熱應(yīng)激對雄性哺乳動(dòng)物精液品質(zhì)的影響機(jī)制及熱應(yīng)激公豬的營養(yǎng)調(diào)控

湯加勇，李瑞婷，趙 華，賈 剛

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所，動(dòng)物抗病營養(yǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 611130；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川雅安 625014）

近年來，夏季頻繁出現(xiàn)的持續(xù)高溫天氣逐漸成為影響動(dòng)物健康和生產(chǎn)性能的重要因素。熱應(yīng)激是指阻礙身體正常散熱，引起熱緊張的條件刺激，其本質(zhì)是指環(huán)境溫度超過機(jī)體熱調(diào)控區(qū)上限時(shí)所致的非特異性反應(yīng)。動(dòng)物精子的發(fā)生是一個(gè)溫度敏感的過程，高于正常陰囊溫度范圍可導(dǎo)致睪丸溫度增加，影響正常精子發(fā)生、精液品質(zhì)和雄性生殖能力。不同溫度的熱處理會(huì)導(dǎo)致小鼠睪丸重量減輕，降低精子和卵母細(xì)胞穿透能力、精子數(shù)量、精子活力及存活率[1-2]；降低猴的精子數(shù)量[3]；增加奶牛精液中異常精子率，且精子總數(shù)、濃度和活力都顯著下降[4]；成年健康男性高溫?zé)釕?yīng)激后的6～8 個(gè)月，形態(tài)異常的精子會(huì)增加1 倍[5]。就公豬而言，熱應(yīng)激還影響睪酮的分泌及精液品質(zhì)，并降低性欲，影響繁殖性能。公豬的精液品質(zhì)不僅直接影響母豬的受胎率，也極大地影響后代仔豬與育肥豬的生長性能。而在炎熱夏季，在飼料中添加一定的營養(yǎng)物質(zhì)可在一定程度上緩解公畜的熱應(yīng)激損傷，從而改善精液品質(zhì)。本文就熱應(yīng)激對雄性哺乳動(dòng)物精液品質(zhì)的影響機(jī)理及熱應(yīng)激公豬的營養(yǎng)調(diào)控研究進(jìn)展做一綜述，以期為公豬精液的相關(guān)研究和生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 熱應(yīng)激影響雄性哺乳動(dòng)物精液品質(zhì)的機(jī)制

1.1 熱應(yīng)激對雄性哺乳動(dòng)物血液生化指標(biāo)的影響 雄性動(dòng)物的生殖功能由下丘腦-垂體-睪丸（HPT）軸調(diào)控，雄激素水平受到HPT 軸的嚴(yán)格調(diào)控[6]。精子發(fā)生受垂體分泌的促黃體生成素（LH）、促卵泡生成素（FSH）以及睪酮素調(diào)控。熱應(yīng)激可引起動(dòng)物機(jī)體生理生化指標(biāo)變化，造成新陳代謝紊亂，而血液生化指標(biāo)是反映動(dòng)物體內(nèi)物質(zhì)代謝和某些組織器官機(jī)能狀態(tài)變化的一個(gè)重要特征[7]。熱應(yīng)激條件下，動(dòng)物體內(nèi)睪酮水平將升高，從而在一定程度上降低了生殖細(xì)胞的凋亡[8]。將成年公豬熱處理（40℃、5 h/d，8 d）后發(fā)現(xiàn)，熱處理的第1 天和第4 天血清睪酮素濃度升高，第8 天又回到正常水平；熱應(yīng)激還增強(qiáng)了糖皮質(zhì)激素受體（GR）在主要細(xì)胞和基底細(xì)胞細(xì)胞核中的表達(dá)[9]。但有研究發(fā)現(xiàn)，熱處理3 d后成年公豬血清睪酮水平、離子濃度、精漿總蛋白等無顯著變化[10]。雄性大鼠熱處理（40℃、2 h/d，7 d）后第7 天，大鼠的睪丸指數(shù)下降、血清睪酮濃度明顯上升；HPT軸中許多代謝物，尤其是附睪中代謝物表達(dá)水平都發(fā)生了上調(diào)[7]。成年大鼠進(jìn)行急性熱處理（43℃，15 min）后4～8 周，睪丸激活素A 下降、睪丸激活素B 上升；在第8 周，血清FSH 顯著上升，這可能是由于睪丸血清抑制素的反饋減少所致[11]。雄激素受體（AR）是配體激活轉(zhuǎn)錄因子，作為雄激素作用的媒介，對雄激素至關(guān)重要。將成年公豬進(jìn)行整體（37～40℃，3 h/d）和睪丸局部（42℃，1 h/d）熱處理42 d 后，睪丸中AR 表達(dá)水平顯著升高[12]，表明短時(shí)間的高溫應(yīng)激造成公豬生殖代謝紊亂，急需提高AR 的表達(dá)來彌補(bǔ)身體需要的雄激素。

