维生素E 对动物精液品质的作用研究进展

袁崇善，张开研，吕文发，方焱秋，汪雪烨，刘红羽*，王 军*

（1.吉林农业大学现代农业技术教育部国际合作联合实验室，吉林农业大学动物生产与产品质量安全教育部重点实验室，吉林农业大学动物科学技术学院，吉林长春 130118；2.长春新牧科技有限公司，吉林长春 130117）

维生素E 作为动物体内必需的微量元素，最早由Herbert 等[1]于1922 年发现，是一系列生育酚和生育三烯酚的总称，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 种类型。其中，α-生育酚的生物活性最高，是日粮中维生素E 的主要形式[2]。维生素E 具有抗氧化、促进生长和提高免疫力等多种生物学功能[3]，动物必须从日粮中摄入来维持机体对维生素E 的需求。维生素E 的毒性较低，大量摄入不会对动物健康造成较大影响，但维生素E 缺乏会导致睾丸变性萎缩和精子运动异常，甚至不能产生正常精子[2]。精液冷冻保存能够充分发挥优良雄性动物的遗传潜力，延长精子的贮存时间，加快动物品种改良步伐，但在冷冻操作过程中产生的氧化应激会对精子活力造成巨大影响。精液稀释液中添加抗氧化剂对抵抗精子的氧化应激至关重要，研究表明添加维生素E 能够提高冷冻-解冻后的精液品质[4]。因此，本文综述了日粮和精液稀释液中添加维生素E 维对动物精液品质影响的研究进展，旨在探讨维生素E 对动物精液品质的影响。

1 精液稀释液中添加维生素E 对动物精液品质的影响

当机体自由基的产生超过自身对自由基的清除能力时，自由基和抗氧化能力失衡时便会发生氧化应激[5]。在动物精液低温保存过程中，精子易发生冷休克损伤，冰晶形成以及渗透压变化能够导致质膜和细胞器破裂[6]，同时加剧活性氧（ROS）的产生[7]，对精子活力造成严重影响。作为一种有效的抗氧化剂，维生素E 通过从铬醇环上的酚基提供氢，直接中和超氧阴离子（O2-）、过氧化氢（H2O2）和羟基自由基（HO-）等ROS，以此清除自由基来保护细胞免受ROS 引发的不利影响[8]，其抗氧化机制如图1 所示。丙二醛（MDA）是脂质过氧化降解过程中形成的稳定终产物之一，可作为累积脂质过氧化的间接检测指标。还原性谷胱甘肽（GSH）能够保护细胞免受氧化剂的损害。谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）能将GSH 氧化为氧化性谷胱甘肽（GSSG），这一过程能将脂质过氧化物还原为相应的醇，并将游离过氧化氢还原为水和氧分子。同时，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）也具有相似的功能[9]。目前的研究多集中在精液稀释液中添加不同浓度的维生素E，发现维生素E 可通过提高精子抗氧化能力进而提高冷冻-解冻后的精液品质。

图1 维生素E 的抗氧化过程（自绘）

1.1 精液稀释液添加维生素E 对猪精液品质的影响Varo-Ghiuru 等[10]研究发现在公猪精液稀释液中添加维生素E 能够提高冷冻-解冻后的精子活力。Cerolini 等[11]报道，添加维生素E 对冷藏期间的野猪精子质膜完整性具有保护作用。在公猪精液稀释液中添加200 μg/mL 维生素E 可提高冷冻-解冻后的精子活力[12]。在精液稀释液中添加维生素E 不仅能提高公猪的精子活力，还能提高精子抗氧化能力，抑制脂质过氧化对精子造成的损伤。Jeong 等[13]研究表明，添加200 μmol/L 的α-生育酚可降低精子冷冻和解冻过程中产生的ROS，并通过抗凋亡途径提高精子的冻后活力。Mendez 等[14]研究显示，在精液稀释液中添加400 μg/mL 维生素E 可降低在15℃下储存72 h 的公猪精液中MDA 的产生。

