維生素E 對動物精液品質的作用研究進展

袁崇善，張開研，呂文發，方焱秋，汪雪燁，劉紅羽*，王 軍*

（1.吉林農業大學現代農業技術教育部國際合作聯合實驗室，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，吉林農業大學動物科學技術學院，吉林長春 130118；2.長春新牧科技有限公司，吉林長春 130117）

維生素E 作為動物體內必需的微量元素，最早由Herbert 等[1]于1922 年發現，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、促進生長和提高免疫力等多種生物學功能[3]，動物必須從日糧中攝入來維持機體對維生素E 的需求。維生素E 的毒性較低，大量攝入不會對動物健康造成較大影響，但維生素E 缺乏會導致睪丸變性萎縮和精子運動異常，甚至不能產生正常精子[2]。精液冷凍保存能夠充分發揮優良雄性動物的遺傳潛力，延長精子的貯存時間，加快動物品種改良步伐，但在冷凍操作過程中產生的氧化應激會對精子活力造成巨大影響。精液稀釋液中添加抗氧化劑對抵抗精子的氧化應激至關重要，研究表明添加維生素E 能夠提高冷凍-解凍后的精液品質[4]。因此，本文綜述了日糧和精液稀釋液中添加維生素E 維對動物精液品質影響的研究進展，旨在探討維生素E 對動物精液品質的影響。

1 精液稀釋液中添加維生素E 對動物精液品質的影響

當機體自由基的產生超過自身對自由基的清除能力時，自由基和抗氧化能力失衡時便會發生氧化應激[5]。在動物精液低溫保存過程中，精子易發生冷休克損傷，冰晶形成以及滲透壓變化能夠導致質膜和細胞器破裂[6]，同時加劇活性氧（ROS）的產生[7]，對精子活力造成嚴重影響。作為一種有效的抗氧化劑，維生素E 通過從鉻醇環上的酚基提供氫，直接中和超氧陰離子（O2-）、過氧化氫（H2O2）和羥基自由基（HO-）等ROS，以此清除自由基來保護細胞免受ROS 引發的不利影響[8]，其抗氧化機制如圖1 所示。丙二醛（MDA）是脂質過氧化降解過程中形成的穩定終產物之一，可作為累積脂質過氧化的間接檢測指標。還原性谷胱甘肽（GSH）能夠保護細胞免受氧化劑的損害。谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）能將GSH 氧化為氧化性谷胱甘肽（GSSG），這一過程能將脂質過氧化物還原為相應的醇，并將游離過氧化氫還原為水和氧分子。同時，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（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，發現維生素E 可通過提高精子抗氧化能力進而提高冷凍-解凍后的精液品質。

圖1 維生素E 的抗氧化過程（自繪）

1.1 精液稀釋液添加維生素E 對豬精液品質的影響Varo-Ghiuru 等[10]研究發現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]報道，添加維生素E 對冷藏期間的野豬精子質膜完整性具有保護作用。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，抑制脂質過氧化對精子造成的損傷。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程中產生的ROS，并通過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℃下儲存72 h 的公豬精液中MDA 的產生。

1.2 精液稀釋液添加維生素E 對牛精液品質的影響 在牛精液稀釋液中添加α-生育酚能夠通過降低脂質過氧化水平來降低精子在冷凍過程中受到的影響，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、質膜完整性和頂體完整性，同時能夠提高GSH-Px 和CAT 水平，而2 mg/mL 維生素E 不但不能提高精液品質，反而會對其產生負面影響[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-生育酚可通過維持精子總抗氧化能力并降低脂質過氧化水平，提高水牛精子冷凍-解凍后的精子活力。綜上所述，維生素 E 對冷凍-解凍后的牛精液品質起到重要作用，但在稀釋液中維生素E 添加濃度過高反而會產生負面影響。

1.3 精液稀釋液添加維生素E 對羊精液品質的影響 在不同品種羊精液稀釋液中添加維生素E 可對冷凍-解凍后的精子具有保護作用。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可以降低冷凍對精子頂體完整性的損害程度，進而提高精液品質[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。

1.4 精液稀釋液添加維生素E 對雞精液品質的影響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過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過氧化物含量[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、質膜完整性和線粒體活性[24]。由此可見，在雞精液稀釋液添加少量維生素E 可降低精液中的脂質過氧化程度，提高冷凍-解凍后的精液品質。

2 日糧維生素E 對動物精液品質的影響

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激產生的ROS 和MDA 對精子造成的氧化損傷，同時，能對脂質過氧化和脂肪酸不飽和度的喪失起到最佳的保護作用，顯著降低脂質過氧化的敏感性[25]。因此，維持正常水平的維生素E 對防止脂質過氧化至關重要。動物所需維生素E 的來源廣泛，食物中維生素E含量見表1[26]，油類食物中維生素E 含量較高。同時，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 含量隨著貯存時間的延長而降低。目前動物日糧中添加的維生素E 一般為全消旋α-生育酚乙酸酯，用以延長維生素E 的貯存時間。

表1 食物中維生素E 含量[26] mg/100g

雄性動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[27]。飼料中維生素E 含量對動物精液品質起著重要的作用。動物對維生素E 的需求量及其作用見表2，不同動物對維生素E的需求量有較大差異，同時其需求量也受到日糧中其他營養成分，如脂肪酸、硒、以及其它抗氧化劑含量的影響。

