TMAO及相关代谢物分析

Trimetlylamine Oxide

氧化三甲胺及相关代谢物定量分析
氧化三甲胺及相关代谢物定量分析
氧化三甲胺(Trimetlylamine oxide,TMAO)是一种广泛存在于自然界水产品体内的小分子化合物,亦存在于哺乳动物、植物、真菌中,可参与机体多种重要的生物学功能,如渗透调压、维持细胞内稳态等。近年来,随着肠道菌群研究的深入,科学家们发现 TMAO 及相关代谢物水平与心血管疾病、心肌梗死、卒中、糖尿病、慢性肾病、癌症等多种疾病密切相关,因此 TMAO 越来越受到广泛关注,相关研究多有报道。
应用领域
● 疾病标志物筛查 ● 病因与病理机制探究 ● 疾病复发诊断 ● 疾病的诊断和分型
● 临床疗效评价 ● 药物毒理学评价
样本要求
● 动物组织 ≥ 0.2g ● 粪便 ≥ 0.3g ● 血清、血浆 ≥ 0.3ml ● 细胞 ≥ 107
● 液氮或 -80℃保存 ● 干冰运输
案例分析

氧化三甲胺与肠道菌群的相关性

Development of a Gut Microbe-targeted Nonlethal Therapeutic to Inhibit Thrombosis Potential

期刊:Nature medicine     影响因子:36.13
发表时间:2018年9月     发表单位:美国克里夫兰勒纳研究所

研究背景

氧化三甲胺 (TMAO) 是一种肠道微生物衍生的代谢物,在动物模型中可增强血小板反应性和体内血栓形成潜力,在人类临床研究中,TMAO 血浆水平可预测动脉粥样硬化血栓事件的发生风险。TMAO 是由肠道微生物依赖的含有三甲胺 (TMA) 部分营养物质的新陈代谢形成的,这些营养物质在西方饮食中含量丰富。

研究方法

使用一种针对主要微生物 TMA 生成酶对 CutC 和 CutD(CutC/D) 的基于机制的抑制剂方法,开发了有效的、时间依赖的和不可逆转的抑制剂,并且不影响共生活性。在动物模型中,单剂量口服 CutC/D 抑制剂可在长达 3天的时间内显著降低血浆 TMAO 水平,并挽救饮食诱导的血小板反应性增强和血栓形成,而没有明显的毒性或增加出血风险。这种抑制剂选择性地在肠道微生物中积累到毫摩尔水平,浓度比治疗效果所需的浓度高出 100万倍以上。

研究结果

基于机制的抑制肠道微生物 TMA 和 TMAO 的产生降低了血栓形成的可能性,这是心脏病的关键不良并发症。它们还提供了一种可推广的方法,用于选择性地非致命性地靶向与宿主疾病有关的肠道微生物酶,限制抑制物在宿主中的系统性暴露。

DMB 减缓胆碱饮食导致的血小板反应性升高和血栓形成速率

小鼠的血小板活性指标并无改变,但 TMAO 水平和聚集反应急剧增加
DMB 能逆转胆碱饮食小鼠 TMAO 水平和 ADP 依赖的血小板聚集,但不能逆转 TMAO 直接注射后 TMAO 水平和血小板聚集
DMB 能显著延长血斑形成时间,但 TMAO 直接注射后 DMB 无效

开发和设计二代 CutC/D 抑制剂

针对细菌产生 TMA 的关键酶 CutC/D,开发两种 (IMC 和 FMC) 不影响共生菌的生存能力,却能使 CutC/D 永久失活的强效抑制剂

CutC/D 抑制剂作用于胆碱饮食小鼠

选择性在肠道共生菌中积累,可几乎完全抑制高胆碱饮食造成的 TMA 和 TMAO 生成,减少血小板聚集和血栓形成,且未观察到明显的毒副作用

抑制胆碱 TMA 裂解酶活性改变肠道菌群

IMC 和 FMC 能显著增加胆碱小鼠肠道中阿克曼菌的丰度

结论

为血栓性并发症和心血管疾病风险的患者提供了一个新的治疗靶点。

参考文献

Roberts Adam B,Gu Xiaodong,Buffa Jennifer A et al. Development of a gut microbe-targeted nonlethal therapeutic to inhibit thrombosis potential.[J] .Nat. Med., 2018, 24: 1407-1417