李文才　施力光　周漢林　侯冠彧

摘 要 熱應(yīng)激嚴(yán)重影響公畜的繁殖機(jī)能，顯著降低種公畜的精液品質(zhì)，從而影響受胎率。本文闡述了熱應(yīng)激條件下不同公畜精液品質(zhì)的變化，以及熱應(yīng)激蛋白對(duì)畜禽抗應(yīng)激機(jī)理的影響和緩解熱應(yīng)激的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)，為實(shí)際生產(chǎn)中如何緩解熱應(yīng)激、提高種公畜精液品質(zhì)提供參考。

關(guān)鍵詞 熱應(yīng)激 ；畜禽 ；精液品質(zhì) ；熱應(yīng)激蛋白 ；營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

中圖分類號(hào) S813 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.08.016

Abstracts Heat stress seriously affects the reproductive function of the livestock and poultry， and reduces their semen quality， thus affecting their pregnancy rates. This article reviews the changes of semen quality of different livestock under heat stress， the effect of heat shock proteins on the anti-stress mechanism of the livestock and poultry， and the nutritional regulation to release the heat stress. The article might provide references for alleviating heat stress and improving semen quality of the livestock and poultry.

Keywords heat stress ； livestock and poultry ； semen quality ； heat shock protein ； nutritional regulation

各種動(dòng)物生存都依賴于其所處的環(huán)境，環(huán)境的變化均可導(dǎo)致生理應(yīng)激，從而給動(dòng)物帶來(lái)不利影響。隨著現(xiàn)代畜牧業(yè)集約化和產(chǎn)業(yè)化程度的提高，熱應(yīng)激對(duì)動(dòng)物影響日趨嚴(yán)重，可嚴(yán)重影響動(dòng)物生產(chǎn)性能、繁殖性能和激素分泌等，已成為近年來(lái)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。本文參考近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究熱應(yīng)激的文獻(xiàn)，論述了熱應(yīng)激對(duì)公畜精液品質(zhì)的影響及其營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)，從而為實(shí)際生產(chǎn)中如何緩解熱應(yīng)激、提高畜禽精液品質(zhì)提供參考。

1 熱應(yīng)激對(duì)公畜禽精液品質(zhì)的影響

睪丸是雄性個(gè)體的生殖器官，是精子生成的重要場(chǎng)所。就哺乳動(dòng)物而言，陰囊溫度通常低于體溫2～8℃才能保證正常的精子發(fā)生。因此，適宜的溫度是睪丸精子發(fā)生的必要條件，熱應(yīng)激導(dǎo)致睪丸發(fā)育異常、精子活力降低、畸形精子增多等繁殖機(jī)能障礙。而外界環(huán)境溫度過(guò)高是熱應(yīng)激發(fā)生的主導(dǎo)因素。李俊杰等[1]研究了熱應(yīng)激對(duì)公牛精液品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激對(duì)種公牛精液品質(zhì)有顯著的負(fù)面影響，可導(dǎo)致種公牛的原精活力、凍精活力、頂體完整率等明顯下降。同樣，王寶全等[2]研究發(fā)現(xiàn)，高溫?zé)釕?yīng)激可顯著降低種公牛射精量、原精活力和原精密度，其機(jī)制可能是高溫直接導(dǎo)致種公牛體溫升高，引起睪丸溫度升高，生殖上皮細(xì)胞變性，睪丸的生精機(jī)能受到了損害，從而導(dǎo)致精子發(fā)生受阻，精子活力下降，造成公牛繁殖性能下降[3]。精液品質(zhì)與牛舍溫度的升高和持續(xù)時(shí)間呈負(fù)相關(guān)[2]。盧緒秀等[4]研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激顯著影響公豬精液品質(zhì)，且溫度越高，精液品質(zhì)越低。黃桂花等[5]和楊宇等[6]同樣研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激對(duì)公兔精液品質(zhì)產(chǎn)生不利影響，可能與睪丸組織中抗氧化酶活性降低、睪丸組織細(xì)胞受損有關(guān)。此外，McDaniel等[7]研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激時(shí)公雞的精液量、精子濃度、活精數(shù)和精子活力都下降?？梢?jiàn)，熱應(yīng)激對(duì)不同畜禽精液品質(zhì)均可產(chǎn)生不利影響，給畜牧業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。因此，如何有效緩解熱應(yīng)激，提高公畜繁殖性能也成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。

