維生素E 對(duì)動(dòng)物精液品質(zhì)的作用研究進(jìn)展

袁崇善，張開(kāi)研，呂文發(fā)，方焱秋，汪雪燁，劉紅羽*，王 軍*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)教育部國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物生產(chǎn)與產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130118；2.長(zhǎng)春新牧科技有限公司，吉林長(zhǎng)春 130117）

維生素E 作為動(dòng)物體內(nèi)必需的微量元素，最早由Herbert 等[1]于1922 年發(fā)現(xiàn)，是一系列生育酚和生育三烯酚的總稱，在自然界中存在α、β、γ、δ-生育酚和α、β、γ、δ-生育三烯酚8 種類型。其中，α-生育酚的生物活性最高，是日糧中維生素E 的主要形式[2]。維生素E 具有抗氧化、促進(jìn)生長(zhǎng)和提高免疫力等多種生物學(xué)功能[3]，動(dòng)物必須從日糧中攝入來(lái)維持機(jī)體對(duì)維生素E 的需求。維生素E 的毒性較低，大量攝入不會(huì)對(duì)動(dòng)物健康造成較大影響，但維生素E 缺乏會(huì)導(dǎo)致睪丸變性萎縮和精子運(yùn)動(dòng)異常，甚至不能產(chǎn)生正常精子[2]。精液冷凍保存能夠充分發(fā)揮優(yōu)良雄性動(dòng)物的遺傳潛力，延長(zhǎng)精子的貯存時(shí)間，加快動(dòng)物品種改良步伐，但在冷凍操作過(guò)程中產(chǎn)生的氧化應(yīng)激會(huì)對(duì)精子活力造成巨大影響。精液稀釋液中添加抗氧化劑對(duì)抵抗精子的氧化應(yīng)激至關(guān)重要，研究表明添加維生素E 能夠提高冷凍-解凍后的精液品質(zhì)[4]。因此，本文綜述了日糧和精液稀釋液中添加維生素E 維對(duì)動(dòng)物精液品質(zhì)影響的研究進(jìn)展，旨在探討維生素E 對(duì)動(dòng)物精液品質(zhì)的影響。

1 精液稀釋液中添加維生素E 對(duì)動(dòng)物精液品質(zhì)的影響

當(dāng)機(jī)體自由基的產(chǎn)生超過(guò)自身對(duì)自由基的清除能力時(shí)，自由基和抗氧化能力失衡時(shí)便會(huì)發(fā)生氧化應(yīng)激[5]。在動(dòng)物精液低溫保存過(guò)程中，精子易發(fā)生冷休克損傷，冰晶形成以及滲透壓變化能夠?qū)е沦|(zhì)膜和細(xì)胞器破裂[6]，同時(shí)加劇活性氧（ROS）的產(chǎn)生[7]，對(duì)精子活力造成嚴(yán)重影響。作為一種有效的抗氧化劑，維生素E 通過(guò)從鉻醇環(huán)上的酚基提供氫，直接中和超氧陰離子（O2-）、過(guò)氧化氫（H2O2）和羥基自由基（HO-）等ROS，以此清除自由基來(lái)保護(hù)細(xì)胞免受ROS 引發(fā)的不利影響[8]，其抗氧化機(jī)制如圖1 所示。丙二醛（MDA）是脂質(zhì)過(guò)氧化降解過(guò)程中形成的穩(wěn)定終產(chǎn)物之一，可作為累積脂質(zhì)過(guò)氧化的間接檢測(cè)指標(biāo)。還原性谷胱甘肽（GSH）能夠保護(hù)細(xì)胞免受氧化劑的損害。谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）能將GSH 氧化為氧化性谷胱甘肽（GSSG），這一過(guò)程能將脂質(zhì)過(guò)氧化物還原為相應(yīng)的醇，并將游離過(guò)氧化氫還原為水和氧分子。同時(shí)，超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）也具有相似的功能[9]。目前的研究多集中在精液稀釋液中添加不同濃度的維生素E，發(fā)現(xiàn)維生素E 可通過(guò)提高精子抗氧化能力進(jìn)而提高冷凍-解凍后的精液品質(zhì)。

