多不饱和脂肪酸对动物精液品质影响的研究进展

袁崇善，王 军，吕文发

（1.吉林农业大学动物科学技术学院，长春 130118；2.吉林农业大学现代农业技术教育部国际合作联合实验室，长春 130118；3.吉林农业大学动物生产与产品质量安全教育部重点实验室，长春 130118）

多不饱和脂肪酸（PUFA）是一种对动物繁殖、视力和大脑发育等生理过程具有重要作用的脂肪酸，当其缺乏时可引起生长迟缓、免疫失调和生殖障碍等多种疾病[1]。PUFA包括ω-3 PUFA和ω-6 PUFA，其中,ω-3 PUFA主要包括α-亚麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），ω-6 PUFA主要包括花生四烯酸（AA）、亚油酸（LA）和二十二碳五烯酸（DPA）[2]。因为缺乏相关的脂肪酸去饱和酶和延伸酶，动物不能从头合成ω-6 PUFA或ω-3 PUFA，必须从体外获得PUFA或其前体来进行PUFA的合成，其合成途径如图1所示[3]。在动物睾丸及精子中含有大量的PUFA[4]，其在精子冷冻-解冻过程中能够直接影响质膜的流动性和完整性，对精液品质有重要调节作用[5]。近年来，PUFA对精液品质的影响已成为国内外研究热点。作者分别介绍了不同类型PUFA对精液品质的影响，分析了在饲粮或精液稀释液中添加ALA、EPA、DHA、AA、LA、DPA以及不同比例ω-6/ω-3 PUFA对动物精液品质的影响，以期为PUFA在提升动物精液品质的应用提供理论基础。

图1 多不饱和脂肪酸合成途径[3]Fig.1 Synthetic pathway of polyunsaturated fatty acids[3]

1 ω-6 PUFA对精液品质的影响

睾酮对精子的产生具有重要调节作用，如果缺乏睾酮则会影响睾丸中精子的产生，睾丸组织中含有大量的ω-6 PUFA，可刺激睾酮的合成，同时，ω-6 PUFA是精子质膜的重要成分， 并能够促进精子的产生[6]。同样，公鸡精子中也含有较高水平的ω-6PUFA，在饲粮中添加ω-6 PUFA可提高精液品质[3]。ω-6 PUFA的来源见表1。已有研究表明，在饲粮中添加ω-6 PUFA可提高家禽的射精量和精子数量[7]。此外，添加ω-6 PUFA可提高公猪鲜精及冷冻-解冻精子的活力，并可提高精浆的睾酮含量，而过高或者过低的ω-6 PUFA含量会降低精子活力及精子数量，同时提高精子的畸形率[8]。

表1 ω-6 PUFA来源Table 1 Sources of ω-6 PUFA

1.1 AA对精液品质的影响

AA是前列腺素合成的前体，AA及其代谢产物能够调节多种肽类激素的分泌，进而调节精子的发生[11]。据报道，ω-6 PUFA可促进下丘脑释放促性腺激素释放激素（GnRH），刺激垂体释放促卵泡素（FSH）和促黄体素（LH），进一步刺激睾丸合成睾酮，最终促进精子的生成[12]。睾酮和前列腺素的合成与AA有关，大鼠睾丸中AA的含量较高，能够参与精子的发生和睾酮的合成，随着AA浓度的增加，精子活力呈依赖性增加[13]。AA浓度与繁殖力呈正相关，随着AA水平的降低，公羊的精液品质也随之降低[14]。有研究表明，精浆中的AA含量与弱精子症的发生有关，可能是由于精子产生的活性氧（ROS）随AA诱导时间和剂量的增加，最终导致过氧化损伤，通过脂氧合酶（LOX）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路降低精子活力，并推测AA可能是弱精子症的生物标志物[15]。综上，AA可能通过促进睾酮的合成，进而提高精子的产生，但精浆中过量的AA可能诱导氧化应激，降低精子活力。