血清中谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）保護(hù)細(xì)胞免受損傷和清除超氧陰離子自由基，丙二醛（MDA）的濃度可反映機(jī)體的脂質(zhì)過氧化水平，并在一定程度上代表細(xì)胞或組織損傷程度[13]。在成年公豬熱處理（40℃、5 h/d，8 d）的第1、4、8 天，附睪中MDA 和GSH水平顯著升高[9]。熱應(yīng)激顯著提高了雄性大鼠血液中GSH、GSH-Px 和SOD 含量[14]；降低了綿羊血糖、膽固醇水平，升高了皮質(zhì)醇（Cor）、SOD 以及MDA 含量[15]。熱處理（32℃，7 d）顯著提高SD 大鼠血清中的促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）、Cor、白介素-2（IL-2）、IL-6、IL-8、IL-12 水平，而降低了IL-10 濃度[14,16]。熱應(yīng)激提高了公豬體內(nèi)的抗氧化酶活性，造成了其抗氧化防御系統(tǒng)破壞，從而影響精子的正常生成。

1.2 熱應(yīng)激對雄性哺乳動(dòng)物睪丸組織的影響 睪丸的主要功能是分泌雄激素（主要是睪酮素）和產(chǎn)生精子。大多數(shù)哺乳動(dòng)物睪丸的溫度較其正常體溫低2～8℃，其通過陰囊的收緊或放松來調(diào)節(jié)溫度，以達(dá)到生精和儲(chǔ)存精子的溫度要求。精子在睪丸中的發(fā)生是一個(gè)溫度敏感過程，高于正常陰囊溫度范圍即可導(dǎo)致熱敏生精細(xì)胞死亡，影響正常精子發(fā)生、精液品質(zhì)等[17-18]。公豬睪丸游離于身體之外，其通過陰囊熱調(diào)節(jié)機(jī)制保持溫度比肛溫低2～3℃；當(dāng)環(huán)境溫度高于33℃、公豬體溫超過39℃時(shí)，陰囊熱調(diào)節(jié)機(jī)制失控，導(dǎo)致睪丸溫度升高、精細(xì)管上皮變性，影響精子生成[19]。

研究顯示，成年雄性大鼠急性熱處理（43 ℃、15～30 min）或陰囊局部熱處理（30 min/d，6 d）均顯著降低睪丸重量，熱處理后2 周內(nèi)下降40%，第14 周大多數(shù)睪丸參數(shù)回歸正常，但重量仍略微下降[11,20]。熱應(yīng)激導(dǎo)致睪丸支持細(xì)胞和精子細(xì)胞中線粒體變性，平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張以及擴(kuò)大的細(xì)胞間隙，生發(fā)上皮萎縮和生精停止[20]。大鼠陰囊局部熱處理（30 min/d，6 d）后第1天，細(xì)胞在曲細(xì)精管中受到干擾，生殖上皮細(xì)胞彼此分離，并與管狀基底膜分離；第14 天，直徑較小的未導(dǎo)管化和萎縮的生精小管、生殖細(xì)胞嚴(yán)重喪失且被增厚的基底膜包圍，表現(xiàn)出明顯的組織紊亂和精子發(fā)生停止；第35 天，睪丸的組織病理學(xué)改變減少，慢慢恢復(fù)正常[20]。由上可看出，熱應(yīng)激在很大程度上會(huì)降低雄性哺乳動(dòng)物睪丸的結(jié)構(gòu)和重量。

