iMeta | 浙大孙会增组-抗氧化驱动奶牛瘤胃上皮代谢重塑

本研究基于覆盖59种奶牛组织的单细胞转录组图谱（179万个细胞），系统解析了瘤胃上皮的氧化还原信号与能量代谢重编程之间的分子关联。背景：奶牛在产后面临氧化应激挑战，前胃作为营养吸收和病原暴露的关键界面，承受着最强的氧化压力，但其应激应答程序及对上皮分化的影响尚未阐明。研究目的：从单细胞分辨率系统性解析氧信号特征，揭示抗氧化活性如何调控线粒体氧化磷酸化和上皮谱系成熟，并验证抗氧化干预对代谢重塑的因果作用。结论：研究发现前胃上皮表现出全身最强的抗氧化活性，并与氧化磷酸化（OXPHOS）高度耦合；沿着基底层向腔面的分化轨迹，OXPHOS与抗氧化能力同步增强，形成协同的代谢-氧化还原梯度。功能实验证实，通过调控GPX1或补充微生物源低分子硫醇（如Cys-Cys-Cys）可增强线粒体呼吸，促进上皮分化。限制性蛋白水解-质谱分析筛选出GPX1、GSTP1、COX7A2和COX6B1作为关键候选靶点。该研究建立了反刍动物瘤胃上皮代谢重塑的细胞图谱，为通过营养或微生物干预提升组织稳态与生产性能提供了理论框架。