表2 動物對維生素E 的需求量及其作用

2.1 日糧維生素E 對鼠精液品質的影響 目前的研究多集中于日糧維生素E 對鼠精子活力的影響。已有研究證實，維生素E 對鼠生殖系統中氧化應激誘導的損傷具有保護作用，當在缺乏維生素E 的小鼠日糧中補充維生素E 可通過降低氧化應激損傷提高精子活力[33]。維生素E 可以預防同型半胱氨酸對雄性大鼠血漿抗氧化酶活性、睪酮水平和附睪精子數的不良影響[34]。據報道，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分泌毒性，減輕二惡英引起的睪丸結構改變，逆轉二惡英對大鼠睪丸抗氧化活性的降低和脂質過氧化的增加[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育能力[37]。綜上，維生素E 可能是通過提高精漿和精子的抗氧化酶活性來提高鼠的精子活力。

2.2 日糧維生素E 對豬精液品質的影響 豬精子質膜含有大量的不飽和脂肪酸，精子特別容易受到過氧化損傷[38]。在日糧中添加400 mg/kg 維生素E 可防止公豬精子脂質過氧化，并提高新鮮和冷凍-解凍后的精子活率和直線運動精子的數量[39]。牛海波等[40]報道，與添加10.0 IU/kg 的維生素E 組相比，當日糧維生素E 含量為45 IU/kg 時，可顯著提高長白公豬精子活率，同時，精子畸形率會隨著維生素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 的時間增加而增加，精子數量也隨之增加[41]。另有研究發現，α-生育酚可減少死精子數和頭部異常精子數量，且與射精量、直線運動精子數和精子活力呈劑量依賴性[42]?？梢?，日糧中的維生素E不但能通過提高精子的抗氧化能力來提高精子活力，同時能夠提高精子數量，降低畸形率。

2.3 日糧維生素E 對牛精液品質的影響 在正常情況下，雄性生殖器官和精子具有產生ROS 的能力，但ROS 的生成和抗氧化酶活性之間的不平衡會破壞精子的抗氧化能力，引起精子發生過氧化損傷，從而導致精子功能缺陷。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 對牛精液品質的提高作用可能是通過降低ROS 含量，提高精子的抗氧化酶活性來實現。同樣，在公牛日糧中維生素E 添加量為0.75 mg/kg 時，可提高冷凍-解凍后精子活力[44]。另有研究報道，在受睪丸熱應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[45]。

2.4 日糧維生素E 對羊精液品質的影響 有研究發現，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，公羊日糧中補充低劑量的維生素E（60 mg/kg）可通過提高精子密度、運動學參數并降低精子畸形率來改善精液品質，另外，還可以通過保護睪丸細胞膜和線粒體的抗氧化能力，進而提高精液品質和精子數量，同時能夠降低MDA 水平，提高SOD 和GSH-Px 活性[29]。Zhu 等[47]證明，在日糧中補充維生素E 可以提高波爾山羊生殖器官的發育速度，提高睪丸抗氧化能力，同時有利于精子生成，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充80 IU/d 和320 IU/d 的維生素E 可促進生殖器官的發育，增加曲細精管直徑，附睪壁厚度，附睪小管直徑和生精細胞數量，并提高輸精管重量[48]。說明日糧維生素E 不但作用于精液本身，還可以通過提高羊生殖器官的發育，提高抗氧化能力進而提高精液品質。

2.5 日糧維生素E 對雞精液品質的影響 在飼料中添加充足的維生素E 能夠提高雞群產蛋率、受精率、孵化率和后代的成活率[49]。維生素E 的抗氧化作用對維持睪丸、附睪、副性腺的生理完整性，以及精子的發生和成熟至關重要[27]。Surai 等[50]報道，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，精子對脂質過氧化的敏感性降低，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過氧化的能力，進而提高精子活力和繁殖力。

3 維生素E 與其他營養成分組合對精液的影響

目前，維生素E 與其他營養成分的聯合，無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 和硒等物質的聯合對精液品質的作用。

3.1 精液稀釋液中維生素E 與其他營養成分組合對精液品質的影響 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 相結合能夠通過改變質膜脂質組成，進而提高棕色瑞士公牛精子的冷凍保存效率[51]。與此結論相似的是，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-生育酚可以通過改變精子質膜脂質組成來提高冷凍-解凍后的精子活力[52]。說明不飽和脂肪酸與維生素E 聯合可通過改變精子質膜脂質組成，提高精子的抗凍性能。另有研究表明，2 mg/mL 環糊精與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 與硒元素聯合的研究中發現，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添加維生素E 與其他營養成分可使精子免受冷凍和解凍過程造成的損傷。

3.2 日糧中維生素E 與其他營養成分對精液品質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、精子數量和質膜完整率，當亞麻籽油和維生素E 聯合添加時，能夠進一步提高精液品質[55]。另外，在公雞日糧中聯合補充南瓜籽油和維生素E，可以提高繁殖性能、精液密度、活力、直線運動精子數量和質膜完整性，降低脂質過氧化對精子造成的損傷[56]。已有研究報道，與單獨處理相比，維生素E 和維生素C 聯合可進一步提高大鼠精子數量和精子活力[57]。在氧化應激條件下，單獨或聯合飼喂維生素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量和精子活力降低，異常精子數量升高，而維生素E 和維生素C 的聯合對精子具有一定的保護作用[59]。Kaur 等[60]研究表明，日糧中添加硒和維生素E 可調節小鼠氧化應激和生殖細胞凋亡，并避免由高溫對陰囊造成的損傷?？梢?，日糧中維生素E 與其他營養成分的聯合應用可進一步提高動物的精液品質。

4 小 結

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 可通過提高精液中維生素E 含量，使精子免受氧化應激造成的損傷，進而提高新鮮和冷凍-解凍后的精液品質。維生素E 提高精液品質的具體作用機制復雜，目前尚不明確其抗氧化機制，因此，今后的研究方向應集中于對維生素E 抗氧化機制的研究。同時，維生素E 與其他營養成分組合為其在生產中的應用開拓了新的方向。