1.2 精液稀释液添加维生素E 对牛精液品质的影响 在牛精液稀释液中添加α-生育酚能够通过降低脂质过氧化水平来降低精子在冷冻过程中受到的影响，稀释液中添加1.0、1.5 mg/mL 的维生素E 可提高种公牛精子活力、质膜完整性和顶体完整性，同时能够提高GSH-Px 和CAT 水平，而2 mg/mL 维生素E 不但不能提高精液品质，反而会对其产生负面影响[15]。Kanwal 等[16]研究表明，在精液稀释液中添加0.6 mmol/mL 或0.9 mmol/mL 的α-生育酚可通过维持精子总抗氧化能力并降低脂质过氧化水平，提高水牛精子冷冻-解冻后的精子活力。综上所述，维生素 E 对冷冻-解冻后的牛精液品质起到重要作用，但在稀释液中维生素E 添加浓度过高反而会产生负面影响。

1.3 精液稀释液添加维生素E 对羊精液品质的影响 在不同品种羊精液稀释液中添加维生素E 可对冷冻-解冻后的精子具有保护作用。在田羊精液稀释液中添加1.2 mg/mL 维生素E 能够提高冷冻-解冻后的精子活率和顶体完整率[17]。在绵羊精液稀释液中添加维生素E可以降低冷冻对精子顶体完整性的损害程度，进而提高精液品质[18]。另有研究显示，2 mmol/L 维生素E 能够提高冷冻-解冻后公羊精子活力[19]，并提高5℃下储存24 h 后的公羊精子活力[20]。但与此相反的是，郭良勇等[21]研究结果显示，维生素E 虽然可减少湖羊精液MDA 的生成，提高总抗氧化能力，但不能提高在4℃保存条件下的精子顶体完整率，这可能与保存温度及品种不同有关。

1.4 精液稀释液添加维生素E 对鸡精液品质的影响Pranay 等[22]研究表明，将0.2 mmol/L 的维生素E 添加到公鸡精液稀释液中可减少精浆脂质过氧化水平并能够提高受精率。添加10 μg/mL 维生素E 可提高公鸡精子活力和活率，并降低冷冻-解冻后精液中的脂质过氧化物含量[23]。添加5 μg/mL 维生素E 能够提高公鸡冷冻-解冻后精子活力、质膜完整性和线粒体活性[24]。由此可见，在鸡精液稀释液添加少量维生素E 可降低精液中的脂质过氧化程度，提高冷冻-解冻后的精液品质。

2 日粮维生素E 对动物精液品质的影响

维生素E 作为一种脂溶性抗氧化剂，能够有效抑制由于氧化应激产生的ROS 和MDA 对精子造成的氧化损伤，同时，能对脂质过氧化和脂肪酸不饱和度的丧失起到最佳的保护作用，显著降低脂质过氧化的敏感性[25]。因此，维持正常水平的维生素E 对防止脂质过氧化至关重要。动物所需维生素E 的来源广泛，食物中维生素E含量见表1[26]，油类食物中维生素E 含量较高。同时，维生素E 不宜贮存，极易遭到破坏并失效，饲料中的维生素E 含量随着贮存时间的延长而降低。目前动物日粮中添加的维生素E 一般为全消旋α-生育酚乙酸酯，用以延长维生素E 的贮存时间。

表1 食物中维生素E 含量[26] mg/100g

雄性动物的繁殖能力主要与精液体积、精子密度、活率、活力和受精能力等精液性状有关[27]。饲料中维生素E 含量对动物精液品质起着重要的作用。动物对维生素E 的需求量及其作用见表2，不同动物对维生素E的需求量有较大差异，同时其需求量也受到日粮中其他营养成分，如脂肪酸、硒、以及其它抗氧化剂含量的影响。

