本研究探討了日糧添加L-精胺酸對高環境溫度下公豬精液品質和性慾的影響。L-精胺酸是一種對精子生成必需的營養性胺基酸，並在動物健康中扮演多種角色，可作為潛在改善公豬生殖性能的物質。本研究旨在確定日糧添加L-精胺酸是否能緩解由高溫引起的公豬繁殖低下症。 研究中選擇了20頭公豬（PIC 1040；體重248.59 ± 3.84 kg，年齡407.65 ± 6.40天），隨機分為四組（0.0%組：基礎飼料；0.6%、0.8%或1.0%組：基礎飼料分別添加0.6%、0.8%或1.0% L-精胺酸）。四種飼料通過添加適當量的L-丙胺酸使氮含量能一致。公豬先餵飼對應的實驗飼料42天，然後在夏季（25.5°至33.0°C）期間進行為期6週的精液特徵和性慾評估。
結果顯示，L-精胺酸顯著改善了精子運動性、正常率、總精子數量和有效總精子數量。同時，L-精胺酸提高了精液的抗氧化能力，如降低了精子中的丙二醛和8-羥基-2'-脫氧鳥苷含量（P <0.05），增加了谷胱甘肽與氧化谷胱甘肽的比率、總抗氧化能力、谷胱甘肽過氧化酶和過氧化氫酶的活性（P <0.05）。補充L-精胺酸的組別中的大多數線粒體結構完整，ATP含量較0.0%組高。0.8%組的公豬表現出較高的雌二醇-17β和睾酮水平，性慾表現也優於0.0%組。隨著L-精胺酸的增加，精液中的一氧化氮含量呈線性增加（P=0.002）。0.6%、0.8%和1.0%組的陰囊表面溫度分別比0.0%組低0.9°C、0.9°C和0.4°C。L-精胺酸水平對精液品質和抗氧化能力有線性影響，對性慾表現有二次影響。
在炎熱的夏季，預測最佳的L-精胺酸水平為0.8%至1.0%，以達到最佳的精液品質和抗氧化能力，而性慾表現最佳的L-精胺酸水平為0.8%。結論是L-精胺酸可以作為有效物質來緩解由熱緊迫引起的公豬繁殖低下症，最佳添加劑量為0.8%至1.0%。 高溫或熱緊迫經常導致公豬精子運動性下降、精子缺陷和精子產量下降。過度的熱量傳遞可能導致呼吸鏈產生過量的活性氧（ROS），最終可能損害其結構完整性和功能能力，例如對精子質膜的過氧化損傷和精子細胞核中DNA鏈的斷裂。L-精胺酸顯示的效果可能歸因於其直接和/或通過NO介導的抗氧化特性。
據報導，NO通過抑制鐵引起的Fenton反應生成羥基自由基，打斷脂質過氧化的鏈反應，增強GSH的抗氧化能力，並抑制半胱胺酸蛋白酶來終止組織中的氧化緊迫。與這些觀察結果一致，當日糧補充L-精胺酸時，精漿中的GSH含量和總抗氧化能力（T-AOC）將會增加。此外，酶促抗氧化劑在清除ROS並保護精子免受熱緊迫引起的氧化損傷方面發揮重要作用。
具體而言，SOD將超氧化物自由基解毒為過氧化氫，CAT將過氧化氫分解為水和氧氣，GSH-Px將過氧化物和羥基自由基轉化為無毒形式。隨著L-精胺酸添加量的增加，還檢測到抗氧化酶活性的增強（SOD、CAT和GSH-Px）。因此，L-精胺酸處理組中精子的脂質過氧化產物（MDA）和DNA氧化產物（8-OH-dG）顯著降低，表明氧化緊迫減少。氧化緊迫還會破壞精子細胞核和線粒體中DNA的完整性。
一般來說，DNA片段化是評估氧化緊迫引起的DNA損傷的有用標誌。在本研究中，當添加L-精胺酸時，還觀察到了精子DNA片段指數的降低。綜合以上所述，日糧添加L-精胺酸可能通過增強精漿的抗氧化能力來改善精液品質。
