《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：N-carbamylglutamate (NCG) supplementation in low-protein diets improving egg quality by regulating protein metabolism pathway of oviduct in laying hens
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研究人员旨在评估低蛋白日粮补充N-氨甲酰谷氨酸（N-carbamylglutamate，NCG）对产蛋母鸡生产力、蛋品质及可能调控机制的影响。将150只300日龄北京Ⅱ型蛋鸡随机分为5组：对照组、低蛋白日粮组（low-protein diet，LP）及补充0.
研究人员旨在评估低蛋白日粮补充N-氨甲酰谷氨酸（N-carbamylglutamate，NCG）对产蛋母鸡生产力、蛋品质及可能调控机制的影响。将150只300日龄北京Ⅱ型蛋鸡随机分为5组：对照组、低蛋白日粮组（low-protein diet，LP）及补充0.06%、0.12%或0.18% NCG的低蛋白日粮组。按重复记录每日采食量、产蛋数与蛋重，计算产蛋率、平均日采食量（average daily feed intake，ADFI）与饲料转化率（feed conversion ratio，FCR），并评定蛋品质。采集颈静脉血分离血清，用全自动生化分析仪测定多项生化参数。取输卵管膨大部蛋白分泌区液氮速冻供RNA测序（RNA sequencing，RNA-seq），并以实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR，RT-qPCR）结合Pearson相关分析验证。结果显示，低蛋白日粮中添加0.06%与0.18% NCG较LP组显著升高蛋重（P < 0.05）；0.06% NCG组白蛋白高度与哈夫单位较其余各组显著升高（P < 0.05）。0.12% NCG组血清尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）显著升高（P < 0.05），0.18% NCG组血清磷显著下降（P < 0.05）；0.06%与0.18% NCG组血清白蛋白（albumin，ALB）与一氧化氮（nitric oxide，NO）浓度较LP组显著升高（P < 0.05）。基因本体（Gene Ontology，GO）与京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）富集分析锁定差异表达基因与通路，发现细胞因子信号抑制因子3（suppressor of cytokine signaling 3，SOCS3）、整合素α8亚基（integrin subunit alpha 8，ITGA8）、血小板衍生生长因子受体α（platelet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRA）、血管紧张素转换酶（angiotensin-converting enzyme，ACE）、含血小板反应蛋白基序的解整合素金属蛋白酶1（A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 1，ADAMTS-1）及载脂蛋白L结构域包含蛋白1（apolipoprotein L domain containing 1，APOLD1）等关联PI3K/AKT/mTOR通路的基因受NCG调控。结论：低蛋白日粮补充0.06% NCG通过调控母鸡输卵管膨大部蛋白合成与分泌改善蛋重与蛋品质。
研究背景与立项依据
低蛋白日粮因可降低氮排放、缓解蛋白原料成本压力而在家禽业受关注。已有研究在肉鸡、鸭、鹌鹑中证实适度降粗蛋白并补晶体氨基酸不影响生长性能且减少氮排泄；但在蛋鸡中，低蛋白（如14%–15%粗蛋白）常伴随产蛋率、蛋重、蛋品质下降。N-氨甲酰谷氨酸（NCG）是内源精氨酸合成激活剂，可提升精氨酸族氨基酸可得性，既往报道其改善母代抗氧化、胎儿与胎盘生长、卵泡发育及生产性能。然而低蛋白条件下NCG对蛋鸡输卵管蛋白分泌机能与分子通路的作用尚未明确。研究人员因此设计梯度NCG补充实验，结合生产指标、血清生化与输卵管膨大部转录组，阐明其改善蛋品质的机制，论文发表于《Frontiers in Cell and Developmental Biology》。
主要技术方法概括
研究人员采用150只300日龄北京Ⅱ型蛋鸡，分对照组、低蛋白日粮组（14%粗蛋白）及0.06%/0.12%/0.18% NCG低蛋白组，每组10重复每重复3羽，定量饲喂7周（含预饲）。采集生产性能与蛋品质数据；颈静脉采血测血清总蛋白、ALB、球蛋白、BUN、钙、总磷、NO、精氨酸；取输卵管膨大部蛋白分泌区做HE染色；选优效0.06% NCG组做RNA-seq（Illumina HiSeq 2500，比对Gallus gallus 5.0，DESeq2筛|log2FC|≥1且FDR<0.05差异基因），GO与KEGG富集，并以RT-qPCR验证10个差异基因。统计用SPSS 20.0单因素ANOVA与Duncan法（P<0.05）。
研究结果
3.1 生产性能与蛋品质
低蛋白组较对照组未显著改变ADFI、FCR、产蛋率与蛋重；0.06%与0.18% NCG组蛋重显著高于LP组；0.06% NCG组白蛋白高度与哈夫单位显著高于其余各组，蛋壳强度有升势但不显著。表明0.06% NCG最利于蛋白品质。
3.2 血清生化
LP组血清NO与ALB低于对照组；0.06%与0.18% NCG组ALB与NO较LP组显著回升；0.12% NCG升BUN，0.18% NCG降总磷。提示NCG缓解低蛋白下蛋白合成与血管舒张相关指标劣化。
3.3 输卵管膨大部形态
HE切片示LP组休息期腺细胞胞质更密、腺腔不清；0.06% NCG组接近对照，分泌期腺腔充满白蛋白。说明NCG维持膨大部腺体分泌态结构。
3.4 基因表达与通路
RNA-seq质控合格（Q20>98%，Q30>94%）。LP vs 对照鉴547差异基因，0.06%NCG vs 对照581个，0.06%NCG vs LP仅28个。显著基因含SOCS3、ITGA8、PDGFRA、APOLD1上调，ACE、ADAMTS-1、WNT7A下调。GO富集见“蛋白定位于分泌颗粒”“生长因子结合”等；KEGG中0.06%NCG vs LP富集焦黏附、间隙连接、PI3K-AKT、肌动蛋白骨架调控，0.06%NCG vs 对照富集PI3K-AKT、MAPK、内质网蛋白加工。RT-qPCR与RNA-seq趋势一致。
讨论与结论翻译
讨论指出，低蛋白（降2%粗蛋白）本身未显著损生产性能但劣化蛋白高度与NO/ALB；0.06% NCG恢复白蛋白高度、哈夫单位及血清ALB、NO。转录层面，低蛋白下调ACE、ADAMTS-1、APOLD1抑制PI3K/AKT/mTOR；NCG上调SOCS3、ITGA8、PDGFRA、APOLD1等，激活PI3K/AKT/mTOR与MAPK，促进膨大部腺体蛋白合成分泌。SOCS3经JAK/STAT互作、APOLD1增强PI3K/Akt、ACE抑制该通路、PDGFRA与ITGA8分别入MAPK与黏附聚焦AKT，构成机制链。
结论：低蛋白日粮中添加0.06% NCG通过调控蛋鸡输卵管膨大部蛋白合成与分泌相关基因及PI3K/AKT/mTOR信号通路，改善蛋重与蛋品质。该研究为低蛋白蛋鸡日粮靶向添加NCG提供机制支撑。