表2 动物对维生素E 的需求量及其作用

2.1 日粮维生素E 对鼠精液品质的影响 目前的研究多集中于日粮维生素E 对鼠精子活力的影响。已有研究证实，维生素E 对鼠生殖系统中氧化应激诱导的损伤具有保护作用，当在缺乏维生素E 的小鼠日粮中补充维生素E 可通过降低氧化应激损伤提高精子活力[33]。维生素E 可以预防同型半胱氨酸对雄性大鼠血浆抗氧化酶活性、睾酮水平和附睾精子数的不良影响[34]。据报道，20 mg/kg的维生素E 能够提高精子抗氧化能力，防止丙戊酸对精子、睾丸和附睾引起的氧化损伤[35]。维生素E 能拮抗二恶英引起的生殖内分泌毒性，减轻二恶英引起的睾丸结构改变，逆转二恶英对大鼠睾丸抗氧化活性的降低和脂质过氧化的增加[36]。另外，灌服40～60 mg/d 的维生素E 可提高小鼠精液密度、精子活力和体外受精率及早期胚胎的发育能力[37]。综上，维生素E 可能是通过提高精浆和精子的抗氧化酶活性来提高鼠的精子活力。

2.2 日粮维生素E 对猪精液品质的影响 猪精子质膜含有大量的不饱和脂肪酸，精子特别容易受到过氧化损伤[38]。在日粮中添加400 mg/kg 维生素E 可防止公猪精子脂质过氧化，并提高新鲜和冷冻-解冻后的精子活率和直线运动精子的数量[39]。牛海波等[40]报道，与添加10.0 IU/kg 的维生素E 组相比，当日粮维生素E 含量为45 IU/kg 时，可显著提高长白公猪精子活率，同时，精子畸形率会随着维生素E 水平的增加而降低。在公猪饲料中添加1000 IU/d 的α-生育酚乙酸酯，精浆SOD 和GSSG 随添加维生素E 的时间增加而增加，精子数量也随之增加[41]。另有研究发现，α-生育酚可减少死精子数和头部异常精子数量，且与射精量、直线运动精子数和精子活力呈剂量依赖性[42]。可见，日粮中的维生素E不但能通过提高精子的抗氧化能力来提高精子活力，同时能够提高精子数量，降低畸形率。

2.3 日粮维生素E 对牛精液品质的影响 在正常情况下，雄性生殖器官和精子具有产生ROS 的能力，但ROS 的生成和抗氧化酶活性之间的不平衡会破坏精子的抗氧化能力，引起精子发生过氧化损伤，从而导致精子功能缺陷。日粮中添加100 g/d 维生素E 能够显著提高秦川肉用种公牛精子活率、活力和顶体完整率，降低精液中ROS 和MDA 含量，提高DNA 完整率[28]，同时提高肉牛的采精量、精子浓度、CAT 和GSH-Px 活性[43]。由此可知，日粮维生素E 对牛精液品质的提高作用可能是通过降低ROS 含量，提高精子的抗氧化酶活性来实现。同样，在公牛日粮中维生素E 添加量为0.75 mg/kg 时，可提高冷冻-解冻后精子活力[44]。另有研究报道，在受睾丸热应激处理的牛日粮中添加维生素E 可在一定程度上提高精液品质[45]。

2.4 日粮维生素E 对羊精液品质的影响 有研究发现，美利奴羊日粮中添加250 mg/kg 维生素E 后，可提高精子的顶体完整性[46]。此外，公羊日粮中补充低剂量的维生素E（60 mg/kg）可通过提高精子密度、运动学参数并降低精子畸形率来改善精液品质，另外，还可以通过保护睾丸细胞膜和线粒体的抗氧化能力，进而提高精液品质和精子数量，同时能够降低MDA 水平，提高SOD 和GSH-Px 活性[29]。Zhu 等[47]证明，在日粮中补充维生素E 可以提高波尔山羊生殖器官的发育速度，提高睾丸抗氧化能力，同时有利于精子生成，提高新鲜和冷冻-解冻后的精子活力。同样，在波尔山羊日粮中补充80 IU/d 和320 IU/d 的维生素E 可促进生殖器官的发育，增加曲细精管直径，附睾壁厚度，附睾小管直径和生精细胞数量，并提高输精管重量[48]。说明日粮维生素E 不但作用于精液本身，还可以通过提高羊生殖器官的发育，提高抗氧化能力进而提高精液品质。

