牛磺酸对猪精子低温保存的影响

杨爱荣

（山东省济宁市任城区农业农村局 山东济宁 272000）

随着现在集约化、规模化、标准化养猪场的发展，养殖户越来越多的应用操作简单、受孕率较高、费用较低的人工授精技术进行配种繁殖，但是猪精液品质的好坏直接影响了猪场的生产规模、经济效益等指标。而在猪精液保存过程中最易降低精子质量的因素之一就是氧化应激，但是众多研究表明牛磺酸具有调控生殖功能、提高精子抗氧化能力等作用。因此，本文作者在查阅相关资料和结合实际工作经验的基础上，从多个指标分析了在低温保存猪精液时，牛磺酸对其产生的影响，以期能够进一步推广牛磺酸作为精液保护剂在猪精液保存中的应用，并且为广大同行提供参考，保证精液品质，提高养殖效益。

1 牛磺酸作用及机理

牛磺酸（β-氨基乙磺酸）是一种在动物体内以游离形式存在的含硫氨基酸，虽然不参与蛋白质合成代谢过程中的任何途径，但是其不仅有药物作用，还有营养作用，具有较多的生理功能。例如：可以有效清除自由基、保护质膜的完整性而增强细胞膜的抗氧化能力；通过保护视网膜，降低发生白内障的风险，提高畜禽视力；通过中和细菌所产生的毒素，保护肝脏细胞膜，有效降低胆酸的毒性；通过与胰岛素发挥协同作用，降低畜禽血糖；通过降低精子膜上脂质过氧化损伤保护精子等。

牛磺酸不仅是精液中存在含量最多的游离氨基酸之一，而且也广泛存在于雄性动物的睾丸间质细胞、平滑肌以及周围血管内皮细胞中，因此与雄性畜禽的生殖能力密切相关。牛磺酸对猪精液品质的作用机理，不仅体现在通过清除自由基降低精子膜脂质的过氧化损伤；而且还可以抑制精子膜上磷脂甲基转移酶的活性，进而改变精子膜上钠钾离子ATP 酶的活性，从而在猪精液低温保存中起到保护精液品质的作用[1]。

2 对猪精液品质指标的影响

精液品质的好坏直接影响了人工授精的成败，影响了母猪妊娠率，还影响了养殖户的经济效益。在使用牛磺酸作为精液保护剂时，必须有一些评价精液质量的指标来研究其对低温条件下精液保存产生的影响。常用采精量、精子密度、精子活力、精子畸形率以及质膜完整率、顶体完整率等指标来作为评价精液质量的指标。

2.1 采精量

在采精时，一次收集到的猪只的精液总体积称之为采精量，是评价精液品质好坏的最直观的指标之一，在统计时，可以用带有刻度的容器直接测量。但是，采精量也会受到猪只年龄、品种、个体差异以及所用牛磺酸浓度的影响。李方方等[1]通过比较是否在猪只饲料中添加牛磺酸以及添加的牛磺酸水平，发现饲料中添加牛磺酸可以显著增加种公猪的采精量，并且当牛磺酸的添加水平为6 g/kg时，1～45 d 以及46～90 d 的采精量均最大，分别可达250、280 mL，可能是由于饲料中添加牛磺酸对精子的生成具有促进作用，故显著增加了采精量。

2.2 精子密度

每毫升精液中含有的精子数量称之为精子密度。精子密度直接关系到精液稀释的倍数以及对输精过程中所用剂量的计算。精子密度越大，则稀释倍数越大，在人工授精中用于配种的母猪越多。一般情况下，猪精液的浓度为3.0×107～5.0×107/ mL 时可以保证每头母猪受精达3×109～4.0×109个精子，并且也能保证每只母猪使用80～100 mL 的精液用量。使用牛磺酸，可以显著提高猪精液中的精子密度[2]。

2.3 精子活力

用精子活力表示精液中呈前进状态运动（这种精子才具备正常的生存能力、具备受精的能力）的精子数量占全部精子的百分比率。精子活力直接影响了精液的品质和母猪的受胎率。刘琦[3]研究了在自己配制的精液稀释液中添加不同剂量（0、0.5、1、5、10 mmol/L）的牛磺酸对精子活力的影响，发现精子活力随添加的牛磺酸剂量在一定的范围内先升高后降低，说明当牛磺酸添加的浓度适宜时，可以通过调节细胞膜对Ca2+的通透性以及调节细胞内外渗透压来提高精子活力，但是若浓度过大，则可能会因影响精子质膜的通透性进而破环精子结构。谢东淇等[4]研究了不同牛磺酸和抗生素复合剂对猪精液保存过程中精子活力的影响，发现当向稀释液中添加5 mmol/L 牛磺酸时，精液保存5 d 后的精子活力为64.11%，显著高于不添加或者添加其他剂量的牛磺酸组的精子活力。

