《Poultry Science》：Dietary N-Carbamylglutamate Supplementation Improves Laying Performance, Lipid Metabolism, and Antioxidant Capacity in Huoyan Geese: Insights from Liver Transcriptomics
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本研究探讨了饲粮中添加N-氨甲酰谷氨酸（NCG）对豁眼鹅产蛋性能、蛋品质、脂质代谢和抗氧化能力的影响，并通过肝脏转录组学揭示了其潜在分子机制。研究人员将240只体质量和日龄相近的雌性豁眼鹅随机分为4组：对照组饲喂基础饲粮，3个试验组分别饲喂基础饲粮中添加0.0
本研究探讨了饲粮中添加N-氨甲酰谷氨酸（NCG）对豁眼鹅产蛋性能、蛋品质、脂质代谢和抗氧化能力的影响，并通过肝脏转录组学揭示了其潜在分子机制。研究人员将240只体质量和日龄相近的雌性豁眼鹅随机分为4组：对照组饲喂基础饲粮，3个试验组分别饲喂基础饲粮中添加0.06%、0.08%或0.12% NCG的饲粮。每组设6个重复，每个重复10只鹅。试验持续127 d（含7 d适应期）。试验结束时评估产蛋性能和蛋品质，并采集血清和肝脏样本用于脂质代谢和抗氧化生物标志物分析。对对照组和N1组的肝脏转录组进行测序。0.06% NCG（N1）组的产蛋率、平均蛋重、蛋壳强度、蛋壳厚度、蛋黄重和血清高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平显著高于对照组（P < 0.05）。N1组血清总胆固醇（T-CHO）、甘油三酯（TG）以及肝脏T-CHO、TG和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）显著降低（P < 0.05）。血清和肝脏中超氧化物歧化酶（SOD）活性显著增强（P < 0.05）。响应并非单调递增：0.06% NCG产生的改善效果最大，而0.12%组大多数指标与对照组无显著差异。转录组分析鉴定出两组间1,041个差异表达基因（DEGs）：N1组中137个上调，904个下调。经多重检验校正后，果糖和甘露糖代谢是唯一显著富集的KEGG通路，富集的基因本体（Gene Ontology）术语主要与核糖体和线粒体呼吸链功能相关。基因集富集分析（GSEA）进一步表明，NCG组中核糖体基因集被显著抑制，而没有任何基因集显著上调。总之，饲粮中添加0.06% NCG可改善豁眼鹅的产蛋性能、蛋品质、脂质代谢和抗氧化能力，并伴随与脂质和能量代谢、抗氧化防御及线粒体功能相关的肝脏转录组变化。
# 饲粮N-氨甲酰谷氨酸调控豁眼鹅产蛋性能、脂质代谢与抗氧化能力的肝脏转录组学机制
## 一、研究背景与科学问题
豁眼鹅是我国优质地方鹅种，以高产蛋量和强适应性著称，在大规模家禽生产中占据重要地位。然而，集约化生产模式日益导致产蛋率下降、蛋品质恶化、脂质代谢紊乱和氧化应激等问题，制约了鹅产业健康发展并降低养殖效益。因此，寻找安全有效的饲料添加剂，使其同时改善产蛋性能、代谢健康和抗氧化能力，已成为家禽营养学的研究重点。
N-氨甲酰谷氨酸（NCG）是N-乙酰谷氨酸的结构类似物，可激活Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）和氨甲酰磷酸合成酶I（CPS-I），促进谷氨酰胺或脯氨酸合成瓜氨酸，进而增强内源性精氨酸合成。与直接添加精氨酸相比，NCG在极低添加水平下即可发挥效用，具有成本优势。精氨酸是一氧化氮（NO）、多胺等生物活性分子的前体，参与血管舒张、免疫应答和细胞增殖。鉴于NO是脂质代谢的关键调控分子，NCG可能通过精氨酸-NO通路调节机体脂质代谢。已有证据表明，饲粮NCG添加可改善家禽生长性能、肉蛋品质、肠道健康、免疫功能和抗氧化能力，但关于NCG在产蛋鹅中的应用研究鲜有报道，其调控豁眼鹅产蛋性能、脂质代谢和抗氧化能力的功能作用及分子机制尚未被系统阐明。