1.2 LA对精液品质的影响

食物中最丰富的ω-6 PUFA是LA，其缺乏会导致动物生长迟缓并降低雄性动物的繁殖力[16]。与AA功能相似，LA也可以提高体内睾酮水平，并可修复由低睾酮水平引起的生殖器官损伤[17]。有研究指出，饲粮中添加156 mg/kg BW的LA可使山羊血浆中LA浓度显著增加，同时可通过提高公羊的精液品质来提高受胎率[18]。另外，在精液稀释液中添加0.5 mol/mL LA可提高冷冻-解冻牛精子的质膜完整性，降低尾部异常精子数量[19]，当添加1 mg/mL LA时，可以将牛精子在4 ℃下的平衡处理延长至30 h，同时提高新鲜及冷冻-解冻精子的运动学参数[20]。研究证实，LA是禽类精子质膜ω-6 PUFA的必要前体，0.5 mmol/mL LA可提高公鸡精子在24和48 h的运动学参数，并提高精子在48 h 后的总抗氧化水平，降低脂质过氧化对精子造成的损伤[21]。 同样，在精液稀释液中添加0.5 mmol/mL LA可提高公鸡精子中的总抗氧化活性，降低精浆和精子中丙二醛水平[22]。由此可见，饲粮中添加LA可提高雄性动物体内睾酮水平，在精液稀释液中添加适量LA可降低精子氧化应激，提高精子的运动学参数及精子活力。

共轭亚油酸（CLA）是指主要由瘤胃细菌合成的LA，同样具有抵抗氧化应激的作用[23]。作为一种有效的抗氧化剂，CLA可减轻由冷冻引起的氧化应激，在精液稀释液中添加CLA可降低精子脂质过氧化程度，对冷冻公猪精子具有保护作用，使猪精子在17 ℃长期存活[24]。 饲粮中添加50 g/（d·头）的CLA可提高精子浓度及冷冻-解冻后的牛精子活力，并降低精子氧化应激[25]。也有研究显示，饲粮中添加50 g/（d·头）的CLA并不能提高牛新鲜和冷冻-解冻精子的质量[26]。这一矛盾的结果可能是由于基础饲粮的不同导致的。另外，在兔精液品质的研究中发现，CLA可能通过影响附睾脂肪酸的组成从而抑制兔的精子发生[27]。综上所述，饲粮中添加CLA对精子的作用可能与基础饲粮成分或物种有关。

1.3 DPA对精液品质的影响

DPA主要以含LC-PUFA磷脂的形式储存，有利于维持精子质量，为精子的正常发育提供条件。研究证实，DPA是种马精子中主要的PUFA，其在精子中的含量会出现季节性变化，DPA的含量在繁殖期高于非繁殖期，并推测DPA的浓度可能与马精子对冷冻保存的抵抗力有关[28]。与其他ω-6 PUFA相比，动物体内的DPA含量较低，但对精液品质的调节具有重要作用，哺乳动物大脑和睾丸的细胞膜中DPA含量比其他组织高3～4倍，在睾丸发育过程中，DPA不仅由旁分泌提供，还由循环系统的转运提供，大鼠睾丸中含有较高浓度的DPA，然而睾丸中DPA的水平与饲粮中补充的DPA的含量和质量无关，在体内平衡时，DPA作为睾丸中占优势的PUFA，参与精子的运输过程，睾丸通过消耗DPA将精子运输到精囊[29]。DPA不仅能维持小鼠精子的质量和DNA完整性，还能增加谷胱甘肽或过氧化氢酶等内源性抗氧化酶的产生，进而提高精子的抗氧化能力[30]。但也有研究表明，DPA不仅不会影响兔的精子活力、浓度和运动学参数，甚至会提高精子脂质过氧化程度，降低DNA完整性[31]。上述研究结果的不一致可能是由于物种的不同引起的。