1.3 熱應(yīng)激對雄性哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的影響 睪丸由睪丸間質(zhì)和曲細(xì)精管2 部分組成，曲細(xì)精管內(nèi)主要是生殖細(xì)胞和支持細(xì)胞。生殖細(xì)胞通過連續(xù)一輪的有絲分裂、減數(shù)分裂和細(xì)胞分化而變成成熟的精子，易受到熱應(yīng)激影響[21]。在人類和大鼠的生殖細(xì)胞中，最易受到熱應(yīng)激影響的是粗線期精母細(xì)胞、二倍體期精母細(xì)胞和早期圓形精子細(xì)胞；精原細(xì)胞相對于減數(shù)分裂和減數(shù)分裂后的生殖細(xì)胞，對熱應(yīng)激有較強(qiáng)的抵抗力[22]。大鼠熱處理（43℃、15 min）后1 周，其支持細(xì)胞數(shù)量下降20%，細(xì)胞核直徑減小15%[11]。熱應(yīng)激對生殖細(xì)胞造成損傷，從而影響精子的品質(zhì)，其主要包括生殖細(xì)胞凋亡、自噬、DNA 損傷、氧化應(yīng)激[22]。

1.3.1 熱應(yīng)激對雄性動(dòng)物生殖細(xì)胞凋亡的影響 熱應(yīng)激對睪丸最大的影響是導(dǎo)致生殖細(xì)胞凋亡，而DNA 損傷是細(xì)胞凋亡的前兆[23]。隱睪癥大鼠睪丸暴露在腹部溫度下，發(fā)現(xiàn)其生殖細(xì)胞發(fā)生凋亡，且在初級(jí)精母細(xì)胞和早期圓形精子細(xì)胞中更為明顯[24]。局部熱處理（43℃，15～20 min）猴的陰囊，導(dǎo)致生殖細(xì)胞死亡[25]。將從未性成熟大鼠中分離的雄性生殖細(xì)胞熱處理（43℃，1 h）后，檢測到細(xì)胞凋亡發(fā)生[26]。熱應(yīng)激除了直接造成生殖細(xì)胞凋亡，還可能使細(xì)胞存活所必須的細(xì)胞質(zhì)橋變性，影響附睪尾液的組成，從而阻礙精子成熟，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[27]。細(xì)胞凋亡又可分為內(nèi)源性細(xì)胞凋亡和外源性細(xì)胞凋亡。

1.3.1.1 內(nèi)源性凋亡途徑 內(nèi)源性細(xì)胞凋亡又叫線粒體依賴型細(xì)胞凋亡，其發(fā)生在所有的細(xì)胞中。Bcl-2家族包括抗凋亡（如Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-W）和促凋亡（如Bax、Bak、Bcl-XS、Bad）成員，它們可影響線粒體外膜的通透性并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在正常生理狀態(tài)下，Bax主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，熱應(yīng)激下Bax 整體表達(dá)水平不變，但其被再分配到線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，導(dǎo)致線粒體構(gòu)象改變，從而使細(xì)胞色素C 釋放進(jìn)入胞漿與凋亡蛋白酶激活因子1（Apaf-1）相互作用，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)生；而Bcl-2 在線粒體膜上積累，發(fā)生熱應(yīng)激時(shí)表達(dá)明顯上升[3,28-30]。熱應(yīng)激對公豬生殖細(xì)胞的凋亡可能是通過Bcl-2 和Bax 的表達(dá)和移位來調(diào)節(jié)。成年公豬環(huán)境熱處理（37～40℃、3 h/d，7 d）或者睪丸局部急性熱處理（43℃，1 h）均導(dǎo)致細(xì)胞凋亡信號(hào)增強(qiáng)、生殖細(xì)胞凋亡，Bcl-2 表達(dá)上調(diào)，Bax 從胞質(zhì)向核周核重新分布；Bcl-2 均在對照組和實(shí)驗(yàn)組公豬的精原細(xì)胞、精母細(xì)胞和分化精子細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中表達(dá)，但其在晚期精母細(xì)胞和精子細(xì)胞中優(yōu)先定位于靠近曲細(xì)精管的管壁表面[12,31]。熱應(yīng)激對小鼠睪丸造成的內(nèi)源性細(xì)胞凋亡也是由特定的Bax 和Bcl-2 的移位和表達(dá)水平變化所觸發(fā)[3]。由此可見，熱應(yīng)激通過調(diào)控Bcl-2 和Bax 的表達(dá)和移位來調(diào)節(jié)雄性動(dòng)物內(nèi)源性細(xì)胞凋亡，從而影響其精子的生成。

