Thịt bò, thịt cừu hay các loại thịt đỏ từ lâu đã là nguồn thực phẩm quen thuộc trong bữa ăn hàng ngày nhờ cung cấp lượng đạm dồi dào. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa thói quen ăn nhiều thịt đỏ và các biến cố tim mạch như xơ vữa động mạch luôn khiến nhiều người băn khoăn. Liệu việc tiêu thụ thịt đỏ có thực sự làm tăng nồng độ các hợp chất có hại trong máu hay không?
Câu trả lời ngắn gọn là có: việc dung nạp thịt đỏ thường xuyên làm gia tăng nồng độ trimethylamine-N-oxide (TMAO) trong máu [1]. Đáng chú ý, bản thân miếng thịt không chứa sẵn hợp chất này, mà TMAO được hình thành từ quá trình chuyển hóa chất L-carnitine trong thịt đỏ bởi hệ vi sinh vật đường ruột và gan của người ăn [2], [3].
Con đường chuyển hóa L-carnitine thành TMAO trong cơ thể
L-carnitine là một chất dinh dưỡng tự nhiên dồi dào trong thịt đỏ và các sản phẩm từ sữa [4], [3]. Ở điều kiện bình thường, L-carnitine giữ vai trò chuyển hóa axit béo và tạo năng lượng cho cơ thể [3]. Tuy nhiên, các sinh vật nhân thực như con người không thể tự phân hủy dị hóa hợp chất này mà bắt buộc phải nhờ đến các vi sinh vật đường ruột [5].
Khi lượng L-carnitine dung nạp vượt quá khả năng hấp thu của ruột non, các vi khuẩn tại ruột già sẽ tham gia vào quá trình phân giải [6]. Quá trình này diễn ra qua nhiều bước chuyển hóa phức tạp [7]. Đầu tiên, vi khuẩn đường ruột chuyển đổi L-carnitine thành một chất chuyển hóa trung gian mang tên gamma-butyrobetaine (gammaBB) ở đoạn gần của ruột với tốc độ nhanh gấp khoảng 1.000 lần so với việc tạo thẳng ra trimethylamine (TMA) [2].
Sau đó, một số nhóm vi khuẩn đặc hiệu tiếp tục chuyển gammaBB thành khí TMA [2], [7]. Hợp chất TMA này được hấp thu qua thành ruột, đi vào máu và di chuyển đến gan [2], [3]. Tại gan, enzym flavin-containing monooxygenase sẽ oxy hóa TMA thành TMAO, rồi giải phóng hợp chất này vào vòng tuần hoàn máu [2], [6]. Các can thiệp bằng kháng sinh đường uống đã chứng minh hệ vi sinh đường ruột giữ vai trò bắt buộc trong toàn bộ chuỗi phản ứng này; nếu thiếu vi khuẩn đường ruột, cơ thể người không thể tự tạo ra TMAO từ L-carnitine [4], [5], [7].
TMAO tác động thế nào đến mạch máu và tim mạch?
Sự gia tăng nồng độ TMAO trong máu không chỉ là một chỉ dấu sinh học đơn thuần mà trực tiếp tham gia vào quá trình bệnh lý mạch máu [2], [5]. Các phân tích chỉ ra rằng TMAO điều hòa sự chuyển hóa cholesterol và sterol tại nhiều vị trí trong cơ thể, dẫn đến tăng tích tụ mảng xơ vữa [5]. Hợp chất này thúc đẩy lắng đọng cholesterol vào thành mạch, gây rối loạn chức năng mạch máu và làm tăng kết tập tiểu cầu [3].
Bên cạnh đó, TMAO còn làm tăng phản ứng viêm tại thành mạch và liên quan mật thiết tới tiến triển huyết khối động mạch [6]. Chất trung gian gammaBB cũng được xác nhận là một phân tử thúc đẩy xơ vữa động mạch và làm tăng nguy cơ biến cố tim mạch [2], [8]. Khi kết hợp với các tình trạng mạn tính, TMAO còn ảnh hưởng tiêu cực đến tín hiệu thụ thể liên quan đến huyết áp, góp phần duy trì tình trạng tăng huyết áp kéo dài và làm tăng hiện tượng kháng insulin [6].
Các nghiên cứu khoa học nói gì về thịt đỏ và TMAO?
