多不飽和脂肪酸對動物精液品質影響的研究進展

袁崇善，王 軍，呂文發

（1.吉林農業大學動物科學技術學院，長春 130118；2.吉林農業大學現代農業技術教育部國際合作聯合實驗室，長春 130118；3.吉林農業大學動物生產與產品質量安全教育部重點實驗室，長春 130118）

多不飽和脂肪酸（PUFA）是一種對動物繁殖、視力和大腦發育等生理過程具有重要作用的脂肪酸，當其缺乏時可引起生長遲緩、免疫失調和生殖障礙等多種疾病[1]。PUFA包括ω-3 PUFA和ω-6 PUFA，其中,ω-3 PUFA主要包括α-亞麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），ω-6 PUFA主要包括花生四烯酸（AA）、亞油酸（LA）和二十二碳五烯酸（DPA）[2]。因為缺乏相關的脂肪酸去飽和酶和延伸酶，動物不能從頭合成ω-6 PUFA或ω-3 PUFA，必須從體外獲得PUFA或其前體來進行PUFA的合成，其合成途徑如圖1所示[3]。在動物睪丸及精子中含有大量的PUFA[4]，其在精子冷凍-解凍過程中能夠直接影響質膜的流動性和完整性，對精液品質有重要調節作用[5]。近年來，PUFA對精液品質的影響已成為國內外研究熱點。作者分別介紹了不同類型PUFA對精液品質的影響，分析了在飼糧或精液稀釋液中添加ALA、EPA、DHA、AA、LA、DPA以及不同比例ω-6/ω-3 PUFA對動物精液品質的影響，以期為PUFA在提升動物精液品質的應用提供理論基礎。

圖1 多不飽和脂肪酸合成途徑[3]Fig.1 Synthetic pathway of polyunsaturated fatty acids[3]

1 ω-6 PUFA對精液品質的影響

睪酮對精子的產生具有重要調節作用，如果缺乏睪酮則會影響睪丸中精子的產生，睪丸組織中含有大量的ω-6 PUFA，可刺激睪酮的合成，同時，ω-6 PUFA是精子質膜的重要成分， 并能夠促進精子的產生[6]。同樣，公雞精子中也含有較高水平的ω-6PUFA，在飼糧中添加ω-6 PUFA可提高精液品質[3]。ω-6 PUFA的來源見表1。已有研究表明，在飼糧中添加ω-6 PUFA可提高家禽的射精量和精子數量[7]。此外，添加ω-6 PUFA可提高公豬鮮精及冷凍-解凍精子的活力，并可提高精漿的睪酮含量，而過高或者過低的ω-6 PUFA含量會降低精子活力及精子數量，同時提高精子的畸形率[8]。

表1 ω-6 PUFA來源Table 1 Sources of ω-6 PUFA

1.1 AA對精液品質的影響

AA是前列腺素合成的前體，AA及其代謝產物能夠調節多種肽類激素的分泌，進而調節精子的發生[11]。據報道，ω-6 PUFA可促進下丘腦釋放促性腺激素釋放激素（GnRH），刺激垂體釋放促卵泡素（FSH）和促黃體素（LH），進一步刺激睪丸合成睪酮，最終促進精子的生成[12]。睪酮和前列腺素的合成與AA有關，大鼠睪丸中AA的含量較高，能夠參與精子的發生和睪酮的合成，隨著AA濃度的增加，精子活力呈依賴性增加[13]。AA濃度與繁殖力呈正相關，隨著AA水平的降低，公羊的精液品質也隨之降低[14]。有研究表明，精漿中的AA含量與弱精子癥的發生有關，可能是由于精子產生的活性氧（ROS）隨AA誘導時間和劑量的增加，最終導致過氧化損傷，通過脂氧合酶（LOX）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路降低精子活力，并推測AA可能是弱精子癥的生物標志物[15]。綜上，AA可能通過促進睪酮的合成，進而提高精子的產生，但精漿中過量的AA可能誘導氧化應激，降低精子活力。

