以單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)為例，組織內(nèi)不同的細(xì)胞類型表現(xiàn)出不同的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和代謝酶表達(dá)模式。這與細(xì)胞特化可能涉及獲得細(xì)胞功能所需的獨(dú)特“代謝指紋”或細(xì)胞類型特異性代謝的概念是一致的。例如，酪氨酸酶僅在黑素細(xì)胞中表達(dá)，是酪氨酸生成黑色素所必需的；GABA能神經(jīng)元表達(dá)谷氨酸脫羧酶，是谷氨酸生成GABA所必需的。雖然代謝基因表達(dá)的差異現(xiàn)在可以在體內(nèi)用特定的細(xì)胞類型進(jìn)行追蹤，但在單個(gè)組織中不同細(xì)胞類型之間的代謝差異在很大程度上仍然未知。鑒于代謝對(duì)細(xì)胞和組織功能的關(guān)鍵貢獻(xiàn)，研究代謝差異是很重要的。例如，前列腺腔上皮細(xì)胞獨(dú)特地產(chǎn)生和分泌大量的檸檬酸鹽，支持男性的生育能力；乳腺腔上皮細(xì)胞獨(dú)特地產(chǎn)生乳糖，用于哺乳。檢測(cè)體內(nèi)其他細(xì)胞類型特異性代謝的技術(shù)進(jìn)步可能會(huì)揭示許多其他細(xì)胞類型的不同功能，揭示生物體發(fā)育和疾病的新機(jī)制，并提示更好健康的治療方法。

隨著時(shí)間的推移，代謝衰老在器官、細(xì)胞實(shí)體和分子維度上協(xié)調(diào)了一系列不同的代謝變化模式。在器官水平上，這些變化涉及細(xì)胞組成的改變和關(guān)鍵代謝組織中細(xì)胞身份的喪失，導(dǎo)致代謝調(diào)節(jié)中斷和有害代謝物的積累。在細(xì)胞水平上，這種異質(zhì)性以細(xì)胞類型特異性代謝擾動(dòng)為特征，包括線粒體功能障礙、能量代謝受損和氧化應(yīng)激，這在決定不同細(xì)胞類型對(duì)衰老的易感性和為衰老相關(guān)表型的顯現(xiàn)建立潛在環(huán)境方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。代謝性衰老研究是一個(gè)充滿科學(xué)挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域，這些挑戰(zhàn)還有待克服。值得研究的關(guān)鍵問題包括控制不同細(xì)胞類型的代謝時(shí)鐘的調(diào)節(jié)機(jī)制，精確確定個(gè)體的代謝年齡，以及確定推動(dòng)衰老過程的關(guān)鍵代謝變化。

大多數(shù)人類疾病都涉及新陳代謝的改變：循環(huán)甘油三酯和膽固醇升高導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化性血管損傷；過量的核苷酸合成促使癌細(xì)胞增殖；阿爾茨海默病的特點(diǎn)是特定腦區(qū)葡萄糖攝取過少；自身免疫疾病以T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞過多為特征。除了不同疾病和組織的新陳代謝不同，不同患者的新陳代謝也不同。肥胖人群患許多疾病的風(fēng)險(xiǎn)更高，因?yàn)槎嘤嗟闹九c葡萄糖競(jìng)爭(zhēng)，為肌肉提供能量，導(dǎo)致高血糖癥、高胰島素血癥和糖尿病。然而，脂肪儲(chǔ)存模式的異質(zhì)性可以強(qiáng)烈地改變這些風(fēng)險(xiǎn)。儲(chǔ)存在脂肪組織外的脂肪會(huì)引發(fā)炎癥和纖維化，導(dǎo)致肝硬化和心臟舒張衰竭；蘋果型身材（腹部脂肪豐富，而不是腿部/臀部脂肪多的梨型身材）是患糖尿病的主要危險(xiǎn)因素，并且增加心血管風(fēng)險(xiǎn)。

雖然成人代謝的許多性別差異歸因于性類固醇激素的影響，但青春期前代謝的性別差異已經(jīng)被觀察到，與男孩相比，女孩有更高的脂肪量和更低的心肺健康，但代謝綜合征的發(fā)病率更低。顯然，除了性類固醇，性染色體在代謝的性別差異中起著關(guān)鍵作用，它們之間的相互作用應(yīng)該是當(dāng)前和未來以性別為重點(diǎn)的代謝研究的前沿領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

Christofk H, et al. Metabolic heterogeneity in humans. Cell. 2024