Роль TMAO в развитии диабета

Сахарный диабет 2 типа (СД2) является очень распространенным и потенциально инвалидизирующим заболеванием, которое тесно связано с факторами образа жизни. Диета, например, является важным фактором, который может способствовать развитию СД2, а также модулировать микробиоту кишечника.

TMAO — это микробный метаболит, играющий важную биологическую роль в здоровье сердечно-сосудистой системы, воспалительных реакциях, функции почек, активации тромбоцитов и липидном обмене. Основными пищевыми источниками ТМАО являются морская рыба, такая как треска и пикша, а также моллюски. Холин, фосфатидилхолин и L-карнитин, обычно содержащиеся в богатых белком продуктах, таких как мясо и яйца, также являются молекулами-предшественниками TMAO.

TMAO был идентифицирован как новый независимый фактор риска, связанный с атеросклерозом и сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ).”

Биологические механизмы, участвующие в ассоциации между TMAO, атеросклерозом и сердечно-сосудистыми заболеваниями, могут включать воспаление жировой ткани и нарушение пути передачи сигналов инсулина, последнее из которых может привести к резистентности к инсулину и диабету.

Об исследовании

В текущем исследовании использовались продольные данные, полученные в период с 2019 по 2021 год в сельской части уезда Фусинь китайской провинции Ляонин. В исследование были включены 1515 человек, все в возрасте 35 лет и старше, проживали в уезде Фусинь не менее пяти лет и исходно не имели диабета.

Уровни TMAO в сыворотке крови, а также его предшественников холина, бетаина и карнитина, были измерены у всех участников исследования в 2019 и 2021 годах. Демографическая информация, факторы образа жизни и любые заболевания в анамнезе также были получены для всех участников исследования.

Что показало исследование?

Около 35% участников исследования были мужчинами, средний возраст которых составлял 59,2 года, а средний индекс массы тела (ИМТ) составлял 24,8 кг / м2². Средние уровни TMAO у мужчин и женщин составили 4,2 мкмоль / л и 4,3 мкмоль / л соответственно.

В период с 2019 по 2021 год был поставлен 81 новый диагноз СД2, что составляет 5,35% случаев. Исходно медиана уровней TMAO между пациентами с СД2 и контрольной группой составляла 4,09 мкмоль / л и 5,08 мкмоль / л соответственно.

Во второй момент времени в 2021 году у пациентов с СД2 медианный уровень TMAO был выше, чем в контрольной группе, на уровне 4,5 мкмоль / л и 3,2 мкмоль / л соответственно. Изменение уровня TMAO (ΔTMAO) составило -0,56 и -0,90 в случаях и контроле соответственно. Уровни как холина, так и карнитина были значительно выше в контрольной группе, чем в случаях СД2.

После поправки на демографические факторы и образ жизни, включая ежедневное потребление продуктов, богатых предшественниками TMAO, самый высокий квартиль ΔTMAO на исходном уровне был связан с трехкратным риском СД2 по сравнению с самым низким квартилем. По сравнению с группой со сниженным уровнем TMAO, у тех, у кого уровень TMAO был наибольшим, риск развития СД2 был в 3,7 раза выше.

Уровень холина был связан с более высоким риском СД2. Третий и четвертый квартили сывороточного холина, которые отражали наименьшее снижение уровня сывороточного холина, были связаны с более высоким риском СД2 по сравнению с первым квартилем или наибольшим снижением уровня сывороточного холина.

Более конкретно, этот риск увеличился в 3,4 раза в третьем квартиле по сравнению с увеличением в 4,7 раза в четвертом квартиле. Каждое повышение уровня холина на одно стандартное отклонение было связано с 80% риском СД2. Исходные уровни карнитина и бетаина не были связаны с риском СД2.

Продольное увеличение риска СД2 наблюдалось у лиц со стабильно высоким уровнем TMAO. Этот риск был в восемь раз выше, чем у участников исследования с только высоким исходным уровнем TMAO или высоким ΔTMAO.

Выводы

Результаты исследования подтверждают предыдущие исследования, проведенные в Китае и Саудовской Аравии, а также другие экспериментальные исследования, в которых сообщалось, что TMAO способствует развитию СД2. Высокий уровень TMAO может влиять на несколько биологических путей, включая Fox01 и протеинкиназный R-подобный ER-киназный путь (PERK), а также синтез желчных кислот, что впоследствии снижает чувствительность к глюкозе.

Ингибирование синтезирующего TMAO фермента флавинсодержащей монооксигеназы 3 (FMO3) или изменение состава кишечного микробиома снижает активацию PERK и транскрипцию Fox01. TMAO также запускает гены, которые ингибируют синтез гликогена в печени, одновременно стимулируя выработку глюкозы печенью, тем самым повышая уровень глюкозы в сыворотке крови.

Ранее исследователи показали, что уровень TMAO повышается в связи с увеличением потребления животных белков и насыщенных жиров. Изменения в рационе питания вызывают быстрые и воспроизводимые изменения в микробиоме кишечника; поэтому крайне важно стратегически вмешаться с помощью рекомендаций по питанию и других вмешательств в образ жизни, чтобы нормализовать уровень TMAO и, в конечном счете, предотвратить СД2. Это может включать диеты с высоким содержанием клетчатки, лекарственных растений, цельного зерна и ограничение потребления энергии, все это изменяет состав микробиома и снижает высокий уровень сахара в крови.

Проспективный характер текущего исследования с хорошо организованным периодом наблюдения подтверждает достоверность этих результатов. Тем не менее, необходимы будущие исследования для изучения распределения TMAO в более крупных и разнообразных группах населения с более длительным периодом наблюдения.