Czy przeszczep kału od wegańskiego dawcy to skuteczny sposób na obniżenie poziomu TMAO?

Niemal 2 500 lat temu Hipokrates powiedział, że „wszystkie choroby zaczynają się w jelitach” [1]. Jeśli zapewnimy naszym bakteriom jelitowym odpowiedni dla nich pokarm w postaci nieprzetworzonych produktów roślinnych, w zamian odwdzięczą się nam, wytwarzając z błonnika dobroczynne związki, takie jak maślan sodu [2]. Z drugiej strony, jeśli zapewnimy naszym bakteriom pokarm dla nich nieodpowiedni, w postaci sera, owoców morza, jajek, czy mięsa, produkować będą związki szkodliwe, takie jak TMAO [2].

Kiedyś uważano, że TMAO przyczynia się wyłącznie do rozwoju chorób układu krążenia, typu choroby serca czy udar mózgu [3]. Jednak w ostatnim czasie substancję tę powiązano z wieloma innymi schorzeniami, od łuszczycowego zapalenia stawów [4] po zespół policystycznych jajników [5]. W tym artykule skupimy się jednak na naszych czołowych zabójcach [6]. Jeśli chodzi o główne przyczyny śmierci w USA, wiemy już, że TMAO odgrywa pewną rolę w rozwoju chorób serca i udaru mózgu, zabójców nr 1 i 5 [6]; jakby tego było mało, ostatnio wykazano, że istnieje związek między stężeniem TMAO we krwi i rozwojem różnych rodzajów nowotworu, zabójcy nr 2 [7]. Możliwe, że winę ponosi tutaj wywoływany przez TMAO stan zapalny; niewykluczone również, że jest to kwestia stresu oksydacyjnego (wolnych rodników), uszkodzenia DNA lub nieprawidłowego fałdowania białek [7].

Zabójca nr 4 to przewlekłe obturacyjne choroby płuc, takie jak rozedma płuc [6]. TMAO związany jest z przedwczesną śmiercią wśród pacjentów z zaostrzoną przewlekłą obturacyjną chorobą płuc [8]. Możliwe jednak, że w tych przypadkach rzeczywistą przyczyną śmierci są, ponownie, choroby układu krążenia [8].

Związek TMAO z udarem mózgu to żadne zaskoczenie [9]; w końcu wysokie stężenie tego związku we krwi przekłada się na podwyższone ciśnienie krwi [10], jak również większe prawdopodobieństwo powstawania skrzepów u osób cierpiących na migotanie przedsionków [11]. Co więcej w przypadku osób z wysokim poziomem TMAO we krwi udary mózgu są poważniejsze, a ryzyko zgonu cztery razy wyższe [12].

Zabójcą nr 6 jest choroba Alzheimera [6]. Czy TMAO do naszego mózgu w ogóle dociera? Tak, związek ten jest wykrywalny w ludzkim płynie mózgowo-rdzeniowym, czyli cieczy opływającej ludzki mózg [13]. Wyższe stężenie tego związku mają osoby z łagodnymi zaburzeniami funkcji poznawczych i osoby cierpiące na chorobę Alzheimera [14]. Badania pokazały, że TMAO w mózgu zapoczątkowuje proces starzenia się neuronów, nasila stres oksydacyjny i zaburza funkcję mitochondriów [14]. Wszystkie te zmiany skutkować mogą starzeniem się mózgu i zaburzeniami kognitywnymi.

Zabójcą nr 7 jest cukrzyca [6]. W przypadku osób z podwyższonym poziomem TMAO we krwi ryzyko rozwoju cukrzycy jest mniej więcej 50% wyższe [15]. Zabójcą nr 8 jest zapalenie płuc [6]. U pacjentów cierpiących na zapalenie płuc wysokie stężenie TMAO związane jest z niekorzystnymi rokowaniami co do przeżycia, nawet u osób bez zdiagnozowanej choroby wieńcowej [16]. Zabójcą nr 9 są choroby nerek [6]. Istnieje ścisły związek między TMAO i funkcją nerek [17]. Tutaj również wysokie stężenie tego związku wiąże się z niekorzystnymi rokowaniami co do przeżycia [17]. W 2016 r. przeprowadzono badanie z udziałem pacjentów cierpiących na przewlekłą chorobę nerek [17]. Spośród uczestników, których wyjściowy poziom TMAO był średni lub wyższy w ciągu 5 lat zmarło ponad 50% [17]. Natomiast spośród pacjentów z niskim wyjściowym poziomem TMAO okres 5 lat przeżyło niemal 90% [17].

