細(xì)菌性精子癥對(duì)公豬精子儲(chǔ)存和繁殖性能的影響

王晶晶

摘? 要：當(dāng)使用公豬稀釋精液進(jìn)行人工授精時(shí)，細(xì)菌性精子癥是影響其繁殖性能的一種明確風(fēng)險(xiǎn)。公豬精液中發(fā)現(xiàn)了大量的細(xì)菌，主要來(lái)自糞便、包皮、皮膚和毛發(fā)中的微生物，人們?cè)跍?zhǔn)備用于人工授精的精液中發(fā)現(xiàn)了這些細(xì)菌和處理區(qū)的其他環(huán)境細(xì)菌。在稀釋精液時(shí)通?？梢?jiàn)革蘭氏陰性菌，包括腸桿菌以及環(huán)境污染物，如生活在水凈化系統(tǒng)中的環(huán)境污染物。在授精之前處理、分裝和儲(chǔ)存新鮮公豬精液的方法在細(xì)菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)以及細(xì)菌可能損害精子或影響母豬的程度中起作用。并非所有細(xì)菌分離物或污染水平對(duì)精子都有相同的影響，多種因素決定了存儲(chǔ)壽命是否以及何時(shí)因?yàn)榫优c精子凝集、活力受損、頂體破壞或膜活力喪失而縮短。由于精子的受精能力降低，或者對(duì)精子和/或胚胎存活不利的子宮環(huán)境的誘導(dǎo)，可能不能達(dá)到最佳的繁殖性能。為最大限度地減少細(xì)菌污染稀釋精液的風(fēng)險(xiǎn)，有必要實(shí)施有效的細(xì)菌控制策略，如果需要的話，需包括旨在快速檢測(cè)和干預(yù)的監(jiān)測(cè)程序。

關(guān)鍵詞：公豬;細(xì)菌性精子癥;豬精液;稀釋精液;人工授精

中圖分類號(hào)：S814 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2018）11-0042-04

人工授精（Artificial Insemination，AI）是養(yǎng)豬業(yè)中一種常用的輔助生殖技術(shù)，即將含有活精子的稀釋精液機(jī)械地置于母豬生殖道中。與牛的AI不同，其冷凍精液的吸管通常儲(chǔ)存在液氮中，家豬的AI系統(tǒng)則大多是完全建立在涼爽溫度下（15 ℃～19 ℃）的液體儲(chǔ)存，精液通常在采集、分裝和授精間多次老化。精液采集過(guò)程的固有風(fēng)險(xiǎn)是精液污染細(xì)菌。精液隨后處理成母豬場(chǎng)易于使用的形式可導(dǎo)致額外暴露于潛在的細(xì)菌污染物。如果不能充分控制這些風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，包括精液質(zhì)量下降、精液壽命縮短和生育能力受損。本綜述的目的是總結(jié)當(dāng)前有關(guān)公豬精液的細(xì)菌污染及其造成的繁殖后果的研究成果。

1? 細(xì)菌污染物

雖然通過(guò)精液傳播的某些細(xì)菌被認(rèn)為是導(dǎo)致母豬各種臨床疾病狀況的致病菌，但本綜述將專注于精子儲(chǔ)存期間的細(xì)菌效應(yīng)和隨后的繁殖性能。健康公豬的精液一般不含有細(xì)菌;然而，公豬的包皮、皮膚和毛發(fā)，以及豬舍和精液采集環(huán)境會(huì)污染采集人員的手或采集容器。對(duì)于常規(guī)的公豬精液采集，無(wú)菌不是一個(gè)可行的選擇，因此許多研究人員在未處理的公豬精液中發(fā)現(xiàn)了大量細(xì)菌，如表1所示。賓夕法尼亞大學(xué)Reference Andrology實(shí)驗(yàn)室（美國(guó)）發(fā)現(xiàn)稀釋精液呈細(xì)菌生長(zhǎng)陽(yáng)性的總百分比為2002年的32%、2003年的17%、2005年的17%和2006年的26%。據(jù)報(bào)道，2012年在西班牙質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的稀釋精液樣本中有氧細(xì)菌污染率略低于14.73%。從稀釋精液的培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)的大部分污染物是革蘭氏陰性菌，其中很大一部分來(lái)自腸桿菌科。對(duì)精液稀釋液中存在的防腐抗菌劑的耐受性是從生產(chǎn)精液中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌的共同特征。從稀釋精液中鑒定的常見(jiàn)細(xì)菌列于表2中。

2? 對(duì)精子儲(chǔ)存的影響

用來(lái)稀釋公豬精液的基本上都是細(xì)胞培養(yǎng)基，它是對(duì)防腐抗菌劑具有抗性的污染細(xì)菌生長(zhǎng)的一種理想環(huán)境。這種生長(zhǎng)的影響可能不同。Sone報(bào)道，當(dāng)存在5種腸道細(xì)菌（包括大腸桿菌）時(shí)，在15 ℃儲(chǔ)存期間公豬精子的存活率在1 d～2 d內(nèi)受到了顯著影響。假單胞菌是所測(cè)試的46個(gè)樣本中分離到的最常見(jiàn)的細(xì)菌（80.4%），其影響精子存活的程度較小，4種細(xì)菌（產(chǎn)堿桿菌、放線菌、鏈球菌和葡萄球菌）幾乎對(duì)儲(chǔ)存壽命沒(méi)有負(fù)面影響，盡管細(xì)菌水平為1010 CFU/mL～1012 CFU/mL時(shí)會(huì)導(dǎo)致pH稍微降低（6.3～6.5）。在一項(xiàng)病例報(bào)告中，木糖氧化無(wú)色桿菌與外陰分泌物和生殖性能降低有關(guān)，在儲(chǔ)存過(guò)程中精子活力沒(méi)有明顯下降，并且在一項(xiàng)體外研究中，當(dāng)接種2.5×107 CFU/mL木糖氧化無(wú)色桿菌和2.0×106 CFU/mL皮氏羅爾斯頓氏菌時(shí)，保存14 d后，與對(duì)照組相比，3種不同的稀釋液中木糖氧化無(wú)色桿菌和皮氏羅爾斯頓氏菌均沒(méi)有明顯降低精子活力。

