El objetivo de este estudio fue investigar el efecto de dietas bajas en proteínas suplementadas con lisina protegida en el rumen (RPLys) y metionina (RPMet) sobre el rendimiento de crecimiento, la fermentación en el rumen, los parámetros bioquímicos en sangre, el metabolismo del nitrógeno y la expresión génica relacionada con el metabolismo del nitrógeno en el hígado de toros Holstein. Se seleccionaron treinta y seis toros Holstein sanos y libres de enfermedades con un peso corporal (PC) similar (424 +/- 15 kg, 13 meses de edad). De acuerdo con su PC, fueron divididos aleatoriamente en tres grupos de 12 toros en cada grupo en un diseño completamente aleatorizado. El grupo de control (D1) fue alimentado con una dieta basal alta en proteínas (CP13%), mientras que los toros en dos grupos bajos en proteínas recibieron una dieta con 11% de proteína cruda y RPLys 34 g/d·cabeza + RPMet 2 g/d·cabeza (baja proteína con bajo RPAA, T2) o RPLys 55 g/d·cabeza + RPMet 9 g/d·cabeza (baja proteína con alto RPAA, T3). Al final del experimento, se recolectaron las heces y la orina de los toros lecheros durante tres días consecutivos. Se recolectaron muestras de sangre y líquido ruminal antes de la alimentación matutina, y se recolectaron muestras de hígado después del sacrificio. Los resultados mostraron que el aumento diario promedio (ADG) de los toros en el grupo T3 fue mayor que el de D1 (< 0.05). En comparación con D1, se observó una tasa de utilización de nitrógeno significativamente más alta (< 0.05) y un contenido de IGF-1 en suero significativamente mayor (< 0.05) en ambos grupos T2 y T3; sin embargo, el contenido de nitrógeno ureico en sangre (BUN) fue significativamente más bajo en los grupos T2 y T3 (< 0.05). El contenido de ácido acético en el rumen del grupo T3 fue significativamente mayor que el del grupo D1. No se observaron diferencias significativas entre los diferentes grupos (> 0.05) en relación con la diversidad alfa. En comparación con D1, la abundancia relativa de Christensenellaceae_R-7_group en T3 fue mayor (< 0.05), mientras que la de Prevotellaceae_YAB2003_group y Succinivibrio fue menor (< 0.05). En comparación con D1 y el grupo T2, el grupo T3 mostró una expresión de ácido ribonucleico mensajero (ARNm) que está asociada con (CPS-1, ASS1, OTC, ARG) y (N-AGS, S6K1, eIF4B, mTORC1) en el hígado; además, el grupo T3 se mejoró significativamente (< 0.05). En general, nuestros resultados indicaron que niveles bajos de proteína dietética (11%) añadidos con RPAA (RPLys 55 g/d + RPMet 9 g/d) pueden beneficiar el rendimiento de crecimiento de los toros Holstein al reducir la excreción de nitrógeno y mejorar la eficiencia del nitrógeno en el hígado.