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关于公猪精液质量控制的最新综述
现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2024/3/28 7:59:40 关注：165 评论： 我要投稿
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不断加深的对精子生理学的认识，以及创新技术的进步，都推动了公猪精液生产管理理念的继续发展。这些进步为精液质控方案的进一步升级铺平了道路。本文对目前关于公猪精液生产的趋势和新方法进行了综述，其中的关键内容是：卫生标准的改进，抗生素的替代方案（包括低温储存以及使用抗菌添加剂），以及新型质控工具的实施。此外，还对精液稀释和温度管理，以及改善公猪精液运输和储存条件进行了论述。
简介
截至目前，养猪生产中93%以上的母猪采用人工授精的方式进行配种。人工授精技术实施以来，母猪生殖性能得到了很大提高，这可以归因于母猪和公猪因素（遗传改良进步和动物健康状况），以及不断改进的精液处理程序，包括精液稀释方案，更合适的运输条件和卫生标准，以及质量控制和质量保证系统。
人工授精是养猪生产中最重要的生物技术手段，而液态保存是保存精液最常用的方法，因为这种方式很好地弥补了精液采集和精液使用之间的时间差。精液保存技术促进了精液的国内和国际贸易，而且每次射精的精液量可以满足多次人工授精的使用，再加上精液稀释和储存技术的发展，大大提高了优质遗传资源的利用效率。
尽管人工授精技术有很多好处，但需要注意，传统的精液储存条件（17°C）与细菌污染问题和抗生素耐药性有关。为了全球健康，必须控制抗生素耐药性的传播，因此需要优化精液的储存条件。由于采精过程本身不能做到完全无菌，而且原始精液的菌落总数大约为103-105CFU/ml。因此在稀释精液时会添加一些抗生素以控制细菌生长。在这种情况下，通过精液引入农场的抗生素总量并不少。每年，全世界大约有1280万升含有抗生素的精液被用于配种。目前在精液保存方面的替抗方案主要包括，低温保存、抗菌添加剂或新型稀释剂，这些方案在在过去几年中得到了广泛研究和深入讨论。
本综述总结了公猪精液生产的新方法。重点在于基于科学的质量保证方案，欧洲的一些公猪站正在使用这些质量保证方案。该方案包括，精子质量和功能评估的客观方法，如计算机辅助精子分析技术和流式细胞术。此外，还对卫生标准，以及实验室和现场条件下精液低温储存和无抗保存的新方法进行了讨论。
公猪站的卫生管理
细菌污染对精子的多个质量参数都有不利影响，严重影响精子质量，并有可能向母猪传播潜在的病原体，造成母猪生产性能的下降。原始精液的污染来自于动物或环境相关因素。这些因素包括员工卫生、用于进行稀释的水的质量，以及材料和空气的卫生程度。虽然这种污染不能完全避免，但通过适当的卫生措施和工艺优化，可以在很大程度上进行控制。需要在公猪舍环境卫生，防止病原体从外部侵入的保障措施，兽医监测和护理，适当的疫苗接种程序、驱虫管理，以及害虫控制等多个方面共同发力以确保只有临床健康的动物被用于采精。
对分装后的精液的细菌污染情况进行检测和分析，是公猪站质量保证程序的核心部分。对公猪站的每个生产环节进行系统性的卫生管理，无疑是控制细菌生长和避免细菌耐药性进一步发展的最重要措施。通过对卫生管理的关键控制点进行系统性识别、优先级排序以及标杆管理，精液的细菌污染率（源于28个欧洲公猪站生产的1434份样本）从2012年的19%逐步下降到2019年的5.5%。实施这种卫生管理方案不仅降低了细菌污染，而且对精液质量也有积极影响。在2013年-2018年期间，经耐温测试（thermo‐resistance test，与精子受精能力有很大的相关性）后的总精子活力，每年以2.2±0.5%的速度增加（样本数据源于25个欧洲公猪站）。
用于人工授精的精液的替抗方案
精液储存环节对其质量控制来说具有重要意义。由于公猪精液对低温的敏感性，公猪精液通常以液态形式储存在16℃至18℃之间，以防止精子受到低温损害。这种相对较高的储存温度，再加上稀释液中丰富的营养成分，有利于精液中本就存在的细菌的生长繁殖。因此为了抑制细菌繁殖，会根据法律要求在精液中添加抗生素。然而，细菌耐药性的发展及其对整个医疗卫生系统构成的威胁，迫使所有使用抗生素的领域都面临着寻找替抗方案的任务。因此，减少使用或完全不使用抗生素的精液保存方案，是对抗细菌耐药性的重要一步。这一目标是近年来许多研究的重点。目前主要有两种方案希望比较大（无论是单独使用还是两者结合使用）：1. 低温储存；2. 在稀释液中加入抗菌添加剂。