1.2 LA對精液品質的影響

食物中最豐富的ω-6 PUFA是LA，其缺乏會導致動物生長遲緩并降低雄性動物的繁殖力[16]。與AA功能相似，LA也可以提高體內睪酮水平，并可修復由低睪酮水平引起的生殖器官損傷[17]。有研究指出，飼糧中添加156 mg/kg BW的LA可使山羊血漿中LA濃度顯著增加，同時可通過提高公羊的精液品質來提高受胎率[18]。另外，在精液稀釋液中添加0.5 mol/mL LA可提高冷凍-解凍牛精子的質膜完整性，降低尾部異常精子數量[19]，當添加1 mg/mL LA時，可以將牛精子在4 ℃下的平衡處理延長至30 h，同時提高新鮮及冷凍-解凍精子的運動學參數[20]。研究證實，LA是禽類精子質膜ω-6 PUFA的必要前體，0.5 mmol/mL LA可提高公雞精子在24和48 h的運動學參數，并提高精子在48 h 后的總抗氧化水平，降低脂質過氧化對精子造成的損傷[21]。 同樣，在精液稀釋液中添加0.5 mmol/mL LA可提高公雞精子中的總抗氧化活性，降低精漿和精子中丙二醛水平[22]。由此可見，飼糧中添加LA可提高雄性動物體內睪酮水平，在精液稀釋液中添加適量LA可降低精子氧化應激，提高精子的運動學參數及精子活力。

共軛亞油酸（CLA）是指主要由瘤胃細菌合成的LA，同樣具有抵抗氧化應激的作用[23]。作為一種有效的抗氧化劑，CLA可減輕由冷凍引起的氧化應激，在精液稀釋液中添加CLA可降低精子脂質過氧化程度，對冷凍公豬精子具有保護作用，使豬精子在17 ℃長期存活[24]。 飼糧中添加50 g/（d·頭）的CLA可提高精子濃度及冷凍-解凍后的牛精子活力，并降低精子氧化應激[25]。也有研究顯示，飼糧中添加50 g/（d·頭）的CLA并不能提高牛新鮮和冷凍-解凍精子的質量[26]。這一矛盾的結果可能是由于基礎飼糧的不同導致的。另外，在兔精液品質的研究中發現，CLA可能通過影響附睪脂肪酸的組成從而抑制兔的精子發生[27]。綜上所述，飼糧中添加CLA對精子的作用可能與基礎飼糧成分或物種有關。

1.3 DPA對精液品質的影響

DPA主要以含LC-PUFA磷脂的形式儲存，有利于維持精子質量，為精子的正常發育提供條件。研究證實，DPA是種馬精子中主要的PUFA，其在精子中的含量會出現季節性變化，DPA的含量在繁殖期高于非繁殖期，并推測DPA的濃度可能與馬精子對冷凍保存的抵抗力有關[28]。與其他ω-6 PUFA相比，動物體內的DPA含量較低，但對精液品質的調節具有重要作用，哺乳動物大腦和睪丸的細胞膜中DPA含量比其他組織高3～4倍，在睪丸發育過程中，DPA不僅由旁分泌提供，還由循環系統的轉運提供，大鼠睪丸中含有較高濃度的DPA，然而睪丸中DPA的水平與飼糧中補充的DPA的含量和質量無關，在體內平衡時，DPA作為睪丸中占優勢的PUFA，參與精子的運輸過程，睪丸通過消耗DPA將精子運輸到精囊[29]。DPA不僅能維持小鼠精子的質量和DNA完整性，還能增加谷胱甘肽或過氧化氫酶等內源性抗氧化酶的產生，進而提高精子的抗氧化能力[30]。但也有研究表明，DPA不僅不會影響兔的精子活力、濃度和運動學參數，甚至會提高精子脂質過氧化程度，降低DNA完整性[31]。上述研究結果的不一致可能是由于物種的不同引起的。