圖1 維生素E 的抗氧化過(guò)程（自繪）

1.1 精液稀釋液添加維生素E 對(duì)豬精液品質(zhì)的影響Varo-Ghiuru 等[10]研究發(fā)現(xiàn)在公豬精液稀釋液中添加維生素E 能夠提高冷凍-解凍后的精子活力。Cerolini 等[11]報(bào)道，添加維生素E 對(duì)冷藏期間的野豬精子質(zhì)膜完整性具有保護(hù)作用。在公豬精液稀釋液中添加200 μg/mL 維生素E 可提高冷凍-解凍后的精子活力[12]。在精液稀釋液中添加維生素E 不僅能提高公豬的精子活力，還能提高精子抗氧化能力，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化對(duì)精子造成的損傷。Jeong 等[13]研究表明，添加200 μmol/L 的α-生育酚可降低精子冷凍和解凍過(guò)程中產(chǎn)生的ROS，并通過(guò)抗凋亡途徑提高精子的凍后活力。Mendez 等[14]研究顯示，在精液稀釋液中添加400 μg/mL 維生素E 可降低在15℃下儲(chǔ)存72 h 的公豬精液中MDA 的產(chǎn)生。

1.2 精液稀釋液添加維生素E 對(duì)牛精液品質(zhì)的影響 在牛精液稀釋液中添加α-生育酚能夠通過(guò)降低脂質(zhì)過(guò)氧化水平來(lái)降低精子在冷凍過(guò)程中受到的影響，稀釋液中添加1.0、1.5 mg/mL 的維生素E 可提高種公牛精子活力、質(zhì)膜完整性和頂體完整性，同時(shí)能夠提高GSH-Px 和CAT 水平，而2 mg/mL 維生素E 不但不能提高精液品質(zhì)，反而會(huì)對(duì)其產(chǎn)生負(fù)面影響[15]。Kanwal 等[16]研究表明，在精液稀釋液中添加0.6 mmol/mL 或0.9 mmol/mL 的α-生育酚可通過(guò)維持精子總抗氧化能力并降低脂質(zhì)過(guò)氧化水平，提高水牛精子冷凍-解凍后的精子活力。綜上所述，維生素 E 對(duì)冷凍-解凍后的牛精液品質(zhì)起到重要作用，但在稀釋液中維生素E 添加濃度過(guò)高反而會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

1.3 精液稀釋液添加維生素E 對(duì)羊精液品質(zhì)的影響 在不同品種羊精液稀釋液中添加維生素E 可對(duì)冷凍-解凍后的精子具有保護(hù)作用。在田羊精液稀釋液中添加1.2 mg/mL 維生素E 能夠提高冷凍-解凍后的精子活率和頂體完整率[17]。在綿羊精液稀釋液中添加維生素E可以降低冷凍對(duì)精子頂體完整性的損害程度，進(jìn)而提高精液品質(zhì)[18]。另有研究顯示，2 mmol/L 維生素E 能夠提高冷凍-解凍后公羊精子活力[19]，并提高5℃下儲(chǔ)存24 h 后的公羊精子活力[20]。但與此相反的是，郭良勇等[21]研究結(jié)果顯示，維生素E 雖然可減少湖羊精液MDA 的生成，提高總抗氧化能力，但不能提高在4℃保存條件下的精子頂體完整率，這可能與保存溫度及品種不同有關(guān)。

1.4 精液稀釋液添加維生素E 對(duì)雞精液品質(zhì)的影響Pranay 等[22]研究表明，將0.2 mmol/L 的維生素E 添加到公雞精液稀釋液中可減少精漿脂質(zhì)過(guò)氧化水平并能夠提高受精率。添加10 μg/mL 維生素E 可提高公雞精子活力和活率，并降低冷凍-解凍后精液中的脂質(zhì)過(guò)氧化物含量[23]。添加5 μg/mL 維生素E 能夠提高公雞冷凍-解凍后精子活力、質(zhì)膜完整性和線粒體活性[24]。由此可見(jiàn)，在雞精液稀釋液添加少量維生素E 可降低精液中的脂質(zhì)過(guò)氧化程度，提高冷凍-解凍后的精液品質(zhì)。