熱應(yīng)激發(fā)生時(shí)，細(xì)胞合成的熱休克蛋白（HSP）對精母細(xì)胞分裂形成健康、成熟的精子必不可少[27]。熱應(yīng)激導(dǎo)致大多數(shù)促進(jìn)生殖細(xì)胞防御、調(diào)節(jié)的基因被上調(diào)，其中最典型的是熱休克轉(zhuǎn)錄因子（HSFs）。熱應(yīng)激下，熱休克因子1（HSF1）激活迅速產(chǎn)生HSP，減少熱應(yīng)激的有害影響[32]；同時(shí)HSF1 參與直接消除異常生殖細(xì)胞，確保成熟生殖細(xì)胞質(zhì)量良好[33]。熱休克蛋白按分子量大小可分為HSP40、HSP60、HSP70、HSP90、HSP105/110 等。HSP60 在熱應(yīng)激小鼠的睪丸中表達(dá)量明顯升高，且與Bcl-2 表達(dá)升高關(guān)聯(lián)，推測HSP60 可能通過與Bax 形成復(fù)合體的形式自由釋放Bcl-2，促進(jìn)線粒體依賴型生殖細(xì)胞凋亡[3]。HSP70 是HSF1 激活的最常見熱休克蛋白，它是外源性細(xì)胞凋亡通路中抑癌蛋白P53 的調(diào)節(jié)因子，同時(shí)也參與到內(nèi)源性細(xì)胞凋亡途徑中造成細(xì)胞色素C 升高，細(xì)胞色素C 可活化半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶（Caspase）。Caspase 參與各種結(jié)構(gòu)和修復(fù)蛋白的切割，如肌動(dòng)蛋白、核糖聚合酶等，導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，最終發(fā)生凋亡[29-30]。HSP90 存在于公豬精子中，熱應(yīng)激（40℃）條件下HSP90 在非獲能條件下通過維持線粒體膜電位和運(yùn)動(dòng)對公豬精子活力、獲能、頂體狀態(tài)、線粒體膜電位、質(zhì)膜脂結(jié)構(gòu)等參數(shù)具有較好的保護(hù)作用[34]。HSP90 在人類和小鼠的精子獲能中是磷酸化的，其還參與孕酮引起的精子亢進(jìn)和頂體反應(yīng)[35]。由此可見，熱應(yīng)激條件下，熱休克蛋白對精子的健康生成具有重要的作用。

1.3.1.2 外源性凋亡途徑 目前發(fā)現(xiàn)外源性細(xì)胞凋亡途徑有Fas/FasL 途徑和P53 途徑[33]2 種。死亡受體Fas是I型跨膜受體蛋白而其配體FasL 是II型跨膜蛋白，F(xiàn)as 與FasL 的結(jié)合啟動(dòng)外源性細(xì)胞凋亡途徑[36]。FADD是參與凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的胞質(zhì)蛋白，F(xiàn)as 與FADD 通過N端效應(yīng)域結(jié)合可引起細(xì)胞凋亡[29-30]。冀睿等[37]通過對成年公豬進(jìn)行環(huán)境和睪丸局部熱處理后發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)as 主要定位在各級(jí)生精細(xì)胞，F(xiàn)asL 主要定位在支持細(xì)胞、精母細(xì)胞以及圓形精子細(xì)胞；睪丸局部熱刺激條件下，支持細(xì)胞FasL 的表達(dá)量顯著升高，以旁分泌的方式作用于鄰近生精細(xì)胞膜上的膜受體Fas，引發(fā)細(xì)胞凋亡；而環(huán)境熱應(yīng)激組未見FasL 的升高，可能其凋亡不依賴Fas/FasL 通路。對FasL 和Fas 缺陷的淋巴增生病小鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡仍然發(fā)生，表明Fas/FasL 途徑不是細(xì)胞凋亡的唯一途徑[29-30]。熱應(yīng)激顯著上調(diào)了公豬睪丸組織中TGF-β3 的表達(dá)、顯著下調(diào)了Claudin-1l 的表達(dá)，提示熱應(yīng)激可能通過調(diào)節(jié)TGF-β3和Claudin-11 的表達(dá)來影響精子發(fā)生[38]。

