L-瓜氨酸對小鼠力竭運動性能及強運動應(yīng)激后血清抗氧化能力和精液品質(zhì)的影響

趙國棟，李曉斌，張 濤，陳 暉，馬 晨，薛宇恒

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）

L- 瓜氨酸在機體內(nèi)具有抗氧化和抗炎癥作用，主要經(jīng)機體組織和器官代謝為L-精氨酸產(chǎn)生效用。L-精氨酸在腸道和肝臟很容易被腸道微生物和精氨酸酶代謝分解[1]，而L-瓜氨酸可直接在腎臟轉(zhuǎn)化為L-精氨酸[2]，且不誘導(dǎo)精氨酸酶活性升高。因此，大部分研究集中于L-精氨酸缺乏時L-瓜氨酸的輔助治療作用。體外試驗研究發(fā)現(xiàn)，通過補充L-精氨酸可改善豬精子頂體反應(yīng)和受精能力[3]。Liu 等[4]研究表明，L-瓜氨酸對提高男性性功能也有重要作用。此外，BotchLett 等[5]研究表明，口服L-瓜氨酸能有效改善人體的抗疲勞能力，維護健康的心肺功能，在運動保健方面具有良好的作用。在種公畜飼養(yǎng)中，優(yōu)質(zhì)的日糧和合理的運動對種畜的繁殖性能具有重要的作用[6]。但實際生產(chǎn)中缺乏科學(xué)合理的運動訓(xùn)練方案，往往導(dǎo)致運動應(yīng)激加強，影響精液品質(zhì)。因此，本試驗以雄性小鼠為研究對象，通過飲水中添加不同劑量的L-瓜氨酸，探究其對小鼠運動力竭的時間及強運動應(yīng)激后小鼠血清抗氧化能力及精液品質(zhì)的影響，為L-瓜氨酸在家畜繁殖中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計與分組 試驗選用48 只平均體重為（14.72±0.81）g 斷奶雄鼠，隨機分為3 組，分別為對照組、試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組，每組8 個重復(fù)，每個重復(fù)2 只。試驗期間所有小鼠采用同一飼養(yǎng)標準飼喂，自由采食，自由飲水（每3 d 測定一次小鼠飲水量和采食量），對照組飲用自來水，試驗Ⅰ、Ⅱ組在對照組基礎(chǔ)上飲水中分別添加0.5% 和1% 的L- 瓜氨酸（含量≥99.0%，購自SoLarbio 科技有限公司，編號：20160703）。所有小鼠均采用全價顆粒飼料喂養(yǎng)（購自新疆醫(yī)科大學(xué)動物試驗中心），1 周換1 次墊料。試驗期24 d。

1.2 游泳設(shè)計 試驗開始前空腹6 h 稱重（計為第0 天），記錄初始重，試驗第6 天空腹稱重后，取3 個相同的水桶，在水桶中加（31±2）℃溫水，水位水面至桶底約30 cm，每次每組隨機取2 只小鼠分別尾部負重8 g 螺母，3 組共6 只小鼠同時置于水桶中游泳計時，至小鼠力竭沉入水桶底部8 s 后記時。撈出小鼠解除負重，用吹風(fēng)機熱風(fēng)吹干放入鼠籠，直至所有小鼠游泳結(jié)束。之后每間隔3 d 空腹稱重后游泳1 次記時。

1.3 樣品采集 試驗第24 天，所有小鼠眶下采血至5 mL Eppendorf 管，同組中每2 只小鼠全血混勻室溫靜置20 min后，3 500 r/min 離心15 min，吸取血清至1.5 mL Eppendorf管中-20℃冷凍保存。采血后頸椎脫臼法處死小鼠，室溫采集雄鼠雙側(cè)附睪至1.5 mL Eppendorf 管中編號測定精液品質(zhì)。

1.4 抗氧化指標測定 血漿中抗氧化指標過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、抑制羥自由基、抗超氧陰離子自由基、總抗氧化能力（T-A）、一氧化氮（NO）、丙二醛（MDA）委托南京建成生物工程研究所采用試劑盒測定。

1.5 精液品質(zhì)的測定 將編號后Eppendorf 管中的附睪立即用眼科剪剪碎后，每管中加入1 mL 37℃生理鹽水。37℃水浴15 min，采用血球計數(shù)板法計算精子密度和活力，每只小鼠精子密度、死精子數(shù)非直線運動精子數(shù)重復(fù)計數(shù)3 次取平均值。精子密度、精子活率、精子畸形率及直線運動精子數(shù)均按加1 mL 生理鹽水后，血球計數(shù)板中5 個大方格中的精子數(shù)計算。精子密度：加1 mL 生理鹽水后，血球計數(shù)板中5 個大方格中的精子總數(shù)；直線運動精子數(shù)：加1 mL 生理鹽水后，血球計數(shù)板中5 個大方格中的精子總數(shù)減去5 個大方格中非直線運動精子數(shù)；精子活率=5 個大方格中的精子總數(shù)－5 個大方格中死精子數(shù)）/5 個大方格中的精子總數(shù)×100%；死亡、畸形率=死亡精子數(shù)+畸形精子數(shù)）/總精子數(shù)×100%。

