L-瓜氨酸对小鼠力竭运动性能及强运动应激后血清抗氧化能力和精液品质的影响

2020-04-22赵国栋李晓斌薛宇恒

中国畜牧杂志 2020年4期

赵国栋，李晓斌，张涛，陈晖，马晨，薛宇恒

（新疆农业大学动物科学学院，新疆乌鲁木齐 830052）

L- 瓜氨酸在机体内具有抗氧化和抗炎症作用，主要经机体组织和器官代谢为L-精氨酸产生效用。L-精氨酸在肠道和肝脏很容易被肠道微生物和精氨酸酶代谢分解[1]，而L-瓜氨酸可直接在肾脏转化为L-精氨酸[2]，且不诱导精氨酸酶活性升高。因此，大部分研究集中于L-精氨酸缺乏时L-瓜氨酸的辅助治疗作用。体外试验研究发现，通过补充L-精氨酸可改善猪精子顶体反应和受精能力[3]。Liu 等[4]研究表明，L-瓜氨酸对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体的抗疲劳能力，维护健康的心肺功能，在运动保健方面具有良好的作用。在种公畜饲养中，优质的日粮和合理的运动对种畜的繁殖性能具有重要的作用[6]。但实际生产中缺乏科学合理的运动训练方案，往往导致运动应激加强，影响精液品质。因此，本试验以雄性小鼠为研究对象，通过饮水中添加不同剂量的L-瓜氨酸，探究其对小鼠运动力竭的时间及强运动应激后小鼠血清抗氧化能力及精液品质的影响，为L-瓜氨酸在家畜繁殖中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计与分组试验选用48 只平均体重为（14.72±0.81）g 断奶雄鼠，随机分为3 组，分别为对照组、试验Ⅰ组和试验Ⅱ组，每组8 个重复，每个重复2 只。试验期间所有小鼠采用同一饲养标准饲喂，自由采食，自由饮水（每3 d 测定一次小鼠饮水量和采食量），对照组饮用自来水，试验Ⅰ、Ⅱ组在对照组基础上饮水中分别添加0.5% 和1% 的L- 瓜氨酸（含量≥99.0%，购自SoLarbio 科技有限公司，编号：20160703）。所有小鼠均采用全价颗粒饲料喂养（购自新疆医科大学动物试验中心），1 周换1 次垫料。试验期24 d。

1.2 游泳设计试验开始前空腹6 h 称重（计为第0 天），记录初始重，试验第6 天空腹称重后，取3 个相同的水桶，在水桶中加（31±2）℃温水，水位水面至桶底约30 cm，每次每组随机取2 只小鼠分别尾部负重8 g 螺母，3 组共6 只小鼠同时置于水桶中游泳计时，至小鼠力竭沉入水桶底部8 s 后记时。捞出小鼠解除负重，用吹风机热风吹干放入鼠笼，直至所有小鼠游泳结束。之后每间隔3 d 空腹称重后游泳1 次记时。

1.3 样品采集试验第24 天，所有小鼠眶下采血至5 mL Eppendorf 管，同组中每2 只小鼠全血混匀室温静置20 min后，3 500 r/min 离心15 min，吸取血清至1.5 mL Eppendorf管中-20℃冷冻保存。采血后颈椎脱臼法处死小鼠，室温采集雄鼠双侧附睾至1.5 mL Eppendorf 管中编号测定精液品质。

1.4 抗氧化指标测定血浆中抗氧化指标过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、抑制羟自由基、抗超氧阴离子自由基、总抗氧化能力（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试剂盒测定。

1.5 精液品质的测定将编号后Eppendorf 管中的附睾立即用眼科剪剪碎后，每管中加入1 mL 37℃生理盐水。37℃水浴15 min，采用血球计数板法计算精子密度和活力，每只小鼠精子密度、死精子数非直线运动精子数重复计数3 次取平均值。精子密度、精子活率、精子畸形率及直线运动精子数均按加1 mL 生理盐水后，血球计数板中5 个大方格中的精子数计算。精子密度：加1 mL 生理盐水后，血球计数板中5 个大方格中的精子总数；直线运动精子数：加1 mL 生理盐水后，血球计数板中5 个大方格中的精子总数减去5 个大方格中非直线运动精子数；精子活率=5 个大方格中的精子总数－5 个大方格中死精子数）/5 个大方格中的精子总数×100%；死亡、畸形率=死亡精子数+畸形精子数）/总精子数×100%。