Mối liên hệ giữa chế độ ăn thịt đỏ, L-carnitine và nguy cơ tim mạch đã được làm sáng tỏ qua hàng loạt công trình nghiên cứu trên cả động vật và con người:
Một nghiên cứu công bố năm 2013 đã chứng minh vai trò bắt buộc của vi sinh vật đường ruột trong việc sản sinh TMAO từ L-carnitine ở người [5]. Khi thử nghiệm chế độ ăn bổ sung L-carnitine trên chuột, chất này làm biến đổi hệ vi sinh vật ruột, tăng nồng độ TMAO trong huyết tương và thúc đẩy hình thành tổn thương xơ vữa [4], [5]. Đáng chú ý, một nghiên cứu ngẫu nhiên kéo dài 4,8 năm cho thấy những người theo chế độ ăn Địa Trung Hải (vốn chủ động tránh thịt đỏ) đã giảm 30% các biến cố tim mạch so với nhóm ăn đối chứng [5].
Năm 2015, một nghiên cứu phát hiện chất chuyển hóa trung gian gammaBB được tạo ra từ L-carnitine với tốc độ nhanh hơn TMA khoảng 1.000 lần ở đoạn ruột gần [2]. gammaBB sau đó chuyển hóa tiếp thành TMA và TMAO, đồng thời trực tiếp đẩy nhanh xơ vữa mạch máu trên mô hình chuột [2]. Cùng năm đó, dữ liệu theo dõi trên đoàn hệ lâm sàng gồm 2.595 người cho thấy nồng độ L-carnitine trong huyết tương giúp dự đoán nguy cơ mắc bệnh tim mạch cũng như biến cố tim mạch nghiêm trọng (gồm nhồi máu cơ tim, đột quỵ hoặc tử vong) [4]. Tuy nhiên, nguy cơ này chỉ tăng cao rõ rệt ở những bệnh nhân có nồng độ TMAO tăng đồng thời [4].
Đến năm 2019, các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm so sánh giữa người ăn tạp (n=40) và người ăn chay (n=32) bằng cách cho họ uống L-carnitine đánh dấu đồng vị phóng xạ [7]. Kết quả cho thấy nhóm người ăn tạp sản sinh lượng TMAO đánh dấu cao gấp hơn 20 lần so với nhóm ăn chay [7]. Nghiên cứu này phân lập được một loài vi khuẩn thuộc bộ Clostridiales mang tên Emergencia timonensis, có khả năng chuyển đổi gammaBB thành TMA [7]. Trong khi cả người ăn chay lẫn ăn tạp đều có thể chuyển L-carnitine thành gammaBB, thì bước chuyển từ gammaBB sang TMA chỉ được kích hoạt mạnh mẽ bởi chế độ ăn tạp kéo dài chứa thịt đỏ [7].
Năm 2022, nghiên cứu trên đoàn hệ lâm sàng gồm 2.918 người cho thấy nồng độ gammaBB trong huyết tương liên quan chặt chẽ với nguy cơ xảy ra biến cố tim mạch mới [8]. Các nhà khoa học cũng phát hiện cụm gen gbu (gồm các gen thiết yếu gbuA, gbuB, gbuC, gbuE) ở vi khuẩn Emergencia timonensis chịu trách nhiệm chuyển gammaBB thành TMA [8]. Phân tích trên 113 mẫu can thiệp chế độ ăn ngẫu nhiên khẳng định sự phong phú của gen gbuA trong phân tương quan trực tiếp với nồng độ TMAO huyết tương và khẩu phần giàu thịt đỏ [8].
Năm 2021, một nghiên cứu can thiệp chế độ ăn ở người (so sánh giữa thịt đỏ, thịt trắng và nguồn đạm không từ thịt) cho thấy nồng độ TMAO lưu hành trong máu tăng cao rõ rệt khi các đối tượng tiêu thụ khẩu phần thịt đỏ tương đương 8 oz (khoảng 226 gam) bít tết mỗi ngày trong vòng 1 tháng [1].
Điểm mạnh và những hạn chế của các bằng chứng hiện tại
Các nghiên cứu kể trên có điểm mạnh rất lớn khi kết hợp chặt chẽ từ sinh học phân tử, mô hình chuột gnotobiotic (chuột nuôi vô trùng được cấy chủng vi khuẩn chọn lọc), cho tới các nghiên cứu can thiệp đồng vị trên người và các đoàn hệ lâm sàng quy mô lớn lên đến hàng nghìn bệnh nhân [4], [7], [8]. Cơ chế tác động qua trục vi khuẩn ruột - gan - mạch máu được chứng minh nhất quán qua nhiều năm thực nghiệm [2], [4], [5], [8].