低温储存
环境因素，如冷却速度、使用的稀释剂、运输影响和/或公猪个体特性等因素会影响精液的低温保存。尽管公猪精子本身对低温比较敏感的特性不利于精液的低温储存，但已经有人通过对上述各影响因素进行优化，成功实现了公猪精液的低温保存（5-6°C）。Paschoal等人在2020年描述了适用于低温保存的精液的最佳冷却速度。适度的冷却速度可以获得最好的结果，最好是在22℃下放置2-6小时。相反，温度下降过快会导致精子质量下降。Casas和Althouse也发现，适当的放置时间有助于通过保护膜脂质结构来保护精子免受冻伤。
实现精液低温保存的另一个方面是选择合适的稀释剂，最近致力于公猪精液低温储存的研究大多使用新型的、含有膜稳定剂成分及获能抑制剂成分的与低温相适应的稀释剂，以保证精子活性即使在低温下也能保持较长时间。各种研究显示，这是很有前途的方向。
公猪精液低温储存的可能性为未来的公猪精液生产开辟了全新途径。关于低温储存对精子活性的影响众说纷纭，但无可争议的是，较低的储存温度与细菌压力的减少有关，与17°C的储存温度相比，低温储存在细菌压力方面具有明显优势，但仅仅降低储存温度是否足以替代抗生素还未可知。然而，在低温贮藏方面的突破代表着向前迈出了重要一步，在未来，低温储存如果进一步与其他抗菌措施相结合，那么可以预期，充分减少精液的细菌压力是可能的。
抗菌添加剂
在精液保存中，某种抗菌添加剂想要有效且切实可行，应该满足以下条件：（1）抗菌谱尽可能广（2）具有高度稳定性（3）操作简单（4）生产成本尽可能低（5）对精子质量的负面影响尽可能小。基于这些考虑，抗菌添加剂大多以抗菌肽为主。相比于传统抗生素，细菌对抗菌肽产生抗性的可能性明显更低。与抗生素干预细菌的特定生理过程不同，抗菌肽的毒性主要针对更广泛存在的生理过程，比如，对脂质双分子层造成普遍损害，从而导致细胞裂解。
抗菌肽的另一个优势是它们对原核生物细胞膜的倾向性。这首先是因为抗菌肽带正电而与带负电的细胞膜之间的静电相互作用，其次是由于真核细胞中胆固醇的比例相对较高，有助于保护真核细胞膜免受抗菌肽的攻击。但是，公猪精子明显比一般的真核细胞更容易受到抗菌肽的影响。由于对精子活性的有害影响以及成本较高，抗菌肽目前还没有成为公猪精液保存的一个可行方法。
Hensel等人发表了使用脂肽对精液进行5℃低温保存的方案。脂肽具有抗菌肽的许多优点，同时在生产中不那么费时费力，使得脂肽有更高的商业化应用的可能。精子质量和细菌污染程度与对照组（17°C+抗生素）相比都显示出稍差的结果，但都保持在可接受范围。与从精液中消除抗生素带来的重大利益相比，这点质量损失就不值一提了。
一项类似的研究评估了海藻提取物用于公猪精液保存的效果。结果显示，虽然海藻提取物缺乏广谱的抗菌活性，不足以完全取代抗生素，但与常规抗生素或其他新型抗菌化合物联合使用，却可以带来好处。海藻提取物的这种对某些细菌的针对性作用，也使得据此创造具有更具体抗菌活性谱的添加剂成为可能，可以根据不同公猪站的抗菌需求进行专门化定制。此外，Jakop等人报告说，补充天然脂肪酸增加了低温储存条件下的精子活力。
精液稀释和温度管理对精子质量的影响
用于人工授精的稀释后的精液，一份的剂量通常为50毫升，精子含量为1.0-1.5×10^9（宫颈后人工授精）或80至100毫升，精子含量为1.5-3.0×10^9（常规人工授精）。近年来，由于各种管理措施的优化，每份成品精液中的精子总数出现降低的趋势，但同时精子活力也在提高。
多年来，人们的共识是，应将稀释剂加注到原始精液中进行稀释，而不是相反。然而，与这一建议相反，较新的研究发现，处理精液时将原始精液加注到稀释剂中对精子质量没有什么负面影响。此外，这种稀释方式还有其他好处：将原始精液加注到稀释剂中，而不是反过来，可以减少气泡，从而使得制备的精液卫生度更高。而且，这种方式生产的精液均匀性也更好。
关于稀释过程的另一个重要方面是稀释程序：单步稀释与多步稀释。在26个欧洲公猪站进行的关于不同稀释方案需要的处理时间的研究发现，使用一步、两步或三步稀释的平均处理时间分别为16分钟、26分钟或24分钟。开始稀释和精液分装之间的平均时间在各个稀释方案之间没有很大变化，每一份原始精液平均需要7分钟。从原始精液进入实验室到精液分装灌注时的温度变化在三种稀释程序中呈现出较大的差异：一步稀释法约1℃，两步稀释法约5℃，三步稀释法约9℃，温差与精液的质量下降有关。
