硒在豬營養(yǎng)和繁殖中的作用

唐彩琰

摘要：硒通過參與硒蛋白的合成而在公豬營養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用。硒蛋白似乎是機體抗氧化系統(tǒng)調(diào)控的中心。在養(yǎng)豬生產(chǎn)中，人們對硒蛋白研究最多的是硒依賴性谷胱甘肽過氧化物酶（Glulathione Perxidase，GSH-Px）。然而，其他硒蛋白在公豬精液生成和精液質(zhì)量維持上的作用還需要研究。公豬精液的特點是富含易氧化的長鏈多不飽和脂肪酸，需要有效的抗氧化防御措施。豬對硒的需求多變，受多種環(huán)境因素和其他因素的影響。一般來說，每千克飼料需補充0. 15 mg -0.30 mg的硒。繁殖母豬和公豬對硒的缺乏尤為敏感，對豬營養(yǎng)師而言，滿足不同階段豬的硒需要是一項挑戰(zhàn)性巨大的工作。事實上，很多國家對日糧中硒的添加量都有嚴格的法律規(guī)定，這就限制了根據(jù)后備豬和繁殖豬的硒需求量改變硒添加量的靈活性。對利用不同硒源進行的多個公豬試驗得到的數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，當機體的基礎硒水平較低時，使用硒日糧添加劑有多個好處。因此，我們必須認識到，只有體內(nèi)硒水平處于最佳狀態(tài)時公豬才能獲得最好的抗氧化保護作用，并對其精液生成和質(zhì)量維持產(chǎn)生積極的作用。然而，在多數(shù)情況下，公豬體內(nèi)的基礎硒水平無法確定，因此人們難以判斷基礎日糧中硒的含量是否充足。由于從日糧中吸收有機硒有更高的效率，并且有可能在體內(nèi)建立良好的硒儲備，因此有人還建議，通過一系列的產(chǎn)品，如硒酵母茵和硒代蛋氨酸（Selenomethionine，SeMet）制劑，提供SeMet形式的有機硒是規(guī)?；虡I(yè)養(yǎng)豬生產(chǎn)中能夠更好地滿足現(xiàn)代豬種需求的一種重要硒源。

關鍵詞：硒;公豬;營養(yǎng);脂肪;抗氧化劑

中圖分類號：S816.72

文獻標志碼：C

文章編號：1001-0769（2018）07-0025-04

公豬的精子對脂質(zhì)過氧化反應高度敏感（Cerolini等，2000）。事實上，哺乳動物的精子在結構和化學組成上非常獨特，其細胞膜的磷脂分子層含有高水平的多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids， PUFA）（Cerolini等，2000; Surai， 2002， 2006）.細胞的這些高度特異化特征反映了高度流動和靈活的膜具有的特殊需求，而膜的高度流動性和靈活性是精子活動以及其與卵細胞融合所必需的。然而，由PUFA賦予的這種功能上的優(yōu)點反而會使精子在對抗自由基攻擊和脂質(zhì)過氧化作用的敏感性上表現(xiàn)出劣勢。

因此，抗氧化保護是維持精子細胞膜完整性、活力和受精能力的一個重要因素。Surai等（2001）和Surai （2006）建議，天然抗氧化劑（維生素E、抗壞血酸和谷胱甘肽）與抗氧化酶（超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶）一起能夠在哺乳動物和家禽精液中建立一個全面的抗氧化系統(tǒng)，保護其免受自由基和毒性代謝產(chǎn)物的影響。自由基生成和抗氧化防御作用之間的微妙平衡被認為是決定公豬精液質(zhì)量，尤其是其受精能力的一個重要因素。在這方面，日糧硒是精液質(zhì)量（包括抗氧化劑系統(tǒng)）的一個重要調(diào)節(jié)劑。本綜述的目的是更新現(xiàn)有有關硒在公豬營養(yǎng)和繁殖中生理作用的知識，并著重強調(diào)其在公豬精液抗氧化防御中的作用。