2 日糧維生素E 對(duì)動(dòng)物精液品質(zhì)的影響

維生素E 作為一種脂溶性抗氧化劑，能夠有效抑制由于氧化應(yīng)激產(chǎn)生的ROS 和MDA 對(duì)精子造成的氧化損傷，同時(shí)，能對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化和脂肪酸不飽和度的喪失起到最佳的保護(hù)作用，顯著降低脂質(zhì)過(guò)氧化的敏感性[25]。因此，維持正常水平的維生素E 對(duì)防止脂質(zhì)過(guò)氧化至關(guān)重要。動(dòng)物所需維生素E 的來(lái)源廣泛，食物中維生素E含量見(jiàn)表1[26]，油類食物中維生素E 含量較高。同時(shí)，維生素E 不宜貯存，極易遭到破壞并失效，飼料中的維生素E 含量隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。目前動(dòng)物日糧中添加的維生素E 一般為全消旋α-生育酚乙酸酯，用以延長(zhǎng)維生素E 的貯存時(shí)間。

表1 食物中維生素E 含量[26] mg/100g

雄性動(dòng)物的繁殖能力主要與精液體積、精子密度、活率、活力和受精能力等精液性狀有關(guān)[27]。飼料中維生素E 含量對(duì)動(dòng)物精液品質(zhì)起著重要的作用。動(dòng)物對(duì)維生素E 的需求量及其作用見(jiàn)表2，不同動(dòng)物對(duì)維生素E的需求量有較大差異，同時(shí)其需求量也受到日糧中其他營(yíng)養(yǎng)成分，如脂肪酸、硒、以及其它抗氧化劑含量的影響。

表2 動(dòng)物對(duì)維生素E 的需求量及其作用

2.1 日糧維生素E 對(duì)鼠精液品質(zhì)的影響 目前的研究多集中于日糧維生素E 對(duì)鼠精子活力的影響。已有研究證實(shí)，維生素E 對(duì)鼠生殖系統(tǒng)中氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的損傷具有保護(hù)作用，當(dāng)在缺乏維生素E 的小鼠日糧中補(bǔ)充維生素E 可通過(guò)降低氧化應(yīng)激損傷提高精子活力[33]。維生素E 可以預(yù)防同型半胱氨酸對(duì)雄性大鼠血漿抗氧化酶活性、睪酮水平和附睪精子數(shù)的不良影響[34]。據(jù)報(bào)道，20 mg/kg的維生素E 能夠提高精子抗氧化能力，防止丙戊酸對(duì)精子、睪丸和附睪引起的氧化損傷[35]。維生素E 能拮抗二惡英引起的生殖內(nèi)分泌毒性，減輕二惡英引起的睪丸結(jié)構(gòu)改變，逆轉(zhuǎn)二惡英對(duì)大鼠睪丸抗氧化活性的降低和脂質(zhì)過(guò)氧化的增加[36]。另外，灌服40～60 mg/d 的維生素E 可提高小鼠精液密度、精子活力和體外受精率及早期胚胎的發(fā)育能力[37]。綜上，維生素E 可能是通過(guò)提高精漿和精子的抗氧化酶活性來(lái)提高鼠的精子活力。

2.2 日糧維生素E 對(duì)豬精液品質(zhì)的影響 豬精子質(zhì)膜含有大量的不飽和脂肪酸，精子特別容易受到過(guò)氧化損傷[38]。在日糧中添加400 mg/kg 維生素E 可防止公豬精子脂質(zhì)過(guò)氧化，并提高新鮮和冷凍-解凍后的精子活率和直線運(yùn)動(dòng)精子的數(shù)量[39]。牛海波等[40]報(bào)道，與添加10.0 IU/kg 的維生素E 組相比，當(dāng)日糧維生素E 含量為45 IU/kg 時(shí)，可顯著提高長(zhǎng)白公豬精子活率，同時(shí)，精子畸形率會(huì)隨著維生素E 水平的增加而降低。在公豬飼料中添加1000 IU/d 的α-生育酚乙酸酯，精漿SOD 和GSSG 隨添加維生素E 的時(shí)間增加而增加，精子數(shù)量也隨之增加[41]。另有研究發(fā)現(xiàn)，α-生育酚可減少死精子數(shù)和頭部異常精子數(shù)量，且與射精量、直線運(yùn)動(dòng)精子數(shù)和精子活力呈劑量依賴性[42]?？梢?jiàn)，日糧中的維生素E不但能通過(guò)提高精子的抗氧化能力來(lái)提高精子活力，同時(shí)能夠提高精子數(shù)量，降低畸形率。

