γ-氨基丁酸（GABA）是一种天然的非蛋白质氨基酸，广泛存在于在生物界，也是中枢神经系统中主要抑制性神经递质，参与生物体内相关神经生理活动，还可作为食品添加剂使用[1-2]。GABA作为一种功能性饲料添加剂，具有提高畜禽生产性能、调节激素分泌、增强免疫力及缓解热应激等作用[3-6]。GABA可通过化学合成、微生物发酵以及植物富集等方法获得[7-9]，在畜牧生产中具有巨大的应用潜力。目前，关于GABA的生物功能及其在动物生产中的应用研究较多，并且已获得较好的使用效果[10-11]。文章综述了GABA的生物学功能及其在奶牛生产中的应用研究进展，以期为GABA在动物生产中的合理应用提供参考。1GABA的理化性质、分布及代谢途径1.1理化性质GABA又称氨酪酸、哌啶酸，分子质量为103.1，分子式为NH2CH2CH2COOH，其氨基连接在γ-碳原子上而非在组成蛋白质的α-碳原子上。GABA呈片状或针状的白色结晶粉末，微臭，有潮解性，具有良好的水溶性与热稳定性，微溶于热乙醇，不溶于其他常见有机溶剂。GABA结构式[12]见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.15.027.F001图1GABA结构式1.2分布及代谢途径反刍动物体内GABA分布广泛，脑内和神经元中含量最高，占总量的25%~30%，脑内各部位浓度不同[13]。此外，GABA在肾脏、肝脏和血管等器官和组织中也有微量分布。GABA是一种动物体内本身含有的非蛋白质氨基酸，既可由谷氨酸（Glu）脱羧生成，也可通过食物直接摄取。GABA在哺乳动物脑内的代谢途径为：GABA先经GABA转氨酶（GABA-T）催化形成琥珀酸半醛（SSA），之后由琥珀酸半醛脱氢酶（SSADH）催化形成琥珀酸进入三羧酸循环[14]。上述反应与α-酮戊二酸经由转氨酶生成Glu一起构成了GABA支路，见图2[15]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.15.027.F002图2GABA支路2GABA的生物功能2.1促进畜禽采食采食量是影响畜禽生长性能、营养物质利用、健康和生产效率的关键因素[16]。动物采食主要依靠中枢神经系统调节，GABA可通过抑制饱中枢（VMH）和动物胆囊收缩素（CCK）分泌、促进促食欲神经肽（NPY）的分泌调节动物味觉，增强动物食欲，促进动物采食[17-19]。研究表明，在日粮中添加GABA能够调节动物采食，且在一定剂量范围内具有剂量依赖效应[20]。Kamatchi等[21]研究发现，在小鼠皮下或VMH中注射GABAA受体拮抗剂均可抑制由禁食引起的采食量提高，且具有明显的剂量效应；向位于下丘脑腹外侧核（LHA）的饿中枢区域注射GABAA受体拮抗剂则无上述现象，表明GABA作用于VMH调控动物采食量。El-Naggar等[16]研究表明，罗斯308、科布500肉鸡日粮中添加100 mg/kg GABA，CCK表达水平下调，NPY表达则上调，明显提高了肉鸡的采食量和日增重，改善了生长性能。Chand等[22]研究表明，日粮中添加100 mg/kg GABA可显著增加肉鸡体重。饲料转化率（FCR）在试验第3 d后也显著高于对照组。张善芝等[23]在小尾寒羊基础日粮中添加包被GABA，结果显示，添加GABA可提高绵羊的日增重和日采食量，且增重趋势与采食量变化一致；降低料重比，提高饲料报酬。因此，GABA可通过调节动物中枢神经系统促进畜禽采食，提升畜禽生产性能。