2 熱應(yīng)激蛋白調(diào)控

隨著研究者對(duì)熱應(yīng)激蛋白（HSPs）的深入研究，關(guān)于畜禽熱應(yīng)激的研究有了新的切入點(diǎn)。因此，將HSPs作為衡量公畜熱應(yīng)激程度的指標(biāo)并加以探討也具有了一定的必要性。熱應(yīng)激蛋白，又稱熱休克蛋白，是機(jī)體在應(yīng)激情況下產(chǎn)生的一類生物進(jìn)化上高度保守的蛋白質(zhì)[8]。根據(jù)其相對(duì)分子質(zhì)量的大小及同源程度，主要分為6個(gè)家族，分別為 HSPH（HSP110）、HSPC（HSP90）、HSPA（HSP70）、HSPD/E（HSP60/HSP10）、DNAJ（HSP40）和小分子HSPB（sHSP）[9-10]。HSP70 家族為HSPs 中含量最多、且最保守的一個(gè)家族，因此，成為HSPs中研究最廣泛的一種。劉一諾等[11]研究發(fā)現(xiàn)，遭受熱應(yīng)激的小鼠睪丸組織HSP70表達(dá)隨著溫度增加和應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng)呈規(guī)律性變化。精液品質(zhì)與HSP70存在正相關(guān)，低熱應(yīng)激條件下可以通過(guò)誘導(dǎo)HSP70基因表達(dá)來(lái)限制生精細(xì)胞的凋亡[12]，其機(jī)制為HSP70可抑制生精細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)源性抗氧化劑的合成和釋放，同時(shí)促進(jìn)Bcl-w等細(xì)胞凋亡抑制因子以及與精液品質(zhì)呈正相關(guān)的蛋白質(zhì)的正確合成與代謝[13]。另外，張瑩[14]研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激可導(dǎo)致西門塔爾種公牛精液品質(zhì)明顯下降，并研究了3種熱應(yīng)激蛋白（HSP60、HSP70、HSP90）與精子發(fā)生的相關(guān)性，結(jié)果表明，HSP90對(duì)熱刺激的敏感性最高，并且與精液品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)均有一定相關(guān)性。因此，可考慮以HSP90的表達(dá)量作為監(jiān)測(cè)種公牛熱應(yīng)激程度的新指標(biāo)。

近年來(lái)，sHSP 以其在機(jī)體內(nèi)獨(dú)特的生物學(xué)功能而引起了科學(xué)家的關(guān)注，成為研究的熱點(diǎn)之一[10]。HspB9、HspB10 是2個(gè)特異性表達(dá)于哺乳睪丸組織中的小分子熱休克蛋白[15]，不僅具有分子伴侶、調(diào)控細(xì)胞增殖和凋亡等生物學(xué)功能，還與雄性動(dòng)物繁殖機(jī)能存在著密切的關(guān)系[16]。HspB9參與生精細(xì)胞增殖、分化及凋亡調(diào)控[17]。HspB10作為精子的結(jié)構(gòu)蛋白，參與精子頭部和尾部的緊密連接和生精細(xì)胞凋亡因子的表達(dá)調(diào)控[18-20]。可見(jiàn)，HspB9和HspB10具有緩解機(jī)體熱應(yīng)激和維持生精機(jī)能雙重作用，但其具體調(diào)節(jié)機(jī)制還不清楚，尚需要進(jìn)一步研究。endprint

3 緩解熱應(yīng)激飼料添加劑的應(yīng)用

目前，為了緩解熱應(yīng)激，減少給畜牧生產(chǎn)所造成損失，研究者采取了很多措施，如加強(qiáng)飼養(yǎng)管理、調(diào)整營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、添加抗熱應(yīng)激添加劑等。其中，抗熱應(yīng)激添加劑具有使用方便、見(jiàn)效快、效果好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此受到人們關(guān)注。常見(jiàn)的抗熱應(yīng)激添加劑主要有維生素、微量元素、電解質(zhì)、中草藥等。

