哺乳动物细胞的特性取决于它们在器官中的位置。肝脏中的基因表达在门静脉周围和中央周围肝细胞之间存在差异，在肠中从隐窝到绒毛尖端也存在差异。组织空间组织的一个关键因素可能是代谢，但对空间代谢的直接评估仍然有限。
2025年10月，普林斯顿大学Joshua D. Rabinowitz团队在Nature 在线发表题为“Spatial metabolic gradients in the liver and small intestine”的研究论文，该研究绘制了小鼠肝脏和肠道的空间代谢梯度。研究人员利用矩阵辅助激光解吸/电离（MALDI）成像质谱（IMS）、同位素示踪和深度学习人工智能开发了一个集成的实验-计算工作流程。 大多数代谢物（>90%）在肝小叶和肠绒毛中呈显著的空间浓度梯度。在肝脏中，三羧酸（TCA）循环代谢物及其同位素标记来自谷氨酰胺和乳酸的定位。能量应激代谢物，包括单磷酸腺苷（AMP），也定位于门静脉周围，与门静脉周围高能量需求一致。在肠道中，TCA中间体苹果酸盐（顶端）和柠檬酸盐（隐窝）呈现相反的空间模式，根据同位素示踪，这与尖端较高的谷氨酰胺分解代谢和隐窝较高的乳酸氧化一致。
最后，研究人员绘制了致肥性膳食糖果糖的命运图。在肠道中，口服果糖在绒毛底部的分解代谢比在绒毛顶端的分解代谢快。在肝脏中，果糖衍生的碳以果糖-1-磷酸的形式在中央静脉区域周围积聚，并引发局部ATP耗竭，并促进脂肪合成，这揭示了果糖诱发脂肪肝的潜在空间机制。因此，该研究提供了关于肠道和肝脏代谢组织的基础知识，并确定了果糖诱导的肝脏代谢局灶性紊乱。
摘译自SAMARAH LZ, ZHENG C, XING X, et al. Spatial metabolic gradients in the liver and small intestine[J]. Nature, 2025, 648(8092): 182-190. DOI: 10.1038/s41586-025-09616-5.
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