心力衰竭（HF）是一个全球性问题，全球约有3800万患者被诊断为这种疾病。心肌肥大是心脏发病和死亡的重要危险因素。因而必须加强对心脏肥大病理生物学的了解，制定预防心脏肥大和衰竭的方法。代谢物是代谢过程中转化的化学实体，可提供细胞生物化学功能信息。代谢组学通过进行全局代谢物分析，为询问机制生物化学与细胞表型的关系提供了一个窗口，对发现新的代谢物和推进HF的表征具有重要意义。目前许多研究发现肠道微生物群改变，可通过产生肠道衍生的代谢物来影响各种疾病的发展。然而，特异性代谢物及其对心脏肥大或心力衰竭进展的病理生理学贡献仍不清楚。
近日，首都医科大学和华中科技大学在Nat Commun上发表了一篇题为“Gut microbiota production of trimethyl-5-aminovaleric acid reduces fatty acid oxidation and accelerates cardiac hypertrophy”的学术性论文，发现肠道微生物群产生的三甲基-5-氨基戊酸可减少脂肪酸氧化并加速心脏肥大。
研究对1647名患者组成的队列进行84个月的随访，其中387名患者发生不良结局（心脏死亡和移植）。研究发现，N，N，N-三甲基-5-氨基戊酸（TMAVA）通过肠道微生物群从三甲基赖氨酸衍生而升高，在前瞻性心力衰竭队列中心脏死亡和移植的风险逐渐增加（n = 1647）。研究在冠心病（n=642,39.0%）和糖尿病（n=493,29.9%）患者中也发现了统计学意义，发现TMAVA水平预测各种主要慢性病亚组的HF风险，血浆TMAVA水平升高与心脏死亡和移植风险事件相关，且独立于传统危险因素和其前体三甲基赖氨酸（TML）。为了确定TMAVA代谢物对与代谢综合征相关的心脏肥大和HF的具体贡献，研究人员将高脂肪饮食（HFD）小鼠使用或不使用TMAVA治疗12周，研究发现，TMAVA治疗加重了高脂肪饮食喂养小鼠的心脏肥大和功能障碍。脂肪酸氧化减少（FAO）是患病心脏代谢重编程的标志，并导致心肌能量受损和收缩功能障碍。利用蛋白质组学，发现TMAVA扰乱了心脏能量代谢，导致抑制FAO和心肌脂质积累。此外，TMAVA治疗改变了线粒体超微结构，呼吸和FAO，并抑制了肉碱代谢。患有γ丁基罗贝辛羟化酶（BBOX）缺乏症的小鼠表现出类似的心脏肥大表型，表明TMAVA通过γ-丁基罗贝辛羟化酶（BBOX）起作用。最后，外源性肉碱补充剂逆转了TMAVA诱导的心脏肥大。
图 TMAVA在高脂肪饮食中加重心脏肥大和功能障碍
该项研究表明，肠道微生物群衍生的TMAVA通过抑制肉碱合成和脂肪酸氧化减少发生心脏肥大。（生物谷Bioon.com）
参考文献：Zhao, M., Wei, H., Li, C.et al.Gut microbiota production of trimethyl-5-aminovaleric acid reduces fatty acid oxidation and accelerates cardiac hypertrophy.Nat Commun13,1757 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-29060-7
