肉鸡内源性氨（NH3）的生成、解毒与排泄及其对生长性能、酸碱稳态和胰岛素作用的影响

《Animal Nutrition》：Genesis of intrinsic ammonia and its roles in broiler chickens

　　

氨（NH₃）是肉鸡舍中重要的大气空气污染物，对禽类和人类健康均有危害；然而，大气NH₃的来源是肉鸡体内的内源性NH₃（intrinsic NH₃）。这种内源性NH₃由消化道细菌发酵以及系统性氮代谢产生的内源性NH₃共同生成。内源性NH₃被代谢并以尿酸（uric acid）形式排泄；关键的是，排泄尿酸在垫料中挥发产生大气NH₃。因此，本综述聚焦于肉鸡内源性NH₃。重要的是，NH₃本身具有高度毒性，在禽类中可能比哺乳类更强；但正常情况下，NH₃与谷氨酸（glutamate）发生缩合反应生成谷氨酰胺（glutamine），该反应主要由肝脏中的谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase）催化而解毒。谷氨酰胺随后进入Krebs尿酸循环，转化为尿酸并排泄。已有报道显示，饲喂不同膳食蛋白质含量的玉米基础日粮肉鸡，其排泄物尿酸浓度为28.5至69.4 mg/g。解毒不足和血浆NH₃浓度升高会对肉鸡生长性能产生负面影响，尽管血液样品中NH₃浓度的准确测定并不简单。在低粗蛋白质（CP）日粮背景下，NH₃解毒不足更可能显现，其原因可能包括氨基酸不平衡、非结合氨基酸（non-bound amino acids）餐后分解代谢和/或日粮谷氨酸与谷氨酰胺浓度不足。L-肉碱（L-carnitine）可能具有保护作用并拮抗NH₃毒性。抗生素促生长剂（AGP）能够抑制肠道微生物产生NH₃，这可能有助于其提高生长性能。此外，NH₃在酸碱稳态中的作用至关重要，因为尿中铵离子（NH₄⁺）排泄是抵消代谢性酸中毒、排出酸的主要途径。NH₃可能影响胰腺胰岛素分泌和胰岛素抵抗，尽管胰岛素在禽类中的重要性尚不明确。同样，益生菌可能通过改变肠道微生物区系的分类组成来降低NH₃产生。本内源性NH₃综述旨在讨论其生成，即肠道细菌发酵和/或系统性代谢，以及上述主题。

研究背景：肉鸡舍大气NH₃是重要空气污染物，暴露限为25 ppm（17.4 mg/m²），可刺激眼和呼吸道黏膜、增加呼吸道病易感性，并影响采食、饲料转化率（FCR）和生长。大气NH₃的直接来源是垫料中排泄尿酸挥发，而排泄尿酸的前体是肉鸡内源性NH₃（intrinsic NH₃），即消化道微生物发酵产生并吸收入门循环的NH₃与系统性非蛋白氮、蛋白质和氨基酸代谢产生的内源性NH₃之和。NH₃固有毒性，必须解毒；解毒不足时血浆NH₃升高会损害生长性能。低粗蛋白质（CP）日粮是降低豆粕依赖、提升可持续性的方向，但可能因氨基酸不平衡、非结合氨基酸（NBAA）餐后分解、谷氨酸和谷氨酰胺不足而更易出现NH₃过载。血浆NH₃准确测定困难；NH₃还参与酸碱稳态、可能影响胰岛素分泌和敏感性；L-肉碱可能拮抗NH₃毒性；抗生素促生长剂（AGP）和益生菌可能通过抑制肠道产NH₃发挥作用。因此，研究人员综述内源性NH₃的生成及其作用，以服务减蛋白日粮和可持续肉鸡生产。

关键技术方法（≤250字）：本研究为综述，未开展原始动物试验，也未提供新的样本队列。研究人员归纳已发表文献与数据，并利用已发表肉鸡试验数据比较血浆NH₃与体重、采食、FCR等指标的相关/回归关系；汇总不同CP日粮下排泄尿酸和血浆NH₃资料；采用Duvaux et al.的数学建模方法估算远端回肠食糜中膳食、内源和微生物来源氨基酸比例；比较禽类尿酸排泄与哺乳类尿素排泄的氮代谢差异。引用数据涉及Donsbough et al.、Namroud et al.、Ospina-Rojas et al.、Aguihe et al.、Truong et al.、Greenhalgh et al.等研究。