3.1 維生素和微量元素

關(guān)于維生素對(duì)熱應(yīng)激狀態(tài)下畜禽精液品質(zhì)的調(diào)控，研究比較多的為維生素E（VE）和維生素C（VC）。VE又名生育酚或產(chǎn)妊酚，在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)踐中，其作為機(jī)體必需的營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)促進(jìn)雄性動(dòng)物睪丸發(fā)育和精子形成有重要作用。VE通過(guò)促進(jìn)垂體分泌促性腺激素，作用于睪丸，從而促進(jìn)精子的形成與活動(dòng)[21-22]。當(dāng)機(jī)體VE缺乏時(shí)，睪丸變性萎縮，精子產(chǎn)生異常。谷朝勇[23]研究發(fā)現(xiàn)，在魯西黃牛日糧中添加VE可顯著提高公牛精液品質(zhì)。Yousef等[24]研究了VE對(duì)公兔精液品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加VE能提高公兔精子濃度、射精量、總精子產(chǎn)量。羅海玲等[25]研究發(fā)現(xiàn)，VE可提高肉用綿羊的精液品質(zhì)。同樣，劉洪波[26]研究發(fā)現(xiàn)，山羊日糧中添加VE有助于提高采精量、精子密度和鮮精活率，改善其精液品質(zhì)。VE可能促進(jìn)垂體分泌促性腺激素，間接參與前列腺素合成，調(diào)節(jié)性機(jī)能，從而促進(jìn)精子的形成與活動(dòng)[25]。何祖富[27]研究了夏季高溫季節(jié)VC和VE對(duì)略陽(yáng)烏雞種公雞精液品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，VC和VE可顯著改善公雞精液品質(zhì)，提高其繁殖能力，有效緩解了種公雞熱應(yīng)激反應(yīng)。還有研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激條件下，給種公雞飼喂維生素C可顯著降低精液污染率，改善精液品質(zhì)，進(jìn)而提高種公雞可利用的有效精子數(shù)和種蛋受精率[28-29]。此外，朱麗慧等[30]研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合抗氧化劑（主要成分為VC、VE、茶多酚、微生物抗氧化劑等）可有效緩解夏季種公豬熱應(yīng)激，提高精子質(zhì)量。

關(guān)于微量元素對(duì)公畜繁殖性能的影響，研究較多的為Se。硒是動(dòng)物精子生存和發(fā)育的必需微量元素，硒缺乏會(huì)降低精子活力，進(jìn)而影響公畜繁殖機(jī)能[31]。大量研究表明，Se和VE在營(yíng)養(yǎng)學(xué)方面存在著協(xié)同關(guān)系。蔣昊[32]研究發(fā)現(xiàn)，在水牛日糧中添加1.6 mg/kg Se和200 mg/kg VE可顯著改善水牛的繁殖性能。陳健等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在種公牛飼料中添加營(yíng)養(yǎng)性抗熱應(yīng)激劑（鋅、硒、VE等復(fù)合添加劑）可顯著提高種公牛精液產(chǎn)量和精液品質(zhì)。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)飼Se和VE有助于提高熱帶地區(qū)夏季高溫季節(jié)山羊精子密度、精子活力，降低畸形率，同時(shí)還能提高精漿中抗氧化酶的活性，改善精液品質(zhì)，從而起到緩解熱應(yīng)激的效果[34]。

3.2 中草藥

中草藥抗熱應(yīng)激添加劑具毒副作用小、無(wú)殘留、無(wú)抗藥性、功能全面、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，且具有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藥物的雙重作用，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。中草藥可提高上皮生殖細(xì)胞和支持細(xì)胞數(shù)量，為生殖細(xì)胞的分化和發(fā)育提供合適的微環(huán)境，從而促進(jìn)精子的產(chǎn)生及釋放，同時(shí)還能直接或間接為生殖細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[35]。譚千洪等[28]報(bào)道，在日糧中添加中草藥復(fù)方添加劑對(duì)改善種公雞精液品質(zhì)有顯著作用，可提高種公雞采精量和精子密度，降低精子畸形率。馬強(qiáng)等[36]比較了維生素、電解質(zhì)、中草藥3種抗熱應(yīng)激添加劑對(duì)小鼠精液品質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中草藥提高精液品質(zhì)的效果最佳。同時(shí)，張琳琳[37]研究也發(fā)現(xiàn)，3種抗熱應(yīng)激的添加劑（維生素、電解質(zhì)、中草藥）均可提高熱應(yīng)激小鼠精液品質(zhì)，其中中草藥的作用效果最好。然而，目前關(guān)于中草藥在畜禽中的應(yīng)用，多側(cè)重于其對(duì)生長(zhǎng)性能、免疫功能及腸道功能的影響，對(duì)公畜生殖性能尤其是對(duì)其生殖性能調(diào)控機(jī)制研究較少，還需要深入探討。

