维生素E对公猪繁殖性能影响的研究进展

龙 熙，张 亮，张利娟，杨 飞，李兴桂，潘红梅*

（1.重庆市畜牧科学院，重庆 402460；2.重庆市武隆区和顺镇畜牧兽医服务中心，重庆 408500；3.绥江县动物卫生监督所，云南绥江 657700）

维生素E 是哺乳动物生长发育和繁殖必不可少的微量元素，对机体的免疫、生殖、心血管等系统都具有重要的作用。作为机体重要的非酶类抗氧化剂，维生素E 定位于细胞膜上，可以清除细胞中分子氧单价还原过程和氧化酶正常活动过程中产生的自由基，抑制脂质过氧化作用，延缓细胞衰老[1]。猪本身无法合成维生素E，只能通过饲料获取。动物饲料中常用的维生素E 是全消旋混合物生育酚醋酸酯（all-rac-a-TEA，单位的标准表示为1 IU=l mg all-rac-a-TEA）[2]。

哺乳动物的精细胞质膜含有比体细胞更多的磷脂、固醇和多不饱和脂肪酸，而猪的精细胞质膜比起其他家畜的精细胞质膜含有更多的多不饱和脂肪酸[3]，更容易遭受氧化损伤[4]。精浆中含有一定的抗氧化体系，可以清除细胞内的活性氧（ROS）。但在精液保存的过程中由于精液的稀释、渗透压和温度变化等原因，精浆中的ROS 防御体系受损，精子膜的完整性受到损伤，精子活力和活率持续下降，最终丧失受精能力[5-6]。在猪精液稀释液中添加抗氧化剂，可以稳定精子细胞膜，增强膜的流动性，提高精子的品质[6]。

本文主要综述了日粮中添加维生素E 对公猪繁殖性能的影响和精液稀释液中添加维生素E 对精子体外保存的影响，以期为种公猪的饲料配制及猪冷冻精液和常温精液的生产提供参考。

1 维生素E 清除超氧自由基的生化过程

维生素E 主要通过终止生物膜和膜蛋白的脂质过氧化反应链起膜保护作用。首先ROS 与多不饱和脂肪酸反应生成脂质自由基（L-，过程1），脂质自由基被迅速氧化生成脂类过氧化物自由基（LOO-，过程2），然后脂类过氧化物自由基与另一个多不饱和脂肪酸反应，产生另一个脂质自由基（L-，过程3），新生成的自由基又会继续氧化多不饱和脂肪酸，从而形成链式反应[5,7]。由于过程3 的反应速率最慢，大量的超氧自由基形成。超氧自由基和维生素E 的反应速率比自由基和多不饱和脂肪酸的反应速率快几个数量级[1]，使得在过程3 中维生素E 可以有效清除超氧自由基，从而终止脂肪酸氧化的链式反应。

2 日粮中添加维生素E 对公猪繁殖性能的影响

2.1 维生素E 对公猪生殖生理的影响 Marin 等[8-9]从公猪断奶开始在其日粮中添加220 IU/kg 维生素E，直至18 月龄，通过阶段屠宰检测发现，在公猪各年龄段的睾丸中各级精子细胞、支持细胞及精子数量、形态、超微结构和ATP 含量都与对照组无差异；检测还发现补充维生素E 的公猪在18 月龄时前列腺和精囊中前列腺素F2α（PGF2α）浓度都偏低，性欲较强。Umesiobi[10]研究也发现，在公猪日粮中补充70 IU/kg的dl-α-生育酚醋酸酯后其性欲显著高于对照组。但Zhu 等[11-12]研究发现，日粮中补充维生素E 可以显著刺激波尔山羊的生殖器官发育，其附睾重量、曲精小管和附睾小管的直径及生精细胞的密度均显著高于对照组，但生发上皮的厚度、支持细胞密度及睾丸重量等没有变化。由此可见，在公猪日粮中额外添加维生素E 对公猪生殖器官的发育影响不大，但可以提高公猪的性欲。

