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15日，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。 

　　肝脏代谢地形和门-中心梯度的深度学习（图源自Nature ） 

　　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。 

 

　　（来源：iNature） 

　　原文出处：Samarah LZ, Zheng C, Xing X, Lee WD, Afriat A, Chitra U, MacArthur MR, Lu W, Jankowski CSR, Ma C, Hunter CJ, Neinast M, Weilandt DR, Raphael BJ, Rabinowitz JD. Spatial metabolic gradients in the liver and small intestine. Nature. 2025 Dec;648(8092):182-190. doi: 10.1038/s41586-025-09616-5. Epub 2025 Oct 15. PMID: 41094143; PMCID: PMC12675281. 

  链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41094143/