《Healthcare》：Skeletal Muscle Gene Expression in Nellore Cattle Fed Guanidinoacetic Acid During the Growing and Finishing Phases
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本研究评估了不同水平的胍基乙酸（guanidinoacetic acid, GAA） supplementation 对内洛尔牛（Bos indicus）在生长期和育肥期骨骼肌中与肌生成、蛋白质转换和能量代谢相关的基因转录丰度的影响。研究人员对51头公牛在生长
本研究评估了不同水平的胍基乙酸（guanidinoacetic acid, GAA） supplementation 对内洛尔牛（Bos indicus）在生长期和育肥期骨骼肌中与肌生成、蛋白质转换和能量代谢相关的基因转录丰度的影响。研究人员对51头公牛在生长期补充0、3、6或9 g GAA·kg-1 supplement干物质（DM），在育肥期补充0、0.3、0.6或0.9 g GAA·kg-1 dietary DM。在每个阶段结束时采集最长胸肌（Longissimus thoracis）样本进行RT-qPCR分析。在生长期，GAA supplementation增加了与肌源性调节（PAX7、MYF5和MYOG）和合成信号（MTOR和EIF4E）相关的基因转录丰度，形成了与肌源性调节和蛋白质转换基因调节一致的转录谱，且反应在不同剂量间有所不同。在育肥期，持续的GAA supplementation降低了MYF5、MYOG、EIF4E、FBXO32和SLC2A4的转录丰度，而MTOR和GSK3B则随GAA剂量增加呈现正向二次响应。然而，这些分子反应并未伴随生长性能、胴体特征或大多数肉品质变量的改善。在生长期和育肥期末观察到的基因表达差异应结合日粮、管理、饲喂系统和GAA暴露时长等因素进行解读。
研究背景与问题
骨骼肌的生长和发育是决定肉牛生产性能、胴体性状和肉品质的主要因素。出生后骨骼肌的生长主要通过现有肌纤维的肥大实现，这一过程依赖于卫星细胞的激活、增殖和融合，并由复杂的转录因子和信号通路网络调控。营养和饲料添加剂直接影响这一调控过程。胍基乙酸（GAA）是肌酸的自然前体，可通过肌酸-磷酸肌酸系统提高能量生物利用度，并节省精氨酸和甘氨酸用于其他合成代谢途径。然而，GAA诱导的肌肉生长和分化变化是否依赖于发育阶段尚不清楚，且在瘤牛（Bos indicus）中的分子证据有限。因此，有必要阐明GAA supplementation在瘤牛中依赖于发育阶段的分子响应。
研究目的与结论
研究人员假设，补充递增剂量的GAA会调节骨骼肌中参与卫星细胞活性、肌生成、蛋白质转换和能量代谢的基因表达，且响应取决于动物的发育阶段、管理系统、日粮和GAA暴露时长。为此，研究人员评估了在放牧生长期和舍饲育肥期内洛尔公牛补充递增剂量GAA后，其骨骼肌中与卫星细胞活性和肌源性分化、合成信号、蛋白水解和葡萄糖摄取相关基因的表达。结果表明，GAA supplementation在生长期上调了与肌源性调节和合成信号相关的基因转录丰度，而在育肥期则下调了部分肌生成和翻译起始因子的表达，同时上调了负向调控因子。这些分子响应并未转化为可测量的生长性能或胴体性状改善，但可能与烹饪损失等肉品质指标相关。研究揭示了GAA对骨骼肌基因表达的阶段性调控作用，强调了生理阶段、日粮和管理条件在解释这些响应中的重要性。
主要技术方法
研究人员使用了来自圣保罗大学Fernando Costa校区的51头断奶后内洛尔公牛。实验分为生长期（280天，放牧）和育肥期（94天，舍饲）。在生长期，动物被分配到四个处理组：对照组（CON）以及每公斤补充料干物质（DM）添加3、6或9克GAA的处理组（GAA3、GAA6、GAA9），每组3个永久性动物群作为实验单元。在育肥期，动物转入饲料场，接受相同处理的日粮，GAA浓度调整为每公斤日粮DM含0、0.3、0.6或0.9克，使用电子饲槽控制个体采食量。在生长期结束前一周，对所有动物进行最长胸肌活检；在屠宰时，从同一批动物中收集肌肉样本。采用RT-qPCR技术检测11个目标基因的转录丰度，以ACTB和CASC3作为内参基因，使用2-ΔΔCt方法计算相对表达量。统计分析使用SAS软件的MIXED过程，分别对生长期和育肥期数据进行线性与二次多项式对比分析。
研究结果
3.1 胍基乙酸补充的表型响应
如Soares等人先前报道，GAA supplementation未影响生长期或育肥期的生产性能、胴体超声测量值、屠宰后胴体特征或大部分肉品质指标。唯一的例外是烹饪损失，随着GAA supplementation呈线性降低，GAA9组的值最低。
3.2 胍基乙酸补充对骨骼肌基因表达的影响
生长期末：
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PAX7：呈二次效应，GAA3组的转录丰度高于CON和GAA9组。
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MYF5：呈二次效应趋势，GAA3组的转录丰度高于CON组。
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MYOG：呈二次效应，GAA3组的转录丰度高于CON组。
