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本研究发现牛胃肠道前胃上皮细胞具有极强的抗氧化活性，其氧化磷酸化（OXPHOS）水平甚至超过心肌细胞和肝细胞（Cohen's d > 3.9）。研究通过单细胞转录组（1,793,854个细胞）和空间转录组分析，揭示了沿基底-腔面分化轴形成的代谢-氧化还原梯度。功能实验证实补充Cys-Cys-Cys或调控GPX1能增强线粒体呼吸、提升谷胱甘肽水平并加速上皮分化。LiP-MS鉴定出GPX1、GSTP1、COX7A2和COX6B1等介导抗氧化驱动代谢重塑的关键靶点，为通过抗氧化干预支持上皮发育提供了新策略。
氧信号传导与代谢重编程的细胞图谱
氧气信号传导是细胞稳态的核心调节机制，与代谢、生长和生存密切相关。在奶牛中，活性氧（ROS）与抗氧化剂失衡导致的氧化应激是产后主要挑战，会增加疾病易感性。本研究通过59个组织共1,793,854个细胞的单细胞转录组分析，系统绘制了牛组织氧气信号传导图谱，发现胃肠道上皮（特别是前胃）展现出最强的抗氧化活性，且与氧化磷酸化（OXPHOS）和糖酵解紧密耦合。
前胃上皮的代谢-氧化还原特征
研究发现前胃上皮的抗氧化能力显著高于肠道上皮，关键抗氧化模块如谷胱甘肽-二硫化物还原酶（log2 FC = 1.17）和过氧亚硝酸盐还原酶（log2 FC = 0.94）均显著富集。相关性分析显示，ROS模块与脂肪酸代谢、脂肪生成和OXPHOS呈强正相关（r > 0.65），而糖酵解与缺氧、PI3K-AKT-mTOR信号通路及MYC靶基因密切相关。值得注意的是，前胃上皮细胞的OXPHOS水平甚至超过心肌细胞和肝细胞（Cohen's d > 3.9），线粒体转录本比例高达5.06%，远高于其他高能耗细胞类型。
上皮分化过程中的代谢重塑
通过伪时间轨迹分析和空间转录组技术，研究揭示了前胃上皮沿基底-腔面分化轴的代谢动态变化。基底细胞表达KRT5和KRT14，棘细胞上调KRT6A，颗粒细胞则同时表达TGM3。随着分化进行，OXPHOS、三羧酸循环和脂肪酸代谢途径在伪时间0.6后显著增强，且线粒体编码基因COX1和COX3在腔面层特异性上调。转录因子分析发现ESRRA作为关键代谢调节因子，其靶基因涉及脂肪酸氧化酶和抗氧化蛋白。
抗氧化剂对代谢和分化的调控作用
功能实验证实，调控GPX1表达能直接影响OXPHOS基因和上皮分化标志物的表达。GPX1过表达使GSH/GSSG比值提升2.50倍，并显著增强ATP关联呼吸（p < 0.001）；而GPX1敲低则产生相反效应。补充三肽Cys-Cys-Cys（20 μg/mL）能更有效地提升细胞活力和细胞内GSH水平，同时诱导OXPHOS基因和上皮分化标志物表达。
蛋白质相互作用网络的解析
通过限制性蛋白酶解-质谱联用技术，研究鉴定了1223个与Cys-Cys-Cys相互作用的蛋白质，其中200个高置信度候选靶点富集于三羧酸循环、糖酵解/糖异生和硫代谢等通路。特别发现GPX1的蛋白酶可及区域（氨基酸72-90）与其保守的GSH结合域重叠，而GSTP1、COX7A2和COX6B1等氧化磷酸化组件也显示出特定的结合特征。
转化应用前景与验证框架
研究提出了一套多层级验证框架，包括细胞水平的氧消耗速率和GSH/GSSG比值检测，以及类器官模型的建立。抗氧化干预（如Cys-Cys-Cys，10-50 μg/mL）将在24小时内评估其安全性及对上皮分化和线粒体超微结构的影响。这些发现不仅为理解反刍动物上皮发育提供了新视角，也为通过营养策略改善奶牛健康和生产性能提供了理论依据。
综上所述，该研究通过多组学整合分析揭示了前胃上皮独特的代谢-氧化还原轴，证实抗氧化剂能主动驱动代谢重塑并促进上皮分化，为氧化应激相关疾病的防治提供了新思路。
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