在基础日粮中添加220 IU/kg 维生素E 后，公猪睾丸和精子细胞中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性均显著高于对照组[13]。Aydilek 等[14]将维生素E 注射至兔睾丸中，发现维生素E 可以保护家兔睾丸抗脂质过氧化，改善睾丸激素引起的脂质过氧化。Zhu 等[11]研究发现，给山羊补充维生素E 可以保护睾丸免受氧化损伤，其中睾丸总抗氧化能力（T-AOC）、GSH-Px 和超氧化物歧化酶（SOD）活性提高，而睾丸中一氧化氮（NO）含量降低。上述研究均证明了外源补充维生素E 对公畜体内生殖系统中各类细胞具有保护作用，可有效降低公畜体内各种生殖细胞的氧化损伤，提高公畜生殖能力。

2.2 维生素E 对公猪精液质量的影响 精子发生过程中，精子细胞中过量残留的细胞质或细胞质滴是ROS 的主要来源，主要包括氧离子（O2-）、过氧化氢（H2O2）和氢氧根离子（OH-）等[15]。具有正常活性的精子细胞也会通过线粒体呼吸作用产生ROS[7]。精子在正常的代谢过程中，ROS 产量处于动态平衡状态，发挥第二信使的作用，帮助精子细胞内进行正常的生理反应[16]，但ROS 过量后会对精子造成损伤，致质膜完整性降低，DNA 的完整性破坏，氧化代谢降低，精子的活力和活率显著降低，精卵融合受阻[17]。

维生素E 作为重要的抗氧化剂，主要通过抑制自由基的形成阻止诱发的膜脂质发生过氧化[18]，稳定细胞膜，增强流动性，从而维持精子质膜的完整，提高精子活力、顶体完整率和降低精子畸形率[10,13,19]。Brzezińska-Slebodzinska 等[18]连续7 周在公猪饲料中添加1 000 IU/kg 维生素E，发现公猪精子脂质过氧化得到有效抑制，精子数量显著增加。Zanini 等[20]在日粮中添加400 mg/kg 维生素E 后，鸡精子的抗氧化能力和精子受精能力都显著提高。

2.3 维生素E 缓解公猪热应激的作用 维生素E 有助于缓解公猪的应激，进而维持公猪正常性能力。例如，高温环境容易使公猪处于热应激状态，影响睾丸间质细胞的正常功能，导致公猪生殖系统的失调，精液品质的下降。Alonzo 等[21]研究发现，添加维生素E 能有效缓解高温对精液品质的负面影响。Diemer 等[22]研究表明，当睾丸间质细胞在高温应激情况下，添加60 IU/kg 维生素E 可提高控制类固醇荷尔蒙生成速率的关键酶（P450scc）的含量与基因表达量，对控制类固醇激素生产的转移蛋白（StAR）表达抑制有显著改善作用，同时促进睾酮的生成。

2.4 维生素E 与其他矿物元素的联合使用 日粮中添加维生素E 时，需要考虑它与其他矿物元素的联合使用效应[23]。Kołodziej 等[24]研究发现，与日粮中添加低浓度硒（0.2 mg/kg）+维生素E（30 mg/kg）相比，日粮中添加高浓度硒（0.5 mg/kg）+维生素E（60 mg/kg）对公猪的睾丸大小和性欲特征有轻微影响，对精子数量和质量均有积极影响，但精浆中GSH-Px 活性低于低浓度组。

维生素E 与其他抗氧化剂的协同作用也不容忽视。在抗氧化物质足够的均衡日粮中，即使少剂量的维生素E 也可以发挥有效作用[23]。Alonge 等[25]认为，在配制动物日粮时，应充分考虑维生素E、锌、硒、叶酸和n-3多不饱和脂肪酸（PUFA）等营养素的平衡整合，它们对维持精子活力和防止氧化应激有积极影响，特别是当精液质量参数降低时要考虑是否摄入不足、吸收减少、损失或需求增加等原因。