Czy istnieją jakieś sposoby na obniżenie poziomu TMAO we krwi? Związek ten powstaje jako produkt uboczny trawienia produktów bogatych w cholinę i karnitynę [3]. Dobrym pomysłem byłoby więc ograniczenie ich spożycia; problem polega na tym, że mowa tutaj o całych grupach żywieniowych, a konkretnie mięsie, jajkach i nabiale [3]. Wyeliminowanie ich z diety może być dla niektórych rozwiązaniem mało realistycznym [3]. A może by tak spróbować przeszczepu kału od wegańskiego dawcy? [18] Dzięki uprzejmości wegan naukowcy otrzymali świeży materiał badawczy [18].

Badanie z 2013 r. [19] wykazało, że, w porównaniu z mięsożercą, weganin po zjedzeniu steka TMAO nie wytwarza prawie w ogóle, pomimo dużej dawki zawartej w mięsie karnityny [19]. Przyczyną jest tutaj zapewne fakt, że weganie nie hodują w swoich jelitach bakterii żywiących się stekami [19].

Jak pokazało badanie z 2019 r. [20], nawet codzienna suplementacja karnityny w dawce odpowiadającej 200-gramowemu stekowi w ciągu dwóch miesięcy skutkuje nasileniem produkcji TMAO tylko u 50% roślinożerców, co wskazuje na znaczne różnice między mikroflorą jelitową wegan i mięsożerców. Zdolność roślinnych odchodów do wytwarzania TMAO jest praktycznie nieistniejąca [20]. Zatem może zamiast się zdrowiej odżywiać, lepiej po prostu przeszczepić sobie trochę takiego dobroczynnego wegańskiego kału [18]?

W 2018 r. przeprowadzono podwójnie zaślepione, randomizowane, kontrolowane badanie, w którym części uczestników przeszczepiono z powrotem ich własny kał, drugiej części ‒ odchody wegańskich dawców [18]. Masa kałowa została wprowadzona specjalną rurką przez nos do przewodu pokarmowego [18]. Eksperyment nie przyniósł niestety oczekiwanych rezultatów [18].

Dlaczego? Po pierwsze, w przeciwieństwie do badania z 2013 r. [19], weganie biorący udział w tym badaniu [18] mieli zdolność wytwarzania TMAO. Różnica ta wynikać mogła z faktu, że w badaniu z 2013 r. [19] wszyscy weganie musieli być na diecie wolnej od produktów odzwierzęcych od co najmniej roku, a w badaniu z 2018 r. [18] takiego wymogu już nie postawiono. Po upływie dwóch tygodni od przeszczepu wegańskiego kału nie zaobserwowano żadnej znaczącej różnicy w poziomie TMAO uczestników, być może dlatego, że użyty w badaniu kał do pewnego stopnia sam ten związek wytwarzał [18].

Zatem możliwe, że przeszczep wegańskiego kału nie przyniósł oczekiwanej poprawy, ponieważ wyjściowy mikrobiom biorcy nie różnił się znacząco od mikrobiomu dawcy [18]. Nie bez znaczenia jest również fakt, że po przeszczepie biorcy nie zmienili swojej diety, nadal odżywiali się wszystkożernie [18]. Jaki sens mają próby zresetowania mikrobiomu, jeśli pacjenci i tak dalej będą jeść mięso? Badacze nie chcieli, żeby uczestnicy przeszli na dietę roślinną [18]. Wiedzieli bowiem, że taka zmiana, sama w sobie, miałaby określony wpływ na ich mikrobiom, a celem było wyeliminowanie wszelkich czynników dodatkowych [18]. Krótko mówiąc, wygląda na to, że do zdrowej mikroflory jelitowej nie ma drogi na skróty. Jedyne wyjście to zdrowe odżywianie.