圖1 利用紅外線照相機拍攝公豬的睪丸照片，四張照片分別為(a) 無添加組， (b) 0.6%精胺酸組，(c) 0.8%精胺酸組，(d) 1.0%精胺酸組。
補充1.0% L-精胺酸的公豬飼料顯著增加了總精子數量、有效精子數量和人工授精（AI）劑量（每次AI劑量四十億精子），分別比0.0%組增加了12.8%、37.8%和13.3%。因此，營養管理可以通過在夏季炎熱天氣期間在飼料中添加1.0% L-精胺酸來增加AI劑量。AI劑量的增加有助於在夏季保持養豬業的穩定生產。然而，在本研究中，時間和時間與飼料之間的相互作用對精液特徵沒有影響。這一結果可以用以前的報告來解釋，L-精胺酸在哺乳動物中的周轉率很快，成人、孕婦和新生豬的循環半衰期分別為1.06、0.75和0.65小時。
線粒體被稱為細胞的“發電廠”，因為它們在通過氧化磷酸化產生ATP中發揮了基本作用。然而，關於哪種代謝途徑（OXPHOS或糖酵解）參與精子運動所需的能量生產存在長期爭論。毫無疑問，線粒體結構的完整性對精子運動至關重要。 在本研究中，大多數添加L-精胺酸的組別其線粒體結構完整。結果表明，L-精胺酸可在高環境溫度下減輕對精子線粒體的損傷並促進了ATP的生產，從而提高了精子運動性。為了使精子生成達到最佳，公豬的睪丸溫度保持在比核心體溫低4°C至6°C。睪丸溫度升高對精子生成和精子有害。因此，熱緊迫引起的溫度調節失敗會損害精子質量並增加繁殖障礙的風險。我們以前的研究顯示，在高環境溫度（34°C）下，公豬（大白豬，27個月齡）的陰囊表面溫度增加了3.5°C，而正常控制條件下（20°C至28°C）為30.2°C至33.1°C，導致精子缺陷和精子產量下降。
在本研究中，0.6%、0.8%和1.0%組的陰囊表面溫度分別比0.0%組低0.9°C、0.9°C和0.4°C。根據我們以前的數據，正常的陰囊表面溫度使用大白豬作為模型為30.2°C至33.1°C。這表明0.0%組公豬的陰囊表面溫度超出了正常條件。同時，隨著L-精胺酸添加量的增加，血清中的NO含量呈線性增加。 因此，L-精胺酸對睪丸溫度調節的影響可能與NO有關。血管內皮細胞從L-精胺酸中合成NO，血管內皮使用NO信號周圍的平滑肌放鬆，從而導致血管擴張並增加血流量。陰囊血管的血管擴張可以通過逆流交換機制促進睪丸的散熱。
在這種機制中，進入睪丸的溫暖動脈血液被離開睪丸的靜脈血液冷卻，使38.8°C的動脈血液在進入睪丸之前冷卻到36.6°C。這些發現表明，日糧中添加L-精胺酸可降低睪丸的表面溫度，這可能與NO介導的睪丸血管網絡的血管擴張有關。
在本研究中，0.8%組中的睾酮和雌二醇-17β含量顯著增加。此外，0.8%組的公豬射精所需時間比0.0%組的公豬少。這些結果與先前的報告一致，即公豬的性慾表現與血清中的睾酮和雌二醇-17β含量呈正相關。先前的研究表明，陰囊溫度升高是損害睪丸類固醇生成的主要因素之一。值得注意的是，0.8%組公豬的陰囊表面溫度比0.0%組低0.9°C。因此，我們推測L-精胺酸降低了睪丸溫度，增加了睾酮和雌二醇-17β的水平，因此改善了公豬的性慾表現。
日糧添加1.0% L-精胺酸的公豬展現出較好的精液品質和抗氧化能力，而添加0.8% L-精胺酸的公豬則顯示出更好的性慾表現。以上結果可證實，使用L-精胺酸來緩解熱緊迫引起的公豬繁殖低下具有重要意義。
資料來源: Chen et al., 2017
