Produktion und Stoffwechsel von Trimethylamin-N-oxid

Trimethylamin-N-oxid (TMAO) ist eine kohlenstoffhaltige organische Verbindung, die aus Nahrungsvorläufern wie TMAO (reich an Fisch), Cholin (reich an Eiern) und Carnitin (reich an Rindfleisch) gebildet wird. Die TMAO-Produktion ist jedoch sehr variabel (Zhang AQ et al., 1999), scheint von der Genetik (Cashman JR et al., 2001) und dem Darmmikrobiom (Wang Z et al., 2011; Koeth RA et al., 2013) und steht im Zusammenhang mit Herzerkrankungen bei Herzpatienten (Wang Z et al., 2011) und Darmkrebs bei postmenopausalen Frauen (Bae S et al., 2015). Gegenwärtig ist sehr wenig über das metabolische Schicksal von TMAO und seine Verwendung im menschlichen Körper bekannt (Bain MA et al., 2005). Ziel dieser Studie war es, (i) die Auswirkungen von Eiern, Rindfleisch und Fisch auf TMAO-Biomarker in Plasma, Muskel, Urin und Stuhl zu quantifizieren; (ii) das metabolische Schicksal von zusätzlichem TMAO, das isotopisch mit Deuterium markiert ist, zu untersuchen; und (iii) zu bestimmen, ob die TMAO-Produktion eine Funktion des Darmmikrobioms ist.

Um diese Ziele zu erreichen, wurde eine randomisierte, kontrollierte Crossover-Studie mit gesunden männlichen Teilnehmern (n=40) durchgeführt. Die Studie umfasste vier Arme, bestehend aus Studienmahlzeiten, die tierische Quellen von TMAO (Ei, Rindfleisch und Fisch) zusammen mit einer Fruchtkontrolle darstellen. Die Studienmahlzeiten waren (i) 3 ganze hartgekochte Eier; (ii) 6 Unzen Rindfleisch (Philly-Gourmet Beef Patties); (iii) 6 Unzen Fisch (Kabeljaufilet); und (iv) 2 Portionspackungen von Mott's natürlichem Apfelmus. Jede Mahlzeit wurde mit einer Tasse Wasser serviert, die an einem einzigen Tag verabreicht wurde und durch eine einwöchige Auswaschphase getrennt war. Für die Fruchtkontrolle wurden 50 mg Deuterium-markiertes Methyl-d9-TMAO (d9-TMAO; Cambridge Isotopes) zu einer Tasse Wasser zum oralen Verzehr hinzugefügt, um das metabolische Schicksal von TMAO zu verfolgen und seine Bioverfügbarkeit zu beurteilen Spielraum.

Die Basisblutprobe wurde von einem Phlebotomiker unter Verwendung eines Standardvenenpunktionsverfahrens erhalten, und die Teilnehmer sammelten ihre Basisurinprobe. Sie gaben auch selbst entnommene 24-Stunden-Urin- und Stuhlproben ab. Nach dem Verzehr der Studienmahlzeit wurden serielle Blutproben nach 15, 30 min und 1, 2, 4 und 6 h entnommen, während Urinproben während des gesamten 6-stündigen Studienzeitraums entnommen wurden. Um 4,5 h wurde den Teilnehmern ein fester Fruchtsnack (z. B. Apfelmus) und Wasser zur Verfügung gestellt. An dem Tag, an dem die Teilnehmer den d9-TMAO-Tracer konsumierten, sammelten die Teilnehmer ihren Urin während der nächsten 24 Stunden und ihren Stuhl beim nächsten Stuhlgang. Darüber hinaus wurde eine Untergruppe dieser Gruppe (n = 6) eingeladen, sich 6 Stunden nach dem Verzehr von Frucht + d9-TMAO-Tracer einer Muskelbiopsie zu unterziehen.