1.6L-瓜氨酸攝入量測定 采用同一支1 mL 注射器，在天平上去皮后，分別吸取1 mL 自來水、0.5%和1%的L-瓜氨酸溶液稱重，測得1 mL 自來水、0.5%和1%的L-瓜氨酸溶液分別重0.99 g、1.002 g 和1.006 g。試驗Ⅰ組L-瓜氨酸平均攝入量=平均飲水量/1.002×0.005；試驗Ⅱ組L-瓜氨酸平均攝入量=平均飲水量/1.006×0.01。1.7 統(tǒng)計分析 試驗結(jié)果均以平均數(shù)± 標準差表示。用ExceL 表格整理所得數(shù)據(jù)，采用SPSS 19.0 LSD 及Duncan′s 進行多重比較。P＞0.05 表示差異不顯著，P＜0.05 表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。

2 結(jié) 果

2.1L-瓜氨酸對小鼠采食量及飲水量的影響 由表1 可知，0.5%L- 瓜氨酸組小鼠飲水量較其他2 組略有降低（P＞0.05）；試驗組小鼠采食量較對照組略有提高（P＞0.05）。

表1 L-瓜氨酸對小鼠采食量及飲水量的影響

2.2L- 瓜氨酸對小鼠負重游泳時間的影響 由表2 可知，補喂L-瓜氨酸后，小鼠各時間段游泳力竭時間也均有所延長，在第1、5、6 次游泳中，試驗Ⅱ組小鼠負重游泳力竭時間分別比對照組提高70.82%、25.59%和12.27%（P＜0.01），與試驗Ⅰ組差異不顯著；在第1和第5 次游泳中，試驗Ⅰ組分別比對照組提高46.74%和19.58（P＜0.05）；在第2 次游泳中，試驗Ⅱ組小鼠游泳力竭時間比對照組提高51.82%（P＜0.05），與試驗Ⅰ組差異不顯著；第3 次游泳中，各組間游泳力竭時間差異不顯著；在第4 次游泳中，試驗Ⅰ組游泳力竭時間比對照組提高20.56%（P＜0.01），比試驗Ⅱ組提高8.14%（P＜0.05）。

表2 L-瓜氨酸對小鼠負重游泳力竭時間的影響 min

2.3L-瓜氨酸對小鼠血清抗氧化指標的影響 由表3 可知，與對照組相比，給小鼠補喂0.5% 的L- 瓜氨酸后血清中CAT、GSH-Px、抑制羥自由基、T-A、NO 都呈上升趨勢，且分別比對照組提高66.54%（P＜0.01）、11.13%（P＜0.01）、54.22%（P＜0.01）、10.78%（P＞0.05）和49.35%（P＜0.01）；給小鼠補喂1% 的L- 瓜氨酸，與對照組相比，血清中CAT、SOD、GSH-Px、抑制羥自由基、抗超氧陰離子自由基、T-A、NO、MDA 都呈上升趨勢，且CAT、GSH-Px、抑制羥自由基和NO 分別比對照組提高53.57%、21.78%、17.28% 和55.86%（P＜0.01）；與試驗Ⅰ組相比，試驗Ⅱ組小鼠血清中SOD 和GSH-Px 顯著升高，抑制羥自由基極顯著降低，各組間MDA 水平差異不顯著。

表3 L-瓜氨酸對強運動應(yīng)激后小鼠血清抗氧化指標的影響（n=8）

2.4L-瓜氨酸對小鼠精子密度及活力的影響 由表4 可知，與對照組相比，補喂0.5%的L-瓜氨酸后小鼠精子密度、直線運動精子數(shù)和精子活率分別提高58.62%、120.25% 和40.59%（P＜0.01），死亡、畸形精子數(shù)降低49.04%（P＜0.01）；與對照組相比，補喂1% 的L-瓜氨酸的小鼠末重和總精子數(shù)顯著降低，死亡、畸形精子數(shù)比對照組低94.50%（P＜0.01），精子活率比對照組提高12.22%（P＜0.05）；與試驗Ⅰ組相比，試驗Ⅱ組總精子數(shù)、直線運動精子數(shù)和精子活率都極顯著降低，畸形精子數(shù)差異不顯著。