1 硒和雄性動物的繁殖力

早在20世紀80年代初期，硒對雄性動物繁殖力的重要性就有了報道。這些結論是基于利用哺乳動物完成的一系列不同試驗后獲得的結果推演出的，現(xiàn)總結如下。在硒輕度缺乏時，其優(yōu)先沉積在大鼠睪丸中，并且相對于身體的其他組織，哺乳動物精液中的硒濃度最高。特別是在人上，不同生殖器官中的硒濃度存在著顯著的正相關關系，其中睪丸中的硒濃度最高。人們發(fā)現(xiàn)，靜脈注射硒同位素75Se后，腎臟中75Se的濃度最高，其次是精囊和睪丸。進行性硒缺乏癥會導致精子細胞和精子的形態(tài)發(fā)生改變，隨后導致成熟的生殖細胞全部消失。Marin-Guzman等（1997，2000）指出，在包括豬在內(nèi)的多種動物中，硒缺乏會影響精子的形成。Surai （2006）和Ahsan等（2014）報道，磷脂氫過氧化物谷胱甘肽過氧化物酶（Phospholipid HydroperoxideGlutathione Peroxidase，PHGSHPx）在精子結構中具有特殊的作用。

人們普遍認為硒是作為一系列硒蛋白的一個整體組成部分參與機體的各種生理功能的。硒蛋白家族至少包括25種真核生物蛋白，真核生物的單個硒蛋白的表達具有高度組織特異性，但這取決于硒的可利用性，這一過程受激素的調(diào)節(jié)，并且一旦受損將引發(fā)各種病理狀況（Surai，2006;Hartfield等，2014; Labunskyy等，2014;Mangiapane等，2014）。硒蛋白在豬繁殖中的保護作用與有效抗氧化劑防御的必要性相關，以防止精液在收集、處理（如稀釋、儲存等）和人工授精期間產(chǎn)生過量自由基造成的負面后果。

2 哺乳動物精液的脂肪酸組成

脂質(zhì)是哺乳動物精液的重要組成部分。它們充當著精子細胞膜中的結構性化合物，是各種生物活性化合物（類花生酸）的前體，并可用于能量的供應。人們普遍認為二十二碳（C22）六烯脂肪酸（Docosahexaenoic Fattv Acid，DHA）是哺乳動物（包括人、牛、猴、山羊、綿羊和豬等）精子中最重要的多不飽和脂肪酸（Poulos等，1973; Cerolini等，2000; Surai， 2006）. C22多不飽和脂肪酸在雄性動物繁殖力上的重要性已經(jīng)在人類上得到了證實：精子中DHA的含量與精子的運動性（Conquer等，1999）以及精子細胞的正常形態(tài)呈正相關（Lenzi等，2000）。因此，當人精子含有最高濃度的DHA時，精子相應地擁有形態(tài)學上的最佳形態(tài)。類似地，在公豬精液中，DHA和n-3 PUFA的含量與精子的運動性、活力、正常的形態(tài)和正常質(zhì)膜等呈正相關（Am-in等，2011）。一般而言，在哺乳動物精子中，含有20～22個碳原子的長鏈PUFA占磷脂中總脂肪酸的50%以上（圖1）。

目前，人們尚不清楚造成精子PUFA組成上的物種特異性差異的生物學原因。然而，越來越多的證據(jù)表明，精子細胞膜的脂肪酸組成，尤其是PUFA的水平，決定了它們的生物物理特性，如流動性和靈活性，以便適應其特定功能，包括精子的運動性和受精能力（Ladha，1998）。例如，人精子中PUFA濃度的升高會增加精子細胞膜的流動性（Comhaire等，2000）。哺乳動物（包括公豬）精子中極高比例的長鏈多不飽和脂肪酸使得它們易于發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應（Brouwers和Gadella，2003），因此提出抗氧化劑保護作用在維持精子細胞膜完整性及其受精能力上起著至關重要作用的說法似乎是合理的（Surai，2006）。事實上，公豬精子宮含多不飽和脂肪酸，且易受脂質(zhì)過氧化反應的影響。

3 精液的脂質(zhì)過氧化反應

令人驚訝的是，早在70多年前就有人報道氧自由基對人類精子的毒性作用，然而，在Jones和Mann發(fā)表了幾篇里程碑式的論文后，人們才在20世紀70年代開始對這一主題予以更多的關注（Surai，2006）。這些論文清楚地寫明了脂質(zhì)過氧化反應：

·發(fā)生在哺乳動物精子中;

·導致精子運動性下降;

·不可逆轉(zhuǎn)地廢除精子的果糖水解和呼吸活動;

·增加精子向培養(yǎng)基中釋放細胞內(nèi)酶;

·是在體外儲存條件下精子衰老的主要生化原因;

