哺乳动物的身体是一个复杂而精密的网络，各个器官协同调节着循环代谢物的生成与消耗，以维持生命的稳态。器官之间通过代谢物进行动态交流，当关键代谢物如葡萄糖和胆固醇的平衡被打破时，可能会引发心脏代谢疾病（CMD），影响多种器官的功能。然而，致病因素（如西方饮食或慢性高胆固醇血症）如何干扰这一复杂的代谢网络，进而促进CMD的发展，仍然是一个亟待解决的谜题。

在CMD的研究中，传统的组学技术虽然提供了宝贵的静态分子图谱，但往往难以捕捉到器官代谢活动的动态过程。随着质谱技术的重大进展，动静脉（AV）代谢梯度分析有望突破这一局限。该方法通过计算动静脉之间的浓度差，可以直接量化器官的代谢物净产生（Δ0）或消耗（Δ<0），有潜力成为解析器官代谢活动的重要工具。

基于这一技术，2025年5月，加州大学Cholsoon Jang研究团队在《Cell》期刊上发表了题为“Cross-organ metabolite production and consumption in healthy and atherogenic conditions”的研究论文。该研究利用LDLR缺陷猪模型，通过多器官AV代谢组学分析，系统解析了不同饮食和病理条件下的全局代谢物的生成与消耗图谱。研究首次揭示了西方饮食引起的肝外器官胆汁酸异常释放现象，且在LDLR缺陷猪中显著加剧，为深入理解CMD的病理机制提供了新的关键线索。

研究结果

1. 禁食与进食对器官代谢的基础影响

研究者通过动静脉代谢组学分析，在10个器官的4个时间点（禁食及喂养后30、60、120分钟）跟踪了1305种循环代谢物，其中217种存在显著转运差异。540例代谢事件与食物摄入无关，而958例事件则依赖于进餐，体现了胃肠道进食时的代谢需求变化。

2. 西方饮食对代谢网络的系统性抑制

针对西方饮食与心脏代谢疾病的明确因果关系，研究者深入探讨了高脂/高糖（HFHS）饮食对器官代谢的影响。结果显示，2周HFHS饮食后，猪的体重、胰岛素水平显著升高，多种代谢物的生成与消耗普遍减弱，尤其是葡萄糖的摄取出现障碍，这些变更显示出胰岛素抵抗的存在。

3. 代谢物生产位点的重分配与调控机制

通过统计分析，确定了代谢物的显著释放或吸收器官，并描绘了循环代谢物的主要来源与目标的器官图谱。HFHS饮食显著改变了代谢物的器官间转运模式，经过进一步研究，发现HFHS通过双重机制破坏了代谢调控，包括被动运输与主动运输的机制。

4. 肝外器官胆汁酸的异常释放及病理作用

虽然HFHS饮食普遍抑制了器官的代谢物生成与消耗，研究者同样发现酰基肉碱和胆汁酸等胆固醇衍生物的生成显著增强。HFHS饮食下，多个肝外器官异常向体循环释放胆汁酸，导致循环中胆汁酸水平异常升高，从而增加了血管内皮细胞的损伤风险。

5. LDLR缺陷猪与人类CMD患者的肝外胆汁酸合成证据

研究进一步利用LDLR缺陷（LDLRKO）猪模型，模拟了人类CMD的核心病理特征。与HFHS组相似，LDLRKO组显著表现出多器官的胆汁酸分泌，且FGF19水平下降可能是驱动血液胆汁酸升高的关键机制。

总结

本研究通过动静脉代谢组学、组织转录组学及多激素检测平台，系统性解析了饮食、遗传及心血管疾病进展之间的代谢动态关系。研究揭示，多器官在进食状态下表现出特异性代谢物交换模式，同时强调了西方饮食对器官代谢的广泛影响。研究成果为深入理解心脏代谢疾病的机制提供了系统性资源，为相关研究者提供了新的视角与启示。提高对心脏和代谢健康的重视，有助于推动相关研究的深入发展。

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