總之，不同種類抗熱應(yīng)激添加劑對(duì)緩解熱應(yīng)激和提高精液品質(zhì)均有一定的效果。但是不同抗熱應(yīng)激添加劑在最佳作用時(shí)間上存在差異。因此，在添加過(guò)程中要充分考慮給藥時(shí)間，同時(shí)要注意添加劑量，避免由于過(guò)量添加所造成的機(jī)體傷害。此外，不同種類添加劑之間搭配使用是否能達(dá)到更好的抗熱應(yīng)激效果，也是值得關(guān)注的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

精液品質(zhì)是影響畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化和集約化發(fā)展的重要因素。通過(guò)選用效果好的抗熱應(yīng)激添加劑可有效緩解熱應(yīng)激對(duì)畜禽精液品質(zhì)所造成的影響。總之，有關(guān)學(xué)者在抗熱應(yīng)激添加劑的挖掘和應(yīng)用方面做了大量工作，已找到了一些可緩解畜禽熱應(yīng)激的行之有效的方法。但是，不同抗熱應(yīng)激添加劑在作用時(shí)間和劑量上存在差異，因此在添加過(guò)程中要充分考慮添加時(shí)間和劑量。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中還應(yīng)利用環(huán)境調(diào)控措施、飼養(yǎng)管理技術(shù)及營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)等多方面的技術(shù)手段進(jìn)行綜合調(diào)控，將熱應(yīng)激帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失降至最低。

參考文獻(xiàn)

[1] 李俊杰，桑潤(rùn)滋，田樹軍. 熱應(yīng)激對(duì)種公牛精液品質(zhì)的影響及機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 草食家畜，2000（4）：26-28.

[2] 王寶全，孔 偉，馬志遠(yuǎn)，等. 高溫對(duì)種公牛精液品質(zhì)的影響研究[J]. 中國(guó)牛業(yè)科學(xué)，2013，39（5）：13-15.

[3] 田允波. 熱應(yīng)激對(duì)種公牛精液品質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)畜牧獸醫(yī)，2003，30（3）：32-33.

[4] 盧緒秀，宋云飛，牛瑞燕. 熱應(yīng)激對(duì)公豬精液品質(zhì)的影響[J]. 畜牧與飼料科，2011，32（8）：69.

[5] 黃桂花，羅麗萍，梁明振. 熱應(yīng)激對(duì)公兔睪丸組織形態(tài)和抗氧化指標(biāo)及精液品質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)養(yǎng)兔，2011（7）：4-7.

[6] 楊 宇，楊智娟，段華川，等. 熱應(yīng)激對(duì)不同品種家兔精液質(zhì)量與MDA值影響的差異性研究[J]. 中國(guó)養(yǎng)兔，2012（9）：8-13.

[7] McDaniel C D， Hood J E， ParkerA H M. An attempt at alleviating heat stress infertility in male broiler breeder chickens with dietary ascorbic acid[J]. Int J Poultry Sci， 2004， 3（9）：593-602.endprint

[8] Buchmeier N A， Heffron F. Induction of Salmonella stress proteins upon infection of Macrophages[J]. Science， 1996， 248（4 956）：730-732.

[9] 肖定福，張 彬，胡雄貴，等. 熱應(yīng)激蛋白對(duì)畜禽抗應(yīng)激機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)畜牧獸醫(yī)，2009，36（4）：58-61.

[10] Mymrikov E V， Seit-Nebi A S， Gusev N B. Large potentials of small heat shock proteins[J]. Physiol Rev， 2011， 91（4）： 1 123-1 159.