Źródło: https://nutritionfacts.org/

[1] Sieck GC. Physiology in Perspective: The Body’s Tubes Sustain Life but Underlie Disease. Physiology (Bethesda). 2016;31(5):314-5.
[2] Sonnenburg JL, Bäckhed F. Diet-microbiota interactions as moderators of human metabolism. Nature. 2016;535(7610):56-64.
[3] He Z, Chen ZY. What Are Missing Parts in the Research Story of Trimethylamine-N-oxide (TMAO)?. J Agric Food Chem. 2017;65(26):5227-8.
[4] Coras R, Kavanaugh A, Boyd T, et al. Choline metabolite, trimethylamine N-oxide (TMAO), is associated with inflammation in psoriatic arthritis. Clin Exp Rheumatol. 2019;37(3):481-4.
[5] Eyupoglu ND, Caliskan Guzelce E, Acikgoz A, et al. Circulating gut microbiota metabolite trimethylamine N-oxide and oral contraceptive use in polycystic ovary syndrome. Clin Endocrinol (Oxf). 2019;91(6):810-5.
[6] Heron M. Deaths: Leading Causes for 2017. Natl Vital Stat Rep. 2019;68(6):1-77.
[7] Chan CWH, Law BMH, Waye MMY, Chan JYW, So WKW, Chow KM. Trimethylamine-N-oxide as One Hypothetical Link for the Relationship between Intestinal Microbiota and Cancer – Where We Are and Where Shall We Go?. J Cancer. 2019;10(23):5874-82.
[8] Ottiger M, Nickler M, Steuer C, et al. Gut, microbiota-dependent trimethylamine-N-oxide is associated with long-term all-cause mortality in patients with exacerbated chronic obstructive pulmonary disease. Nutrition. 2018;45:135-41.e1.
[9] Rexidamu M, Li H, Jin H, Huang J. Serum levels of Trimethylamine-N-oxide in patients with ischemic stroke. Biosci Rep. 2019;39(6):BSR20190515.
[10] Ge X, Zheng L, Zhuang R, et al. The Gut Microbial Metabolite Trimethylamine N-Oxide and Hypertension Risk: A Systematic Review and Dose-Response Meta-analysis. Adv Nutr. 2020;11(1):66-76.
[11] Gong D, Zhang L, Zhang Y, Wang F, Zhao Z, Zhou X. Gut Microbial Metabolite Trimethylamine N-Oxide Is Related to Thrombus Formation in Atrial Fibrillation Patients. Am J Med Sci. 2019;358(6):422-8.
[12] Zhai Q, Wang X, Chen C, et al. Prognostic Value of Plasma Trimethylamine N-Oxide Levels in Patients with Acute Ischemic Stroke. Cell Mol Neurobiol. 2019;39(8):1201-6.
[13] Del Rio D, Zimetti F, Caffarra P, et al. The Gut Microbial Metabolite Trimethylamine-N-Oxide Is Present in Human Cerebrospinal Fluid. Nutrients. 2017;9(10):1053.
[14] Vogt NM, Romano KA, Darst BF, et al. The gut microbiota-derived metabolite trimethylamine N-oxide is elevated in Alzheimer’s disease. Alzheimers Res Ther. 2018;10(1):124.
[15] Zhuang R, Ge X, Han L, et al. Gut microbe-generated metabolite trimethylamine N-oxide and the risk of diabetes: A systematic review and dose-response meta-analysis. Obes Rev. 2019;20(6):883-94.
[16] Ottiger M, Nickler M, Steuer C, et al. Trimethylamine-N-oxide (TMAO) predicts fatal outcomes in community-acquired pneumonia patients without evident coronary artery disease. Eur J Intern Med. 2016;36:67-73.
[17] Missailidis C, Hällqvist J, Qureshi AR, et al. Serum Trimethylamine-N-Oxide Is Strongly Related to Renal Function and Predicts Outcome in Chronic Kidney Disease. PLoS One. 2016;11(1):e0141738.
[18] Smits LP, Kootte RS, Levin E, et al. Effect of Vegan Fecal Microbiota Transplantation on Carnitine- and Choline-Derived Trimethylamine-N-Oxide Production and Vascular Inflammation in Patients With Metabolic Syndrome. J Am Heart Assoc. 2018;7(7):e008342.
[19] Koeth RA, Wang Z, Levison BS, et al. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis. Nat Med. 2013;19(5):576-85.
[20] Koeth RA, Lam-Galvez BR, Kirsop J, et al. l-Carnitine in omnivorous diets induces an atherogenic gut microbial pathway in humans. J Clin Invest. 2019;129(1):373-87.