编辑推荐：
为探究西式饮食影响，研究人员对小鼠开展实验，揭示相关分子变化及表型特征，意义重大。
### 研究背景
在全球健康领域，心脏代谢疾病成为了巨大挑战。越来越多证据显示，西式饮食中脂肪和蔗糖供能过多，会引发肥胖、胰岛素抵抗、高血压以及心血管疾病。传统的临床前动物研究常采用简化方法，仅聚焦单个成分，难以全面揭示疾病机制。为了克服这一局限，研究人员深入探究脂肪或蔗糖饮食过量，以及两者同时过量时，对心脏代谢表型（包括人体测量、生理和代谢指标）的影响，以及背后的分子变化，期望能为心脏代谢疾病的研究开辟新路径。
研究机构及重要意义
来自澳大利亚悉尼大学（The University of Sydney）的研究人员承担了此项研究。他们的研究成果发表在《iScience》杂志上，为理解西式饮食相关的心脏代谢表型的器官间调节提供了新视角，确定了多个独特的分子变化，如 NAD 池甲基化产物的溢出，还揭示了不同的共调节代谢物、短链脂肪酸（SCFAs）和微生物群，对进一步研究西式饮食在心脏代谢疾病中的作用具有重要意义，也为未来的治疗策略提供了潜在方向。
研究方法
研究人员选用 36 只 6 周龄雄性 C57BL/6J 小鼠，适应性喂养 2 周后，将其分为 4 组，分别给予对照饮食（CHOW）、高蔗糖饮食（HSD）、高脂肪饮食（HFD）和高脂肪高蔗糖饮食（HFSD）。实验持续 30 周，期间每周记录小鼠体重，三次测量食物摄入量。实验结束后，采集小鼠血液、心脏、肝脏、盲肠和粪便样本。
研究运用了多种技术方法。通过 EchoMRI 900 评估小鼠体成分；进行口服葡萄糖耐量试验（OGTT），并测定血糖和胰岛素水平，计算胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）；使用超声心动图检测心脏结构和功能；采用改良的 Bligh 和 Dyer 方法提取心脏、肝脏组织以及血浆、盲肠和粪便中的代谢物，经衍生化处理后，利用 LC-MS/MS 进行靶向代谢组学分析；提取盲肠样本 DNA，对 16S rRNA V4 区测序分析肠道微生物组；运用多组学因子分析（MOFA）探究微生物群与代谢物的相关性。
研究结果
- 生理影响：30 周后，HFD 和 HFSD 组小鼠体重和脂肪量显著增加，这部分归因于饮食摄入。HFD 组小鼠基础葡萄糖水平升高，口服葡萄糖负荷后血糖波动有升高趋势，肝脏质量和胰岛素抵抗增加。
- 心脏结构和功能变化：HSD 对心脏的影响与 HFD、HFSD 不同。HFD 和 HFSD 组小鼠心脏舒张功能受损，表现为左心室射血分数（EF）降低、等容舒张时间（IVRT）延长，但心脏结构无显著变化。
- 代谢物变化：多种维生素在不同饮食组呈现差异。例如，HSD 和 HFD 组血浆、心脏和肝脏中硫胺素显著升高，且存在脂肪 - 蔗糖相互作用；血浆中核黄素水平受脂肪 - 蔗糖相互作用影响，盲肠中高脂肪饮食使其升高。高脂肪饮食组血浆中两种甲基化 NAD 产物（2PY 和 4PY）显著升高。此外，不同饮食还影响了其他代谢物，如 β - 丙氨酸、肌肽等在不同器官中的水平变化。
- 肠道微生物组变化：饮食和笼养对肠道微生物群落结构有显著影响。HFD 和 HFSD 组中乳酸杆菌科和双歧杆菌科相对富集，HSD 组中脱硫弧菌科和拟杆菌科相对富集。
- 多组学分析：通过 MOFA 分析，发现微生物群、盲肠代谢物和血浆代谢物之间存在关键的正相关和负相关关系。聚类分析确定了 4 个不同的表型特征群，分别与心脏代谢疾病呈正相关、负相关或与心脏收缩功能呈负相关。
研究结论与讨论
研究表明，高脂肪饮食会导致脂肪堆积、肝脏肿大、空腹血糖和 HOMA-IR 升高，引发心脏舒张功能障碍。多种代谢物在不同器官中的变化呈现一致性，但也存在一些特殊情况，如硫胺素在不同器官中的变化受多种因素影响。肠道微生物群和代谢物之间的相互作用对心脏代谢表型具有重要影响。
不过，该研究也存在一定局限性。实验使用特定饮食和近交系小鼠，结果的普适性受限；微生物组数据基于扩增子测序，微生物生理特征多为推断。但总体而言，该研究为理解西式饮食影响心脏代谢健康的机制提供了丰富信息，为后续研究指明了方向，有助于开发针对心脏代谢疾病的干预措施。
