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细菌性精子症对公猪精子储存和繁殖性能的影响


现代畜牧网 http://www.brainbulb.net 2018/12/4 21:47:08 关注:50 评论: 我要投稿

  摘  要:当使用公猪稀释精液进行人工授精时,细菌性精子症是影响其繁殖性能的一种明确风险。公猪精液中发现了大量的细菌,主要来自粪便、包皮、皮肤和毛发中的微生物,人们在准备用于人工授精的精液中发现了这些细菌和处理区的其他环境细菌。在稀释精液时通常可见革兰氏阴性菌,包括肠杆菌以及环境污染物,如生活在水净化系统中的环境污染物。在授精之前处理、分装和储存新鲜公猪精液的方法在细菌生长动力学以及细菌可能损害精子或影响母猪的程度中起作用。并非所有细菌分离物或污染水平对精子都有相同的影响,多种因素决定了存储寿命是否以及何时因为精子与精子凝集、活力受损、顶体破坏或膜活力丧失而缩短。由于精子的受精能力降低,或者对精子和/或胚胎存活不利的子宫环境的诱导,可能不能达到最佳的繁殖性能。为最大限度地减少细菌污染稀释精液的风险,有必要实施有效的细菌控制策略,如果需要的话,需包括旨在快速检测和干预的监测程序。
  关键词:公猪;细菌性精子症;猪精液;稀释精液;人工授精

  人工授精(Artificial Insemination,AI)是养猪业中一种常用的辅助生殖技术,即将含有活精子的稀释精液机械地置于母猪生殖道中。与牛的AI不同,其冷冻精液的吸管通常储存在液氮中,家猪的AI系统则大多是完全建立在凉爽温度下(15 ℃~19 ℃)的液体储存,精液通常在采集、分装和授精间多次老化。精液采集过程的固有风险是精液污染细菌。精液随后处理成母猪场易于使用的形式可导致额外暴露于潜在的细菌污染物。如果不能充分控制这些风险,可能会产生负面影响,包括精液质量下降、精液寿命缩短和生育能力受损。本综述的目的是总结当前有关公猪精液的细菌污染及其造成的繁殖后果的研究成果。
  1  细菌污染物
  虽然通过精液传播的某些细菌被认为是导致母猪各种临床疾病状况的致病菌,但本综述将专注于精子储存期间的细菌效应和随后的繁殖性能。健康公猪的精液一般不含有细菌;然而,公猪的包皮、皮肤和毛发,以及猪舍和精液采集环境会污染采集人员的手或采集容器。对于常规的公猪精液采集,无菌不是一个可行的选择,因此许多研究人员在未处理的公猪精液中发现了大量细菌,如表1所示。宾夕法尼亚大学Reference Andrology实验室(美国)发现稀释精液呈细菌生长阳性的总百分比为2002年的32%、2003年的17%、2005年的17%和2006年的26%。据报道,2012年在西班牙质量控制实验室培养的稀释精液样本中有氧细菌污染率略低于14.73%。从稀释精液的培养物中发现的大部分污染物是革兰氏阴性菌,其中很大一部分来自肠杆菌科。对精液稀释液中存在的防腐抗菌剂的耐受性是从生产精液中发现的细菌的共同特征。从稀释精液中鉴定的常见细菌列于表2中。

 

