TMAO từ chuyển hóa thịt đỏ ảnh hưởng tim mạch thế nào?

Thịt bò, thịt heo hay thịt cừu là nguồn thực phẩm quen thuộc trong bữa ăn hàng ngày nhờ hương vị thơm ngon và giá trị dinh dưỡng cao. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa việc ăn nhiều thịt đỏ và nguy cơ mắc các bệnh lý tim mạch từ lâu đã trở thành nỗi băn khoăn của nhiều người.

Các nghiên cứu khoa học gần đây chỉ ra rằng thủ phạm không chỉ nằm ở chất béo bão hòa hay cholesterol, mà còn liên quan đến một hợp chất sinh ra từ quá trình tiêu hóa thịt đỏ mang tên TMAO ^[1]. Hợp chất này được hình thành thông qua sự tương tác phức tạp giữa dưỡng chất trong thịt và hệ vi sinh vật đường ruột, trực tiếp thúc đẩy quá trình xơ vữa động mạch ^[1].

TMAO hình thành như thế nào từ miếng thịt đỏ?

Thịt đỏ là thực phẩm chứa hàm lượng dồi dào dưỡng chất L-carnitine ^[1]. Khi chúng ta tiêu thụ thịt đỏ, L-carnitine di chuyển xuống đường tiêu hóa và tiếp xúc với các quần thể vi khuẩn sống tại ruột ^[1].

Tại đây, vi sinh vật đường ruột sử dụng các enzyme chuyên biệt để chuyển hóa L-carnitine thành một chất trung gian gọi là gamma-butyrobetaine (gammaBB) ^[2]. Sau đó, một số chủng vi khuẩn đường ruột tiếp tục biến đổi gammaBB thành trimethylamine (TMA) ^[2]. Khí TMA này nhanh chóng được hấp thu vào máu rồi vận chuyển đến gan, nơi các enzyme của vật chủ oxy hóa nó thành trimethylamine-N-oxide (TMAO) ^[1].

Đáng chú ý, toàn bộ quá trình tạo ra hợp chất này phụ thuộc hoàn toàn vào hệ vi sinh vật đường ruột. Một nghiên cứu trên động vật chứng minh rằng việc ức chế hoặc triệt tiêu hệ vi sinh vật đường ruột bằng kháng sinh sẽ ngăn chặn hoàn toàn sự gia tăng tổng hợp TMA và TMAO dù cơ thể vẫn tiêu thụ L-carnitine ^[1].

Cơ chế thúc đẩy xơ vữa động mạch của TMAO

Khi nồng độ TMAO trong máu tăng cao, hợp chất này tác động tiêu cực đến sức khỏe mạch máu thông qua nhiều cơ chế sinh học khác nhau. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy việc bổ sung TMAO hoặc các tiền chất của nó như carnitine vào chế độ ăn làm giảm đáng kể quá trình vận chuyển ngược cholesterol trong cơ thể ^[1].

Quá trình vận chuyển ngược cholesterol là cơ chế tự nhiên giúp dọn dẹp lượng mỡ dư thừa từ các thành mạch máu trở về gan để đào thải ra ngoài. Khi cơ chế này bị ức chế, các phân tử mỡ xấu sẽ dễ dàng tích tụ lại tại lớp nội mạc mạch máu, hình thành nên các mảng xơ vữa ^[1]. Mảng xơ vữa càng dày lên, lòng mạch càng hẹp lại, làm cản trở lưu thông máu và làm tăng huyết áp.

Bên cạnh việc hình thành mảng bám, TMAO và các chất chuyển hóa trung gian của nó còn làm tăng nguy cơ biến cố tim mạch cấp tính. Sự xuất hiện của vi khuẩn chuyển hóa carnitine và sự gia tăng nồng độ TMAO trong máu đã được chứng minh là làm tăng xu hướng hình thành huyết khối (cục máu đông) sau khi mạch máu bị tổn thương ^[2]. Khi cục máu đông xuất hiện tại các vị trí xơ vữa, nó có thể gây tắc nghẽn hoàn toàn dòng máu, dẫn đến nhồi máu cơ tim hoặc đột quỵ ^[1], ^[2].