研究结果：
1. 引言：综述指出，大气NH₃研究较多，但其根本来源是内源性NH₃；排泄尿酸在垫料中挥发形成大气NH₃。Donsbough et al.的数据显示血浆NH₃与尿酸呈强二次相关（r=0.849；P<0.001），血浆NH₃与FCR呈线性关系（r=0.700；P=0.003），高NH₃负荷与生长性能受损相关。

2. 内源性NH₃的生成：
2.1 消化道微生物活动：微生物利用蛋白质和氨基酸脱氨产生NH₃，且肠道吸收迅速。Karasawa and Nakita报告近端小肠30 min吸收70.3%，远端小肠吸收95.6%；Karasawa et al.报告盲肠30 min吸收92%。Rehman et al.发现盲肠食糜NH₃浓度高，但小肠食糜总量大，估算小肠NH₃量约为盲肠5倍；低pH偏向NH₄⁺而降低NH₃吸收。Okrathok et al.和Khempaka et al.表明膳食纤维或虾粉可改变盲肠NH₃和菌群。
2.2 系统性氨基酸分解与脱氨：肝脏是氨基酸分解的主要部位（支链氨基酸除外）；蛋白质周转中冗余或过量氨基酸经氧化脱氨或转氨进入内源性NH₃池。Urdaneta-Rincon and Leeson的胸肌蛋白质周转数据、Stoll et al.的门静脉NH₃数据以及He et al.的结果提示，肠黏膜利用谷氨酸等供能也可产生门静脉NH₃；减蛋白日粮中NBAA快速吸收可导致氨基酸不平衡。

3. 氨的生理作用：
3.1 NH₃在酸碱稳态中的作用：尿中NH₄⁺排泄是排酸的重要载体；肾近端小管谷氨酰胺酶催化谷氨酰胺生成NH₃和HCO₃^?，NH₄⁺以NH₄Cl等形式促进H⁺排泄。Long and Skadhauge报告母鸡尿中尿酸占52%、NH₄⁺占28%、磷酸占20%；代谢性酸中毒时谷氨酰胺动员。减蛋白日粮常含较多dl-蛋氨酸和赖氨酸·HCl，可促进代谢性酸中毒，并使膳食电解质平衡（DEB）下降。
3.2 氨与胰岛素分泌和敏感性：Feldman and Lebovitz、Sener et al.、Schlienger et al.等在大鼠或仓鼠离体胰腺组织中发现NH₃/NH₄⁺抑制胰岛素释放；高氨血症可增加胰岛素抵抗。禽类胰岛素重要性有争议，但年轻肉鸡可能对胰岛素敏感；减蛋白日粮相关代谢性酸中毒可干扰胰岛素信号。

4. 内源性氨的固有毒性：
4.1 NH₃的毒性与解毒：NH₃具有神经毒性，人血浆浓度通常维持低于40 μmol/L。肉鸡醋酸铵静脉半数致死剂量（LD₅₀）为2.72 mmol/kg，约为小鼠5.64 mmol/kg的一半。解毒主要经肝线粒体谷氨酰胺合成酶催化NH₃与谷氨酸缩合生成谷氨酰胺，后者进入Krebs尿酸循环；4分子NH₃合成尿酸需甘氨酸、2分子谷氨酰胺、天冬氨酸和2分子甲酰四氢叶酸。Selle et al.报告肉鸡排泄尿酸28.5—69.4 mg/g；Ospina-Rojas et al.等显示减CP升高血浆NH₃并降低增重和FCR，血浆NH₃约5 mmol/L接近毒性水平。
4.2 L-肉碱对NH₃毒性的保护作用：Greenhalgh et al.在160 g/kg CP日粮中添加75或150 mg/kg L-肉碱，显著改善增重、采食和FCR；L-肉碱促进脂肪酸β-氧化，并已知可抗急性高氨血症。Xu et al.显示L-肉碱降低腹脂；豆粕L-肉碱含量高，谷物较低，减CP日粮L-肉碱含量下降。人星形胶质细胞和大鼠研究亦提示L-肉碱的保护作用。