抑癌蛋白P53 是熱刺激生殖細(xì)胞凋亡的潛在誘導(dǎo)劑，小鼠熱應(yīng)激后睪丸中P53表達(dá)量升高；P53基因敲除小鼠誘發(fā)隱睪時(shí)，生殖細(xì)胞死亡雖有延遲，但仍有發(fā)生，表明生殖細(xì)胞凋亡是由P53 依賴型和非P53 依賴型共同介導(dǎo)的[39]。小鼠睪丸在高溫條件下，P53 從細(xì)胞核膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核，與DNA 結(jié)合導(dǎo)致細(xì)胞周期的停止和細(xì)胞凋亡[24]。Fas/FasL 途徑和P53 途徑相互補(bǔ)充，完成外源性細(xì)胞凋亡。內(nèi)源性和外源性細(xì)胞凋亡途徑也相互關(guān)聯(lián)，它們交匯于信號(hào)通路下游的效應(yīng)蛋白caspase3、caspase6、caspase7[29]。熱應(yīng)激誘導(dǎo)的早期細(xì)胞凋亡是由Fas/FasL 途徑完成，而后期細(xì)胞凋亡是通過P53 途徑完成的[36]。Shaha 等[23]認(rèn)為熱應(yīng)激誘導(dǎo)的生殖細(xì)胞凋亡主要由Fas-FasL 調(diào)控。

1.3.2 生殖細(xì)胞DNA 損傷及修復(fù) DNA 結(jié)構(gòu)的完整性是保證精子正常功能最重要的因子，在熱應(yīng)激條件下DNA 易損傷，主要損傷形式為單鏈斷裂形式和氧化形式的DNA 損傷。小鼠在急性熱應(yīng)激后第1 天，其生殖細(xì)胞（精原細(xì)胞、圓形精子細(xì)胞）DNA 單鏈斷裂的發(fā)生率顯著上升[22]。將雄性大鼠和小鼠高溫?zé)崽幚砗?，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分裂中期X-Y 二價(jià)解離形式的染色體異常增多，二價(jià)體不太牢固地結(jié)合，產(chǎn)生的未配對Y 染色體將導(dǎo)致精母細(xì)胞發(fā)生凋亡[40]。高溫除破壞DNA 外，還會(huì)導(dǎo)致DNA 合成減少，以及許多mRNA 和蛋白質(zhì)降解[41]。熱應(yīng)激導(dǎo)致大鼠睪丸中DNA 聚合酶β和DNA連接酶III基因表達(dá)降低，生殖細(xì)胞修復(fù)DNA 的能力下降[41]。因此，Tramontano 等[41]認(rèn)為，熱應(yīng)激對生殖細(xì)胞的影響是DNA 修復(fù)機(jī)制受損導(dǎo)致。但Banks 等[42]認(rèn)為，由于熱應(yīng)激造成的DNA 損傷太過嚴(yán)重，DNA 修復(fù)機(jī)制無法進(jìn)行全部修復(fù)，導(dǎo)致部分損傷DNA 進(jìn)入到成熟、活動(dòng)的精子中，從而影響精子活力或造成畸形精子。熱應(yīng)激加劇雄性動(dòng)物生殖細(xì)胞DNA 的損傷，從而大大提高了精子的畸形率。