关于稀释程序说法并不一致。一些研究指出，与多步低温稀释相比，使用等温一步稀释法对精子质量更有好处。然而，多步稀释法仍有重要作用，特别是当采精现场距离制精实验室较远时。此外，也有研究发现，两种方法对精子质量标准参数的影响没有任何差异。最近发表的一项研究认为，在实验室和现场条件下，低温或等温两步稀释程序没有区别。
改善公猪精液的运输和储存条件
随着公猪精液的国内和国际贸易发展，优化精液运输条件变得越来越重要。有报告指出，震动会导致精子质量下降。然而，对这一问题需要更多的研究，因为运输或储存条件损害精液质量的确切原因、各项理化因素的具体阈值以及不同稀释剂的影响在很大程度上仍然是未知的。
使用一些手机应用程序可用于监测运输对精子的影响，可以实时识别并记录运输过程中的关键因素（如路况、速度、驾驶行为等）。采取相应措施来减少可能对精子产生的负面影响，防止精液质量下降。有研究证明，精子的质量损失与震动频率有关。无论是运输本身独立的影响，还是说运输因素伴随精液生理变化共同导致了精液质量下降，很明显，运输是公猪精液生产管理中一个重要的、但是经常被忽视的环节。
在到达目的地后，精液往往需要储存3-6天再进行授精。最近的研究表明，无论是连续翻动还是每天翻动两次都会对精子质量产生负面影响。因此目前的观点是，在这段时间内，精液应保持不动。这一发现推翻了之前的储存方案—需要手动或自动翻转精液以防止沉淀。但也有研究发现，翻动对精子质量没有负面影响。需要对精液处理这一环节进行更多的实践性研究，以优化这一环节的生产流程。
实施新的质量控制工具
稀释剂的正确制备以及类型是保证精液在整个储存过程精子质量的一个重要前提。最重要的是，超纯水和稀释粉的比例必须符合使用说明，因为这个比例会影响稀释剂的最终渗透压。不利的渗透压条件会对精子质量造成永久性的损害，会导致精子体积的增加或减少。精子细胞的这种体积变化是由于液体流入或流出细胞所致。液体移动的方向取决于细胞内外的渗透压，体积一旦超过阈值，就会导致细胞死亡。因此，正确制备稀释剂的重要性变得不言而喻，需要对此密切监测。有一些方法，如渗透压计、电导率分析或对总溶解物的测量可用于对渗透液的监测。测量折射率已被证明是一种合适且经济的方法，可以用来对稀释剂质量和制备过程中配比是否合适进行监测。稀释剂自动化制备已经在一定程度上被业界采用。这对质量保证来说是重要的一步，因为可以减少人为原因造成的失误。
除了需要精准控制稀释剂渗透压之外，抗生素的使用剂量也很关键。添加到稀释剂中的抗生素的量是标准化的，然而，由于不同原始精液中的精子浓度不同，最终在分装后的精液中，抗生素的有效浓度有所差异。Schulze等证明，稀释后的精液中，抗生素浓度从3.09-244.09毫克/升不等，中位浓度为220.37毫克/升，这只相当于稀释剂中初始抗生素浓度的88.15%。此外，在19.1%（n = 5265）的样品中，庆大霉素的浓度不足稀释液初始浓度的75%（187.5 mg/L）。因此，面对不断加剧的抗生素耐药性的威胁，采用一些方法对制备后的精液的抗生素含量进行控制是有益的。德国的一些公猪站已经在采取一些相关措施。
为了提供高质量的产品，对所有生产环节进行有针对性地控制是至关重要的。在公猪站的常规质量保证程序中，垫料是一个经常被认为是次要的因素。然而，公猪长时间接触垫料，通过口腔或呼吸道摄入一些潜在的有害物质是无法避免的。最近的一份报告强调了对垫料进行系统性质控的重要性，该报告描述了垫料被fenpropimorph（一种具有生殖毒性的吗啉杀菌剂）污染的负面影响。受污染影响的公猪的精液产量急剧下降，整体精子质量下降，并引起生精上皮的局灶性变性，并出现精子发生减少的迹象。另一份报告描述了用于储存精液的多层塑料袋被污染的负面影响。在精液储存袋中发现了双酚A二缩水甘油醚，最终确定这是导致母猪场分娩率明显下降的源头。诸如此类的二次污染的风险对公猪站质量保证程序的实施和覆盖范围有重大影响，有必要进行系统分析。
结论
考虑到上述所有情况，可以得出结论，公猪精液保存方案在过去几年取得了许多进展，使得工艺流程更加有效且经济。基于科学的质量保证程序的实施，包括精子质量监测的客观方法，卫生标准的改善，以及在实验室和现场条件下对新的生产程序的评估，提高了精液的整体质量标准。但目前仍有改进的余地，新趋势将继续对未来产生影响。可以预计，在不久的将来，有关环境和全球大健康的理念，如低温储存和精液的无抗保存，将被更有力地实施。
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| 文章来源：猪相关 ，作者猪小愚 文章编辑：一米优讯 |
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