Il ruolo complesso della TMAO

di Andrea Poli*

Gli studi di epidemiologia osservazionale hanno spesso rilevato un’associazione diretta tra il consumo di carne e di alimenti di origine animale come le uova ed il rischio cardiovascolare. La spiegazione classica di questa associazione sottolineava soprattutto la presenza, in questi alimenti, di grassi saturi e di colesterolo, in grado di aumentare i livelli della colesterolemia LDL e quindi il rischio cardiovascolare.

I dati più recenti della letteratura hanno in realtà significativamente ridimensionato il possibile ruolo dei saturi sul rischio cardiovascolare (1); l’azione del colesterolo che troviamo preformato negli alimenti sulla colesterolemia è inoltre modesta, e probabilmente poco rilevante a livello di popolazione. Notevole interesse ha quindi suscitato la descrizione di un possibile meccanismo alternativo che spiegherebbe l’aterogenicità della carne e di altri alimenti di origine animale, come le uova.

La carnitina, la colina o a fosfatidilcolina contenute in questi alimenti verrebbero prima di tutto convertite dal microbiota intestinale in trimetilamina (TMA); la TMA verrebbe quindi ossidata nel fegato da parte di enzimi della famiglia delle Flavin Monoossidasi (specie la FMO3), con formazione di TMAO, che svolgerebbe una marcata azione lesiva a livello vascolare (2).

Lo studio italiano

Una metanalisi italiana ha successivamente confermato che la TMAO, se elevata, aumenta il rischio di eventi cardiovascolari del 60% circa, indipendentemente dai fattori di rischio cardiovascolare tradizionali (3). Elevati livelli di questa molecola si assocerebbe a una struttura meno favorevole delle placche coronariche, e ad una loro maggiore probabilità di rottura (4); i coronaropatici con maggiori livelli ematici di TMAO, inoltre, andrebbero incontro ad una maggiore probabilità di recidive, sia nel breve periodo e sia nel lungo termine (5).

I meccanismi di azione

I meccanismi del danno vascolare indotto dalla TMAO avrebbero a che fare soprattutto con un’azione proinfiammatoria diretta della TMAO stessa, mediata forse dalla presenza di recettori specifici su alcune cellule linfocitarie; è stato anche descritto un effetto sfavorevole sul cosiddetto “trasporto inverso” del colesterolo, che funzionerebbe in maniera meno efficiente in presenza di elevati livelli di TMAO (2).

L’aspetto forse più interessante del processo metabolico che porta alla produzione della TMAO sta tuttavia nel suo primo gradino (la conversione della carnitina, dalla colina o dalla lecitina in TMA): che avviene, infatti, soltanto in presenza di ceppi batterici, caratterizzati dalla presenza della dotazione enzimatica necessaria, nel microbiota intestinale. Ciò significa che l’intero processo potrebbe essere controllato modificando la composizione del microbiota intestinale; e che sarebbe inoltre ragionevole ipotizzare che soggetti con una diversa composizione del microbiota stesso possano reagire in modo diverso all’apporto alimentare di carnitina e di colina (e quindi di carne e di uova).

In realtà già sappiamo che la presenza dei ceppi batterici responsabili della conversione di carnitina o colina in TMA è almeno in parte condizionata dalla dieta abituale: i livelli ematici della TMAO, nelle persone a prevalente alimentazione vegetariana, sono infatti più bassi che tra gli onnivori; la risposta di queste persone ad un carico sperimentale di carnitina, in termini di produzione di TMAO, è inoltre più bassa. La variabilità delle risposte individuali, in termini di produzione di TMAO dopo un carico di uova, è tuttavia molto elevata: e dipende certamente anche da fattori che ancora conosciamo solo parzialmente (come l’attività degli enzimi epatici che ossidano la TMA, e specialmente la FMO3).