1.3.3 生殖細(xì)胞的自噬及氧化應(yīng)激反應(yīng) 熱應(yīng)激除了啟動(dòng)生殖細(xì)胞凋亡途徑外，還能誘導(dǎo)生殖細(xì)胞自噬。自噬，也稱為II 型程序性細(xì)胞死亡，是指細(xì)胞被囊泡吞噬，溶酶體降解，以及由此產(chǎn)生的細(xì)胞成分循環(huán)用于能量產(chǎn)生的過程。熱應(yīng)激條件下，自噬可以與細(xì)胞凋亡協(xié)同工作，且在細(xì)胞凋亡失敗的情況下作為備用機(jī)制[43]。對小鼠和永生化小鼠精母細(xì)胞系（GC2-spd）進(jìn)行熱應(yīng)激處理后發(fā)現(xiàn)，自噬相關(guān)蛋白7（Atg7）表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致熱處理生殖細(xì)胞自噬水平顯著降低，Atg7基因敲除引起自噬水平下調(diào)，進(jìn)一步降低了生殖細(xì)胞的凋亡率[43]。自噬在熱處理后的生殖細(xì)胞凋亡過程中起著積極作用，熱應(yīng)激觸發(fā)生殖細(xì)胞的自噬和凋亡，這兩種機(jī)制是誘導(dǎo)細(xì)胞死亡和最終破壞精子發(fā)生的促進(jìn)者而不是拮抗者。

活性氧（ROS）是一種以氧為基礎(chǔ)的小分子，在氧化代謝過程中產(chǎn)生，有助于精子獲能、頂體反應(yīng)、精子超活化、精卵細(xì)胞融合等過程的發(fā)生，但高濃度ROS 會(huì)降低精子的運(yùn)動(dòng)能力和生存能力[21,44]。體外熱處理培養(yǎng)公豬精子顯著提高了精子ROS 水平，并可通過L-精氨酸的補(bǔ)充降低ROS 水平[45]。小鼠急性熱應(yīng)激后3 d，其生殖細(xì)胞中ROS 水平增加了1.5 倍，且增強(qiáng)了精子膜流動(dòng)性[22]。ROS 參與熱應(yīng)激方式有2 種假設(shè)，第一種是DNA 和脂質(zhì)等細(xì)胞成分的氧化會(huì)直接導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。有研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激導(dǎo)致大鼠睪丸中過氧化氫（H2O2）含量增加，脂質(zhì)過氧化伴隨著SOD 和H2O2酶等抗氧化劑活性降低[26]。用過氧化氫酶治療熱應(yīng)激大鼠可減少過氧化和凋亡細(xì)胞數(shù)量。第二種假設(shè)是ROS的產(chǎn)生會(huì)間接觸發(fā)細(xì)胞凋亡的激活，短時(shí)間（15 min 左右）熱處理，機(jī)體產(chǎn)生的ROS 更有可能是觸發(fā)細(xì)胞凋亡機(jī)制的信號(hào)[8]。由此可見，熱應(yīng)激條件下，ROS 上升均導(dǎo)致生殖細(xì)胞凋亡，從而影響公豬精子的生成。

2 熱應(yīng)激對公豬精液品質(zhì)的影響及其營養(yǎng)調(diào)控

2.1 熱應(yīng)激對公豬精液品質(zhì)的影響 豬缺乏功能性汗腺，且皮下有一層有效保溫的脂肪組織，因此對熱應(yīng)激很敏感。當(dāng)氣溫高于30℃時(shí)，豬體內(nèi)熱平衡被打破，身體機(jī)能發(fā)生障礙，導(dǎo)致采食量下降、生長緩慢、甚至出現(xiàn)死亡等熱應(yīng)激癥狀。在6、7 月（夏季高溫期）自然熱應(yīng)激條件下，公豬的采精量、精子密度、精子活力以及正常精子數(shù)均較4 月呈下降趨勢，精液品質(zhì)下降[46]。母豬受孕率是反映精液品質(zhì)好壞最直觀的指標(biāo)，高溫應(yīng)激導(dǎo)致公豬精液品質(zhì)下降，從而降低母豬受胎率。Daolun 等[47]分別采集來自空調(diào)舍（27℃）和風(fēng)機(jī)水簾舍（夏季高溫超過33℃）公豬的精液對母豬進(jìn)行人工授精，結(jié)果顯示空調(diào)舍公豬組的母豬受胎率為85.6%，而風(fēng)機(jī)水簾舍公豬組的母豬受胎率只有68.9%。即使夏季溫度略高于公豬適應(yīng)溫度閥值（17.7～20℃），如22.2℃，公豬性欲及母豬受胎率就會(huì)下降，當(dāng)溫度高于28.3℃時(shí)下降更加顯著[48]。研究顯示，體外熱處理（直腸溫度38.3～38.7℃，3 d）導(dǎo)致成年公豬的精子總數(shù)、活力精子總數(shù)、活動(dòng)精子百分率顯著降低，精子畸形率顯著升高，熱處理后第64 天精子品質(zhì)恢復(fù)到處理前水平[49]。將成年公豬陰囊隔熱處理48 h 后發(fā)現(xiàn)，精子活力下降、形態(tài)異常精子數(shù)上升、傅里葉諧波分析形狀參數(shù)發(fā)生變化；將隔熱處理時(shí)間延長（84～96 h）后，精子數(shù)量于3 周后下降至0，直到處理結(jié)束后第60 天才恢復(fù)正常[50]。正常公豬精液隨著體外熱處理培養(yǎng)溫度的升高及處理時(shí)間的延長，精子的總活力、活動(dòng)精子百分率等顯著降低[9]。