對(duì)大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、陰溝腸桿菌和銅綠假單胞菌的一系列體外研究表明，隨著細(xì)菌濃度的增加，細(xì)菌性精子癥會(huì)產(chǎn)生一定的不利影響，精子活力和活率受影響最大。同樣的研究指出，接種細(xì)菌不會(huì)誘導(dǎo)精子形態(tài)變化，但其他參數(shù)如頂體完整性、凝集、滲透阻力或pH可能會(huì)受到某些細(xì)菌濃度的影響。

在美國(guó)，在AI快速采集階段兩頭種公豬的一項(xiàng)早期病例報(bào)告描述了由于黏質(zhì)沙雷氏菌的生長(zhǎng)對(duì)精液稀釋液中防腐抗菌劑慶大霉素有抗性，在采集和稀釋后36 h～48 h內(nèi)發(fā)生了嚴(yán)重的精子凝集，精子活力降低至0～25%。樣本呈酸性pH和頂體完整性受損也是保存精液樣本的特征。2000年發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于細(xì)菌性精子癥的綜合案例研究，該調(diào)查涉及在3年時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的23項(xiàng)北美實(shí)地調(diào)查。除了報(bào)告了提交給生殖實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析的稀釋精液樣本的狀況外，還將6種最常見(jiàn)的細(xì)菌（陰溝腸桿菌、大腸桿菌、黏質(zhì)沙雷氏菌、木糖氧化產(chǎn)堿菌、洋蔥伯克霍爾德菌和嗜麥芽寡養(yǎng)單胞菌）的純培養(yǎng)物在受控條件下接種到新鮮的稀釋精液中，研究發(fā)現(xiàn)與田間樣本有相同的結(jié)果：視覺(jué)凝結(jié)、微觀下精子與精子凝集（>25%），活力明顯差（48 h后總活力<30%，最低活力<5%）和頂體受損（平均值=31.8%）;除了兩種分離株（大腸桿菌和嗜麥芽窄食單胞菌）外，所有菌株均產(chǎn)生酸性pH（5.7～6.4）。用摩氏摩根菌感染公豬精液發(fā)現(xiàn)精子活力降低，頂體形態(tài)改變，對(duì)低滲性膨脹試驗(yàn)的反應(yīng)較差。當(dāng)?shù)润w積的精子懸液（Percoll細(xì)胞分離液洗滌并懸浮至? ? 4×107個(gè)/mL）與系列稀釋的大腸桿菌混合時(shí)，從受污染的精液中分離的大腸桿菌在15 min內(nèi)引發(fā)了嚴(yán)重的精子與精子凝集。圖1顯示了細(xì)菌污染的公豬精液樣本中精子凝集的一個(gè)例子。圖2顯示了芽孢桿菌與公豬精子和細(xì)胞質(zhì)液滴成比例的相對(duì)大小。

細(xì)菌對(duì)精子的主要毒性作用似乎主要與精子細(xì)胞的直線運(yùn)動(dòng)有關(guān)，并且呈濃度依賴性。細(xì)菌破壞精子的其他機(jī)制也有介紹，包括脂多糖暴露、白細(xì)胞激活、抗精子抗體和溶細(xì)胞素產(chǎn)生。然而，大腸桿菌內(nèi)毒素和低pH本身并不一定會(huì)抑制精子活力。采集和處理時(shí)最初出現(xiàn)的細(xì)菌數(shù)量和儲(chǔ)存時(shí)間決定了對(duì)精子的影響。對(duì)于大腸桿菌，細(xì)菌與精子的比例為1︰1已被確定為誘導(dǎo)凝集和降低活力的閾值水平。其他研究者已經(jīng)報(bào)道了類似的細(xì)菌與精子的比例，其中一些低至1︰100足以誘導(dǎo)對(duì)精子的負(fù)面影響。Althouse等估計(jì)3×107個(gè)～3×109個(gè)的殺精細(xì)菌對(duì)含有30億精子的標(biāo)準(zhǔn)劑量是有害的。隨著行業(yè)向更低的精子目標(biāo)轉(zhuǎn)移以提高效率，細(xì)菌干擾的更低臨界閾值將隨之而來(lái)。

大腸桿菌通過(guò)甘露糖結(jié)合結(jié)構(gòu)附著在精子表面，這種受體特異性的相互作用導(dǎo)致精子質(zhì)膜的超微結(jié)構(gòu)損傷。除了初始濃度和儲(chǔ)存時(shí)間之外，研究表明幾種其他因素相互作用可以改變細(xì)菌性精子癥的影響，包括存在的特定細(xì)菌、儲(chǔ)存溫度、稀釋劑的組成和抗菌劑的相互作用。例如，細(xì)菌生成時(shí)間因儲(chǔ)存溫度而異，從而改變達(dá)到臨界濃度的時(shí)間。同樣，稀釋劑的pH和儲(chǔ)存溫度可以改變抗菌劑的可用性和殺菌時(shí)間。防腐劑混合物中的抗生素和稀釋劑或精漿的其他成分之間的不相容性會(huì)降低抗菌效果，即使在不同情況下可能對(duì)同一化合物顯示出易感性。總的來(lái)看，在精液稀釋劑、培養(yǎng)溫度、細(xì)菌生長(zhǎng)和抗菌效果方面，依賴性和相互作用的模式很明顯。