《Foods》：Dietary N-Carbamylglutamate Modulates Muscle Growth, Nutrient Composition, and Metabolic Profiles in Danzhou Chickens
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本研究评估了日粮N-氨甲酰谷氨酸（NCG）对儋州鸡肌肉生长、营养组成和代谢谱的剂量依赖性效应。研究人员将480只1日龄雌性儋州雏鸡随机分配到补充0、400、800或1200 mg/kg NCG的日粮组中，饲养35天后于35日龄屠宰。400–800 mg/kg的
本研究评估了日粮N-氨甲酰谷氨酸（NCG）对儋州鸡肌肉生长、营养组成和代谢谱的剂量依赖性效应。研究人员将480只1日龄雌性儋州雏鸡随机分配到补充0、400、800或1200 mg/kg NCG的日粮组中，饲养35天后于35日龄屠宰。400–800 mg/kg的NCG改善了生长性能，提高了粗蛋白和游离氨基酸（精氨酸、蛋氨酸）含量，并以肌肉特异性方式改变了脂肪酸组成，表现为胸肌单不饱和脂肪酸（MUFA）增加和腿肌花生四烯酸及二十二碳六烯酸（DHA）降低；总多不饱和脂肪酸（PUFA）无显著差异。组织学分析显示，NCG增加了腿肌肌纤维横截面积和Feret直径，同时伴随纤维密度的降低。在机制层面，NCG以与IGF-1/IRS2/PI3K/Akt/FoxO1轴调节一致的方式改变了IRS2、IGF1、MyoG、AKT1和FOXO1的mRNA表达。代谢组学提示其与嘌呤代谢存在关联；然而，该发现属于探索性结果，并不能确立因果关系。整合多组学分析揭示了嘌呤代谢与脂质代谢之间的串扰。在所测试的剂量中，800 mg/kg对多个终点指标产生了最大响应；然而，研究人员未拟合正式的剂量优化模型，最佳剂量仍有待确定。1200 mg/kg剂量未进一步改善大多数终点指标，表明存在非线性剂量反应。本研究提供了首个多组学证据，证明NCG通过协同调控合成代谢信号、嘌呤代谢和脂质重塑来调节本土鸡的肌肉生长、营养组成和代谢谱。研究人员未进行直接的肉品质测定；因此，对食用品质、加工品质、氧化稳定性和消费者偏好的影响仍有待确立。
论文解读文章
一、研究背景与科学问题
鸡肉是全球范围内占主导地位的高品质蛋白质来源，其产量、营养价值和食用特性直接决定禽肉产业的利润与市场竞争力。儋州鸡是海南本土品种，于2023年列入《国家畜禽遗传资源品种名录》，因其风味浓郁、骨细肉紧而受到消费者青睐，适合白切、盐焗等烹饪方式，在高档禽肉市场具有广阔前景。然而，该品种的大规模养殖面临个体生长不均匀、肌肉嫩度不足和营养优化空间有限等多重瓶颈。最为关键的是，调控其肌肉生长的分子机制尚不明确，这限制了针对优质肉品质的定向育种。
肌肉生长依赖于蛋白质合成与降解之间的动态平衡，这一平衡的效率影响屠宰产量、肌纤维形态以及肉品的感官和营养属性。胰岛素样生长因子1（IGF1）/胰岛素受体底物2（IRS2）/蛋白激酶B（AKT1）/叉头框蛋白O1（FOXO1）信号级联是调控禽类肌肉蛋白质周转的核心枢纽。然而，IRS2/PI3K/Akt/FoxO1通路在家鸡骨骼肌中激活的直接证据仍然有限。
N-氨甲酰谷氨酸（NCG）与N-乙酰谷氨酸结构相似，是尿素循环的关键中间体，可激活氨甲酰磷酸合成酶I（CPS-I）——畜禽内源性精氨酸合成的限速酶。NCG在无需额外补充精氨酸的情况下促进谷氨酰胺和脯氨酸向精氨酸的转化。然而，鸟类与哺乳动物的精氨酸代谢存在差异，家禽中CPS-I-精氨酸通路的直接证据仍然有限。此前研究已表明NCG可促进儋州鸡的生长和免疫，但其对肌肉生长、营养组成和代谢谱的影响尚不清楚。现有研究多仅测试单一表型性状或通路基因，缺乏整合生长性能、肌肉形态、氨基酸和脂肪酸营养及多组学分子分析的多维研究体系。基于此，本研究以儋州鸡为对象，系统评估NCG对肌肉生长和肉品质的调控效应及其分子机制。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员采用单因子完全随机试验设计，将480只1日龄雌性儋州雏鸡随机分为4组，分别饲喂添加0（CON）、400（N1）、800（N2）和1200（N3）mg/kg NCG的基础日粮，试验期为35天。雏鸡由海南热科源生态养殖有限公司提供，试验在中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所标准化禽舍中进行。以栏为生长性能的试验单元（每组6栏），组织相关指标每组6只鸡。