綜上可見，在炎熱的夏季公豬易發(fā)生熱應(yīng)激，會(huì)嚴(yán)重影響公豬射精量、精子密度、精子活力、精子形態(tài)等指標(biāo)。種公豬在經(jīng)歷高溫應(yīng)激后，其精液品質(zhì)需經(jīng)過較長時(shí)間才能恢復(fù)。低品質(zhì)、低活力的精子導(dǎo)致人工授精后，進(jìn)入母豬生殖道內(nèi)的有效精子數(shù)量和品質(zhì)難以保證卵子成功受精，進(jìn)而表現(xiàn)為母豬返情、受胎率下降。

2.2 熱應(yīng)激公豬的營養(yǎng)調(diào)控 在飼料中添加一定的營養(yǎng)物質(zhì)可在一定程度上緩解公豬的熱應(yīng)激損傷，從而改善精液品質(zhì)。在夏季高溫環(huán)境中，飼料中添加0.5 mg/kg硒、100 mg/kg 鋅、70 mg/kg 維生素C、350 mg/kg 維生素E 連續(xù)飼喂公豬120 d 能減輕熱應(yīng)激對公豬精液品質(zhì)的影響；而用缺乏抗氧化劑的飼料飼喂公豬會(huì)導(dǎo)致異常精子的發(fā)生率顯著增加[51]。鋅是動(dòng)物營養(yǎng)需求中必不可少的微量元素，其直接參與精子的生成、成熟、體內(nèi)保存、獲能等過程。公豬連續(xù)飼喂含鋅1 500 mg/kg的飼料30 d 后，將其連續(xù)暴露在40℃高溫下8 d（5 h/d），發(fā)現(xiàn)加鋅組公豬沒有出現(xiàn)對照組公豬血清睪酮濃度上升、細(xì)胞透明化等現(xiàn)象，且MDA、GSH 水平的上升也得到緩解[9]。L-精氨酸對精子運(yùn)動(dòng)有保護(hù)作用，在體內(nèi)和體外補(bǔ)充L-精氨酸均能夠降低熱應(yīng)激引起的活性氧水平上升和精子活力下降[45]。用不同濃度的L-精氨酸（0.25、0.5、1.0 mmol/L）處理公豬精液，在39℃下孵育1 h，發(fā)現(xiàn)添加L-精氨酸可提高精子總活力和ROS水平、降低線粒體膜電位等，其中L-精氨酸添加量為1.0 mmol/L 時(shí)精子總活力最高。夏季（25.5～33.0℃），在公豬飼料中添加L-精氨酸可顯著提高公豬精子活力、正常率、精子總數(shù)和有效精子總數(shù)等[45]。

3 結(jié) 語

熱應(yīng)激造成生殖細(xì)胞受損的途徑十分復(fù)雜，可通過生殖細(xì)胞內(nèi)源性和外源性凋亡、DNA 受損及修復(fù)、生殖細(xì)胞的自噬、ROS 的生成與氧化應(yīng)激反應(yīng)等不同的分子路徑實(shí)現(xiàn)，但各個(gè)路徑之間彼此交叉，相互聯(lián)系。在日糧中添加一定劑量的硒、鋅、維生素等營養(yǎng)因子可在一定程度上緩解公豬的熱應(yīng)激，從而在一定程度上改善精液品質(zhì)，提高動(dòng)物的繁殖性能。