肝脏是家禽脂质代谢和抗氧化防御的核心器官。与哺乳动物不同，禽类肝脏合成绝大部分脂肪酸，既提供能量，又支持全身细胞膜合成。家禽肝脏脂质代谢还受肠-肝轴调控。已有研究通过蛋鸡肝脏转录组分析发现，NCG添加上调CPT1A等脂肪酸氧化相关基因，下调FASN等脂肪酸合成相关基因，提示NCG通过AMPK和PPAR信号通路调节肝脏脂质代谢。此外，NCG处理可显著提高蛋鸡血浆、肝脏和肠道中NO水平及一氧化氮合酶（NOS）活性，表明NO升高可能有助于缓解氧化应激。然而，这些研究主要集中于鸡，在水禽（如鹅）中的系统性研究仍然有限。
基于上述背景，本研究系统评估了梯度NCG添加（0.06%、0.08%、0.12%）对豁眼鹅产蛋期产蛋性能、蛋品质、血清和肝脏脂质谱及抗氧化能力的影响，并结合肝脏转录组测序（RNA-seq）比较对照组和最佳添加组，旨在鉴定差异表达基因（DEGs）及其富集的代谢和信号通路，从而阐明NCG改善产蛋性能和代谢健康的分子机制。本研究的创新性在于首次在水禽中检验以下假设：梯度NCG添加可改善豁眼鹅产蛋性能和蛋品质；这些改善伴随脂质代谢和抗氧化能力的可测量变化；响应并非单调，较高添加水平不一定产生更大效应。
## 二、主要技术方法
研究人员选用240只250日龄、产蛋率为19.0% ± 1.0%的雌性豁眼鹅，随机分为4组：对照组（C）饲喂基础饲粮，N1、N2、N3组分别添加0.06%、0.08%、0.12% NCG，每组6个重复，每重复10只鹅。基础饲粮为玉米-豆粕型颗粒料。试验期127 d（含7 d适应期）。试验结束后评估产蛋性能和蛋品质，采集血清和肝脏样本，使用酶法比色试剂盒测定脂质代谢指标（T-CHO、TG、LDL-C、HDL-C）和抗氧化指标（SOD、GSH-Px、MDA）。对C组和N1组肝脏进行RNA-seq（每组4个文库通过质控），利用HISAT2比对参考基因组、featureCounts定量、DESeq2鉴定DEGs（|log2 fold change| > 1且校正P < 0.05），通过KEGG和GO富集分析及基因集富集分析（GSEA）解析功能通路，并用qRT-PCR验证14个DEGs。数据以重复栏（n=6）或个体（n=6）为统计单位，采用单因素方差分析和Duncan多重比较。
## 三、研究结果
### 1. 产蛋性能与蛋品质
与对照组相比，N1组产蛋率显著提高（P < 0.05），N2组也显著高于对照组，但N3组与对照组无显著差异。所有NCG添加组的平均蛋重均显著高于对照组，N1组最高。各组平均日采食量和料蛋比无显著差异。蛋品质方面，NCG添加组的蛋壳强度均显著高于对照组，N1组提高45.3%；N1组蛋壳厚度和蛋壳重也显著增加；N1和N2组蛋黄重显著增加。各组蛋形指数、蛋黄颜色、蛋白高度和哈夫单位无显著差异。N1和N2组的相对蛋壳重和相对蛋黄重显著高于对照组。
### 2. 血清和肝脏脂质代谢标志物
N1组血清T-CHO显著低于对照组；N1和N2组血清TG显著低于对照组；N1组血清HDL-C显著高于对照组；各组血清LDL-C无显著差异。肝脏中，N1和N2组T-CHO和LDL-C显著低于对照组；N1组TG显著低于对照组；N1和N2组HDL-C显著高于对照组。N3组大多数脂质指标与对照组无显著差异，但血清和肝脏HDL-C均显著高于对照组。
### 3. 血清和肝脏抗氧化标志物
N1组血清SOD活性显著高于对照组，肝脏SOD活性也显著增强；N2组血清MDA显著低于对照组；N1组肝脏GSH-Px活性显著高于N3组，但与对照组无显著差异；各组肝脏MDA浓度无显著差异。
### 4. 肝脏转录组图谱
C组与N1组比较共鉴定出1,041个DEGs，其中137个上调、904个下调。层次聚类和主成分分析（PC1解释36.56%方差）显示两组表达模式明显分离。GO富集分析显示DEGs主要涉及核糖体生物发生与翻译（如RPS18、RPS28、RPS27、RPL35A、RPL36），以及线粒体呼吸链复合体、线粒体内膜和线粒体蛋白复合体相关条目。KEGG过表达分析显示，经多重检验校正后，果糖和甘露糖代谢是唯一显著富集的通路（校正P=0.001）。