·是導致22：6n-3和20：4n-6脂肪酸的主要氧化作用。

此外，這些作者還指出，在孵育前受損的精子細胞中，精子對過氧化反應的敏感性提高;向清洗過精子的懸浮液中添加過氧化的PUFA，可以使精子快速且永久地停止活動。這些論文提出的結果來自對公羊和人精液研究的結果。然而，針對其他哺乳動物（包括公豬）進行的精液脂質(zhì)過氧化作用研究也已發(fā)表了相關的結果（Cerolini等，2000; Castellano等，2010;Satorre等，2012）。此外，人們對精液的脂質(zhì)過氧化作用已經(jīng)進行了進一步的詳細研究，多篇綜合性綜述也對最新的發(fā)現(xiàn)進行了討論（Chen等，2013; Naher等，2013）。它們的結論是，哺乳動物精液中的脂質(zhì)過氧化作用可以認為是導致男性不育的最重要因素之一，并且在家畜精液儲存過程中能導致精子質(zhì)量的下降。

因此，活性氧簇（Reactive OxygenSpecies，ROS）破壞精子功能的機制可能涉及PUFA在精子質(zhì)膜中的過氧化反應。例如，有研究表明，在人精子中，脂質(zhì)過氧化作用能夠破壞精子細胞膜，導致細胞質(zhì)組分損失，從而導致細胞死亡一一這一過程被認為在雄性不育的病理生理學上發(fā)揮著重要作用（Aitken等，1993）。同樣，Breininger等（2005）指出，硫代巴比妥酸反應物（Thiobarbituric Acid ReactiveSubstances，TBARS）與公豬精子運動性之間呈負相關（r=0. 86，P<0.05）。此外，儲存公豬精液中高水平的丙二醛（Malondialdehyde，MDA）會導致精子運動性和其細胞膜完整性快速喪失（Kumaresan等，2009）。精子運動性下降可能是由ROS誘導的三磷酸腺苷（AdenosineTriphosphate，ATP）利用或鞭毛收縮裝置的損失引起的。研究表明，脂質(zhì)過氧化作用和精子中ROS的含量與公豬精液耐凍性無關（GomezFernandez等，2013）。有必要指出的是，來自單頭公豬的精子能夠以公豬依賴性方式對不同的精液處理技術做出反應，包括脂質(zhì)過氧化作用和DNA斷裂等（Parrilla等，2012）。

冷卻或冷凍的公豬精子會經(jīng)歷多種可能會損害精子細胞膜結構、功能和完整性的應激，從而損害精子的運動性、線粒體功能、膜電位和受精能力（Radomil等，2011）。由于公豬精子富含PUFA，因此它們對脂質(zhì)過氧化作用敏感。事實上，在精液儲存和冷凍保存期間，向公豬精液稀釋液中添加多種抗氧化劑會產(chǎn)生一定的保護作用。例如，與對照和改善的冷凍一解凍的公豬精子的運動性、功能完整性和抗氧化能力相比，含有藻酸鹽的冷凍稀釋劑可提高超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSHPx）的活性，降低MDA的水平（Hu等，2014）。這些發(fā)現(xiàn)尤為重要，因為在液氮中長期儲存精液會導致大部分公豬精液解凍后精子的運動性、線粒體功能和細胞膜完整性顯著下降（Fraser等，2014）。在該試驗中，解凍后的公豬精液表現(xiàn)出精子頂體膜的滲透抗性顯著降低，精子對誘導型脂質(zhì)過氧化作用和DNA斷裂的冷凍敏感性顯著增加。公豬精液中的抗氧化劑一促氧化劑的平衡是許多生理過程的一個重要調(diào)節(jié)因子，包括精子附著于輸卵管上皮細胞、獲能和超活化、與卵母細胞透明帶結合、頂體反應、透明帶穿透以及融合并穿透卵細胞膜（Bailey等，2000）。因此，由于脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化而導致的精子細胞膜功能受損會不可避免地影響上述生理過程，并且會降低體內(nèi)卵母細胞成功受精的概率。

有關脂質(zhì)過氧化的作用機制和后果的大部分研究都與人精子有關，且很少涉及公豬精液。然而，脂質(zhì)過氧化作用對公豬精液質(zhì)量的有害影響已經(jīng)被清楚地顯示出來。公豬睪丸和精液中蛋白質(zhì)氧化的分子機制、生理和病理生理后果還有待調(diào)查。

（待續(xù)）