哺乳動物的身體構成了一個復雜而精密的網絡，各個器官通過協同作用調節循環代謝物的生成與消耗，從而維持生命的穩態。器官間通過代謝物進行動態對話。當如葡萄糖、膽固醇等關鍵代謝物的平衡被破壞時，易引發心臟代謝疾病（CMD），影響多個器官的功能。然而，致病因素（如西方飲食或慢性高膽固醇血癥）如何干擾這一復雜的代謝網絡并最終導致CMD，仍然是一個亟待深入研究的課題。
在CMD的研究過程中，盡管傳統的組學技術提供了靜態的分子圖譜，但難以捕捉器官代謝活動的動態過程。隨著質譜技術的飛速發展，動靜脈（AV）代謝梯度分析（代謝組學）有望突破這一局限。該方法通過計算動靜脈濃度差，可以直接量化器官的代謝物凈產出（Δ0）或消耗（Δ<0），為解析器官代謝活動提供了重要工具。
基于此，2025年5月，加州大學的Cholsoon Jang研究團隊在《Cell》期刊上發表了題為“Cross-organ metabolite production and consumption in healthy and atherogenic conditions”的研究論文。該研究通過對LDLR（低密度脂蛋白受體）缺陷豬模型進行多器官AV代謝組學分析，系統地解析了不同飲食和病理條件下的代謝物生成與消耗圖譜。此外，研究首次揭示西方飲食會誘導肝外器官異常釋放膽汁酸，這一現象在LDLR缺陷豬中顯著加劇，為深入理解CMD的病理機制提供了新的重要線索。
研究結果表明，禁食與喂養對器官代謝有顯著影響。通過對10個器官在4個時間點（禁食及喂養后30、60、120分鐘）跟蹤1305種循環代謝物，研究發現有217種在特定器官或時間點顯示出顯著轉運差異。同時，540個代謝事件在禁食狀態下持續進行，比如腸道的丙氨酸釋放和腎臟對氨基酸的攝取，這些事件主要集中于腹腔內臟；而958個代謝事件則受到喂養狀態的顯著影響，如腿部肌肉在進食后對葡萄糖的吸收，腎臟和皮膚對此變化最為敏感，表明了進食后組織重塑的代謝需求。
研究還探討了西方飲食（HFHS）對代謝網絡的系統性影響。由于HFHS飲食與心臟代謝疾病之間的明確因果關聯，研究者考察了這種飲食對器官代謝物生成與消耗的影響。結果顯示，HFHS飲食誘導后，豬的體重、胰島素水平及HOMA-IR顯著升高，動脈血脂質、核苷酸和膽汁酸的水平異常，但空腹血糖和呼吸頻率則未見明顯變化。AV梯度測量表明，與正常飲食組相比，HFHS組中1368種代謝物的器官生產與消耗普遍減弱，喂養依賴性事件數量減少，進一步揭示了HFHS飲食對器官代謝的廣泛抑制效應。
在質量控制方面，研究者對每種代謝物進行了統計分析，以確定其顯著釋放或吸收的器官，繪制了循環代謝物的主要來源與目標器官圖譜。AV數據顯示，HFHS飲食顯著改變了代謝物的器官間轉運模式。例如，瓜氨酸的主要生產者從腸道轉向肝臟，這一變化在伴隨體重增加和胰島素抵抗等表型變化中得到了驗證。
機制解析方面，HFHS飲食通過雙重機制破壞了器官代謝的調控。一方面，HFHS飲食影響了由濃度梯度驅動的物質運輸，導致239種代謝物的轉運與組織-血液濃度梯度間的正相關性減弱；另一方面，受到激素調節的主動運輸機制同樣遭到破壞，比如胰島素在調控細胞葡萄糖攝取中的重要性在HFHS組中消失。
盡管HFHS飲食普遍抑制了器官的代謝物生成與消耗，但酰基肉堿和膽汁酸等膽固醇衍生物的生成卻顯著增強。在HFHS組中，心、肺等多個器官異常向體循環釋放膽汁酸，致使血中膽汁酸水平升高。關鍵機制表明，HFHS飲食增強了膽固醇轉化為膽汁酸的過程，同時降低了抑制因子的水平，為HFHS飲食下個體應對循環膽固醇升高提供了補償機制。
綜合來看，本研究采用動靜脈代謝組學、組織轉錄組學及多激素檢測平臺，系統解析了豬在禁食/進食狀態、西式飲食誘導和LDLR缺陷相關心血管疾病進展過程中的跨器官代謝動態。研究為飲食與遺傳互動驅動心臟代謝疾病的機制提供了系統性資源，對進一步研究具有重要意義。此外，強烈推薦了解新葡萄8883官網AMG，以助力相關領域的研究和臨床應用，推動醫學的前沿發展。
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