,706 0.005 0,586 0,579 0,525 0,238
Р 0,001 0,001 0,966 0,001 0,001 0,001 0,025
и Clostridium XIV (b), обнаружившие тенденцию к увеличению у пациентов с ИБС, играют важную роль в формировании местного иммунного ответа, продукции бутирата, однако, кроме того, участвуют в превращении холина в ТМА [15, 16].
Известно, что диета и состав кишечной микрофлоры тесно связаны, подвержены взаимным изменениям. Коррекция рациона питания способна повлиять на состав микробиома кишечника, при этом, согласно полученным ранее данным, в достаточно короткие сроки [17].
Среди изученных ранее в исследованиях терапевтических стратегий по снижению концентрации ТМАО в крови с целью потенциального снижения сердечно-сосудистого риска предложены антибиотики, пробиотики, эналаприл и некоторые другие [18]. Тем не менее ни один из методов не продемонстрировал убедительной эффективности.
Таким образом, диета с ограничением продуктов, содержащих L-карнитин и фосфатидилхолин, таких как красное мясо (свинина, говядина), яйца, молочные продукты, включая сыр, в отсутствие других эффективных мер по снижению концентрации ТМАО может быть одной
из мер вторичной профилактики сердечно-сосудистого риска у пациентов с ИБС.
Настоящее исследование является пилотным и имеет некоторые ограничения. 16в-секвенирование не позволяет адекватно раскрыть потенциал продукции ТМА бактериями, а также разделить вклад пристеночной и просветной микрофлоры того или иного отдела кишечника в фекальных образцах. Низкая статистическая достоверность данных в отношении микробного состава на небольшом количестве образцов определила ограничение анализа такими таксономическими единицами, как семейство и род.
Ввиду того что 1_-карнитин и фосфатидилхолин служат важными источниками для многих метаболических процессов в организме, полностью исключать их нежелательно. Необходимы дальнейшие исследования с оценкой оптимального количества указанных нутриен-тов в рационе, с учетом в том числе микробного состава кишечника и его потенциальной коррекции.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Сведения об авторах
Ивашкин Владимир Трофимович (Ivashkin Vladimir T.) - заведующий кафедрой пропедевтики внутренних болезней ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет) (Москва, Россия) E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-6815-6015
Кашух Екатерина Андреевна (Kashukh Yekaterina A.) - аспирант кафедры пропедевтики внутренних болезней ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет) (Москва, Россия) E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-1244-0201
Литература
World Health Organization. Global status report on noncommuni-cable diseases. 2014. 9—23.
Yu E., Malik V.S., Hu F.B. Cardiovascular Disease Prevention by Diet Modification: JACC Health Promotion Series // J. Am. Coll. Cardiol. 2018. Vol. 72, N 8. P. 914-926. doi: 10.1016/ j.jacc.2018.02.085
Bowen K.J., Sullivan V.K., Kris-Etherton P.M., Petersen K.S. Nutrition and cardiovascular disease — an update // Curr. Athero-scler. Rep. 2018. Vol. 20, N 2. P. 8. doi: 10.1007/s11883-018-0704-3 Wang Z., Klipfell E., Bennett B.J., Koeth R., Levison B.S. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease // Nature. 2011. Vol. 472. P. 57—63.
Кашух Е.А., Ивашкин В.Т. Влияние микробиома человека на состояние сердечно-сосудистой системы // Молекул. мед. 2017. Т. 15, № 4. С. 3—7.
Zhu W., Gregory J.C., Org E., Buffa J.A., Gupta N., Wang Z. et al. Gut microbial metabolite TMAO enhances platelet hyperreactivity and thrombosis risk // Cell. 2016. Vol. 165, N 1. P. 111-124. doi: 10.1016/j.cell.2016.02.011
Al-Obaide M.A.I., Singh R., Datta P., Rewers-Felkins K.A., Salguero M.V., Al-Obaidi I. et al. Gut microbiota-dependent trimethylamine-N-oxide and serum biomarkers in patients with T2DM and advanced CKD // J. Clin. Med. 2017. Vol. 6, N 9. pii: E86. doi: 10.3390/jcm6090086
Sun G., Yin Z., Liu N., Bian X., Yu R., Su X. et al. Gut microbial metabolite TMAO contributes to renal dysfunction in a mouse model of diet-induced obesity // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017. Vol. 493. P. 964-970. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.09.108 Chen K., Zheng X., Feng M., Li D., Zhang H. Gut microbiota-dependent metabolite trimethylamine N-oxide contributes to car-
1.
