代谢物、基因表达和肠道微生物群概况表明膳食肌酸增加团头鲂血清牛磺酸和 g-ABA 含量的推定机制

  一项为期 90 天的实验旨在探索肌酸对团头鲂生长性能、肝脏健康状况、代谢物和肠道微生物群的影响。结果表明，同时补充肌酸和甜菜碱显着降低了饲料转化率并改善肝脏健康。膳食补充肌酸 (0.5–2%) 不会影响生长性能，但会改变门和属水平的肠道微生物组成，这可能有利于团头鲂的肠道健康;膳食肌酸还通过提高肌酸激酶和磺酰丙氨酸脱羧酶的表达来提高牛磺酸的血清含量，通过提高精氨酸含量和甘氨酸脒基转移酶、胍胺酶、二胺氧化酶1和谷氨酸脱羧酶的表达来提高γ-氨基丁酸的血清含量。

  团头鲂作为鱼类最便宜的能量来源，碳水化合物被掺入饲料配方中以替代昂贵的海洋成分。然而，大多数鱼的碳水化合物利用能力很差。高碳水化合物饮食会影响鱼类的生长和新陈代谢。例如，降低肝脏甜菜碱的浓度并引起肌酸途径的紊乱，并损害肝脏。以前的研究表明，膳食甜菜碱可以有效缓解这些负面影响，但尚未报道高碳水化合物饮食中膳食肌酸补充剂对鱼类代谢的影响。

  肌酸是一种由动物有机体合成的含氮有机酸，属于氨基酸衍生物，主要存在于骨骼肌中，被广泛用于改善人类健康和提高动物的生长性能：增加骨骼肌中的肌酸含量并改善能量储备，增加蛋白质合成，调节新陈代谢和减少乳酸产生，改善生长性状。作为水产养殖中的饲料添加剂，肌酸对生长性能的影响因鱼类和研究而异。到目前为止，日粮肌酸对团头鲂生长性能和脂质代谢的影响尚未报道。

  牛磺酸是人类营养必需的氨基酸，广泛分布在动物的组织，器官和细胞中，具有改善生长性能，减少脂质沉积，调节渗透压，提高免疫力和抗氧化能力。牛磺酸和肌酸在团头鲂中的关系尚未得到研究。

  γ-氨基丁酸(g-ABA)是一种非蛋白质氨基酸，也是中枢神经系统中的主要抑制性神经递质，其在改善人类健康方面具有重要作用，例如调节肠道、刺激神经和保护心脏。到目前为止，g-ABA代谢与肌酸代谢之间的关系尚未得到研究。

  在此背景下，研究人员探讨了肌酸对团头鲂生长性能、肝脏健康状况、代谢物和肠道微生物群的影响，帮助阐明膳食肌酸增加动物血清牛磺酸和g-ABA含量的机制。有如下 6 个处理：对照(CD，29.41% 碳水化合物)，高碳水化合物(HCD，38.14% 碳水化合物)，甜菜碱(BET，1.2% 甜菜碱 + 39.76% 碳水化合物)，肌酸 1(CRE1，0.5% 肌酸 + 1.2%甜菜碱 + 39.29% 碳水化合物)、肌酸 2(CRE2，1% 肌酸 + 1.2% 甜菜碱 + 39.50% 碳水化合物)和肌酸 3(CRE3，2% 肌酸 + 1.2% 甜菜碱 + 39.44% 碳水化合物)。

  结果表明，与CD和HCD相比，同时补充肌酸和甜菜碱可显著降低饲料转化率(P<0.05，与 CD 和 HCD 相比)，改善肝脏健康(与HCD相比)。与BET组相比，日粮肌酸显著提高了CRE1组厚壁菌、拟杆菌、ZOR0006和拟杆菌门的丰度，并降低了变形杆菌门、梭杆菌门、弧菌、克雷诺杆菌和希瓦氏菌的丰度。膳食肌酸增加了牛磺酸、精氨酸、鸟氨酸、γ-氨基丁酸(g-ABA)和肌酸(CRE1 vs. BET组)的含量，以及肌酸激酶(ck)、磺酰丙氨酸脱羧酶(csad)、胍基乙酸N-甲基转移酶(gamt)、甘氨酸脒基转移酶(gatm)、胍胺酶(AGMAT)、二胺氧化酶1(AOC1)和谷氨酸脱羧酶(GAD)在 CRE1 组中的表达。总体而言，这些结果表明，膳食补充肌酸(0.5%−2%)不影响生长性能，但它改变了门和属水平的肠道微生物组成;它还通过增强肌酸代谢和CSA途径的活性来增加牛磺酸的血清含量，并通过增强精氨酸代谢，腐胺合成和g-ABA的合成活性来增加g-ABA的血清含量。

  补充0.5-2%肌酸对团头鲂的生长性能无显著影响。因此，从经济效益的角度来看，用0.5%肌酸处理是团头鲂行业的最佳选择。代谢物和基因表达的结果表明肌酸调节牛磺酸和g-ABA含量的两种假定机制：(i)牛磺酸含量的增加在代谢上反映在增强从肌酸到牛磺酸的代谢途径的活性，包括肌酸和CSA途径的代谢;(ii)膳食肌酸还通过增强从精氨酸到g-ABA的代谢途径的活性，包括精氨酸代谢、腐胺合成和g-ABA的合成，增加了g-ABA的含量。此外，膳食肌酸改变了团头鲂的肠道微生物组成。有微弱的迹象表明，这可能导致属水平上更健康的微生物组成，但这仍然是推测。目前，关于膳食肌酸对鱼类生长、健康和新陈代谢影响的研究有限。为了改善可持续水产养殖的发展，有必要对肌酸进行进一步的全面研究。

  参考文献：

  Yizhuo Hua, Wangwang Huang, Fan Wang et al. Metabolites, gene expression and gut microbiota profiles suggest the putative mechanisms via which dietary creatine increases the serum taurine and g- ABA contents in Megalobrama amblycephala, 07 November 2022, PREPRINT (Version 1) available at Research Square [https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2229712/v1]