  2  对精子储存的影响
  用来稀释公猪精液的基本上都是细胞培养基,它是对防腐抗菌剂具有抗性的污染细菌生长的一种理想环境。这种生长的影响可能不同。Sone报道,当存在5种肠道细菌(包括大肠杆菌)时,在15 ℃储存期间公猪精子的存活率在1 d~2 d内受到了显著影响。假单胞菌是所测试的46个样本中分离到的最常见的细菌(80.4%),其影响精子存活的程度较小,4种细菌(产碱杆菌、放线菌、链球菌和葡萄球菌)几乎对储存寿命没有负面影响,尽管细菌水平为1010 CFU/mL~1012 CFU/mL时会导致pH稍微降低(6.3~6.5)。在一项病例报告中,木糖氧化无色杆菌与外阴分泌物和生殖性能降低有关,在储存过程中精子活力没有明显下降,并且在一项体外研究中,当接种2.5×107 CFU/mL木糖氧化无色杆菌和2.0×106 CFU/mL皮氏罗尔斯顿氏菌时,保存14 d后,与对照组相比,3种不同的稀释液中木糖氧化无色杆菌和皮氏罗尔斯顿氏菌均没有明显降低精子活力。
  对大肠杆菌、产气荚膜梭菌、阴沟肠杆菌和铜绿假单胞菌的一系列体外研究表明,随着细菌浓度的增加,细菌性精子症会产生一定的不利影响,精子活力和活率受影响最大。同样的研究指出,接种细菌不会诱导精子形态变化,但其他参数如顶体完整性、凝集、渗透阻力或pH可能会受到某些细菌浓度的影响。
  在美国,在AI快速采集阶段两头种公猪的一项早期病例报告描述了由于黏质沙雷氏菌的生长对精液稀释液中防腐抗菌剂庆大霉素有抗性,在采集和稀释后36 h~48 h内发生了严重的精子凝集,精子活力降低至0~25%。样本呈酸性pH和顶体完整性受损也是保存精液样本的特征。2000年发表了一项关于细菌性精子症的综合案例研究,该调查涉及在3年时间内进行的23项北美实地调查。除了报告了提交给生殖实验室进行分析的稀释精液样本的状况外,还将6种最常见的细菌(阴沟肠杆菌、大肠杆菌、黏质沙雷氏菌、木糖氧化产碱菌、洋葱伯克霍尔德菌和嗜麦芽寡养单胞菌)的纯培养物在受控条件下接种到新鲜的稀释精液中,研究发现与田间样本有相同的结果:视觉凝结、微观下精子与精子凝集(>25%),活力明显差(48 h后总活力<30%,最低活力<5%)和顶体受损(平均值=31.8%);除了两种分离株(大肠杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌)外,所有菌株均产生酸性pH(5.7~6.4)。用摩氏摩根菌感染公猪精液发现精子活力降低,顶体形态改变,对低渗性膨胀试验的反应较差。当等体积的精子悬液(Percoll细胞分离液洗涤并悬浮至4×107个/mL)与系列稀释的大肠杆菌混合时,从受污染的精液中分离的大肠杆菌在15 min内引发了严重的精子与精子凝集。图1显示了细菌污染的公猪精液样本中精子凝集的一个例子。图2显示了芽孢杆菌与公猪精子和细胞质液滴成比例的相对大小。


  图 1  细菌污染引起的精子凝集


  细菌对精子的主要毒性作用似乎主要与精子细胞的直线运动有关,并且呈浓度依赖性。细菌破坏精子的其他机制也有介绍,包括脂多糖暴露、白细胞激活、抗精子抗体和溶细胞素产生。然而,大肠杆菌内毒素和低pH本身并不一定会抑制精子活力。采集和处理时最初出现的细菌数量和储存时间决定了对精子的影响。对于大肠杆菌,细菌与精子的比例为1︰1已被确定为诱导凝集和降低活力的阈值水平。其他研究者已经报道了类似的细菌与精子的比例,其中一些低至1︰100足以诱导对精子的负面影响。Althouse等估计3×107个~3×109个的杀精细菌对含有30亿精子的标准剂量是有害的。随着行业向更低的精子目标转移以提高效率,细菌干扰的更低临界阈值将随之而来。
  大肠杆菌通过甘露糖结合结构附着在精子表面,这种受体特异性的相互作用导致精子质膜的超微结构损伤。除了初始浓度和储存时间之外,研究表明几种其他因素相互作用可以改变细菌性精子症的影响,包括存在的特定细菌、储存温度、稀释剂的组成和抗菌剂的相互作用。例如,细菌生成时间因储存温度而异,从而改变达到临界浓度的时间。同样,稀释剂的pH和储存温度可以改变抗菌剂的可用性和杀菌时间。防腐剂混合物中的抗生素和稀释剂或精浆的其他成分之间的不相容性会降低抗菌效果,即使在不同情况下可能对同一化合物显示出易感性。总的来看,在精液稀释剂、培养温度、细菌生长和抗菌效果方面,依赖性和相互作用的模式很明显。□□原题名:The impact of bacteriospermia on boar sperm storage and reproductive performance (英文)原作者:C.E. Kuster和G.C. Althouse(美国)

 

文章来源:国外畜牧学猪与禽     文章作者:王晶晶 译 唐彩琰 审     文章编辑:一米优讯     
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