Dati sperimentali successivi hanno tuttavia reso più complessa l’interpretazione della reale rilevanza di questa via metabolica. Ci si è infatti resi conto che il pesce, uno degli alimenti caratterizzati da un effetto protettivo sul rischio cardiovascolare meglio definito, contiene quantità significative di TMAO preformata (che quindi non necessita dell’intervento del microbiota e della FMO3, essendo già “pronta”), che svolge nel pesce stesso importanti effetti di natura idrodinamica, e di controllo dello stress osmotico. Ed uno recente studio di intervento controllato ha confermato che la somministrazione per 3 settimane di quantità crescenti di carne rossa o di pesce porta a livelli di TMAO nelle urine fino a 10 volte superiori nel caso del pesce che della carne rossa (6).

Emerge a questo punto la possibilità che i livelli della TMAO non siano causalmente coinvolti nei meccanismi dell’aterogenesi, ma possano semplicemente essere indicatori di altre e parallele vie metaboliche, che sarebbero le responsabili reali del danno osservato se TMAO aumenta.

Il ruolo della carne rossa

Anche la pericolosità della carne rossa, d’altra parte, è stata posta in dubbio da un gruppo di ricercatori indipendenti (il gruppo NUTRIRECS) che ha pubblicato alla fine del 2019 una serie di lavori, peraltro duramente criticati da altri epidemiologi in un dibattito che ha assunto toni veramente inusuali nel confronto scientifico, che ridimensionerebbero grandemente i ruoli di salute della carne rossa stessa e delle carni trasformate (7). Come spesso succede di questi tempi, le informazioni sulla correlazione tra il ruolo dei singoli alimenti e la salute tendono quindi a indebolirsi e a sbiadire nel tempo, invece di meglio definirsi e di chiarirsi.

Per ora la moderazione rimane quindi la regola base: non eccedere con il consumo di alimenti di origine animale permetterà in genere di tenere sotto controllo i livelli di TMAO nel sangue e di selezionare un microbiota meno efficiente nell’iniziare la conversione di colina, carnitina ecc. in TMAO (senza dimenticare che queste scelte influenzeranno probabilmente anche le cause reali del danno stesso, qualora la TMAO ne fosse solo un indicatore). Ricordando al tempo stesso che i consumi di carne rossa nel nostro Paese sono in media già moderati, e piuttosto lontani da quelli, tipici del mondo nord e sud americano, cui l’epidemiologia associa danni certi sulla nostra salute.

*Presidente NFI – Nutrition Foundation of Italy; Milano

Bibliografia

1. de Souza RJ, Mente A, Maroleanu A, et al. Intake of saturated and trans unsaturated fatty acids and risk of all-cause mortality, cardiovascular disease, and type 2 diabetes: systematic review and meta-analysis of observational studies. BMJ 2015 Aug 11;351:h3978.
2. 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: 576-85.
3. Heianza Y, Ma W, Manson JE, Rexrode KM, Qi L. Gut Microbiota Metabolites and Risk of Major Adverse Cardiovascular Disease Events and Death: A Systematic Review and Meta-Analysis of Prospective Studies. J Am Heart Assoc 2017; 6(7). doi: 10.1161/JAHA.116.004947.
4. Fu Q, Zhao M, Wang D, et al. Coronary Plaque Characterization Assessed by Optical Coherence Tomography and Plasma Trimethylamine-N-oxide Levels in Patients With Coronary Artery Disease. Am J Cardiol 2016; 118: 1311-1315.
5. Li XS, Obeid S, Klingenberg R, et al. Gut microbiota-dependent trimethylamine N-oxide in acute coronary syndromes: a prognostic marker for incident cardiovascular events beyond traditional risk factors. Eur Heart J 2017; 38: 814-824.
6. Yin X, Gibbons H, Rundle M, et al. The Relationship between Fish Intake and Urinary Trimethylamine-N-Oxide. Mol Nutr Food Res 2020; 64(3):e1900799. doi: 10.1002/mnfr.201900799. Epub 2020 Jan 9. PMID: 31863680.
7. Johnston BC, Zeraatkar D, Han MA, et al. Unprocessed Red Meat and Processed Meat Consumption: Dietary Guideline Recommendations From the Nutritional Recommendations (NutriRECS) Consortium. Ann Intern Med 2019; 171:756-764.