2 ω-3 PUFA对精液品质的影响

ω-3 PUFA是潜在的重要抗氧化剂，可通过促进精子的抗氧化作用提高精子活力，并促进睾酮等类固醇激素的合成[32]。据报道，ω-3 PUFA具有良好的安全性，在饲粮中添加可通过促进前列腺素的合成来提高动物的精液品质[33]。ω-3 PUFA的来源见表2。Safarinejad[34]报道，补充32周的ω-3 PUFA可提高人精子中ω-3 PUFA的水平，并提高精液品质。研究发现，公牛热应激条件下，在饲粮中直接补充ω-3 PUFA可提高牛精液品质[35]，并提高雄性水牛血浆中胰岛素样生长因子-1、睾酮浓度和阴囊周长[4]。吕永彪等[36]研究发现，在饲粮中添加30 g/（d·头）的ω-3 PUFA后，公猪的精液量可提高12.09%，精子密度提高9.03%，同时精子活力可提高10%。但是，在饲粮中添加鱼油来源的ω-3 PUFA并没有提高公猪的精子质量[37]。总之，这些不一致的结果可能受到动物品种和ω-3 PUFA来源等因素的影响。

表2 ω-3 PUFA来源Table 2 Sources of ω-3 PUFA

2.1 ALA对精液品质的影响

ALA具有抗炎[39]和抗氧化[40]的作用。在哺乳动物体内，ALA是合成DHA和EPA的前体，可以通过超长链脂肪酸延伸酶和脂肪酸脱氢酶的延伸和去饱和交替步骤转化为DHA和EPA[41]。ALA可通过抑制AA代谢为前列腺素，从而刺激睾酮的产生[42]。据报道，精液稀释液中添加5 ng/mL ALA可改善水牛冷冻-解冻精子的直线运动率、质膜完整性、活率、活力和DNA完整性，同时精子头部、中部和尾部的总异常情况下降[43]。同样，将5 ng/mL ALA添加到BioXcell商业精液稀释液中可以提高公牛冷冻-解冻精液的品质，但较高浓度的ALA并不能进一步提高精液品质，这可能是由于PUFA过高会使哺乳动物精子更易受到脂质过氧化[18]。亚麻籽油含有高达50%的ω-3 PUFA，其中最丰富的ω-3 PUFA为ALA，当山羊饲粮中添加8%的亚麻籽油可提高睾丸组织的抗氧化能力，并促进睾丸发育和精子发生[44]。综上所述，ALA可刺激睾酮的产生，在精液稀释液中添加ALA可提高精子的抗冻性能，同时在饲粮中添加ALA可通过提高精子的抗氧化能力来提高精液品质。

2.2 DHA对精液品质的影响

与其他ω-3 PUFA相比，DHA是精液中含量最高的ω-3 PUFA，其对精液的作用与ALA相似，DHA中的6个双键有助于其分子的特殊折叠，使精子质膜具有较强的流动性和灵活性，以促进受精时的膜融合过程[45]。同时，DHA对精子顶体完整性、DNA完整性和活力至关重要，并能够促进睾酮的合成[46]。在精子成熟的过程中，精子质膜的DHA含量会随之增加，在成熟精子中DHA占脂肪酸含量的20%，而在未成熟精子中仅占4%，其含量与精液品质呈正相关[47]。有研究显示，在公猪饲粮中添加富含DHA的鱼油，可以促进睾酮和雌二醇的分泌，并与猪精子的顶体反应密切相关，当DHA添加量为75 g/kg时，可提高公猪的射精量和精子数量[48]。在公牛饲粮中添加1.2%的DHA可提高鲜精的运动学参数，同时减缓精子由于冷冻处理造成的损伤[49]，进而提高冷冻-解冻精子的活力和质膜完整性[50]。 同样，饲喂10周的DHA（1.5 g/（d·头））后，荷斯坦公牛精浆中DHA的含量和抗氧化能力提高，DNA损伤的精子比例也显著减少[51]。在精液稀释液中添加DHA的研究证实，当DHA的添加量为5 μmol/mL时，可提高牛精子的活力，降低精子的脂质过氧化敏感性[52]。由此可见，DHA可促进睾酮的产生，同时通过提高精子结构完整性和抗氧化能力来提高精液品质。

