《Life》：Glutamine and Its Precursors Supplementation Improve Growth Performance and Immunity and Regulate Gastrointestinal Microbiota of Suckling Lambs
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本研究系统比较了日粮补充谷氨酰胺（Gln）及其前体谷氨酸（GA）和α-酮戊二酸（AKG）对哺乳期羔羊生长性能、血清抗氧化与免疫指标以及胃肠道多区域微生物群的影响。研究选取40只健康、体重相近（7.37 ± 1.18 kg）且日龄相近（7 ± 0.8 d）的哺乳
本研究系统比较了日粮补充谷氨酰胺（Gln）及其前体谷氨酸（GA）和α-酮戊二酸（AKG）对哺乳期羔羊生长性能、血清抗氧化与免疫指标以及胃肠道多区域微生物群的影响。研究选取40只健康、体重相近（7.37 ± 1.18 kg）且日龄相近（7 ± 0.8 d）的哺乳期湖羊羔羊，随机分为4组（每组n = 10）：对照组（CON，不添加任何添加剂）以及3个处理组（GA、AKG和Gln），各处理组每只动物每日补充相应添加剂2 g。试验期为42 d。3种添加剂均表现出提高终末体重的趋势（p = 0.056），并显著提高羔羊平均日增重（ADG）（p < 0.05）。GA补充在整个试验期内提高了干物质采食量（DMI）（p < 0.05），而AKG和Gln仅在后期（d 21–42）提高了干物质采食量（p < 0.05）。各组料重比（F:G）无显著差异（p > 0.05）。与CON组相比，3个处理组血清过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性及总抗氧化能力（T-AOC）均升高，同时免疫球蛋白A（IgA）和免疫球蛋白G（IgG）含量增加（p < 0.05）。此外，3个处理组丙二醛（MDA）浓度均降低（p < 0.05）。同时，GA补充降低了瘤胃α多样性，并提高了丁酸产生菌Ruminococcaceae UCG-014的丰度（p < 0.05）。3种干预均一致性降低了回肠肠道病原菌Escherichia-Shigella的丰度（p < 0.05）。相关性分析显示，瘤胃Treponema 2丰度与ADG呈负相关，而空肠Methylobacterium和回肠[Eubacterium] coprostanoligenes group与终末体重或ADG呈正相关。综上，谷氨酰胺及其前体在调节胃肠道菌群多样性与组成、增强抗氧化和免疫功能以及改善哺乳期羔羊生长性能方面发挥重要作用。
该论文发表于《Life》，聚焦反刍动物早期营养调控这一重要问题。羔羊哺乳期是生长发育最快、也是死亡率较高的关键阶段。与成年反刍动物相比，新生羔羊胃肠道发育尚未完善，表现为肠道屏障功能较弱、消化酶分泌不足、微生物定植不稳定，因而更易受到Escherichia coli、Salmonella等病原体侵袭，继发腹泻、代谢紊乱、免疫功能受损及生长停滞。与此同时，肉羊产业长期存在断奶前死亡率高、早期生长缓慢、生产效率偏低等瓶颈。因此，如何通过营养干预促进哺乳期羔羊肠道发育、提升免疫与抗氧化能力并优化微生态环境，具有明确的理论价值和生产实践意义。
谷氨酰胺（Gln）是机体内最丰富的条件性必需氨基酸，是肠上皮细胞、淋巴细胞和巨噬细胞的重要能量底物，在维持肠黏膜完整性、促进上皮修复和增强屏障功能方面具有关键作用。但Gln稳定性和溶解性相对较差，在水溶液或饲料加工储存过程中可能发生环化并生成焦谷氨酸等产物，从而限制应用。谷氨酸（GA）和α-酮戊二酸（AKG）既是Gln代谢途径中的重要中间体，也是其前体物质，具有更高稳定性，并可能通过再合成Gln、参与谷胱甘肽（GSH，谷胱甘肽）代谢及三羧酸循环等途径发挥与Gln相似甚至更优的生理效应。基于此，研究人员系统比较了Gln、GA和AKG对哺乳期羔羊生长性能、血液抗氧化与免疫指标，以及瘤胃、空肠和回肠微生物群结构的影响，旨在为幼龄反刍动物功能性氨基酸应用提供依据。
本研究主要采用以下技术方法。研究对象为新疆昌吉某养殖场40只7日龄左右健康哺乳期湖羊公羔，随机分为CON、GA、AKG和Gln四组，试验期42 d，每只每日补充相应添加剂2 g。研究人员测定体重、平均日增重（ADG）、干物质采食量（DMI）和料重比（F:G），并采集血清检测抗氧化酶活性、免疫球蛋白、炎性细胞因子及生化指标。于试验末期采集瘤胃、空肠和回肠内容物，采用16S rRNA基因测序分析菌群组成、多样性及差异菌群，并结合PICRUSt2进行功能预测，应用Pearson相关分析评估菌群与生长性能的关联。
