鞣花酸(EA)通过保护线粒体功能免受 ROS 损伤维持冻融后山羊精子质量:开拓精液保存新路径

【字体: 时间:2025年04月07日 来源:Cryobiology 2.3

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  为解决冷冻精液精子受损、受精能力下降的问题,研究人员开展了鞣花酸(EA)对山羊冻融后精子质量影响的研究。结果发现 5 μM EA 可提升精子活力、膜完整性等,降低 ROS 水平。这表明 EA 能维护精子质量,为精液保存提供新方法。

  在动物繁殖领域,人工授精(AI)是大型养殖场的关键技术,而精子保存的效果直接决定了人工授精的成效。然而,精液在保存过程中状况百出。常温保存时,精子活力迅速下降,无法满足远距离运输需求;冷冻保存又会给精子带来严重损伤,导致其受精能力大打折扣。这背后的 “罪魁祸首” 之一就是氧化应激(OS),在精子冷冻过程中,会产生大量活性氧(ROS),ROS 会引发脂质过氧化(LPO),破坏精子细胞膜,影响精子活力和受精能力 。而且,精子自身缺乏内源性抗氧化物质,更是 “雪上加霜”。在此背景下,研究如何利用抗氧化剂改善精液保存效果迫在眉睫。
为了解决这些问题,青岛农业大学的研究人员开展了一项关于鞣花酸(Ellagic acid,EA)对山羊冻融后精子质量影响的研究。该研究成果发表在《Cryobiology》杂志上。

研究人员用到的主要关键技术方法包括:从青岛奥特种羊场选取 10 只约 2 岁的健壮且有生育能力的崂山山羊,用人工阴道采集精液;利用计算机辅助精子分析(CASA)技术检测精子活力参数;对精子的顶体完整性、质膜完整性、线粒体活性、ATP 含量、NADH/NAD+水平、NADH-CoQ 活性,以及精子线粒体 ROS 水平、丙二醛(MDA)水平、氧化 DNA 损伤、细胞凋亡、NADH 脱氢酶 1(MT-ND1)和 NADH 脱氢酶 6(MT-ND6)蛋白水平、4 - 羟基壬烯醛(4-HNE)水平等进行检测分析 。

研究结果如下:

  1. 鞣花酸增强冻融后精子活力参数:通过 CASA 分析发现,与对照组相比,添加 2.5 μM - 10 μM 的 EA 可提高(P < 0.05)精子活力参数,包括总活力(TM)、前向运动活力(PM)、曲线速度(VCL)、平均路径速度(VAP)、直线速度(VSL)、直线度(STR)和线性度(LIN)。其中,在冷冻培养基中添加 5 μM EA 时,精子活力参数达到最高(P < 0.05)。这表明适宜浓度的 EA 能有效提升冻融后精子的运动能力。
  2. 鞣花酸对精子其他指标的影响:5 μM EA 处理组在精子顶体完整性、质膜完整性方面表现更优,线粒体活性和 ATP 含量显著高于其他处理组,同时 ROS 和 MDA 水平显著降低。这说明 EA 不仅能保护精子细胞膜和顶体结构,还能维持线粒体的正常功能,促进 ATP 生成,减少氧化损伤。
  3. 鞣花酸降低精子氧化损伤和细胞凋亡:EA 能降低精子中的 4-HNE 水平和氧化 DNA 损伤,且 5 μM EA 显著(P < 0.05)降低精子凋亡水平。这表明 EA 可以减轻精子受到的氧化应激损伤,抑制细胞凋亡,从而提高精子的存活率和质量。
  4. 鞣花酸维持线粒体蛋白水平:添加 5 μM EA 可维持冻融后精子 MT-ND1 和 MT-ND6 水平,减少 ROS 对 MT-ND1 和 MT-ND6 的负面影响,进而维持线粒体产生 ATP 的功能。这揭示了 EA 保护精子线粒体功能的潜在机制,即通过维持线粒体相关蛋白的稳定来保障能量供应。

研究结论和讨论部分指出,在山羊精子冷冻保存过程中,精子会受到氧化应激和过量 ROS 的影响,对 MT-ND1 和 MT-ND6 蛋白造成负面影响,导致线粒体功能下降。而将鞣花酸添加到冷冻培养基中,可以保护线粒体蛋白免受 ROS 损伤,改善精子活力、顶体和膜完整性、ATP 水平以及线粒体功能,同时降低 MDA 水平。这一研究成果意义重大,为山羊精液冷冻保存提供了新的策略和方法。抗氧化剂鞣花酸的应用有望提高人工授精的成功率,促进山羊养殖业的发展。此外,该研究也为其他动物精液保存研究提供了参考,推动了动物繁殖领域的技术进步。
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