2.3 EPA对精液品质的影响

EPA是前列腺素、环前列腺素、血栓素和白三烯等类花生酸的前体，而精子的脂质包含许多不同的鞘脂，其中鞘磷脂含有丰富的EPA，对精子活力及精子质膜结构具有重要的调节作用[53]。饲粮中较高浓度的EPA可提高射精量和精子活力[54]。Baeza等[55]研究发现，肝脏可以合成EPA，其前体随血液输送到睾丸中以提高精子活力，肝脏中的EPA与精子产量之间呈负相关，表明EPA在肝脏中合成后被转移到睾丸中以促进精子质膜的产生。也有研究结果显示，EPA可提高精子活力，但不影响精子浓度或精子PUFA的含量[56]。饲粮中EPA的补充能够提高犬精子的活率、活力、总精子数和形态正常精子数，同时可提高血清睾酮的浓度[33]。由此可知，体内的EPA与精子活力和精子生成有关。

3 ω-6/ω-3 PUFA比例对精液品质的影响

ω-3 PUFA和ω-6 PUFA约占动物精子质膜中脂肪酸总量的30%～50%，有利于精子的顶体反应，家禽精子中主要的脂肪酸是ω-6 PUFA，而在大多数哺乳动物精子中，ω-3 PUFA是主要的脂肪酸[57]。ω-6 PUFA和ω-3 PUFA的比例在动物生殖功能中起着关键作用[58]。精子PUFA的组成随饲粮的变化而变化，同时，精子中脂肪酸的含量反映了饲粮中ω-6/ω-3 PUFA的比例，不同比例和来源的PUFA可影响精子质膜结构、脂质组成和顶体反应。有研究发现，当饲粮中ω-6/ω-3 PUFA失衡会抑制睾丸组织管腔中初级精母细胞到精子的发生过程，降低雄鼠精子活力、精子数量、睾丸组织中曲细精管内部的初级精母细胞数量及血清睾酮含量[59]。此外，当饲粮中PUFA的ω-6/ω-3比例为1.52∶1时，大鼠的精子密度和活力得到极大提高[60]。在公猪的相关研究中，Am-In等[61]研究表明，公猪精子中ω-6/ω-3 PUFA比例与精子活力、活率、正常形态和正常质膜呈正相关，并且种公猪饲粮中ω-6/ω-3 PUFA的适宜比例为1∶1[62]。同样，ω-6/ω-3 PUFA比例为1∶1的饲粮能促进后备公猪睾丸发育和附性腺的功能，通过调节睾酮及前列腺素的合成与分泌，以及提高精浆中总抗氧化能力和抗氧化酶活性，提高直线前进运动精子的数量和精子活率[63]。由此可见，公猪饲粮中ω-6/ω-3 PUFA的适宜比例为1∶1。此外，适当比例的ω-6/ω-3 PUFA可提高公鸡的精液品质、繁殖力和雄激素含量，ω-6/ω-3 PUFA的比例在6∶1～9∶1之间能够提高公鸡精子的受精能力[64]。在含有维生素E的公鸡饲粮中，ω-6/ω-3 PUFA的最佳比例为25∶4，当低于25∶4时，可能会增加精子对脂质过氧化的敏感性，并降低繁殖性能[65]。由此可知，公鸡ω-6/ω-3 PUFA最佳比例会因饲粮的营养成分不同而有所差异。上述研究提示，适当比例的ω-6/ω-3 PUFA对提高精液品质具有重要作用，且ω-6/ω-3 PUFA的适当比例存在明显的物种差异。

4 小 结

综上所述，PUFA是一种重要的营养物质，具有抗氧化作用，在饲粮或精液稀释液中添加适量的PUFA均可不同程度地调节精液品质。PUFA对精液品质作用可能因PUFA的来源、类型、添加方式及动物种类的不同而不同。由于影响因素较为复杂，目前相关研究多集中于不同类型PUFA对精子的活力、抗冻性能、抗氧化能力、质膜完整性及睾酮水平等的作用，同时，ω-6/ω-3 PUFA对精液品质的有益作用的适宜比例也是目前的研究热点。关于PUFA对动物精液品质作用机制的研究还较少，今后应重点研究饲粮或精液稀释液中添加PUFA对精子活力和睾酮合成的作用机制。