Bằng chứng khoa học: Các nghiên cứu nói gì?

Để làm sáng tỏ tác động của TMAO lên tim mạch, nhiều công trình nghiên cứu trên người và động vật đã được thực hiện với các thiết kế chặt chẽ.

Một nghiên cứu theo dõi đoàn hệ lâm sàng trên 2.595 đối tượng đang được đánh giá tim mạch cho thấy nồng độ L-carnitine trong huyết tương dự báo nguy cơ mắc bệnh tim mạch sẵn có và các biến cố tim mạch lớn trong tương lai như nhồi máu cơ tim, đột quỵ hoặc tử vong ^[1]. Tuy nhiên, nguy cơ này chỉ tăng lên rõ rệt ở những người có nồng độ TMAO trong máu đồng thời ở mức cao ^[1]. Những người có L-carnitine cao nhưng TMAO thấp không ghi nhận sự gia tăng rủi ro tương tự, chứng tỏ vai trò trung gian cốt lõi của vi khuẩn ruột ^[1].

Một nghiên cứu lâm sàng khác công bố năm 2022 trên 2.918 cá thể đã phân tích sâu hơn về chất trung gian gammaBB ^[2]. Kết quả chỉ ra nồng độ gammaBB trong huyết tương liên quan chặt chẽ đến nguy cơ xảy ra biến cố tim mạch ^[2]. Khi tiến hành cấy vi khuẩn Emergencia timonensis (chủng mang cụm 6 gene gbu, trong đó 4 gene gbuA, gbuB, gbuC, gbuE chịu trách nhiệm biến đổi gammaBB thành TMA) vào chuột, nồng độ TMAO tăng vọt và khả năng hình thành cục máu đông sau chấn thương động mạch tăng lên đáng kể ^[2]. Đồng thời, phân tích trên 113 mẫu can thiệp chế độ ăn ở người ghi nhận số lượng gene gbuA trong phân tương quan thuận với lượng thịt đỏ tiêu thụ và nồng độ TMAO trong máu ^[2].

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích mạng lưới toàn bộ hệ gene công bố năm 2015 cũng xếp bệnh tim mạch và các yếu tố nguy cơ tim mạch vào nhóm dẫn đầu trong số các bệnh liên quan chặt chẽ đến TMAO ^[3]. Không chỉ tim mạch, TMAO còn được phát hiện có liên quan mật thiết về mặt di truyền với nguy cơ ung thư đại trực tràng, hội chứng chuyển hóa và nhiều dạng ung thư khác ^[3].

Bức tranh đa chiều và những giới hạn của bằng chứng

Mặc dù mối liên hệ giữa L-carnitine, TMAO và nguy cơ tim mạch được xác nhận qua nhiều mô hình, các bằng chứng hiện tại vẫn cho thấy một số biến số đáng lưu ý.

Một tổng quan hệ thống gồm 13 thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng (RCT) trên 553 người trưởng thành với thời gian can thiệp trung vị 28 ngày đã đánh giá tác động của lượng thịt đỏ lên nồng độ TMAO ^[4]. Trong số 15 cặp so sánh khẩu phần:

• 6 cặp so sánh cho thấy ăn nhiều thịt đỏ (71–420 g/ngày) làm tăng nồng độ TMAO trong máu hoặc nước tiểu so với nhóm đối chứng ăn ít thịt đỏ hơn ^[4].
• 7 cặp so sánh ghi nhận không có sự khác biệt về nồng độ TMAO giữa chế độ ăn nhiều thịt đỏ (60–156 g/ngày) và ít thịt đỏ ^[4].
• 2 cặp so sánh thậm chí cho thấy chế độ ăn nhiều thịt đỏ lại có nồng độ TMAO thấp hơn so với chế độ ăn ít thịt đỏ nhưng chứa hải sản sau 28 ngày ^[4].