2.2缓解动物热应激在热应激状态下，机体内分泌系统紊乱，降低动物机体的营养物质吸收能力，生产性能下降[24]。热应激主要通过2种方式影响畜禽生产性能：一种是激活下丘脑－垂体－肾上腺轴（HPA轴）和抑制性神经系统；另一种是降低血浆中三碘甲腺原氨酸（T3）、四碘甲腺原氨酸（T4）和胰岛素（INS）的浓度影响营养物质合成代谢过程[25]。GABA还作用于促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）神经元调节动物HPA轴，缓解畜禽热应激反应。骞守法等[26]研究发现，在热应激淮南麻黄母鸡日粮中添加100 mg/kg GABA，母鸡直肠温度及血清中CRH、ACTH和HSP70含量均得以降低，具有抑制热应激HPA轴激素分泌的功能。柴霞等[27]在热应激奶山羊日粮中添加0.12%包被GABA后可显著增加血液T3和T4浓度，促进葡萄糖、蛋白质、脂肪代谢，增强营养物质的利用，显著提高奶山羊干物质采食量。Chen等[28]利用过瘤胃保护技术制成RP-GABA，可提高热应激肉牛日增重（ADG）和日采食量（ADFI），且联合中草药可显著提高机体对粗蛋白、中性洗涤纤维和粗纤维的养分消化率，提高肉牛在热应激下的生产性能。因此，日粮中添加适量GABA可提高反刍动物采食量，提高动物生产性能，GABA通过参与热应激对机体生理指标、血液指标的调节，缓解动物热应激。2.3提高动物抗氧化能力氧化自由基（ROS）是所有生化过程的基础，是有氧生活和新陈代谢的重要组成部分。正常生理状况下，动物体内ROS产生和清除处于动态平衡状态，但在长期处于冷热应激、运输应激、饲养密度过大等不良胁迫条件下，极易打破机体原有氧化还原平衡状态，体内过量自由基攻击和破坏DNA、蛋白质和脂质结构，机体为此发生氧化应激反应[29-30]。抗氧化酶具有清除ROS的重要作用，主要包括谷胱甘肽过氧化酶（GSH-Px）和超氧化歧化酶（SOD），SOD和GSH-PX活性增加表明这2种酶能够清除机体产生的过量ROS，反之则说明蛋白质结构可能受损。丙二醛（MDA）是生物体内自由基作用于脂质发生过氧化反应的最终产物，当生物体内抗氧化酶的清除能力不足以清除过量ROS时，就会刺激MDA的产生，其浓度水平可作为机体脂质过氧化的指标[31-32]。日粮添加GABA可以提高畜禽血清SOD和GSH-Px活力，降低MDA浓度。GABA还可通过抑制参与NF-κB信号酶的表达减少ROS的产生，进而阻断炎症反应发生，提高应激状态下动物的抗氧化能力[33]。王中华等[34]、杨兵等[35]研究发现，猪饲料中添加GABA能够显著提高猪血清SOD、CAT活性及T-AOC，显著降低血清MDA含量，改善氧化应激。Bi等[36]在屠宰前的转运育肥猪日粮中持续添加74 d GABA，结果显示，育肥猪运输前血清中GSH-Px的活性显著提高，运输后血清MDA含量显著降低，由此缓解动物运输应激引发的氧化应激。温静等[37]研究表明，添加GABA可提高雏鸡胰腺组织中抗氧化酶和消化酶的活性及其mRNA相对表达量，降低MDA含量。因此，GABA可通过调节抗氧化酶活力，提高畜禽在不良胁迫下的抗氧化能力。2.4提高机体免疫力动物免疫防御功能的发挥可为机体健康提供保障。当机体免疫功能低下时，其他疾病的发病率就会升高，免疫反应过于激烈也会对机体造成伤害进而诱发疾病。因此，对特定个体而言，保持免疫反应平衡十分重要[38]。哺乳动物血液中的免疫球蛋白又称抗体，是机体免疫反应的主要物质。哺乳动物全血富含的免疫球蛋白G（IgG）是动物发挥免疫功能的主要免疫球蛋白，占血液总免疫球蛋白的75%。