2 ω-3 PUFA對精液品質的影響

ω-3 PUFA是潛在的重要抗氧化劑，可通過促進精子的抗氧化作用提高精子活力，并促進睪酮等類固醇激素的合成[32]。據報道，ω-3 PUFA具有良好的安全性，在飼糧中添加可通過促進前列腺素的合成來提高動物的精液品質[33]。ω-3 PUFA的來源見表2。Safarinejad[34]報道，補充32周的ω-3 PUFA可提高人精子中ω-3 PUFA的水平，并提高精液品質。研究發現，公牛熱應激條件下，在飼糧中直接補充ω-3 PUFA可提高牛精液品質[35]，并提高雄性水牛血漿中胰島素樣生長因子-1、睪酮濃度和陰囊周長[4]。呂永彪等[36]研究發現，在飼糧中添加30 g/（d·頭）的ω-3 PUFA后，公豬的精液量可提高12.09%，精子密度提高9.03%，同時精子活力可提高10%。但是，在飼糧中添加魚油來源的ω-3 PUFA并沒有提高公豬的精子質量[37]。總之，這些不一致的結果可能受到動物品種和ω-3 PUFA來源等因素的影響。

表2 ω-3 PUFA來源Table 2 Sources of ω-3 PUFA

2.1 ALA對精液品質的影響

ALA具有抗炎[39]和抗氧化[40]的作用。在哺乳動物體內，ALA是合成DHA和EPA的前體，可以通過超長鏈脂肪酸延伸酶和脂肪酸脫氫酶的延伸和去飽和交替步驟轉化為DHA和EPA[41]。ALA可通過抑制AA代謝為前列腺素，從而刺激睪酮的產生[42]。據報道，精液稀釋液中添加5 ng/mL ALA可改善水牛冷凍-解凍精子的直線運動率、質膜完整性、活率、活力和DNA完整性，同時精子頭部、中部和尾部的總異常情況下降[43]。同樣，將5 ng/mL ALA添加到BioXcell商業精液稀釋液中可以提高公牛冷凍-解凍精液的品質，但較高濃度的ALA并不能進一步提高精液品質，這可能是由于PUFA過高會使哺乳動物精子更易受到脂質過氧化[18]。亞麻籽油含有高達50%的ω-3 PUFA，其中最豐富的ω-3 PUFA為ALA，當山羊飼糧中添加8%的亞麻籽油可提高睪丸組織的抗氧化能力，并促進睪丸發育和精子發生[44]。綜上所述，ALA可刺激睪酮的產生，在精液稀釋液中添加ALA可提高精子的抗凍性能，同時在飼糧中添加ALA可通過提高精子的抗氧化能力來提高精液品質。

2.2 DHA對精液品質的影響

與其他ω-3 PUFA相比，DHA是精液中含量最高的ω-3 PUFA，其對精液的作用與ALA相似，DHA中的6個雙鍵有助于其分子的特殊折疊，使精子質膜具有較強的流動性和靈活性，以促進受精時的膜融合過程[45]。同時，DHA對精子頂體完整性、DNA完整性和活力至關重要，并能夠促進睪酮的合成[46]。在精子成熟的過程中，精子質膜的DHA含量會隨之增加，在成熟精子中DHA占脂肪酸含量的20%，而在未成熟精子中僅占4%，其含量與精液品質呈正相關[47]。有研究顯示，在公豬飼糧中添加富含DHA的魚油，可以促進睪酮和雌二醇的分泌，并與豬精子的頂體反應密切相關，當DHA添加量為75 g/kg時，可提高公豬的射精量和精子數量[48]。在公牛飼糧中添加1.2%的DHA可提高鮮精的運動學參數，同時減緩精子由于冷凍處理造成的損傷[49]，進而提高冷凍-解凍精子的活力和質膜完整性[50]。 同樣，飼喂10周的DHA（1.5 g/（d·頭））后，荷斯坦公牛精漿中DHA的含量和抗氧化能力提高，DNA損傷的精子比例也顯著減少[51]。在精液稀釋液中添加DHA的研究證實，當DHA的添加量為5 μmol/mL時，可提高牛精子的活力，降低精子的脂質過氧化敏感性[52]。由此可見，DHA可促進睪酮的產生，同時通過提高精子結構完整性和抗氧化能力來提高精液品質。