在生长性能方面，研究结果表明，Gln、GA和AKG均能够促进哺乳期羔羊生长。与CON组相比，3个处理组终末体重均呈升高趋势，且平均日增重均显著提高，说明3类功能性氨基酸干预均具有生长促进作用。就采食行为而言，GA组在整个试验周期内DMI持续升高，而AKG组和Gln组仅在后期出现DMI增加，提示GA在提高采食量方面作用出现更早且持续时间更长。各组F:G无显著差异，说明生长改善并非单纯来源于饲料转化效率变化，而更可能与采食量增加及营养利用状态改善共同相关。
在“3.2. Effects of Glutamine and Its Precursors on Serum Immunoglobulin Levels in Suckling Lambs”部分，研究人员通过检测血清免疫球蛋白得出，3种添加剂均可增强体液免疫。与CON组相比，GA、AKG和Gln组IgA、IgG水平均显著升高，说明这3种处理均有助于增强黏膜相关和系统性体液免疫应答。另有结果显示，仅GA组IgM显著升高，提示GA在促进早期体液免疫反应方面可能具有更全面的作用。
在“3.3. Effects of Glutamine and Its Precursors on Blood Inflammatory Cytokines in Suckling Lambs”部分，研究人员通过测定炎性细胞因子得出，GA和AKG在抑制炎症方面表现更突出。GA组与AKG组的白细胞介素-1β（IL-1β）显著降低，3个处理组的白细胞介素-6（IL-6）均显著下降，表明补充Gln及其前体能够减轻哺乳期羔羊的炎症状态。与此同时，AKG组IL-10低于CON组，而TNF-α组间无显著差异，说明不同补充剂对炎症调控谱系存在差别，但均未引起广泛的促炎异常。
在“3.4. Effects of Glutamine and Its Precursors on the Antioxidant Capacity of Blood in Suckling Lambs”部分，研究人员通过抗氧化酶和脂质过氧化指标检测表明，3种添加剂均可增强抗氧化防御。GA、AKG和Gln均显著提高CAT和GSH-Px活性，提示其均有利于提升清除活性氧（ROS，活性氧）的能力。AKG组超氧化物歧化酶（SOD）活性最高，GA和AKG组总抗氧化能力（T-AOC）高于CON组和Gln组，且GA与AKG组MDA显著下降，说明AKG在增强部分酶性抗氧化方面最为突出，而GA和AKG在降低脂质过氧化和提升整体抗氧化水平方面优于Gln。
在“3.5. Effects of Glutamine and Its Precursors on Blood Biochemical Parameters in Suckling Lambs”部分，研究人员发现，GA、AKG和Gln均显著提高白蛋白（ALB）水平，而总蛋白、球蛋白、总胆固醇、甘油三酯、尿素氮、碱性磷酸酶、天冬氨酸氨基转移酶、丙氨酸氨基转移酶和葡萄糖等指标无显著差异。该结果说明3种添加剂在一定程度上有利于蛋白质合成状态改善，同时未引起明显的肝肾功能或脂代谢异常，体现出较好的代谢安全性。
在“3.6. Effects of Glutamine and Its Precursors on the Composition and Diversity of Rumen Bacterial Communities in Suckling Lambs”部分，研究人员借助16S rRNA测序表明，GA对瘤胃菌群结构影响最明显。GA组Shannon和Simpson指数下降，提示瘤胃α多样性降低；β多样性分析显示GA组和AKG组与CON组菌群结构存在显著差异。菌群组成上，瘤胃优势菌门主要为Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria和Fibrobacteres。GA组Bacteroidetes下降，3个处理组Spirochaetes均下降。属水平上，GA和AKG降低Prevotella 1，Gln提高Prevotella 9，3个处理组均降低Treponema 2和Prevotellaceae UCG-001，同时GA显著提高Succiniclasticum与Ruminococcaceae UCG-014。结合LEfSe分析可见，补充剂显著重塑瘤胃菌群生态，其中GA促进丁酸相关菌群富集，是本研究的重要发现之一。