主要技术方法包括：生长性能测定（第1天和第35天个体称重及栏级采食量记录）；常规营养成分检测（水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分按国家标准方法测定）；肌苷酸（IMP）采用高效液相色谱（HPLC）定量；游离氨基酸采用氨基酸分析仪检测；脂肪酸组成经皂化、甲酯化后采用气相色谱（GC）分析；肌肉组织经石蜡包埋、苏木精-伊红（H&E）染色后进行组织形态学观察；转录组测序（RNA-seq）基于Illumina NovaSeq平台进行，差异表达基因（DEGs）筛选标准为|log?(倍数变化)|≥1且校正p值<0.05；代谢组学采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析；关键基因表达采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）验证。
三、研究结果
3.1 生长性能：日粮NCG水平显著影响终末体重（FBW）、平均日增重（ADG）和饲料转化率（FCR），三者均呈现二次响应。各组平均日采食量（ADFI）无显著差异，表明NCG通过提高营养利用效率而非刺激采食来改善生长。
3.2 肌肉组成：胸肌和腿肌粗蛋白含量均受NCG显著影响，胸肌呈线性响应，腿肌呈二次响应。水分、脂肪、灰分和肌苷酸（IMP）含量在各组间无显著差异。
3.3 游离氨基酸谱：胸肌中苯丙氨酸、精氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸含量受NCG显著影响，其中精氨酸同时呈现线性和二次响应；总氨基酸含量呈二次响应。腿肌中精氨酸和蛋氨酸含量显著改变，精氨酸同时呈线性和二次响应。
3.4 脂肪酸组成：胸肌中花生四烯酸（C20:4n6）、二十二碳六烯酸（C22:6n3）和总单不饱和脂肪酸（∑MUFA）含量显著改变，均呈二次响应。腿肌中花生四烯酸和DHA含量显著降低，前者呈线性和二次响应，后者呈线性响应。总多不饱和脂肪酸（PUFA）无显著差异。
3.5 肌纤维性状：胸肌肌纤维密度受NCG显著影响并呈二次响应。腿肌肌纤维面积、Feret直径和纤维密度均显著改变，前两者呈二次响应，后者同时呈线性和二次响应，表明NCG诱导肌纤维肥大。
3.6 肌肉转录组分析：与对照组相比，N1组有6个下调、10个上调DEGs；N2组有9个下调、14个上调DEGs；N3组有49个下调、49个上调DEGs。IRS2和ABCA1为三组比较中共享的注释DEGs。KEGG富集分析显示胆固醇代谢、脂肪细胞因子信号通路、FoxO信号通路和嘌呤代谢显著富集。
3.7 代谢组学分析：N1、N2和N3组分别鉴定出43、64和81个差异代谢物。腺嘌呤在NCG组中相对丰度降低。KEGG富集分析确定嘌呤代谢、ABC转运蛋白、半胱氨酸和蛋氨酸代谢以及色氨酸代谢为关键通路。
3.8 实时荧光定量PCR验证：在胸肌和腿肌中，ABCA1、IRS2、IGF1、MyoG、AKT1和FOXO1的表达均受NCG显著影响。IRS2表达呈线性响应，IGF1、MyoG、AKT1和FOXO1呈二次响应，与转录组结果一致。
3.9 转录组与代谢组整合分析：相关分析显示差异代谢物与DEGs之间存在显著关联。嘌呤代谢在转录组和代谢组来源的KEGG富集分析中均显著富集，表明该通路是NCG作用的核心枢纽。
四、讨论与结论
本研究表明，400–800 mg/kg的NCG通过上调IRS2表达，激活IGF-1/IRS2/PI3K/Akt/FoxO1信号轴，促进蛋白质合成并抑制降解，从而诱导肌纤维肥大并改善生长效率。嘌呤代谢的富集和腺嘌呤丰度降低提示该通路为肌肉肥大提供能量和核酸物质基础。ABCA1上调及胆固醇代谢通路富集表明脂质重塑参与肌纤维肥大过程中的膜结构维持。1200 mg/kg高剂量未进一步改善多数指标，可能涉及过量精氨酸激活精氨酸酶加速自身分解、过量一氧化氮（NO）诱导氧化应激以及mTORC1介导的IRS2负反馈抑制等机制。研究人员仅测定了mRNA表达而未评估蛋白丰度或磷酸化水平，通路激活仍属推断性质；未进行直接的肉品质测定，食用品质、加工品质和氧化稳定性相关结论需进一步验证；仅使用雌性鸡，结果是否具有性别特异性尚待研究。
结论：日粮添加400–800 mg/kg NCG可改变儋州鸡的肌肉组成、营养特性和肌肉发育，其中800 mg/kg在所测指标中产生最有利的整体响应。该效应与IGF-1/PI3K/Akt/FoxO1信号轴相关基因mRNA表达的改变有关，包括IRS2转录水平上调和FOXO1抑制。整合多组学分析提示其与嘌呤代谢可能存在关联，但因果关系和风味效应需进一步验证。这些发现勾勒出NCG可能调节肌肉生长、组成和代谢的多层次调控网络，为本土鸡生产的精准营养干预提供了基础。直接肉品质测定对于确定这些分子和组成变化是否能改善食用品质、加工品质、氧化稳定性或消费者偏好是必要的。
