TMAO, Trimethylaminoxid

TMAO ist ein Naturstoff, der als unabhängiger Risikofaktor für Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems gilt. Aus Cholin („Lezithin“) und Betain, die in Lebensmitteln vorkommen, wird in der Darmflora Trimethylamin (TMA) gebildet. Dieses wird anschließend in der Leber zu TMAO oxidiert.

Biochemie und Vorkommen von TMAO

TMAO, Trimethyl-N-oxid ist ein kleines Molekül mit der Summenformel C3H9NO. In Muscheln, Krebstieren sowie Haien und Rochen, die zu den Knorpelfischen gehören, kommt TMAO in den Körperzellen vor. Dort dient es dem Ausgleich des osmotischen Drucks im Salzwasser. Der typische Fischgeruch kommt durch den bakteriellen Abbau von TMAO zu Trimethylamin zustande.

Abb.: Strukturformel von Trimethylaminoxid (TMAO)

Im Menschen entsteht TMAO aus den Bausteinen Cholin und Betain. Bakterien der Darmflora bilden daraus zunächst Trimethylamin. Dieses gelangt mit dem Blutkreislauf zur Leber und wird durch das Enzym Flavin-Monooxygenase 3 (FMO 3) zu Trimethylaminoxid oxidiert. Cholin, besonders Phosphatidylcholin, kommt aus fetthaltigen tierischen Quellen. Betain ist zum einen ein Abbauprodukt des Cholins und kommt zum anderen in pflanzlichen Lebensmitteln wie Brokkoli und Spinat vor. Meeresfrüchte enthalten neben TMAO auch Cholin und Betain.

Vor- und Nachteile von TMAO

Sowohl TMAO als auch Cholin und Betain können im Körper positive und negative Wirkungen haben.

Positive Wirkungen:

•    Aufrechterhaltung des Zellvolumens (TMAO)
•    Senkung des Homocystein-Spiegels (Betain)
•    Senkung des Risikos für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Betain)
•    Baustein der Wände von Zellen, Zellorganellen und Lipoproteinen (Cholin)
•    Ausgangsstoff für Nervenbotenstoffe (Cholin)

Negative Wirkungen

Erhöhte Risiken bei erhöhtem TMAO im Plasma für
•    Herzinfarkt, Schlaganfall
•    Arteriosklerose
•    Periphere arterielle Verschlusskrankheit (pVAK)
•    Thrombosen

Diskutiert wird der Einfluss auf
•    Diabetes
•    Übergewicht
•    Bluthochdruck

Einfluss von TMAO auf den Körper

Die negativen Wirkungen von TMAO beruhen auf seinem Einfluss auf Stoffwechsel von Fetten und Hormone. Dadurch verändern sich zum einen die Eigenschaften von Zellwänden, was z.B. die Blutfließeigenschaften und die Bildung von Blutgerinnseln beeinflusst. Zum anderen führt TMAO zur Auflagerung von Plaques und Verdickung der Arterienwände, so dass Thrombose- und Herz-Kreislaufrisiken steigen.

Abb.: Stoffwechsel und Funktionsweise von TMAO
Quelle: Wei Fei Zhu et al.: Gut Microbial Metabolite TMAO Enhances Platelet Hyperreactivity and Thrombosis Risk. Cell, Volume 165, Issue 1, 24 March 2016, Pages 111-124

Einflussfaktoren auf den TMAO-Spiegel

Die Höhe des im Blut gemessenen Werts hängt von mehreren Faktoren ab. Sowohl die Zufuhrmenge von Cholin, Betain und TMAO als auch die Zusammensetzung der Bakterienflora spielen eine Rolle. In Untersuchungen an Mäusen standen hohe TMAO-Spiegel vor allem mit Coriobakterien, Erysipelotrichaceen und Arten der Gattung Allobaculum in Verbindung. Positive Wirkungen schienen z.B. die Gattungen Ruminococcus, Oscillospira und Lachnospira zu haben. Ausschlaggebend ist auch die Aktivität des Leberenzyms Flavon-Monooxygenase 3. Bei Insulinresistenz der Leberzellen wird vermehrt FMO 3 gebildet und das Herz-Kreislauf-Risiko steigt.
Die Auswertung der Tübinger Interventionsstudie (Tübinger Lebensstil Interventionsprogramm, TULIP) zeigte, dass es keinen Zusammenhang von TMAO-Spiegel mit allgemeiner Insulinresistenz, Nüchternglukose-Wert oder BMI gibt.
Die üblichen Lebensstil-Interventionen (Ernährung, Bewegung, Life-Style-Balance) führten zu keiner statistisch signifikanten Veränderung des TMAO-Spiegels.
Weitere Forschungen dazu sind nötig.

Abb.: Wei Fei Zhu et al.: Gut Microbial Metabolite TMAO Enhances Platelet Hyperreactivity and Thrombosis Risk Cell, Volume 165, Issue 1, 24 March 2016, Pages 111-124

Literatur:
•    Randrianarisoa, E., Relationship of Serum Trimethylamine N-Oxide (TMAO) Levels with earlyAtherosclerosis in Humans. www.nature.com/articles/srep26745
•    Wei Fei Zhu et al.: Gut Microbial Metabolite TMAO Enhances Platelet Hyperreactivity and Thrombosis Risk. Cell. www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0092867416301131

Arteriosklerose, Diabetes, Insulin, Lecithin, Metabolisches Syndrom, Thrombose