脑垂体分泌的生长激素几乎促进所有免疫细胞分化并加强免疫功能，也可增强机体免疫力。GABA可通过影响胃肠道的物理和化学感受器的敏感性抑制消化道中生长抑素（SS）的分泌，解除SS的免疫抑制作用，促进分泌性免疫球蛋白（SIgA）分泌[39]。GABA还可依赖GABAA受体-NF-κB通路，抑制BV2小胶质细胞分泌的炎症因子的方式发挥神经保护作用，提高机体免疫力[40]。杨兵等[35]研究发现，在断奶仔猪日粮中添加GABA后显著提高了仔猪血清中IgA和IgG的含量，表明GABA可提高动物免疫能力。Zhao等[41]在仔猪日粮中补充GABA显著提升了仔猪空肠SIgA含量和一些低丰度的微生物水平，如肠球菌和拟杆菌属。结果表明，GABA可通过提高肠道黏膜免疫力，进而提高机体免疫性能。李丽等[42]研究发现，在鸡日粮中单独添加GABA或将GABA与杨树花水提物（PWE）协同使用均可增加肉杂鸡体内IgM和IgG含量，且GABA和PWE配合使用具有潜在的协同增强作用，可显著提高肉杂鸡的免疫功能。Ncho等[43]采用系统回顾方法对近年已发表的文献进行荟萃分析（Meta分析），结果表明，GABA对免疫反应的影响需要通过相对较长的补充时间体现。3GABA在奶牛生产中的应用3.1GABA对奶牛生产性能的影响在日粮中添加GABA可提高奶牛采食量、饲料转化率和日增重，进而提高生产性能，原因可能是GABA能够有效调节与动物的生长、摄食及机体代谢的相关激素分泌。王迪铭[44]试验按配对法进行分组，在围产期和泌乳高峰期奶牛基础日粮中添加固体棕榈油脂包被的过瘤胃GABA（RP-GABA），发现RP-GABA可显著提高围产期和泌乳高峰期奶牛采食量，还显著提高了乳蛋白量，改善奶牛的生产性能。Cheng等[45]在荷斯坦奶牛日粮中添加过瘤胃GABA，结果发现，干物质采食量、4%标准乳产量均随着GABA浓度的增加呈线性增长趋势，呈二次方趋势影响牛奶乳蛋白和乳糖浓度，并且在40 mg/kg剂量时达到峰值。Wang等[46]将泌乳早期荷斯坦奶牛进行随机分组，各组奶牛每天分别采食固体棕榈油脂包被形成的GABA 0、0.30、0.61、0.97 g，试验持续进行8 w。结果显示，各组奶牛日采食量分别为20.9、21.7、21.7、21.8 kg，青干草采食量分别为2.1、2.9、2.9、3.0 kg/d，血清NPY含量分别为2.82、3.07、3.05、2.62 μg/L，表明添加瘤胃保护的GABA可提高泌乳早期奶牛采食量，且具有一定的剂量效应。3.2GABA对奶牛抗热应激的影响大量研究表明，日粮中添加GABA可缓解畜禽动物的热应激，提高畜禽在热应激条件下的存活率和采食量，有效缓解热应激带来的负面效应[10]。钟刚[47]在全价日粮基础上每头添加包被GABA（10 g/d），第10 d时，奶牛呼吸频率显著降低，产奶量提高6.6%；试验第15 d时，血清皮质醇（Cor）和胰岛素（INS）的含量显著降低，血清中T3和GH的含量显著提高，表明添加包被GABA可促进甲状腺激素分泌，抑制Cor、INS的过量分泌，缓解持续热应激对奶牛造成的危害。Cheng等[48]将60头泌乳中期的中国荷斯坦奶牛随机分成4组，每组15头牛，各组基础日粮中分别添加0、40、80、120 mg/kg GABA。结果显示，随着日粮中GABA添加剂量增加，奶牛直肠温度线性降低，血液中GABA含量线性增加，表明GABA能够通过降低直肠温度而缓解热应激。刘海林等[49]研究发现，在以青蒿、甘草、藿香等为原料的中草药中添加GABA，降低了热应激奶牛直肠温度与呼吸频率，血清T3、T4含量分别比对照组升高27.65%、22.03%，IL-2含量降低了35.46%。