1.6L-瓜氨酸摄入量测定采用同一支1 mL 注射器，在天平上去皮后，分别吸取1 mL 自来水、0.5%和1%的L-瓜氨酸溶液称重，测得1 mL 自来水、0.5%和1%的L-瓜氨酸溶液分别重0.99 g、1.002 g 和1.006 g。试验Ⅰ组L-瓜氨酸平均摄入量=平均饮水量/1.002×0.005；试验Ⅱ组L-瓜氨酸平均摄入量=平均饮水量/1.006×0.01。1.7 统计分析试验结果均以平均数± 标准差表示。用ExceL 表格整理所得数据，采用SPSS 19.0 LSD 及Duncan´s 进行多重比较。P＞0.05 表示差异不显著，P＜0.05 表示差异显著，P＜0.01 表示差异极显著。

2 结果

2.1L-瓜氨酸对小鼠采食量及饮水量的影响由表1 可知，0.5%L- 瓜氨酸组小鼠饮水量较其他2 组略有降低（P＞0.05）；试验组小鼠采食量较对照组略有提高（P＞0.05）。

表1 L-瓜氨酸对小鼠采食量及饮水量的影响

2.2L- 瓜氨酸对小鼠负重游泳时间的影响由表2 可知，补喂L-瓜氨酸后，小鼠各时间段游泳力竭时间也均有所延长，在第1、5、6 次游泳中，试验Ⅱ组小鼠负重游泳力竭时间分别比对照组提高70.82%、25.59%和12.27%（P＜0.01），与试验Ⅰ组差异不显著；在第1和第5 次游泳中，试验Ⅰ组分别比对照组提高46.74%和19.58（P＜0.05）；在第2 次游泳中，试验Ⅱ组小鼠游泳力竭时间比对照组提高51.82%（P＜0.05），与试验Ⅰ组差异不显著；第3 次游泳中，各组间游泳力竭时间差异不显著；在第4 次游泳中，试验Ⅰ组游泳力竭时间比对照组提高20.56%（P＜0.01），比试验Ⅱ组提高8.14%（P＜0.05）。

表2 L-瓜氨酸对小鼠负重游泳力竭时间的影响 min

2.3L-瓜氨酸对小鼠血清抗氧化指标的影响由表3 可知，与对照组相比，给小鼠补喂0.5% 的L- 瓜氨酸后血清中CAT、GSH-Px、抑制羟自由基、T-A、NO 都呈上升趋势，且分别比对照组提高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）；给小鼠补喂1% 的L- 瓜氨酸，与对照组相比，血清中CAT、SOD、GSH-Px、抑制羟自由基、抗超氧阴离子自由基、T-A、NO、MDA 都呈上升趋势，且CAT、GSH-Px、抑制羟自由基和NO 分别比对照组提高53.57%、21.78%、17.28% 和55.86%（P＜0.01）；与试验Ⅰ组相比，试验Ⅱ组小鼠血清中SOD 和GSH-Px 显著升高，抑制羟自由基极显著降低，各组间MDA 水平差异不显著。

表3 L-瓜氨酸对强运动应激后小鼠血清抗氧化指标的影响（n=8）

2.4L-瓜氨酸对小鼠精子密度及活力的影响由表4 可知，与对照组相比，补喂0.5%的L-瓜氨酸后小鼠精子密度、直线运动精子数和精子活率分别提高58.62%、120.25% 和40.59%（P＜0.01），死亡、畸形精子数降低49.04%（P＜0.01）；与对照组相比，补喂1% 的L-瓜氨酸的小鼠末重和总精子数显著降低，死亡、畸形精子数比对照组低94.50%（P＜0.01），精子活率比对照组提高12.22%（P＜0.05）；与试验Ⅰ组相比，试验Ⅱ组总精子数、直线运动精子数和精子活率都极显著降低，畸形精子数差异不显著。