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IGF1R：呈线性效应趋势，转录丰度随GAA剂量增加而逐渐升高。
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MTOR和EIF4E：呈线性效应，转录丰度随GAA supplementation增加而升高，其中MTOR在GAA6和GAA9组较高，EIF4E在GAA9组最高。
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GSK3B：呈线性和二次效应，所有GAA supplementation组的转录丰度均低于CON组，GAA6组最低。
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FBXO32：呈二次效应，GAA3组的转录丰度最高。
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TRIM63：呈二次效应，GAA9组的转录丰度高于其他组。
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MYOD和SLC2A4：无处理效应。
育肥期末：
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PAX7：呈线性和二次效应，GAA6组的转录丰度高于CON和GAA3组。
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MYF5：呈线性和二次效应，所有GAA supplementation组的转录丰度均低于CON组。
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MYOG：呈线性下降，GAA6和GAA9组的转录丰度低于CON组。
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MTOR：呈线性和二次效应，GAA3和GAA6组的转录丰度高于CON组。
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EIF4E：呈线性和二次效应，所有GAA supplementation组的转录丰度均低于CON组，GAA9组最低。
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GSK3B：呈线性和二次效应，所有GAA supplementation组的转录丰度均高于CON组，GAA3组最高。
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FBXO32：呈线性下降，GAA6和GAA9组的转录丰度低于CON组。
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TRIM63：呈线性和二次效应，GAA3组转录丰度低于CON组，而GAA9组高于CON组。
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SLC2A4：呈线性效应，所有GAA supplementation组的转录丰度均低于CON组，GAA9组最低。
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MYOD和IGF1R：无处理效应。
讨论总结
GAA作为肌酸前体，可能通过提高磷酸肌酸可用性来影响肌肉能量代谢和蛋白质转换相关的转录响应。在生长期，GAA supplementation调节了与卫星细胞活性、肌源性分化和合成信号相关的基因，如PAX7、MYF5、MYOG、MTOR和EIF4E的上调，以及负向调控因子GSK3B的下调，同时伴随蛋白水解标记物FBXO32和TRIM63的变化，这可能反映了蛋白质重塑的转录模式。然而，这些分子变化并未带来生长性能的改善。在育肥期，持续的GAA supplementation导致PAX7上调与MYF5和MYOG下调并存，表明肌原性活动减弱，这与动物达到更高生理成熟度的背景一致。合成信号方面，MTOR在中低剂量下上调，但下游的EIF4E下调且抑制因子GSK3B上调，暗示蛋白质合成机制激活减弱。SLC2A4的线性下调可能反映了葡萄糖转运的转录调控，可能与肌酸介导的糖原节约效应有关。尽管观察到分子层面的调控，但这些响应并未转化为生产性能和胴体性状的改善。生长期与育肥期间差异显著的转录模式，应结合生理成熟度、日粮类型、管理系统、GAA暴露时长和采样方法的差异来解释。
研究结论翻译
补充胍基乙酸在生长期调节了与肌生成以及蛋白质合成和降解途径相关的基因转录丰度，显示出剂量依赖性响应。在育肥期，持续暴露于胍基乙酸调节了参与代谢调控和能量代谢的基因转录丰度，其响应随GAA添加水平而变化。总体而言，这些发现表明GAA supplementation调节了骨骼肌基因表达，并在生长期和育肥期末观察到不同的转录模式。然而，由于生产阶段在日粮、管理条件、GAA暴露时长和采样程序上存在差异，这些差异不能完全归因于生理阶段或肌肉发育。
