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小肠包含一个由肠道饮食和微生物代谢物（肠内侧）和宿主的全身代谢物（浆膜侧）创造的双重营养供应环境。然而，目前尚不清楚每一边对小肠生理的贡献有何不同。
2024年10月19日，浙江大学王迪及刘琬璐共同通讯在Cell在线发表题为“A two-front nutrient supply environment fuels small intestinal physiology through differential regulation of nutrient absorption and host defense”的研究论文，该研究揭示了一个双重营养供应环境通过营养吸收和宿主防御的差异调节来促进小肠生理。
该研究生成了一个全面的、高分辨率的小肠双侧营养供应环境图。利用大量营养素的体内追踪和空间代谢组学，可视化了绒毛内营养吸收的时空动态和细胞型倾向性以及区域特异性代谢异质性。具体来说，肠内侧的谷氨酰胺为杯状细胞提供燃料以支持粘液的产生，浆膜侧通过校准真菌代谢物来放松上皮屏障。无组织的喂养模式，类似于不吃早餐的人类生活方式，通过诱导脂质吸收的上皮记忆，增加了代谢疾病的风险。这项研究提高了人们对小肠如何被其独特的营养环境时空调节的理解。
小肠是一个多领域的细胞生态系统，负责营养吸收、激素分泌、与共生微生物群的相互作用以及保护宿主免受病原体的侵害，这需要不同类型的细胞来发挥各自的功能。与其他组织不同，这些任务是在体内最高周转率的背景下执行的，大多数成熟上皮细胞沿着绒毛壁连续迁移3-5天，然后从绒毛尖端脱落。小肠的另一个重要但经常被忽视的方面是其时空异质性和专门化，这会影响局部和全身生理。这些显著的特征产生了相当多的专门的能量需求，需要一个有效的、有时空组织的营养供应系统来满足。解剖上，每个肠绒毛包含一个上皮细胞层，包含不同类型的上皮细胞，围绕着富含免疫细胞和间质细胞的固有层。作为最丰富的上皮细胞，肠细胞形成顶端微绒毛，称为刷状边界，从顶端表面延伸到管腔，以有效吸收来自肠内侧的营养物质，包括饮食和微生物衍生的代谢物。固有层包含一个中央乳管和一个毛细血管网络，将吸收的营养物质和分泌的激素输送到体循环中。同时，浆膜侧的血管作为另一个营养供应侧，为小肠提供来自宿主营养储存（如肝脏和脂肪组织）的全身代谢物。这种双前（肠内与血清）供应系统提供了独特的营养环境，并且每个供应侧都被认为对小肠的空间特化区域和细胞类型表现出不同的生理影响。绒毛是营养物质吸收和加工的主要部位，也是各种营养物质运输和交流的中转枢纽。它们的代谢活动表现出巨大的时空异质性，而反映供需关系的代谢物和相关因子在绒毛中聚集，导致肠道内容物、肠道微生物群和浆膜营养物质之间存在动态和复杂的相互作用界面。最近开发的质谱成像技术（MSI）已经彻底改变了人们可视化和表征哺乳动物组织代谢异质性的能力。在这项研究中，作者生成了一个完整的、高分辨率的图谱，以及小肠双侧营养供应环境的多层调控网络。通过对具有代表性的常量营养素的追踪和区域特异性代谢活动的解剖，可视化并比较了沿绒毛轴的营养优先吸收以及不同绒毛亚区代谢的时空特征。该研究确定了营养供应模式对肠上皮细胞多方面功能的几种调节作用，包括粘液产生、屏障完整性和脂质吸收。这些对独特营养供应环境的新见解将有助于人们进一步了解小肠和全身生理学中的饮食-微生物-上皮协调，以及营养供应模式的破坏如何导致疾病。
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)00903-6![]()
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