6
2.
7
4
8
9
diac dysfunction in western diet-induced obese mice // Front. 14. Physiol. 2017. Vol. 8. P. 139. doi: 10.3389/fphys.2017.00139
10. Koeth R.A., Wang Z., Levison B.S., Buffa J.A., Org E., Sheehy B.T.
et al. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient 15. in red meat, promotes atherosclerosis // Nat. Med. 2013. Vol. 19. P. 576-585. doi: 10.1038/nm.3145
11. Boutagy N.E., Neilson A.P., Osterberg K.L., Smithson A.T., Englund T.R., Davy B.M. et al. Probiotic supplementation and 16 trimethylamine-N-oxide production following a high-fat diet // Obesity. 2015. Vol. 23. P. 2357-2363. doi: 10.1002/oby.21212
12. Rohrmann S., Linseisen J., Allenspach M., von Eckardstein A., Miiller D. Plasma concentrations of trimethylamine-N-oxide are directly associated with dairy food consumption and low-grade inflammation in a German adult population // J. Nutr. 2016. Vol. 146, N 2. P. 283-289. doi: 10.3945/jn.115.220103
13. Malinowska A.M., Szwengiel A., Chmurzynska A. Dietary, anthropometric, and biochemical factors influencing plasma cho- 18. line, carnitine, trimethylamine, and trimethylamine-N-oxide concentrations // Int. J. Food Sci. Nutr. 2017. Vol. 68, N 4. P. 488-495.
doi: 10.1080/09637486.2016.1256379
17.
Jie Z., Xia H., Zhong S.L., Feng Q., Li S., Liang S. et al. The gut microbiome in atherosclerotic cardiovascular disease // Nat. Commun. 2017. Vol. 8, N 1. P. 845.
Rath S., Heidrich B., Pieper D.H., Vital M. Uncovering the trimethylamine-producing bacteria of the human gut microbiota // Microbiome. 2017. Vol. 5, N 1. P. 54. doi: 10.1186/s40168-017-0271-9
Ishii C., Nakanishi Y., Murakami S., Nozu R., Ueno M., Hioki K. et al. A metabologenomic approach reveals changes in the intestinal environment of mice fed on American diet // Int. J. Mol. Sci. 2018. Vol. 19, N 12. doi: 10.3390/ijms19124079
David L.A., Maurice C.F., Carmody R.N., Gootenberg D.B., Button J.E., Wolfe B.E. et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome // Nature. 2014. Vol. 505, N 7484. P. 559-563. doi: 10.1038/nature12820
Janeiro M.H., Ramirez M.J., Milagro F.I., Martinez J.A., Solas M. Implication of trimethylamine N-Oxide (TMAO) in disease: potential biomarker or new therapeutic target // Nutrients. 2018. Vol. 10, N 10. pii: E1398. doi: 10.3390/nu10101398
References
10.
World Health Organization. Global status report on noncommuni-cable diseases. 2014: 9-23.
Yu E., Malik V.S., Hu F.B. Cardiovascular Disease Prevention 11. by Diet Modification: JACC Health Promotion Series. J Am Coll Cardiol. 2018; 72 (8): 914-26. doi: 10.1016/j.jacc.2018.02.085 Bowen K.J., Sullivan V.K., Kris-Etherton P.M., Petersen K.S. Nutrition and cardiovascular disease - an update. Curr Atheroscler 12. Rep. 2018; 20 (2): 8. doi: 10.1007/s11883-018-0704-3 Wang Z., Klipfell E., Bennett B.J., Koeth R., Levison B.S. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease. Nature. 2011; 472: 57-63.