Điều này chứng tỏ trong các can thiệp ngắn hạn, thịt đỏ ảnh hưởng không đồng nhất lên nồng độ TMAO ^[4]. Bên cạnh đó, nền tảng chế độ ăn đóng vai trò rất lớn trong việc kiểm soát tác động này. Một nghiên cứu can thiệp kéo dài 4 tuần trên 32 con lợn năm 2020 cho thấy nồng độ TMAO trong nước tiểu sau khi ăn thịt đỏ và thịt chế biến sẵn ở nhóm ăn kèm chế độ ăn lành mạnh (prudent diet) thấp hơn hẳn so với nhóm ăn kèm chế độ ăn kiểu phương Tây (nhiều mỡ, ít chất xơ) ^[5]. Đáng chú ý, chế độ ăn không làm thay đổi biểu hiện gene tạo TMAO ở gan mà sự khác biệt xuất phát từ sự điều hòa thành phần các nhóm vi khuẩn đường ruột ^[5].

Mặt khác, nguồn gốc tạo ra TMAO cũng quyết định mức độ nguy hại. Nghiên cứu EQUAL năm 2022 theo dõi 737 bệnh nhân mắc bệnh thận mạn tiến triển trong thời gian trung vị 39 tháng ghi nhận: TMAO cao làm tăng nguy cơ tử vong do mọi nguyên nhân với tỷ số nguy cơ đã hiệu chỉnh là 1,46 ^[6]. Tuy nhiên, hợp chất CMPF (chỉ dấu sinh học đặc trưng cho việc ăn cá) lại giúp giảm nguy cơ tử vong và liệu pháp thay thế thận ^[6]. Bệnh nhân có CMPF cao kết hợp TMAO cao không bị tăng nguy cơ tử vong, gợi ý rằng TMAO từ cá có thể không gây hại tương tự như TMAO từ chuyển hóa thịt đỏ ^[6].

Hiểu lầm thường gặp về thịt đỏ và TMAO

Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ cần cắt giảm hoàn toàn mỡ động vật thì ăn thịt nạc đỏ bao nhiêu cũng an toàn cho tim. Tuy nhiên, L-carnitine là thành phần tự nhiên tập trung nhiều trong thớ cơ của thịt đỏ chứ không chỉ riêng trong mỡ ^[1]. Do đó, việc tiêu thụ lượng lớn thịt đỏ nạc vẫn cung cấp lượng tiền chất dồi dào cho vi khuẩn ruột tạo thành TMAO ^[1].

Một hiểu lầm khác là ai ăn thịt đỏ cũng sẽ sản sinh lượng TMAO giống nhau. Nghiên cứu thực tế đã chỉ ra rằng những người có thói quen ăn tạp tạo ra lượng TMAO cao hơn đáng kể so với những người ăn chay trường sau khi cùng nạp một lượng L-carnitine ^[1]. Nguyên nhân là do chế độ ăn dài hạn đã định hình nên hệ vi sinh vật đường ruột; người ăn thịt thường xuyên sở hữu quần thể vi khuẩn chuyển hóa carnitine đông đúc và hoạt động mạnh hơn ^[1], ^[2].

Những nhóm đối tượng cần đặc biệt thận trọng

Việc kiểm soát lượng thịt đỏ và nồng độ TMAO đặc biệt quan trọng đối với các nhóm đối tượng sau:

• Người có tiền sử hoặc nguy cơ cao mắc bệnh tim mạch: Những người đã từng bị nhồi máu cơ tim, đột quỵ, xơ vữa động mạch cần hạn chế thịt đỏ để tránh thúc đẩy quá trình tích tụ mảng bám và nguy cơ huyết khối ^[1], ^[2].
• Người mắc bệnh thận mạn tính (CKD): Thịt đỏ cung cấp protein giá trị sinh học cao và vi chất nhưng đồng thời làm tăng gánh nặng chất béo bão hòa, sắt, muối và tải lượng acid ^[7]. Ở bệnh nhân thận mạn, khả năng bài tiết suy giảm khiến TMAO và các độc tố niệu giải phóng từ ruột như indoxyl sulfate, p-cresyl sulfate tích tụ trong máu, làm tăng nguy cơ tử vong do tim mạch và đẩy nhanh tiến triển suy thận ^[7], ^[6]. Việc hạn chế thịt đỏ là chiến lược hợp lý nhằm giảm nguy cơ tim mạch cho đối tượng này ^[7].
• Người cao tuổi và người có hội chứng chuyển hóa: TMAO có mối liên hệ mật thiết với các rối loạn chuyển hóa và nguy cơ tim mạch tăng dần theo độ tuổi ^[3], ^[6].

Lưu ý: Đối với bệnh nhân mới bắt đầu lọc máu (chạy thận nhân tạo), nồng độ TMAO trong máu thường tăng rất cao do suy giảm bài tiết; tuy nhiên các phân tích hiện tại chưa tìm thấy bằng chứng rõ ràng liên kết mức TMAO này với tỷ lệ tử vong ở nhóm này, do đó chưa có cơ sở riêng biệt để kiêng tuyệt đối thực phẩm giàu tiền chất TMAO chỉ vì mục tiêu hạ TMAO ở bệnh nhân mới lọc máu ^[8]. Mọi can thiệp tiết chế dinh dưỡng trên người có bệnh nền cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa.

Ứng dụng chế độ ăn uống khoa học trong đời sống

Để bảo vệ hệ tim mạch mà vẫn đảm bảo cung cấp đủ dinh dưỡng thiết yếu từ khẩu phần, người tiêu dùng có thể áp dụng các nguyên tắc thực tế sau:

• Điều chỉnh lượng tiêu thụ hợp lý: Không nên ăn thịt đỏ quá thường xuyên với khối lượng lớn. Thịt đỏ cung cấp nhiều protein chất lượng cao, sắt heme dễ hấp thu, kẽm, selen và vitamin B12 ^[5], ^[7], do đó không nhất thiết phải loại bỏ hoàn toàn mà nên luân phiên trong tuần.
• Thay đổi nguồn đạm: Thay thế một phần thịt đỏ bằng các nguồn đạm lành mạnh khác như thịt gia cầm (thịt trắng), cá, các loại đậu hoặc đạm thực vật ^[5], ^[4]. Bổ sung cá biển giàu acid béo có lợi và làm tăng nồng độ CMPF trong cơ thể, giúp cải thiện sức khỏe tim mạch ^[6].
• Kết hợp nhiều rau xanh và chất xơ: Việc ăn thịt đỏ cùng với một chế độ ăn giàu chất xơ, rau củ theo lối sống lành mạnh (prudent diet) giúp hạn chế đáng kể nồng độ TMAO sản sinh trong cơ thể so với việc ăn kèm chế độ ăn nhiều chất béo, nhiều đường kiểu phương Tây ^[5].
• Cách chế biến an toàn: Ưu tiên luộc, hấp, hầm nhạt thay vì chiên rán nhiều dầu mỡ hoặc sử dụng các loại thịt chế biến sẵn chứa nhiều muối và chất bảo quản ^[5], ^[7].

Cơ chế chuyển hóa L-carnitine thành TMAO từ vi khuẩn đường ruột đã cung cấp góc nhìn khoa học mới về tác hại của thịt đỏ đối với xơ vữa động mạch và tim mạch ^[1], ^[2]. Thay vì cực đoan loại bỏ hoàn toàn, việc duy trì một chế độ ăn cân bằng, giảm bớt thịt đỏ, tăng cường cá và rau củ chính là chìa khóa bảo vệ trái tim khỏe mạnh.