Intestinal microbiota metabolism of l-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis.

Koeth RA, Wang Z, Levison BS et al.
Nat Med. 2013 Apr 7. doi: 10.1038/nm.3145.
 

Achtergrond

Een recente meta-analyse van prospectieve cohortstudies heeft de breed veronderstelde associatie tussen consumptie van verzadigde vetten en cardiovasculaire aandoeningen (CVD) in twijfel getrokken [1]. Als het niet het cholesterol en de verzadigde vetten in rood vlees zijn die de associatie tussen vleesconsumptie en CVD voor hun rekening nemen, welke omgevingsfactor geassocieerd met vleesconsumptie kan dat dan wel?
Deze studie onderzocht het aandeel van commensale darmmicro-organismen in het moduleren van de dieet-gastheer-interactie, met een focus op het eten van rood vlees.
Onlangs is een relatie beschreven tussen microbiotametabolisme van dieetcholines en CVD pathogenese [2]. Choline wordt gemetaboliseerd en produceert TMAO (trimethylamine-N-oxide), is proatherogeen en geassocieerd met CV risico [3].
l-carnitine is een voedingsstof die veelvuldig aanwezig is in rood vlees. De structuur is vergelijkbaar met choline. l-carnitine is belangrijk voor transport van vetzuren de mitochondriën in [3,4]. Gezien de hoge l-carnitineconsumptie en –suppletie in geïndustrialiseerde samenlevingen, hypothetiseren de auteurs dat l-carnitine wordt gemetaboliseerd door darmmicrobiota, om TMAO te produceren, wat mogelijk geassocieerd is met gezondheidsrisico’s.
 

Belangrijkste resultaten

• TMAO-productie van l-carnitine heeft intestinale microbiota nodig en kon worden onderdrukt met antibiotica in vrijwilligers die een l-carnitine-challenge ondergingen.
• De capaciteit om TMAO te produceren verschilt per persoon. Omnivoren lieten een verhoogde TMAO-productie en -concentratie zien, terwijl mensen die al lang veganist of vegetariër waren een duidelijk verlaagde TMAO-productiecapaciteit lieten zien na een l-carnitine-challenge.
• Analyse van genetische enterotypes toonde verschillende microbiële samenstellingen aan voor veganisten en vegetariërs, ten opzichte van omnivoren, hetgeen doet vermoeden dat dieetgewoontes de darmfloracompositie beïnvloeden, en daarmee de capaciteit om TMAO te vormen uit l-carnitine.
• De noodzaak van darmmicrobiota voor de productie van TMAO werd bevestigd in muizen. TMAO-productie bleek induceerbaar in voormalige micro-organisme-vrije muizen.
• In een groot cohort van stabiele patiënten die een hartonderzoek ondergingen, werden significante dosis-respons-associaties gezien tussen l-carnitine-concentratie en het risico op prevalente coronaire aandoeningen (CAD), perifeer vaatlijden, en algemene CVD, zelfs na correctie voor klassieke CVD risicofactoren.
  Een verhoogde fasting plasmaconcentratie -carnitine bleek een onafhankelijke voorspellende factor voor major adverse cardiac events (MACE), zelfs na correctie voor traditionele CVD risicofactoren. Statistische analyses suggereren dat deze associaties het meest gedreven worden voor TMAO concentraties.

• Muizen op diëten verrijkt met l-carnitine lieten ˜30% minder reverse cholesterol transport (RCT) zien dan muizen op een controledieet. TMAO-bevattende diëten gaven een vergelijkbare RCT-verlaging. Genexpressiestudies doen vermoeden dat dit TMAO-effect op cholesteroleliminatie uit het lichaam verloopt via ontregeling van galzuursynthese.

 

Conclusie

Deze studie brengt een pathway aan het licht dat mogelijk het eten van rood vlees koppelt aan de pathogenese van atherosclerose. De proatherosclerotische metaboliet TMAO kan geproduceerd worden van l-carnitine uit het dieet, door darmmicrobiota. TMAO verandert het cholesterol- en sterolmetabolisme, met atherosclerose als gevolg.
Aangezien l-carnitine een bekend en vrij verkrijgbaar voedingssupplement is, roepen deze bevindingen op tot studies naar de veiligheid van chronische l-carnitine-suppletie. Hoge doseringen kunnen in bepaalde omstandigheden de groei van darmmicrobiota met een verhoogde TMAO-productiecapaciteit stimuleren en daarmee mogelijk atherogenese versnellen. 
 

Referenties

1.Siri-Tarino, PW, Sun, Q, Hu, FB, Krauss, RM. Meta-analysis of prospective cohort studies evaluating the association of saturated fat with cardiovascular disease. Am. J. Clin. Nutr. 91, 535–546 (2010).
2.Wang, Z. et al. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease. Nature 472, 57–63 (2011).
3. Bremer, J. Carnitine—metabolism and functions. Physiol. Rev. 63, 1420–1480 (1983).
4. Rebouche, CJ., Seim, H. Carnitine metabolism and its regulation in microorganisms and mammals. Annu. Rev. Nutr. 18, 39–61 (1998).
 

Klik door naar dit artikel op Pubmed