在“3.7. Effects of Glutamine and Its Precursors on the Composition and Diversity of Jejunal Microbiota in Suckling Lambs”部分，研究人员发现空肠菌群对AKG响应较明显。AKG组Shannon和Simpson指数降低，主坐标分析显示其与CON组形成明显分离。空肠优势菌门为Firmicutes、Proteobacteria、Bacteroidetes和Euryarchaeota。GA提高Bacteroidetes，AKG降低Chloroflexi。属水平上，AKG显著提高Methylobacterium，GA显著提高Lachnospiraceae NK3A20 group，Gln提高[Eubacterium] coprostanoligenes group，并使Bacteroides和Sphingomonas下降。LEfSe分析进一步证明各组存在显著差异菌群，提示不同前体对小肠前段微生物生态具有差异化调控作用。
在“3.8. Effects of Glutamine and Its Precursors on Ileal Bacterial Composition and Diversity in Suckling Lambs”部分，研究人员指出，回肠α多样性在各组间无显著差异，但AKG组β多样性与CON组存在显著差别。回肠优势菌门为Firmicutes、Euryarchaeota、Actinobacteria和Proteobacteria。属水平上，GA提高[Eubacterium] coprostanoligenes group、Olsenella和Syntrophococcus，而CON组Escherichia-Shigella和Romboutsia显著高于GA、Gln和AKG组。该结果说明3种补充剂均能抑制潜在肠道病原相关菌群，尤其对Escherichia-Shigella具有一致抑制作用，这对于降低幼龄羔羊肠道感染风险具有重要意义。
在“3.9. Correlation Analysis Between Differential Bacterial Genera in Rumen, Jejunal and Ileal Digesta and Growth Performance”部分，研究人员通过相关性分析揭示了菌群变化与生长表现之间的联系。瘤胃Prevotella 9与终末体重呈正相关，Treponema 2与ADG及终末体重呈负相关，说明部分瘤胃差异菌可能与生长抑制或促进相关。空肠Methylobacterium与终末体重呈正相关。回肠中，[Eubacterium] coprostanoligenes group与ADG呈正相关，而Romboutsia与ADG呈极显著负相关，并与F:G呈正相关。这些结果支持胃肠道菌群重塑可能是改善羔羊生长性能的重要微生态基础。
讨论部分围绕生长促进、抗氧化免疫调节及胃肠道菌群重塑三条主线展开。研究认为，哺乳期羔羊瘤胃尚未完全发育，功能性氨基酸可在这一特殊窗口期更直接地作用于小肠和整体代谢。Gln作为肠上皮和免疫细胞的重要能量底物，有助于提高IgA、IgG并降低IL-6；GA作为GSH合成直接前体，在提升T-AOC、降低MDA以及同时增强IgA、IgG、IgM方面表现更全面；AKG作为三羧酸循环中间产物，在提高SOD和T-AOC方面优势更明显，并兼具炎症抑制作用。微生物学层面，瘤胃和空肠对补充剂反应强于回肠，GA和Gln对特定有益菌群的富集作用较突出，而AKG则更多表现为对菌群结构和功能路径的调节。研究同时指出，样本量中等是本研究局限之一，未来仍需更大样本和剂量反应研究加以验证。
研究结论部分可译为：本研究结果表明，在哺乳期羔羊中每日补充2 g谷氨酰胺（Gln）、谷氨酸（GA）或α-酮戊二酸（AKG），可显著改善生长性能、血清抗氧化功能和免疫功能，并以不同方式调节肠道微生物群。GA在整个试验期内提高干物质采食量，而AKG和Gln仅在试验后期发挥作用。AKG表现出最强的抗氧化效应，GA在免疫调节方面更具优势。3种添加剂均降低了潜在病原菌丰度，其中GA促进了瘤胃丁酸产生菌群富集。这些功能性氨基酸是促进哺乳期羔羊健康的安全而有效的营养策略，并为其在幼龄反刍动物中的应用提供了理论依据。未来仍需通过更大样本量和剂量—反应设计进一步验证这些发现。