2.5 日粮维生素E 对鸡精液品质的影响 在饲料中添加充足的维生素E 能够提高鸡群产蛋率、受精率、孵化率和后代的成活率[49]。维生素E 的抗氧化作用对维持睾丸、附睾、副性腺的生理完整性，以及精子的发生和成熟至关重要[27]。Surai 等[50]报道，在饲料中添加0、20、200 或1 000 mg/kg 的α-生育酚乙酸酯，雄性罗德岛红鸡在第6 周观察到精浆和精子中维生素E 浓度增加了1倍，精子对脂质过氧化的敏感性降低，表明维生素E 能够提高家禽精子的抗氧化能力。综上，在日粮中添加维生素E 可提高精子抵抗脂质过氧化的能力，进而提高精子活力和繁殖力。

3 维生素E 与其他营养成分组合对精液的影响

目前，维生素E 与其他营养成分的联合，无论在日粮中或精液稀释液中均有大量的研究。目前的研究多集中于维生素E 与不饱和脂肪酸、维生素C 和硒等物质的联合对精液品质的作用。

3.1 精液稀释液中维生素E 与其他营养成分组合对精液品质的影响 在精液稀释液中，10 ng/mL 的不饱和脂肪酸与0.4 mmol/L 的维生素E 相结合能够通过改变质膜脂质组成，进而提高棕色瑞士公牛精子的冷冻保存效率[51]。与此结论相似的是，在荷斯坦公牛精液稀释液中添加10 ng/mL 不饱和脂肪酸和0.2 mmol/mL 的α-生育酚可以通过改变精子质膜脂质组成来提高冷冻-解冻后的精子活力[52]。说明不饱和脂肪酸与维生素E 联合可通过改变精子质膜脂质组成，提高精子的抗冻性能。另有研究表明，2 mg/mL 环糊精与2 mg/mL 维生素E组合添加到稀释液中，能够提高公羊精子活力和活率，并降低MDA 含量[53]。其原因可能是环糊精能够提高维生素E 的溶解度，使精子能够充分接触维生素E。此外，200μg/mL维生素C与5μg/mL维生素E组合可以提高冷冻-解冻后公鸡精子的活率，降低MDA 含量[54]。在维生素E 与硒元素联合的研究中发现，添加5 μg/mL维生素E 和1%的纳米硒颗粒能够降低公鸡精子畸形率和MDA 含量，并在一定程度上提高GSH-Px 活性[23]。综上，在精液稀释液中同时添加维生素E 与其他营养成分可使精子免受冷冻和解冻过程造成的损伤。

3.2 日粮中维生素E 与其他营养成分对精液品质的影响亚麻籽油含有大量不饱和脂肪酸，在克隆山羊日粮中添加亚麻籽油或维生素E 均可降低精子中ROS 含量，提高精子的抗冻性、活率、活力、精子数量和质膜完整率，当亚麻籽油和维生素E 联合添加时，能够进一步提高精液品质[55]。另外，在公鸡日粮中联合补充南瓜籽油和维生素E，可以提高繁殖性能、精液密度、活力、直线运动精子数量和质膜完整性，降低脂质过氧化对精子造成的损伤[56]。已有研究报道，与单独处理相比，维生素E 和维生素C 联合可进一步提高大鼠精子数量和精子活力[57]。在氧化应激条件下，单独或联合饲喂维生素E 与维生素C 可显著降低睾丸组织和精液中MDA 含量[58]。马拉硫磷暴露可使大鼠精子数量和精子活力降低，异常精子数量升高，而维生素E 和维生素C 的联合对精子具有一定的保护作用[59]。Kaur 等[60]研究表明，日粮中添加硒和维生素E 可调节小鼠氧化应激和生殖细胞凋亡，并避免由高温对阴囊造成的损伤。可见，日粮中维生素E 与其他营养成分的联合应用可进一步提高动物的精液品质。

4 小 结

综上所述，在精液稀释液中添加维生素E 可以提高冷冻-解冻后精子的抗氧化能力，而在日粮中添加维生素E 可通过提高精液中维生素E 含量，使精子免受氧化应激造成的损伤，进而提高新鲜和冷冻-解冻后的精液品质。维生素E 提高精液品质的具体作用机制复杂，目前尚不明确其抗氧化机制，因此，今后的研究方向应集中于对维生素E 抗氧化机制的研究。同时，维生素E 与其他营养成分组合为其在生产中的应用开拓了新的方向。