哺乳动物的生理系统是一个复杂的网络，各器官协同调节代谢物的生成与消耗，以维持生命的平衡。当关键代谢物如葡萄糖和胆固醇的平衡被打破时，可能会导致心脏代谢疾病（CMD），并影响多个器官的功能。然而，致病因素（如西方饮食或慢性高胆固醇血症）如何干扰这一代谢网络并促进CMD，仍需深入研究。

传统组学技术虽然为CMD研究提供了宝贵的分子图谱，但难以捕捉动态的器官代谢活动。随着质谱技术的进步，动静脉（AV）代谢梯度分析为突破这一局限提供了新的可能性。该方法通过计算动静脉的浓度差，直接量化器官的代谢物净产出或消耗，从而成为研究器官代谢活动的重要工具。

2025年5月，加州大学Cholsoon Jang研究团队在《Cell》期刊发表了题为“Cross-organ metabolite production and consumption in healthy and atherogenic conditions”的论文。他们对LDLR（低密度脂蛋白受体）缺陷猪模型进行多器官的AV代谢组学分析，揭示了不同饮食和病理条件下的代谢物产生与消耗的全局图谱。研究发现，西方饮食会导致肝外器官异常释放胆汁酸，这在LDLR缺陷猪中尤其明显，为进一步理解CMD的病理机制提供了关键线索。

研究结果

1. 禁食与喂养对器官代谢的影响

研究者在禁食和喂养后不同时间点对1305种循环代谢物进行了分析，发现217种代谢物在特定器官存在显著运输差异。540个代谢事件不依赖于食物摄入，而958个事件则与喂养关联，提示餐后组织重塑的代谢需求。

2. 西方饮食对代谢网络的抑制

由于西方饮食与心脏代谢疾病的密切相关性，研究者探讨了高脂/高糖饮食对代谢物生成与消耗的影响。结果显示，HFHS饮食诱导下，猪的体重、胰岛素水平等显著升高，而器官代谢的生成与消耗普遍减弱。

3. 代谢物生成位点的重分配

AV数据显示，HFHS饮食改变了代谢物的转运模式。例如，瓜氨酸的生成由肠道向肝脏转移，这与小鼠的代谢流研究结果一致，反映出HFHS饮食引起的代谢调控变化。

4. 胆汁酸的异常释放及其病理作用

尽管HFHS饮食普遍抑制代谢物生成与消耗，研究发现，胆固醇衍生物如胆汁酸的生成却显著增强。HFHS组的多器官异常释放胆汁酸，导致循环中血胆汁酸水平升高，进一步与心血管疾病的风险相关。

5. LDLR缺陷猪与人类CMD患者的相似性

研究利用LDLR缺陷猪模型，模拟人类CMD的病理特征，发现这些猪模型也显示出胆汁酸的异常分泌，与HFHS组相比，表现出更显著的病理变化。这表明，肝外胆汁酸的合成可能在CMD进展中发挥重要作用。

总结

本研究通过动静脉代谢组学、组织转录组学等手段，系统探讨了心血管疾病进展过程中的跨器官代谢动态，揭示了多个器官在禁食、喂养和西方饮食影响下的代谢变化。这为理解饮食与遗传交互影响下的心脏代谢疾病机制提供了重要资源，同时也有助于推动更多相关领域的研究发展。

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