哺乳动物的身体是一个复杂而精密的网络，多个器官通过协同调节循环代谢物的生成与消耗，维持生命的稳态。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），进而影响多个器官的功能。但外界因素，例如西方饮食或慢性高胆固醇血症，是如何干扰这一复杂的代谢网络并最终导致CMD，依然是一个亟待解开的谜团。

在CMD的研究中，传统的组学技术虽然提供了静态的分子图谱，但难以捕捉器官代谢活动的动态过程。随着质谱技术的重大突破，动静脉（AV）代谢梯度分析为该领域带来了希望。这种方法通过计算动静脉浓度差，能够直接量化器官的代谢物净产出或消耗，为解析器官代谢活动提供了重要工具。

基于这一技术，2025年5月，加州大学的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。他们通过对LDLR（低密度脂蛋白受体）缺陷的猪模型进行多器官AV代谢组学分析，揭示了不同饮食和病理条件下的全局代谢物生成与消耗的规律。这项研究首次指出，西方饮食诱导肝外器官异常释放胆汁酸，这一现象在LDLR缺陷猪中更加明显，为理解CMD的病理机制提供了新的线索。

研究结果

1. 禁食/喂养对器官代谢的影响

研究者通过AV代谢组学分析追踪了10个器官在禁食及喂养后1305种循环代谢物的变化，发现217种在特定器官或时间点的转运差异显著。540个代谢事件与食物摄入无关，而958个则依赖于喂养，提示餐后组织代谢的重塑需求。

2. 西方饮食对代谢网络的抑制

研究发现，经过两周的高脂/高蔗糖（HFHS）饮食后，猪的体重和胰岛素水平显著升高，同时动脉血脂质等指标异常。相比于正常饮食组，HFHS组中1368种代谢物的生产与消耗普遍减弱。此外，葡萄糖的摄取能力因胰岛素抵抗而显著下降，反映出HFHS饮食对多器官代谢的广泛抑制。

3. 代谢物生产位点的重排与调控机制

统计分析显示HFHS饮食改变了代谢物在器官间的转运模式。例如，瓜氨酸在Ct组中主要由肠道生产，而在HFHS组中则转向肝脏。研究还揭示HFHS饮食通过破坏浓度梯度和激素调节机制，导致器官代谢物运输的紊乱。

4. 肝外器官胆汁酸的异常释放

尽管HFHS饮食总体抑制了代谢物的生产与消耗，但酰基肉碱和胆汁酸的生成却显著增强。HFHS组中，心脏和肺等多个器官异常释放胆汁酸，导致系统血中胆汁酸水平升高。这一现象可能是机体为了应对循环胆固醇升高所做的代偿反应。

5. LDLR缺陷猪与人类CMD患者的胆汁酸合成证据

在LDLR缺陷猪模型中，研究者成功模拟了人类代谢性心肌病的病理特征，结果显示出与HFHS组相似的胆汁酸分泌情况。通过对人类转录组数据的分析，发现CMD患者中多种组织的胆汁酸合成酶表达显著升高，进一步支持了肝外BA合成在CMD进展中的作用。

总结

本研究通过结合动静脉代谢组学、组织转录组学等技术，系统解析了猪在禁食/喂养状态、西式饮食诱导及LDLR缺陷带来的心血管疾病进展过程中的代谢动态。这一研究不仅揭示了多器官间代谢的复杂交互，还为饮食和遗传因素对心脏代谢疾病的影响提供了全新的研究资源。