本研究探討了日糧添加L-精胺酸對高環境溫度下公豬精液品質和性慾的影響。L-精胺酸是一種對精子生成必需的營養性胺基酸，並在動物健康中扮演多種角色，可作為潛在改善公豬生殖性能的物質。本研究旨在確定日糧添加L-精胺酸是否能緩解由高溫引起的公豬繁殖低下症。 研究中選擇了20頭公豬（PIC 1040；體重248.59 ± 3.84 kg，年齡407.65 ± 6.40天），隨機分為四組（0.0%組：基礎飼料；0.6%、0.8%或1.0%組：基礎飼料分別添加0.6%、0.8%或1.0% L-精胺酸）。四種飼料通過添加適當量的L-丙胺酸使氮含量能一致。公豬先餵飼對應的實驗飼料42天，然後在夏季（25.5°至33.0°C）期間進行為期6週的精液特徵和性慾評估。
結果顯示，L-精胺酸顯著改善了精子運動性、正常率、總精子數量和有效總精子數量。同時，L-精胺酸提高了精液的抗氧化能力，如降低了精子中的丙二醛和8-羥基-2'-脫氧鳥苷含量（P <0.05），增加了谷胱甘肽與氧化谷胱甘肽的比率、總抗氧化能力、谷胱甘肽過氧化酶和過氧化氫酶的活性（P <0.05）。補充L-精胺酸的組別中的大多數線粒體結構完整，ATP含量較0.0%組高。0.8%組的公豬表現出較高的雌二醇-17β和睾酮水平，性慾表現也優於0.0%組。隨著L-精胺酸的增加，精液中的一氧化氮含量呈線性增加（P=0.002）。0.6%、0.8%和1.0%組的陰囊表面溫度分別比0.0%組低0.9°C、0.9°C和0.4°C。L-精胺酸水平對精液品質和抗氧化能力有線性影響，對性慾表現有二次影響。
在炎熱的夏季，預測最佳的L-精胺酸水平為0.8%至1.0%，以達到最佳的精液品質和抗氧化能力，而性慾表現最佳的L-精胺酸水平為0.8%。結論是L-精胺酸可以作為有效物質來緩解由熱緊迫引起的公豬繁殖低下症，最佳添加劑量為0.8%至1.0%。 高溫或熱緊迫經常導致公豬精子運動性下降、精子缺陷和精子產量下降。過度的熱量傳遞可能導致呼吸鏈產生過量的活性氧（ROS），最終可能損害其結構完整性和功能能力，例如對精子質膜的過氧化損傷和精子細胞核中DNA鏈的斷裂。L-精胺酸顯示的效果可能歸因於其直接和/或通過NO介導的抗氧化特性。
據報導，NO通過抑制鐵引起的Fenton反應生成羥基自由基，打斷脂質過氧化的鏈反應，增強GSH的抗氧化能力，並抑制半胱胺酸蛋白酶來終止組織中的氧化緊迫。與這些觀察結果一致，當日糧補充L-精胺酸時，精漿中的GSH含量和總抗氧化能力（T-AOC）將會增加。此外，酶促抗氧化劑在清除ROS並保護精子免受熱緊迫引起的氧化損傷方面發揮重要作用。
具體而言，SOD將超氧化物自由基解毒為過氧化氫，CAT將過氧化氫分解為水和氧氣，GSH-Px將過氧化物和羥基自由基轉化為無毒形式。隨著L-精胺酸添加量的增加，還檢測到抗氧化酶活性的增強（SOD、CAT和GSH-Px）。因此，L-精胺酸處理組中精子的脂質過氧化產物（MDA）和DNA氧化產物（8-OH-dG）顯著降低，表明氧化緊迫減少。氧化緊迫還會破壞精子細胞核和線粒體中DNA的完整性。
一般來說，DNA片段化是評估氧化緊迫引起的DNA損傷的有用標誌。在本研究中，當添加L-精胺酸時，還觀察到了精子DNA片段指數的降低。綜合以上所述，日糧添加L-精胺酸可能通過增強精漿的抗氧化能力來改善精液品質。