Mặc dù vậy, bằng chứng khoa học cũng ghi nhận những giới hạn nhất định. L-carnitine trong khẩu phần chỉ là một phần của câu chuyện, bởi tiền chất choline trong muối mật cũng liên tục cung cấp nguyên liệu cho vi khuẩn tạo TMAO kể cả khi không ăn thịt [1]. Thêm vào đó, việc suy giảm chức năng bài tiết ở thận cũng dẫn tới việc ứ đọng và làm tăng nồng độ TMAO trong máu mà không hoàn toàn phụ thuộc vào khẩu phần ăn [1].
Hiểu lầm thường gặp về L-carnitine và thịt đỏ
Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ cần ăn một bữa thịt đỏ là nồng độ chất gây tắc mạch sẽ ngay lập tức tăng vọt và gây nguy hiểm. Trên thực tế, nghiên cứu cho thấy những người ăn chay trường khi được cho uống thử L-carnitine tạo ra lượng TMAO rất thấp so với người ăn thịt lâu năm [4], [7]. Điều này chứng minh rằng việc sản sinh TMAO đòi hỏi quá trình "nuôi dưỡng" và biến đổi thành phần hệ vi sinh vật đường ruột qua chế độ ăn tạp nhiều thịt đỏ tích lũy trong thời gian dài [2], [4], [7].
Một hiểu lầm khác là L-carnitine hoàn toàn là chất độc hại. Bản thân L-carnitine đóng vai trò sinh học thiết yếu trong việc oxy hóa axit béo và sản xuất năng lượng cho cơ bắp cũng như hệ tim mạch [3]. Mối nguy tim mạch chỉ xuất hiện khi L-carnitine bị hệ vi khuẩn ở người ăn nhiều thịt đỏ dị hóa thành TMA và đẩy cao nồng độ TMAO trong máu [4], [3]. Nếu nồng độ TMAO không tăng cao, L-carnitine đơn thuần không làm tăng nguy cơ biến cố tim mạch [4].
Những nhóm đối tượng cần đặc biệt thận trọng
Những người đã được chẩn đoán mắc bệnh mạch vành hoặc bệnh động mạch ngoại biên cần cẩn trọng với lượng thịt đỏ tiêu thụ, vì nồng độ L-carnitine huyết tương ở nhóm này là yếu tố dự báo nguy cơ biến cố xấu [6]. Nhóm bệnh nhân có tiền sử nhồi máu cơ tim, đột quỵ hoặc có nguy cơ huyết khối cao cũng nên hạn chế [4], [8].
Bên cạnh đó, người mắc bệnh thận mạn tính cần lưu ý do sự suy giảm chức năng thận làm giảm đào thải TMAO, khiến nồng độ chất này tăng cao trong máu [1]. Những người đang mắc đái tháo đường hoặc tăng huyết áp mạn tính cũng thuộc diện cần kiểm soát, do TMAO liên quan tới gia tăng kháng insulin và kéo dài phản ứng co mạch [6]. Các bệnh nhân đang có bệnh nền cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi thay đổi chế độ dinh dưỡng hoặc dùng thực phẩm bổ sung.
Lời khuyên áp dụng vào bữa ăn hàng ngày
Để kiểm soát mức TMAO nhưng vẫn đảm bảo dinh dưỡng, người tiêu dùng không nhất thiết phải kiêng hoàn toàn thịt đỏ mà nên điều chỉnh khẩu phần một cách hợp lý. Thay vì ăn các phần thịt đỏ lớn như mức 8 oz (hơn 220 gam) mỗi ngày liên tục trong nhiều tuần, bạn nên giảm tần suất thịt đỏ xuống vài bữa một tuần và ưu tiên khẩu phần vừa phải [1].
Đồng thời, bạn có thể thay thế một phần đạm động vật bằng thịt trắng hoặc các nguồn đạm thực vật để làm suy giảm hoạt tính của các chủng vi khuẩn chuyển hóa TMA [7], [1]. Tăng cường chất xơ hòa tan, bổ sung hợp chất polyphenol từ rau củ quả và sử dụng men vi sinh (probiotics) là những giải pháp hỗ trợ điều hòa hệ vi sinh vật đường ruột, từ đó giúp ức chế quá trình sản sinh TMAO [3]. Các chế độ ăn giàu thực vật tương tự như chế độ ăn Địa Trung Hải đã được chứng minh giúp làm giảm đáng kể các biến cố tim mạch [3], [5].
Tóm lại, việc ăn nhiều thịt đỏ thường xuyên thực sự kích thích hệ vi sinh đường ruột tạo ra chất xơ vữa TMAO thông qua quá trình chuyển hóa L-carnitine [2], [1]. Thay đổi lối sống bằng cách giảm bớt thịt đỏ, tăng cường chất xơ và đạm thực vật là giải pháp khoa học giúp bảo vệ sức khỏe tim mạch lâu dài [3], [5].
