image: (A) The TCA cycle is a central metabolic hub that integrates energy production, biosynthesis, and redox functions. It supports ATP production through the generation of the reducing equivalents NADH and FADH2 (shown in red). TCA cycle intermediates are precursors for the synthesis of lipids, amino acids, and other metabolites. Metabolites such as ɑ-KG, succinate, fumarate, and malate have diverse functions regulating redox balance, antioxidant defense, epigenetics, and immune functions. (B) (1) TCA cycle metabolites were analyzed in male and female C57BL/6J mouse eye tissues collected at 10 a.m. and 2 p.m. (2) The retina, RPE/choroid, lens, and cornea were removed and snap frozen for later analysis. Tissue metabolites were extracted (3) and analyzed using gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS) (4), generating spectra of relative abundance versus mass-to-charge ratio (m/z). (5) Data quantification identified metabolites of interest and external standards were prepared for absolute quantification. (6) Statistical analyses revealed sex-dependent metabolic differences across ocular tissues.
Credit: Cloe Ratliff
眼球作为一个高度分化的感应器官，其生理功能的维持依赖于严密的代谢调控。线粒体内的三羧酸循环（TCA循环）是眼部组织能量代谢的核心路径，为角膜的稳态维持及视网膜的光转导过程提供必要的代谢底物与还原当量。然而，一个关键的科学问题尚未得到充分解答：眼球内各解剖组织在能量利用上是否存在显著的异质性？此外，性别因素如何通过生物学途径调控眼部的基础代谢谱？
既往研究多采用相对定量的方法分析代谢物丰度，虽能反映相对变化趋势，但难以精确表征组织间真实的代谢池大小（Pool size）与代谢通量差异。这种定量精确度的局限性，制约了研究者对眼部退行性疾病（如青光眼、年龄相关性黄斑变性）在分子演变阶段的深度解析。
近期发表于《Eye Discovery》2026年刊的一项研究，利用高灵敏度的液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术，实现了对小鼠眼部组织中TCA循环中间产物的绝对定量分析。该研究由西弗吉尼亚大学眼科与视觉科学系的科研团队完成，旨在构建一套标准化的眼部代谢基准模型，揭示代谢特征在空间分布与生物性别上的双重差异。
核心研究发现：空间异质性与性别特异性的深度耦合
1. 基于生理功能需求的组织特异性代谢表型： 研究数据显示，TCA循环中间产物在不同眼组织中的分布呈现出高度的空间异质性。视网膜作为机体耗氧量最高的组织之一，其顺阿康酸（cis-aconitate）、琥珀酸（succinate）及延胡索酸（fumarate）等关键代谢物的绝对浓度显著高于其他组织，这反映了其极高的线粒体氧化磷酸化活性。相比之下，角膜与晶状体展现出了与其无血管生理环境相适应的低代谢负荷特征。这种“组织-功能-代谢”的对应关系，揭示了眼部不同解剖部位对代谢压力敏感性的生物学基础，为理解特定组织的易感性提供了量化依据。
2. 代谢谱的性别二态性及其生物学意义： 该研究的一个重要突破在于识别了眼部代谢中的性别差异。通过对雌雄小鼠的对比分析发现，性别是影响眼部代谢物浓度的重要变量。例如，在雌性个体的视网膜与RPE/脉络膜复合体中，特定TCA中间产物的基线水平显著高于雄性。这种性别特异性的代谢印记，可能受性激素水平及相关代谢酶表达的差异化调控。这一发现为理解眼病发病率的性别差异提供了分子依据，并提示在开发针对线粒体功能的治疗策略时，必须将患者的性别作为核心生物学变量进行考量。
3. 代谢稳态的动态监测与比例分析： 研究人员进一步通过计算特定代谢产物的绝对浓度比值（如苹果酸/延胡索酸比值），评估了不同生理状态下线粒体酶的催化效率及氧化还原平衡。实验记录了代谢物水平在特定时间点的微小波动，这种动态演变特征表明眼部组织具备精密的代谢补偿机制。通过绝对定量数据建立的这一动态常模，为捕捉早期病理状态下的“代谢偏移”提供了敏感的生物标志物。
学术价值与临床启示
该研究通过对TCA循环产物的绝对量化，精确描绘了眼部组织的生物能量学版图。这一过程揭示了线粒体基质内复杂的底物转运与酶促反应动力学，及其在不同组织微环境下的自适应调整。
研究结论指出，眼部代谢的组织特异性与性别特异性是维持视觉系统生理稳态的内在要求。相关研究成果不仅为眼科代谢组学提供了可靠的参考数据集，也为阐明线粒体功能障碍在致盲性眼病中的致病机理提供了新视角。这标志着眼科研究正从宏观的功能描述向微观的代谢精准评估迈进，对于未来实现眼科精准医疗具有重要的理论支撑意义。
The complete study is accessible via https://doi.org/10.1016/j.edisc.2026.100018
About Eye Discovery
Eye Discovery is an open-access, peer-reviewed international academic journal, with ISSN 3117-4167. It is published quarterly by Elsevier and serves as the official journal of Eye & ENT Hospital of Fudan University, China.
Eye Discovery is dedicated to creating a high-end platform for ophthalmologists, scientists, and scholars worldwide to focus on innovative achievements in ophthalmology and interdisciplinary fields, and to promote academic dissemination and exchange.
Website: https://www.sciencedirect.com/journal/eye-discovery
Submit: https://www.editorialmanager.com/edisc/Default.aspx
From 2026 to 2028, the article processing charge ( APC ) will be waived.
Journal
Eye Discovery
Method of Research
Computational simulation/modeling
Subject of Research
Not applicable
Article Title
Absolute quantification of tricarboxylic acid (TCA) cycle intermediates in mouse ocular tissues reveals distinct tissue- and sex-specific mitochondrial metabolism
Article Publication Date
29-Mar-2026