2.3 日糧維生素E 對(duì)牛精液品質(zhì)的影響 在正常情況下，雄性生殖器官和精子具有產(chǎn)生ROS 的能力，但ROS 的生成和抗氧化酶活性之間的不平衡會(huì)破壞精子的抗氧化能力，引起精子發(fā)生過(guò)氧化損傷，從而導(dǎo)致精子功能缺陷。日糧中添加100 g/d 維生素E 能夠顯著提高秦川肉用種公牛精子活率、活力和頂體完整率，降低精液中ROS 和MDA 含量，提高DNA 完整率[28]，同時(shí)提高肉牛的采精量、精子濃度、CAT 和GSH-Px 活性[43]。由此可知，日糧維生素E 對(duì)牛精液品質(zhì)的提高作用可能是通過(guò)降低ROS 含量，提高精子的抗氧化酶活性來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣，在公牛日糧中維生素E 添加量為0.75 mg/kg 時(shí)，可提高冷凍-解凍后精子活力[44]。另有研究報(bào)道，在受睪丸熱應(yīng)激處理的牛日糧中添加維生素E 可在一定程度上提高精液品質(zhì)[45]。

2.4 日糧維生素E 對(duì)羊精液品質(zhì)的影響 有研究發(fā)現(xiàn)，美利奴羊日糧中添加250 mg/kg 維生素E 后，可提高精子的頂體完整性[46]。此外，公羊日糧中補(bǔ)充低劑量的維生素E（60 mg/kg）可通過(guò)提高精子密度、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)并降低精子畸形率來(lái)改善精液品質(zhì)，另外，還可以通過(guò)保護(hù)睪丸細(xì)胞膜和線粒體的抗氧化能力，進(jìn)而提高精液品質(zhì)和精子數(shù)量，同時(shí)能夠降低MDA 水平，提高SOD 和GSH-Px 活性[29]。Zhu 等[47]證明，在日糧中補(bǔ)充維生素E 可以提高波爾山羊生殖器官的發(fā)育速度，提高睪丸抗氧化能力，同時(shí)有利于精子生成，提高新鮮和冷凍-解凍后的精子活力。同樣，在波爾山羊日糧中補(bǔ)充80 IU/d 和320 IU/d 的維生素E 可促進(jìn)生殖器官的發(fā)育，增加曲細(xì)精管直徑，附睪壁厚度，附睪小管直徑和生精細(xì)胞數(shù)量，并提高輸精管重量[48]。說(shuō)明日糧維生素E 不但作用于精液本身，還可以通過(guò)提高羊生殖器官的發(fā)育，提高抗氧化能力進(jìn)而提高精液品質(zhì)。

2.5 日糧維生素E 對(duì)雞精液品質(zhì)的影響 在飼料中添加充足的維生素E 能夠提高雞群產(chǎn)蛋率、受精率、孵化率和后代的成活率[49]。維生素E 的抗氧化作用對(duì)維持睪丸、附睪、副性腺的生理完整性，以及精子的發(fā)生和成熟至關(guān)重要[27]。Surai 等[50]報(bào)道，在飼料中添加0、20、200 或1 000 mg/kg 的α-生育酚乙酸酯，雄性羅德島紅雞在第6 周觀察到精漿和精子中維生素E 濃度增加了1倍，精子對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化的敏感性降低，表明維生素E 能夠提高家禽精子的抗氧化能力。綜上，在日糧中添加維生素E 可提高精子抵抗脂質(zhì)過(guò)氧化的能力，進(jìn)而提高精子活力和繁殖力。

3 維生素E 與其他營(yíng)養(yǎng)成分組合對(duì)精液的影響

目前，維生素E 與其他營(yíng)養(yǎng)成分的聯(lián)合，無(wú)論在日糧中或精液稀釋液中均有大量的研究。目前的研究多集中于維生素E 與不飽和脂肪酸、維生素C 和硒等物質(zhì)的聯(lián)合對(duì)精液品質(zhì)的作用。