5. 血浆NH₃浓度测定：血样处理不当会使NH₃自发升高；Moss et al.发现室温放置4 h内NH₃呈二次增加，与谷氨酰胺脱酰胺和γ-谷氨酰转移酶活性有关。Macelline et al.采用立即冰浴、15 min内离心、?80 °C保存，发现CP由210降至190和170 g/kg时血浆NH₃由1.87升至2.04和2.19 μg/mL，并与增重负相关。五项研究113个观察总均值3.37 mmol/L，范围1.40—7.11 mmol/L，变异系数36.4%，提示需标准化测定方法。

6. 远端回肠食糜氨基酸池组成：采用Duvaux et al.模型和Truong et al.数据估算，对照日粮中膳食氨基酸比例由近端空肠91.2%降至远端回肠56.4%，内源氨基酸由9.89%升至22.4%，微生物氨基酸由0.16%升至16.9%。Greenhalgh et al.数据显示，小麦基础日粮CP由220降至180 g/kg使微生物氨基酸比例由29.9%升至38.6%，玉米基础日粮变化较小；提示小麦日粮可能增加小肠微生物量。

7. 促生长饲料添加剂：
7.1 AGP难以阐明的作模式：AGP作用机制长期未明；Visek提出AGP可抑制肠道微生物产NH₃。Fujita的试验中青霉素使增重提高19.8%、FCR改善6.51%，并降低嗉囊43.7%、小肠30.6%、盲肠30.0%的NH₃；Karasawa et al.报告20 mg/kg青霉素使盲肠NH₃降低41.2%。
7.2 益生菌尚不明确的作模式：Liu et al.发现Lactobacillus plantarum降低NH₃排放、血清NH₃和尿素氮及排泄物脲酶和铵氮；Chiang and Hsieh发现混合益生菌降低排泄物NH₃平均34.9%；Fang et al.发现枯草芽孢杆菌后生元使排泄NH₃降低达83.7%并改善生长。其作用可能涉及改变肠道菌群，使产NH₃少的乳杆菌占优、产NH₃多的梭菌和肠杆菌减少。

讨论部分强调：准确检测血浆NH₃是推进内源性NH₃研究的前提；同步测定门静脉和体循环NH₃有助判别来源，但肠黏膜氨基酸代谢会干扰判断；NH₃对胰岛素分泌和抵抗的影响、减蛋白日粮谷物基础、L-肉碱以及酸碱稳态和DEB管理均值得进一步研究。研究结论翻译：肉鸡血浆NH₃浓度超过5.0 mmol/L可能过高并损害生长性能，阈值可能更低，尚需澄清；这要求建立研究设施实际条件下准确测定血浆NH₃的方法。准确测定对推进内源性NH₃研究至关重要，识别重要来源有助于制定抑制NH₃产生的策略。若血样立即置冰水浴、随后尽快离心并将血浆于?80 °C保存，准确分析可能可行。同时测定门静脉（前肠系膜静脉）和体循环（肱静脉）NH₃浓度，可提示内源性NH₃来源的相对重要性，即消化道细菌发酵或内源性氮代谢；但肠黏膜氨基酸尤其谷氨酸分解会增加门静脉NH₃，可能混淆区分。NH₃影响肉鸡胰岛素分泌和胰岛素抵抗值得进一步研究，尽管胰岛素在禽类生理中的重要性不完全明确；年轻肉鸡可能对胰岛素敏感，胰岛素的合成代谢效应可能比通常认识更重要。减蛋白日粮的饲料谷物基础（玉米或小麦）有影响，小麦淀粉消化速率快于玉米；玉米日粮更持续的肠道葡萄糖吸收可能触发更持续的胰岛素分泌。日粮添加L-肉碱拮抗NH₃毒性值得研究，尤其减蛋白日粮L-肉碱浓度低于标准日粮；L-肉碱还可能降低脂肪沉积。最后，更好理解NH₃在鸡肉生产中的代谢作用，包括酸碱稳态和DEB，可增强产业可持续性。