3 讨论

瓜氨酸属于机体内非必需氨基酸，普遍应用于增强运动的补充剂[7]。研究表明，瓜氨酸改善运动性能的主要原因是增加血流量和舒张血管[8]，同时补充L-瓜氨酸可提高血浆中精氨酸含量[9]和血浆NO 含量[10]。田吉明等[11]研究表明，给小鼠补充精氨酸14 d 可显著提高小鼠游泳达力竭的时间。岳冠华[12]研究表明，补充适量的精氨酸能提高大鼠的运动能力。本试验饮水中添加不同剂量的L-瓜氨酸，小鼠负重游泳力竭时间延长，说明L-瓜氨酸能提高小鼠的运动性能，这与Takeda 等[13]的研究结果一致。饮水中添加L-瓜氨酸能够延长运动时间，可能与瓜氨酸减少尿素氮循环有关。研究显示，瓜氨酸可抑制尿素氮循环，提高丙酮酸的有氧利用，降低通过厌氧途径产生的乳酸含量，促进三羧酸循环，增加机体的需氧能力[14]。在动物模型研究中，瓜氨酸可降低机体的疲劳度、增加肌肉力量[15]。

氧化应激是机体内产生的自由基与抗氧化防御系统失衡的一种生物学现象[16]。研究表明，剧烈运动会增加自由基的产生，加剧机体的氧化应激，导致细胞损伤[17]。Sureda 等[18]研究表明，L-瓜氨酸有较强的抗氧化能力，能清除机体内的自由基，增加体内精氨酸含量和NO 水平，能有效保护DNA 和多形核白细胞。本试验中，在饮水中添加0.5%的L-瓜氨酸，小鼠血清中CAT、GSHPx、抑制羟基自由能力和NO 水平升高；饮水中添加1%的L-瓜氨酸，小鼠血清中CAT、SOD、GSH-Px、抑制羟基自由能力、抗超氧阴离子自由基能力、T-A 和NO水平升高，说明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，精氨酸是合成机体内NO 合酶的底物，给大鼠补喂L-精氨酸可提高血清中CAT、NO 和T-A 水平。研究表明，机体内一氧化氮合酶可促进NO 与超氧阴离子消耗细胞内精氨酸结合形成过氧亚硝基（ONOO-）介导细胞的损伤。精氨酸缺乏可使NO 与超氧阴离子的结合形成ONOO-[21]。本试验中小鼠血清中抗超氧阴离子自由基能力各组间差异不显著，而血清中NO 水平升高，说明L-瓜氨酸降低了NO与超氧阴离子的结合，从而减少了机体内ONOO-含量。

Wu 等[22]研究表明，NO 可促进男性阴茎勃起和血管舒展；Chen 等[23]研究表明，给公猪补喂精氨酸可提高公猪的精液品质和性欲，可能是由于体内NO 刺激血管舒张，增加血流量而引起的。StanisLavov 等[24]研究表明，饮用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。本试验中饮水中添加L-瓜氨酸后，公鼠死、畸形精子数极显著降低，说明L-瓜氨酸可降低精子死、畸率。Ahangar 等[25]研究表明，给公鸡补喂2.33 g/kg 精氨酸，可提高公鸡睾丸重量、采精量和直线运动精子数，补喂3.22 g/kg 精氨酸，公鸡曲精小管直径、间质细胞、精子细胞和精细胞都有所增加。本试验中补喂0.5%的L-瓜氨酸，小鼠总精子数、直线运动精子数和精子活率极显著升高；补喂1%的L-瓜氨酸精子活率显著升高，说明L-瓜氨酸对公畜精液品质的影响与精氨酸类似，原因可能是L-瓜氨酸在机体内通过精氨酸、NO 途径代谢有关。