圖1 利用紅外線照相機拍攝公豬的睪丸照片，四張照片分別為(a) 無添加組， (b) 0.6%精胺酸組，(c) 0.8%精胺酸組，(d) 1.0%精胺酸組。
補充1.0% L-精胺酸的公豬飼料顯著增加了總精子數量、有效精子數量和人工授精（AI）劑量（每次AI劑量四十億精子），分別比0.0%組增加了12.8%、37.8%和13.3%。因此，營養管理可以通過在夏季炎熱天氣期間在飼料中添加1.0% L-精胺酸來增加AI劑量。AI劑量的增加有助於在夏季保持養豬業的穩定生產。然而，在本研究中，時間和時間與飼料之間的相互作用對精液特徵沒有影響。這一結果可以用以前的報告來解釋，L-精胺酸在哺乳動物中的周轉率很快，成人、孕婦和新生豬的循環半衰期分別為1.06、0.75和0.65小時。
線粒體被稱為細胞的“發電廠”，因為它們在通過氧化磷酸化產生ATP中發揮了基本作用。然而，關於哪種代謝途徑（OXPHOS或糖酵解）參與精子運動所需的能量生產存在長期爭論。毫無疑問，線粒體結構的完整性對精子運動至關重要。 在本研究中，大多數添加L-精胺酸的組別其線粒體結構完整。結果表明，L-精胺酸可在高環境溫度下減輕對精子線粒體的損傷並促進了ATP的生產，從而提高了精子運動性。為了使精子生成達到最佳，公豬的睪丸溫度保持在比核心體溫低4°C至6°C。睪丸溫度升高對精子生成和精子有害。因此，熱緊迫引起的溫度調節失敗會損害精子質量並增加繁殖障礙的風險。我們以前的研究顯示，在高環境溫度（34°C）下，公豬（大白豬，27個月齡）的陰囊表面溫度增加了3.5°C，而正常控制條件下（20°C至28°C）為30.2°C至33.1°C，導致精子缺陷和精子產量下降。
在本研究中，0.6%、0.8%和1.0%組的陰囊表面溫度分別比0.0%組低0.9°C、0.9°C和0.4°C。根據我們以前的數據，正常的陰囊表面溫度使用大白豬作為模型為30.2°C至33.1°C。這表明0.0%組公豬的陰囊表面溫度超出了正常條件。同時，隨著L-精胺酸添加量的增加，血清中的NO含量呈線性增加。 因此，L-精胺酸對睪丸溫度調節的影響可能與NO有關。血管內皮細胞從L-精胺酸中合成NO，血管內皮使用NO信號周圍的平滑肌放鬆，從而導致血管擴張並增加血流量。陰囊血管的血管擴張可以通過逆流交換機制促進睪丸的散熱。
在這種機制中，進入睪丸的溫暖動脈血液被離開睪丸的靜脈血液冷卻，使38.8°C的動脈血液在進入睪丸之前冷卻到36.6°C。這些發現表明，日糧中添加L-精胺酸可降低睪丸的表面溫度，這可能與NO介導的睪丸血管網絡的血管擴張有關。
在本研究中，0.8%組中的睾酮和雌二醇-17β含量顯著增加。此外，0.8%組的公豬射精所需時間比0.0%組的公豬少。這些結果與先前的報告一致，即公豬的性慾表現與血清中的睾酮和雌二醇-17β含量呈正相關。先前的研究表明，陰囊溫度升高是損害睪丸類固醇生成的主要因素之一。值得注意的是，0.8%組公豬的陰囊表面溫度比0.0%組低0.9°C。因此，我們推測L-精胺酸降低了睪丸溫度，增加了睾酮和雌二醇-17β的水平，因此改善了公豬的性慾表現。
日糧添加1.0% L-精胺酸的公豬展現出較好的精液品質和抗氧化能力，而添加0.8% L-精胺酸的公豬則顯示出更好的性慾表現。以上結果可證實，使用L-精胺酸來緩解熱緊迫引起的公豬繁殖低下具有重要意義。
資料來源: Chen et al., 2017