2.5 维生素E 在公猪日粮中的添加量 维生素E 在公猪日粮中的添加量目前尚无统一标准。由于哺乳动物普遍可以耐受所需维生素E 的100 倍剂量[26]，猪很少发生维生素E 中毒。NRC[27]推荐的性成熟公猪的维生素E添加量为44 IU/kg 日粮，每天的需要量为104.5 IU。牛海波等[28]研究发现，150～200 kg 大白猪日粮中添加的维生素E 水平超过45 IU/kg 时，公猪精子的活力增加，但继续提高维生素E 的添加水平并没有显著的改善作用。Umesiobi 等[10]研究发现，40 IU/kg 维生素E 显著提高了大白猪（体重约130 kg）的精液量、精子运动能力和活率，而添加70 IU/kg 维生素E 的改善效果更加明显。梁明振等[29]研究发现，精浆GSH-Px 活力随饲粮维生素E 添加量（10～60 mg/kg）的增加而有升高趋势，当维生素E 的添加量达到35 mg/kg 后，精子活率的提高和畸形率的降低程度已相对微弱，而公猪的采精量、精子密度、精浆浓度和精浆蛋白质含量等未随维生素添加量的增加而发生规律性变化。在维生素E 的实际使用过程中需要考虑猪的生长发育阶段和生产需要。

3 维生素E 对体外保存猪精液质量的影响

3.1 维生素E 对精液有积极的保护作用 维生素E 对精液有积极的保护作用。多个研究表明，在冷冻稀释液中添加维生素E 可以减少ROS 的产生，并且提高解冻后精子的运动能力、活率和顶体完整性[3,30]。Pech-Sansores 等[31]试验发现，解冻液中添加200 μg/mL 维生素E 可提高精子质膜和顶体的完整性。除抗氧化作用外，维生素E 可以通过减少凋亡基因的表达来抑制ROS 的生成[32]。Cerolini 等[4]发现，研究发现在猪精液稀释剂中添加α-生育酚能防止常温保存5 d 的精液中多不饱和脂肪酸22:6n-3 的氧化还原，提高精子活力。

3.2 维生素E 的添加量与精液保护效果的关系 维生素E 对精子的保护效果高度依赖于维生素E 的添加浓度。Breininger 等[3]研究表明，冷冻稀释液中添加200、500、1 000 μg/mLα-生育酚后，在解冻2 h 后检测精子品质，发现只有200 mg/mLα-生育酚改善了精子的运动能力。Merkies 等[33]研究发现，与添加5%维生素E 相比，添加1%维生素E 对常温保存（7 d）的精液保护效果更高。Jeong 等[32]研究发现，添加100 μmol/L和200 μmol/L 维生素E 后精子运动能力和存活率较添加400、600、800 μmol/L 维生素E 更高。

3.3 维生素E 对精液保护的时效性 维生素E 对精子的保护具有时效性。精子冷冻-解冻后孵育待测的时间越长，越容易引起精液冻后质量的下降[3,31]。Breininger等[3]报道，精液解冻后的1 h 内，与200、500 μg/mL 维生素E 组相比，在猪精液冷冻保护剂中添加1 000 μg/mL维生素E 可以有效降低精子中过氧化物的产生，但解冻后的孵育时间延长至2 h 或3 h，添加1 000 μg/mL 维生素E 没有起到显著的抗氧化作用。Merkies 等[33]报道，精液在18℃条件下保存3 h，维生素E 可以显著提高精子的运动能力，但是当保存时间延长到24 h，维生素E 对精子的运动能力无明显影响。Cerolini 等[4]用含α-生育酚的精液稀释剂常温保存猪精液5 d，在保存前期，α-生育酚能较好地维持精液活力，但随着时间的推移，稀释剂中的α-生育酚成分逐渐减少而致精子结团。在种猪精液体外保存方案中，应考虑不同的使用方法、不同的保存期及输精时间等生产需求调整维生素E 在精液稀释液或冷冻保护液中的使用剂量。

4 小 结

维生素E 是维持公猪正常生殖功能必不可少的微量元素，对改善公猪的精液品质有直接或者间接的作用。尽管很少发生维生素E 中毒，但日粮中添加维生素E 除注意其添加浓度外，维生素E 和其他抗氧化元素的平衡有助于发挥维生素E 的最佳生理功能。在精液体外保存时，适量的维生素E 对精子有保护作用，而过量的维生素E 则可能起反作用。而日粮中维生素E 和其他抗氧化元素之间的平衡机制、精液体外保存时的适宜添加浓度仍需进一步研究。