3 討 論

瓜氨酸屬于機體內(nèi)非必需氨基酸，普遍應(yīng)用于增強運動的補充劑[7]。研究表明，瓜氨酸改善運動性能的主要原因是增加血流量和舒張血管[8]，同時補充L-瓜氨酸可提高血漿中精氨酸含量[9]和血漿NO 含量[10]。田吉明等[11]研究表明，給小鼠補充精氨酸14 d 可顯著提高小鼠游泳達力竭的時間。岳冠華[12]研究表明，補充適量的精氨酸能提高大鼠的運動能力。本試驗飲水中添加不同劑量的L-瓜氨酸，小鼠負重游泳力竭時間延長，說明L-瓜氨酸能提高小鼠的運動性能，這與Takeda 等[13]的研究結(jié)果一致。飲水中添加L-瓜氨酸能夠延長運動時間，可能與瓜氨酸減少尿素氮循環(huán)有關(guān)。研究顯示，瓜氨酸可抑制尿素氮循環(huán)，提高丙酮酸的有氧利用，降低通過厭氧途徑產(chǎn)生的乳酸含量，促進三羧酸循環(huán)，增加機體的需氧能力[14]。在動物模型研究中，瓜氨酸可降低機體的疲勞度、增加肌肉力量[15]。

氧化應(yīng)激是機體內(nèi)產(chǎn)生的自由基與抗氧化防御系統(tǒng)失衡的一種生物學(xué)現(xiàn)象[16]。研究表明，劇烈運動會增加自由基的產(chǎn)生，加劇機體的氧化應(yīng)激，導(dǎo)致細胞損傷[17]。Sureda 等[18]研究表明，L-瓜氨酸有較強的抗氧化能力，能清除機體內(nèi)的自由基，增加體內(nèi)精氨酸含量和NO 水平，能有效保護DNA 和多形核白細胞。本試驗中，在飲水中添加0.5%的L-瓜氨酸，小鼠血清中CAT、GSHPx、抑制羥基自由能力和NO 水平升高；飲水中添加1%的L-瓜氨酸，小鼠血清中CAT、SOD、GSH-Px、抑制羥基自由能力、抗超氧陰離子自由基能力、T-A 和NO水平升高，說明L-瓜氨酸可提高小鼠的抗氧化能力。Dasgupta 等[19]和Shan 等[20]研究表明，精氨酸是合成機體內(nèi)NO 合酶的底物，給大鼠補喂L-精氨酸可提高血清中CAT、NO 和T-A 水平。研究表明，機體內(nèi)一氧化氮合酶可促進NO 與超氧陰離子消耗細胞內(nèi)精氨酸結(jié)合形成過氧亞硝基（ONOO-）介導(dǎo)細胞的損傷。精氨酸缺乏可使NO 與超氧陰離子的結(jié)合形成ONOO-[21]。本試驗中小鼠血清中抗超氧陰離子自由基能力各組間差異不顯著，而血清中NO 水平升高，說明L-瓜氨酸降低了NO與超氧陰離子的結(jié)合，從而減少了機體內(nèi)ONOO-含量。

Wu 等[22]研究表明，NO 可促進男性陰莖勃起和血管舒展；Chen 等[23]研究表明，給公豬補喂精氨酸可提高公豬的精液品質(zhì)和性欲，可能是由于體內(nèi)NO 刺激血管舒張，增加血流量而引起的。StanisLavov 等[24]研究表明，飲用L-瓜氨酸和精氨酸含量高的植物提取物可提高男性精子密度和精子活力。本試驗中飲水中添加L-瓜氨酸后，公鼠死、畸形精子數(shù)極顯著降低，說明L-瓜氨酸可降低精子死、畸率。Ahangar 等[25]研究表明，給公雞補喂2.33 g/kg 精氨酸，可提高公雞睪丸重量、采精量和直線運動精子數(shù)，補喂3.22 g/kg 精氨酸，公雞曲精小管直徑、間質(zhì)細胞、精子細胞和精細胞都有所增加。本試驗中補喂0.5%的L-瓜氨酸，小鼠總精子數(shù)、直線運動精子數(shù)和精子活率極顯著升高；補喂1%的L-瓜氨酸精子活率顯著升高，說明L-瓜氨酸對公畜精液品質(zhì)的影響與精氨酸類似，原因可能是L-瓜氨酸在機體內(nèi)通過精氨酸、NO 途徑代謝有關(guān)。

4 結(jié) 論

在本試驗條件下，補喂L-瓜氨酸可提高小鼠的運動性能和強運動應(yīng)激后血清抗氧化指標。每只小鼠飲水中添加0.5% 的L- 瓜氨酸（27.6 mg/d）可極顯著提高強運動應(yīng)激后小鼠精液品質(zhì)。