2.4 质膜和顶体完整率

精子质膜和顶体完整率也是评价精液质量好坏的重要指标之一，直接影响人工授精之后的受胎率。刘琦[3]研究发现在精子保存的不同天数，不同牛磺酸浓度对精子质膜完整率的影响不同，当保存天数为1～2 d 时，添加5 mmol/L 牛磺酸的精子质膜完整率显著高于其他添加剂量组；当保存天数为3～5 d 时，添加1 或者5 mmol/L 牛磺酸的精子质膜完整率高于其他添加剂量组，这个结果表明，在稀释液中添加牛磺酸可以提高精子质膜完整率，但是具体添加剂量需要根据实际情况进行调整。对于精子顶体完整率，在一定程度上随牛磺酸添加浓度的增加先升高后降低，但总体而言是添加5 mmol/L 时精子的顶体完整率最高，可达72.10%。

2.5 精子畸形率

当精子出现畸形时（尤其是出现尾部打结、缠绕、卷曲等情况），会严重影响精子的正常运动以及降低精子的受精能力，因此，在保存精液过程中一定要有目的地降低精子的畸形率。王赫川等[5]通过研究向Modena 稀释液中添加不同浓度的牛磺酸对猪精液保存效果的影响，发现当向稀释液中添加5 mmol/L 的牛磺酸时，保存11 d 时精子畸形率为31.2%，显著低于不添加或者添加其他剂量组，说明在精液稀释剂中添加一定剂量的牛磺酸可以明显改善精子发生畸形的概率，但是改善情况与保存天数等有关，因此，最佳使用剂量还要根据实际情况进行调整，并且相关机制也要进一步研究。

3 对精液抗氧化能力的影响

选择牛磺酸作为精液保存过程中稀释液的保护剂，一定程度上是因为牛磺酸具有较强的抗氧化作用，主要通过参与清除自由基、维持应激状态下供能细胞器线粒体电子传递链的完整性、维持生物膜系统的稳定性以及有效抑制畜禽体内特定ROS 产生酶类这4 个方面发挥抗氧化功能。用T-AOC（总抗氧化能力）以及MAD（丙二醛）作为评价牛磺酸作为抗氧化剂在精液保存中发挥作用的指标。

3.1 T-AOC

作为反映畜禽体内总抗氧化能力的指标，T-AOC 可以直接反映出精子对抗自由基攻击的能力，也就是精子的抗氧化水平。当在猪精液稀释剂中添加不同剂量的牛磺酸时，T-AOC 的活性先随着添加剂量的增大而增大，随后急剧下降，当添加剂量为5 mmol/L 时抗氧化效果最佳。王赫川等[5]研究0、1、5、10 mmol/L 的牛磺酸对猪精子中T-AOC 的影响，发现只要添加牛磺酸就可以显著提高TAOC 的浓度，但是使用效果也会受到精液保存天数的影响，故对于不同保存天数的精液可能所需添加的牛磺酸的剂量不同。

3.2 MAD

MAD 是脂质过氧化过程中产生的氧化产物。正常情况下，精子呼吸和新陈代谢过程中产生的ROS 会被抗氧化酶消除，但是过长时间的精液保存破环了其内部的环境，降低了精液中抗氧化酶的活性进而导致ROS 增加，故产生的MAD 也会增多。当牛磺酸作为一种抗氧化剂添加到保存的猪精液中时，会显著降低精液中MAD的产生速率。当向精液中添加0.5 mmol/L 牛磺酸时不能降低MAD的浓度，但是添加1、5 mmol/L 时就能显著降低MAD 的浓度，说明在精液中添加牛磺酸可以通过消除氧自由基、提高抗氧化酶活性发挥作用，但是必须要达到一定的添加剂量，并且抗氧化的能力有限，使用时要多加注意。

4 其他因素对猪精液保存的影响

精液保存过程中受到多种因素的影响，除了关注牛磺酸作为一种精液保存过程中的抗氧化剂，可以有效提高精液质量外，还要考虑到其他因素对精液产生的影响。

4.1 pH 值

pH 值是衡量精子生存环境的重要指标之一，过酸过碱的环境都可能造成精子的死亡。因此，在精液保存过程中，一定要注意其pH 的变化。多数人认为，精子在保存过程中产生的代谢产物是酸性的，为了保持精液保存过程中的中性环境，必须要在精液中加入适量的碱性稀释液可以增加精子保存后的效果。

4.2 稀释液

稀释液是精子保存过程中主要能量来源，并且为精子提供了一个相对稳定的环境，因此，稀释液的配制以及所需试剂的选择均会影响精液保存质量的好坏。在配制精液稀释液时，一般情况下要考虑到营养物质（葡萄糖、糖蜜）为其提供能量，缓冲物质（HEPES、MOPS）为其提供相对稳定的pH，无机盐离子（Na+、K+）维持精子的正常形态以及活动，抗生素为其提供相对无菌的环境等。

5 小结

牛磺酸作为猪精液保存过程中的抗氧化剂之一，在一定程度上可以通过提高采精量、精子密度、精子活力、质膜和顶体完整率，降低精子畸形率，提高总抗氧化能力，降低丙二醛浓度从而达到提高精液质量的目的，在猪精液保存中有广阔应用前景。