### 5. 基因集富集分析
GSEA显示，N1组中负富集分数最高的基因集包括核糖体、甘油酯代谢、果糖和甘露糖代谢、糖酵解/糖异生、碳代谢和半乳糖代谢；正富集分数最高的基因集包括多梳抑制复合体、孕酮介导的卵母细胞成熟、细胞因子-细胞因子受体互作、ECM-受体互作和GnRH信号。仅核糖体基因集达到校正P < 0.05（NES=-1.76，校正P=0.031）。这表明NCG添加伴随核糖体和碳水化合物代谢基因集的协同抑制，而非单一通路的激活。
### 6. qRT-PCR验证
对NDUFV1、TKFC、KEAP1、GSS、NOS3、COX5B、SDHC、RPS18、PRDX6、APOA2、EIF4B、CREB3L3、CFAP69和SLC6A9共14个DEGs进行qRT-PCR验证，结果显示13个基因在N1组下调、CFAP69上调，所有基因的表达变化方向与RNA-seq结果一致，证实转录组数据可靠。
## 四、讨论与结论
### 讨论要点
关于产蛋性能，NCG可能通过精氨酸-NO通路扩张血管、改善卵巢和输卵管微循环，优化营养供应，促进卵泡发育和排卵；精氨酸还可通过mTOR信号通路调节蛋白质合成，这可能是平均蛋重增加的原因之一。值得注意的是，NCG效应并非单调——0.06%组效果最佳，而0.12%组与对照组无显著差异，可能与精氨酸及其代谢产物（氨、多胺）蓄积引发的负反馈调节有关。
蛋壳品质方面，NCG可能通过精氨酸-NO通路增加子宫血流、提高钙供给效率，且精氨酸作为胶原合成前体可增强壳腺胶原基质结构，为碳酸钙沉积提供更稳定支架。但本研究未测定子宫血流、NO和NOS活性，该解释仍需验证。
脂质代谢方面，NCG降低血清和肝脏T-CHO、TG、LDL-C并升高HDL-C，提示其对机体脂质代谢有正向调节作用。肝脏APOA2（HDL主要载脂蛋白）下调，与血清HDL-C升高和蛋黄重增加一致。肝脏TG降低可能反映VLDL合成和分泌增强（将肝脂转运至发育卵泡用于蛋黄沉积），而非单纯增强肝内脂质分解，因为血浆VLDL、TG、肝APOB/MTTP表达和VLDL周转率均未测定。关于精氨酸-NO-AMPK轴的假设——NO激活AMPK进而抑制ACC、解除对CPT1A的抑制并促进脂肪酸β氧化——因NOS3下调、且未测量AMPK磷酸化与SREBP-1c活性，仍需直接验证。GSEA显示氧化磷酸化通路呈下调趋势，可能反映能量代谢的精细调节：当脂肪酸氧化提供充足能量底物时，线粒体基础氧化磷酸化水平适度下调以避免过度产热和ROS生成。
抗氧化能力方面，N1组血清和肝脏SOD活性显著升高、血清MDA降低，表明NCG有效增强抗氧化防御并减少脂质过氧化损伤。但抗氧化基因PRDX6在转录水平下调，提示单个抗氧化基因的转录响应并不一致。KEAP1在N1组下调，可能使Nrf2释放并核转位，启动SOD、CAT、GSH-Px等下游抗氧化基因转录；然而NO/NOS活性、Nrf2蛋白丰度及核转位和ARE活性均未测定，KEAP1-Nrf2-ARE轴的参与仍需验证。
肝脏转录组揭示的核心通路方面，核糖体通路被显著抑制，提示NCG可能在一定程度上抑制非必需结构蛋白合成，将氨基酸资源重新导向更具功能意义的抗氧化酶和代谢酶，这或可解释产蛋性能改善的同时蛋白高度无显著变化。与能量代谢下调形成鲜明对比的是，GSEA显示果糖和甘露糖代谢及糖酵解/糖异生基因集上调，提示NCG增强了碳水化合物代谢活性，糖酵解可快速产生ATP并为甘油三酯合成、氨基酸转氨和核苷酸生成提供碳骨架。KEGG中磷酸戊糖通路显著富集，该通路不仅为脂质合成和抗氧化提供NADPH，还产生核糖-5-磷酸供核苷酸合成，满足卵泡发育和细胞增殖的底物需求。GSS（谷胱甘肽合成限速酶）下调表明通路富集不意味着所有基因协同上调，SOD活性升高并未伴随谷胱甘肽合成的转录激活。线粒体自噬基因集在过表达分析中富集但GSEA呈下调趋势，因两种分析方法回答的问题不同，结果并不矛盾，且转录丰度不能衡量自噬通量，NCG是否改变线粒体自噬仍需通过LC3B-II/LC3B-I比值或p62/SQSTM1丰度等直接检测验证。
### 研究结论
总之，饲粮中添加NCG改善了豁眼鹅的产蛋性能、蛋品质、脂质代谢和抗氧化能力，在本试验条件下推荐0.06% NCG为适宜添加水平。肝脏转录组分析揭示了与脂质代谢、能量代谢、抗氧化防御和线粒体功能相关的分子变化。这些发现为NCG在鹅生产中的应用提供了理论基础，并为未来优化家禽营养策略、改善产蛋性能和代谢健康提供了见解。