[11] 劉一諾，郝林琳，張 瑩，等. 熱應(yīng)激條件下小鼠睪丸組織HSP70基因表達(dá)譜的研究[J]. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，27（2）：135-138.

[12] Dix D J， Allen J W， Collins B W， et al. Targeted gene disruption of HSP70-2 results in falied meiosis， germ cell apoptosis， and male infertility[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 1996， 93（8）： 3 264-3 268.

[13] 楊 柳. 熱應(yīng)激對(duì)鼠精液品質(zhì)的影響及其與HSP70相關(guān)性分析[D]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2009.

[14] 張 瑩. 熱應(yīng)激蛋白表達(dá)與種公牛精液品質(zhì)相關(guān)性的研究[D]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2011.

[15] Vos M J， Kanon B， Kampinga H H. HSPB7 is a SC35 speckle resident small heat shock protein[J]. Biochim Biophys Acta， 2009， 1 793（8）： 1 343-1 453.

[16] Kappé G， Franck E， Verschuure P， et al. The human genome encodes 10 alpha-crystallin-related small heat shockproteins：HspB1-10[J]. Cell Stress Chaperones， 2003， 8（1）：53-61.

[17] de Wit N J， Verschuure P， Kappé G， et al. Testis-specific human small heat shock protein HSPB9 is a cancer/testis antigen， and potentially interacts with the dynein subunit TCTEL1[J]. Eur J Cell Biol， 2004， 83（7）：337-345.

[18] He Y， Shang X， Sun J， et al. Gonadal apoptosis during sex reversal of the rice field eel：implications for anevolutionarily conserved role of the molecular chaperone heat shock protein 10[J]. J Exp Zool B Mol Dev Evol， 2010， 314（4）：257-266.

[19] Yang K， Meinhardt A， Zhang B， et al.， The small heat shock protein ODF1/HSPB10 is essential for tight linkage of sperm head to tail and male fertility in mice[J]. Mol Cell Biol， 2012， 32（1）：216-225.

[20] Cabrillana M E， Monclus M A， Sáez Lancellotti T E， et al. Characterization of flagellar cysteine-rich sperm proteins involved in motility， by the combination of cellular fractionation， fluorescence detection， and mass spectrometry analysis[J]. Cytoskeleton（Hoboken）， 2011， 68（9）： 491-500.

[21] 左兆云. 日糧維生素E對(duì)綿羊睪丸繁殖機(jī)能影響的分子機(jī)制初探[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[22] 張拴林，袁 霞，徐亞光，等. 硒和維生素E對(duì)西門塔爾牛瘤胃發(fā)酵和尿嘌呤衍生物含量的影響[J]. 動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2013，25（2）：326-333

[23] 谷朝勇. 不同維生素E水平對(duì)魯西黃牛精液品質(zhì)的影響[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[24] Yousef M I， Abdallah G A， Kamel K I. Effect of ascorbic acid and vitamin E supplementation on semen quality and biochemical parameters of male rabbits[J]. Anim Repord Sci， 2003， 76（1-2）： 99-111.

[25] 羅海玲，賈志海，朱士恩，等. 維生素E對(duì)綿羊鮮精及凍精精液品質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)畜牧雜志，2004，（11）：7-9.

[26] 劉洪波. 日糧維生素E水平對(duì)羊精液品質(zhì)的影響[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[27] 何祖富. 添加維生素C和維生素E對(duì)夏季高溫季節(jié)略陽(yáng)烏雞種公雞繁殖性能的影響[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2015.

[28] 譚千洪，張兆旺. Vc 和中草藥添加劑對(duì)夏季種公雞精液品質(zhì)的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，44（4）：36-40.

[29] 譚千洪，維生素C和中草藥添加劑對(duì)夏季種公雞精液污染率和種蛋受精率的影響[J]. 中國(guó)飼料，2013，（18）：16-18.

[30] 朱麗慧，蔡 旋，顧永遠(yuǎn)，等. 抗氧化劑對(duì)高溫季節(jié)種公豬精液品質(zhì)和血液生化指標(biāo)的影響[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2015，33（1）：67-73.

[31] 段晉彩，張拴林. 不同硒水平對(duì)種公牛精液品質(zhì)的影響[J]. 畜禽業(yè)，2009，240（4）：44-45.endprint