3.1 精液稀釋液中維生素E 與其他營(yíng)養(yǎng)成分組合對(duì)精液品質(zhì)的影響 在精液稀釋液中，10 ng/mL 的不飽和脂肪酸與0.4 mmol/L 的維生素E 相結(jié)合能夠通過(guò)改變質(zhì)膜脂質(zhì)組成，進(jìn)而提高棕色瑞士公牛精子的冷凍保存效率[51]。與此結(jié)論相似的是，在荷斯坦公牛精液稀釋液中添加10 ng/mL 不飽和脂肪酸和0.2 mmol/mL 的α-生育酚可以通過(guò)改變精子質(zhì)膜脂質(zhì)組成來(lái)提高冷凍-解凍后的精子活力[52]。說(shuō)明不飽和脂肪酸與維生素E 聯(lián)合可通過(guò)改變精子質(zhì)膜脂質(zhì)組成，提高精子的抗凍性能。另有研究表明，2 mg/mL 環(huán)糊精與2 mg/mL 維生素E組合添加到稀釋液中，能夠提高公羊精子活力和活率，并降低MDA 含量[53]。其原因可能是環(huán)糊精能夠提高維生素E 的溶解度，使精子能夠充分接觸維生素E。此外，200μg/mL維生素C與5μg/mL維生素E組合可以提高冷凍-解凍后公雞精子的活率，降低MDA 含量[54]。在維生素E 與硒元素聯(lián)合的研究中發(fā)現(xiàn)，添加5 μg/mL維生素E 和1%的納米硒顆粒能夠降低公雞精子畸形率和MDA 含量，并在一定程度上提高GSH-Px 活性[23]。綜上，在精液稀釋液中同時(shí)添加維生素E 與其他營(yíng)養(yǎng)成分可使精子免受冷凍和解凍過(guò)程造成的損傷。

3.2 日糧中維生素E 與其他營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)精液品質(zhì)的影響亞麻籽油含有大量不飽和脂肪酸，在克隆山羊日糧中添加亞麻籽油或維生素E 均可降低精子中ROS 含量，提高精子的抗凍性、活率、活力、精子數(shù)量和質(zhì)膜完整率，當(dāng)亞麻籽油和維生素E 聯(lián)合添加時(shí)，能夠進(jìn)一步提高精液品質(zhì)[55]。另外，在公雞日糧中聯(lián)合補(bǔ)充南瓜籽油和維生素E，可以提高繁殖性能、精液密度、活力、直線運(yùn)動(dòng)精子數(shù)量和質(zhì)膜完整性，降低脂質(zhì)過(guò)氧化對(duì)精子造成的損傷[56]。已有研究報(bào)道，與單獨(dú)處理相比，維生素E 和維生素C 聯(lián)合可進(jìn)一步提高大鼠精子數(shù)量和精子活力[57]。在氧化應(yīng)激條件下，單獨(dú)或聯(lián)合飼喂維生素E 與維生素C 可顯著降低睪丸組織和精液中MDA 含量[58]。馬拉硫磷暴露可使大鼠精子數(shù)量和精子活力降低，異常精子數(shù)量升高，而維生素E 和維生素C 的聯(lián)合對(duì)精子具有一定的保護(hù)作用[59]。Kaur 等[60]研究表明，日糧中添加硒和維生素E 可調(diào)節(jié)小鼠氧化應(yīng)激和生殖細(xì)胞凋亡，并避免由高溫對(duì)陰囊造成的損傷。可見(jiàn)，日糧中維生素E 與其他營(yíng)養(yǎng)成分的聯(lián)合應(yīng)用可進(jìn)一步提高動(dòng)物的精液品質(zhì)。

4 小 結(jié)

綜上所述，在精液稀釋液中添加維生素E 可以提高冷凍-解凍后精子的抗氧化能力，而在日糧中添加維生素E 可通過(guò)提高精液中維生素E 含量，使精子免受氧化應(yīng)激造成的損傷，進(jìn)而提高新鮮和冷凍-解凍后的精液品質(zhì)。維生素E 提高精液品質(zhì)的具體作用機(jī)制復(fù)雜，目前尚不明確其抗氧化機(jī)制，因此，今后的研究方向應(yīng)集中于對(duì)維生素E 抗氧化機(jī)制的研究。同時(shí)，維生素E 與其他營(yíng)養(yǎng)成分組合為其在生產(chǎn)中的應(yīng)用開(kāi)拓了新的方向。