Kashukh Ye.A., Ivashkin V.T. Influence of human microbiome on 13. the cardiovascular system. Molekulyarnaya Meditsina [Molecular Medicine]. 2017; 15 (4): 3-7. (in Russian)
Zhu W., Gregory J.C., Org E., Buffa J.A., Gupta N., Wang Z., et al. Gut microbial metabolite TMAO enhances platelet hyperreactiv-ity and thrombosis risk. Cell. 2016; 165 (1): 111-24. doi: 10.1016/ 14. j.cell.2016.02.011
Al-Obaide M.A.I., Singh R., Datta P., Rewers-Felkins K.A., Salguero M.V., Al-Obaidi I., et al. Gut microbiota-dependent 15. trimethylamine-N-oxide and serum biomarkers in patients with T2DM and advanced CKD. J Clin Med. 2017; 6 (9). pii: E86. doi: 10.3390/jcm6090086 16.
Sun G., Yin Z., Liu N., Bian X., Yu R., Su X., et al. Gut microbial metabolite TMAO contributes to renal dysfunction in a mouse model of diet-induced obesity. Biochem Biophys Res Commun. 2017; 493: 964-70. doi: 10.1016/j.bbrc.2017. 17. 09.108
Chen K., Zheng X., Feng M., Li D., Zhang H. Gut microbio-ta-dependent metabolite trimethylamine N-oxide contributes to cardiac dysfunction in western diet-induced obese mice. Front 18. Physiol. 2017; 8: 139. doi: 10.3389/fphys.2017.00139 Koeth R.A., Wang Z., Levison B.S., Buffa J.A., Org E., Sheehy B.T., et al. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient
in red meat, promotes atherosclerosis. Nat Med. 2013; 19: 576—85. doi: 10.1038/nm.3145
Boutagy N.E., Neilson A.P., Osterberg K.L., Smithson A.T., Englund T.R., Davy B.M., et al. Probiotic supplementation and tri-methylamine-N-oxide production following a high-fat diet. Obesity. 2015; 23: 2357-63. doi: 10.1002/oby.21212 Rohrmann S., Linseisen J., Allenspach M., von Eckardstein A., Müller D. Plasma concentrations of trimethylamine-N-oxide are directly associated with dairy food consumption and low-grade inflammation in a German adult population. J Nutr. 2016; 146 (2): 283-9. doi: 10.3945/jn.115.220103
Malinowska A.M., Szwengiel A., Chmurzynska A. Dietary, anthropometric, and biochemical factors influencing plasma choline, carnitine, trimethylamine, and trimethylamine-N-oxide concentrations. Int J Food Sci Nutr. 2017; 68 (4): 488-95. doi: 10.1080/09637486.2016.1256379
Jie Z., Xia H., Zhong S.L., Feng Q., Li S., Liang S., et al. The gut microbiome in atherosclerotic cardiovascular disease. Nat Commun. 2017; 8 (1): 845.
Rath S., Heidrich B., Pieper D.H., Vital M. Uncovering the trimethylamine-producing bacteria of the human gut microbiota. Microbiome. 2017; 5 (1): 54. doi: 10.1186/s40168-017-0271-9 Ishii C., Nakanishi Y., Murakami S., Nozu R., Ueno M., Hioki K., et al. A metabologenomic approach reveals changes in the intestinal environment of mice fed on American diet. Int J Mol Sci. 2018; 19 (12). doi: 10.3390/ijms19124079
David L.A., Maurice C.F., Carmody R.N., Gootenberg D.B., Button J.E., Wolfe B.E., et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. 2014; 505 (7484): 559-63. doi: 10.1038/nature12820
Janeiro M.H., Ramirez M.J., Milagro F.I., Martinez J.A., Solas M. Implication of trimethylamine N-Oxide (TMAO) in disease: potential biomarker or new therapeutic target. Nutrients. 2018; 10 (10). pii: E1398. doi: 10.3390/nu10101398
1.
2
4
5
6.
7
8
9