以上研究表明，GABA可抵抗热应激对动物体内分泌功能的改变，增强机体代谢率，缓解热应激反应[50]。3.3GABA对奶牛抗氧化性能的影响畜禽在养殖过程中易受到恶劣环境、饲养管理以及疫病等方面影响而产生应激反应。一般而言，不利应激均伴有氧化应激的发生，引起动物生长发育缓慢、免疫能力下降等问题。李锦春等[51]将20头奶牛随机分成4组，各组日粮分别添加0、5、10、15 g/d浓度为40%的包被GABA，饲养30 d。结果显示，第30 d，各组奶牛血清SOD活性分别为118.82、125.97、129.40、131.02 U/mL，GSH-Px活性变化趋势与SOD相同，表明GABA可缓解热应激引起的氧化应激，促进奶牛健康生长。潘雪梅等[52]在荷斯坦奶牛基础日粮中分别添加0、10、20和30 g/d的棕榈酸包被25%含量的GABA，发现GABA可使夏季奶牛血清MDA含量降低，SOD和GSH-Px活性升高，提高机体抗氧化性能，进而缓解热应激反应。徐同锏[53]在荷斯坦奶牛日粮中分别添加0、5、10和15 g/d的脂肪包被GABA，可提高血清SOD和GSH-Px活性，降低MDA含量，表明GABA可以通过提高血清抗氧化酶活性改善血清离子水平，使血清酸碱平衡趋于稳定。上述研究表明，GABA可提高血清抗氧化酶活性提高动物抗氧化能力。3.4GABA对奶牛免疫性能的影响炎症反应是动物一种重要的免疫防御机制，动物在感染或者外部应激刺激下会导致炎症反应，造成机体损伤[54]。GABA可作为抑制性神经递质发挥抑炎作用[55]。Cheng等[45]在基础日粮中分别添加0、40、80、120 m/kg GABA，发现奶牛血清IgA和IgG的含量随饲料中GABA的添加水平增加而呈递增趋势，且IL-4、IL-6、TNF-α等炎症因子的基因表达量均有所降低，表明GABA可通过提高机体免疫球蛋白含量，降低炎症因子基因表达量减少奶牛炎症发生率。徐同锏等[56]在奶牛饲料中分别添加0、5、10和15 g/d脂肪包被GABA，试验第30 d，奶牛血清IL-2含量分别为4.44、5.36、5.56和6.44 μg/L，IgG浓度分别为0.53、0.59、0.64、0.65 g/L，IgM浓度分别为0.10、0.12、0.13和0.14 g/L，表明添加脂肪包被GABA可提高血清IL-2、IgG和IgM含量，GABA还可降低HPA轴激素水平，提高机体免疫力。孙士平[57]从细胞水平探讨GABA对内源性脂多糖（LPS）诱导的奶牛乳腺上皮细胞（MAC-T）增殖和凋亡的影响，结果表明，GABA能够促进MAC-T细胞增殖，降低LPS激活的炎性信号分子（TNF-α、IL-6、IL-8）的表达，表明GABA能够通过影响机体内炎性相关因子的分泌，进而达到抗炎效果。综上所述，GABA可通过增强机体免疫球蛋白分泌，降低炎症因子基因表达量和动物黏膜免疫系统等，提高反刍动物抗氧化和抗炎的能力。4展望GABA具有调控和提高畜禽抗热应激、抗氧化的能力，可改善免疫功能，提高生产水平，在畜禽健康养殖领域的应用前景广阔。目前GABA的研究主要集中于猪、家禽以及水产动物中，在奶牛生产领域内的研究还相对较少，且集中在生产性能、血清参数以及缓解热应激等方面，不同剂量和添加方式的GABA在奶牛养殖中的应用效果还有待研究。因此，还需进一步对GABA在奶牛生产中应用的有效性与潜在性开展深度挖掘，深入研究其作用机制，为无抗背景下的动物健康可持续发展提供理论指导。