可曾想過，人類罹患心血管疾病的風險，竟與腸道細菌有重要的關聯性？心血管代謝疾病(cardiometabolic disease)持續在十大死因佔重要地位，影響人類健康與社會經濟發展甚鉅。近年來腸道菌相(gut microbiome)與心血管代謝疾病之相關研究備受矚目，特別是人體內透過腸道菌所生成的氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide, TMAO)，已被發現為導致心血管疾病的重要成因。氧化三甲胺在人體內的形成，主要來自食物中的肉鹼(carnitine)與膽鹼(choline)，當飲食攝入過多的肉鹼與膽鹼，進入胃腸道會被部分腸內菌所分解形成三甲胺(trimethylamine, TMA)，三甲胺由腸道吸收進入體內，接著由肝臟黃素單氧化酶(flavin monooxygenase, FMO)作用形成氧化三甲胺進入血液循環，而血中長期高濃度的氧化三甲胺，可能透過血管壁巨噬細胞堆積、促進血小板凝集等機轉，導致心血管疾病的產生。氧化三甲胺促使心血管疾病風險增加的理論，已獲得不少流行病學研究的支持。目前國際研究方向已開始由因果性轉向應用性的發展。在科技部特約研究計畫及為鼓勵跨領域合作之精神，透過公開徵求國內專家組成跨界拔尖研究團隊，提出具前瞻創新性、市場應用性及國際競爭性之單一整合型研究計畫之人體微生物相先導型計畫（Taiwan Microbiota Research and Development Project），在研究者初步確認疾病或藥物與微生物相之關聯性後，能進一步發展疾病預防策略，並鼓勵與臨床或產業連結以帶動台灣生醫產業之發展。台大醫學院吳明賢教授團隊與台大食科所沈立言教授團隊，透過跨領域專業的結合，在上述計畫支持下與團隊的積極發展，目前已累積不少創新成果，包括成功開發口服肉鹼耐量試驗(oral carnitine challenge test, OCCT)進行人類腸道菌生成TMAO的功能性檢測，以及利用大蒜活性成分調控腸道菌改善心血管疾病之應用研究等。
吳明賢教授團隊首先建立肉鹼攝入後，於腸道中透過腸道菌轉換氧化三甲胺之體內藥物動力學模式，簡化OCCT之步驟後進行臨床應用之探討，分別於素食者與葷食健康受試者進行研究，並結合飲食頻率問卷資料、代謝體分析與腸道菌相分析，成功確認OCCT能有效區分腸道菌相生成氧化三甲胺之功能，並發現葷食者的腸道菌相對於素食者而言，具有較高的TMAO產能。此外，本研究運用仿人體腸道菌鼠模型，將TMAO高產能與TMAO低產能受試者的糞便，利用糞菌移植(fecal microbiota transplantation)的方法，在無菌鼠的腸道中成功重建人類腸道菌相與TMAO生成的功能。最後，本研究發現同一採集時間點內，人體血液與尿液中的TMAO濃度，具有高度相關性，未來可望利用尿液檢體取代血液作為OCCT的檢測樣品，大幅增加OCCT未來在臨床的可應用性。未來，吳明賢教授團隊希望能持續優化OCCT的檢測方法，利用OCCT的檢測結果作為臨床上判斷心血管疾病的高風險族群的新指標，並提供藥物與飲食介入的參考依據，往精準醫學與個人化營養的方向邁進。
本研究成果目前已取得台灣與美國先期專利，並發表在Gut 2019; 68:1439-1449 (IF:17.02)。目前吳明賢教授團隊正與心臟科合作，將OCCT實際運用於心血管病人進行臨床研究，觀察飲食控制對心血管病人腸道菌生成TMAO能力的影響，未來將進一步利用藥物、益生菌、益生質，甚至益生菌代謝物，開發新一代心血管疾病預防與治療方法。