2.3 EPA對精液品質的影響

EPA是前列腺素、環前列腺素、血栓素和白三烯等類花生酸的前體，而精子的脂質包含許多不同的鞘脂，其中鞘磷脂含有豐富的EPA，對精子活力及精子質膜結構具有重要的調節作用[53]。飼糧中較高濃度的EPA可提高射精量和精子活力[54]。Baeza等[55]研究發現，肝臟可以合成EPA，其前體隨血液輸送到睪丸中以提高精子活力，肝臟中的EPA與精子產量之間呈負相關，表明EPA在肝臟中合成后被轉移到睪丸中以促進精子質膜的產生。也有研究結果顯示，EPA可提高精子活力，但不影響精子濃度或精子PUFA的含量[56]。飼糧中EPA的補充能夠提高犬精子的活率、活力、總精子數和形態正常精子數，同時可提高血清睪酮的濃度[33]。由此可知，體內的EPA與精子活力和精子生成有關。

3 ω-6/ω-3 PUFA比例對精液品質的影響

ω-3 PUFA和ω-6 PUFA約占動物精子質膜中脂肪酸總量的30%～50%，有利于精子的頂體反應，家禽精子中主要的脂肪酸是ω-6 PUFA，而在大多數哺乳動物精子中，ω-3 PUFA是主要的脂肪酸[57]。ω-6 PUFA和ω-3 PUFA的比例在動物生殖功能中起著關鍵作用[58]。精子PUFA的組成隨飼糧的變化而變化，同時，精子中脂肪酸的含量反映了飼糧中ω-6/ω-3 PUFA的比例，不同比例和來源的PUFA可影響精子質膜結構、脂質組成和頂體反應。有研究發現，當飼糧中ω-6/ω-3 PUFA失衡會抑制睪丸組織管腔中初級精母細胞到精子的發生過程，降低雄鼠精子活力、精子數量、睪丸組織中曲細精管內部的初級精母細胞數量及血清睪酮含量[59]。此外，當飼糧中PUFA的ω-6/ω-3比例為1.52∶1時，大鼠的精子密度和活力得到極大提高[60]。在公豬的相關研究中，Am-In等[61]研究表明，公豬精子中ω-6/ω-3 PUFA比例與精子活力、活率、正常形態和正常質膜呈正相關，并且種公豬飼糧中ω-6/ω-3 PUFA的適宜比例為1∶1[62]。同樣，ω-6/ω-3 PUFA比例為1∶1的飼糧能促進后備公豬睪丸發育和附性腺的功能，通過調節睪酮及前列腺素的合成與分泌，以及提高精漿中總抗氧化能力和抗氧化酶活性，提高直線前進運動精子的數量和精子活率[63]。由此可見，公豬飼糧中ω-6/ω-3 PUFA的適宜比例為1∶1。此外，適當比例的ω-6/ω-3 PUFA可提高公雞的精液品質、繁殖力和雄激素含量，ω-6/ω-3 PUFA的比例在6∶1～9∶1之間能夠提高公雞精子的受精能力[64]。在含有維生素E的公雞飼糧中，ω-6/ω-3 PUFA的最佳比例為25∶4，當低于25∶4時，可能會增加精子對脂質過氧化的敏感性，并降低繁殖性能[65]。由此可知，公雞ω-6/ω-3 PUFA最佳比例會因飼糧的營養成分不同而有所差異。上述研究提示，適當比例的ω-6/ω-3 PUFA對提高精液品質具有重要作用，且ω-6/ω-3 PUFA的適當比例存在明顯的物種差異。

4 小 結

綜上所述，PUFA是一種重要的營養物質，具有抗氧化作用，在飼糧或精液稀釋液中添加適量的PUFA均可不同程度地調節精液品質。PUFA對精液品質作用可能因PUFA的來源、類型、添加方式及動物種類的不同而不同。由于影響因素較為復雜，目前相關研究多集中于不同類型PUFA對精子的活力、抗凍性能、抗氧化能力、質膜完整性及睪酮水平等的作用，同時，ω-6/ω-3 PUFA對精液品質的有益作用的適宜比例也是目前的研究熱點。關于PUFA對動物精液品質作用機制的研究還較少，今后應重點研究飼糧或精液稀釋液中添加PUFA對精子活力和睪酮合成的作用機制。