不斷加深的對(duì)精子生理學(xué)的認(rèn)識(shí)，以及創(chuàng)新技術(shù)的進(jìn)步，都推動(dòng)了公豬精液生產(chǎn)管理理念的繼續(xù)發(fā)展。這些進(jìn)步為精液質(zhì)控方案的進(jìn)一步升級(jí)鋪平了道路。本文對(duì)目前關(guān)于公豬精液生產(chǎn)的趨勢(shì)和新方法進(jìn)行了綜述，其中的關(guān)鍵內(nèi)容是：衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)，抗生素的替代方案（包括低溫儲(chǔ)存以及使用抗菌添加劑），以及新型質(zhì)控工具的實(shí)施。此外，還對(duì)精液稀釋和溫度管理，以及改善公豬精液運(yùn)輸和儲(chǔ)存條件進(jìn)行了論述。

簡(jiǎn)介

截至目前，養(yǎng)豬生產(chǎn)中93%以上的母豬采用人工授精的方式進(jìn)行配種。人工授精技術(shù)實(shí)施以來(lái)，母豬生殖性能得到了很大提高，這可以歸因于母豬和公豬因素（遺傳改良進(jìn)步和動(dòng)物健康狀況），以及不斷改進(jìn)的精液處理程序，包括精液稀釋方案，更合適的運(yùn)輸條件和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，以及質(zhì)量控制和質(zhì)量保證系統(tǒng)。人工授精是養(yǎng)豬生產(chǎn)中最重要的生物技術(shù)手段，而液態(tài)保存是保存精液最常用的方法，因?yàn)檫@種方式很好地彌補(bǔ)了精液采集和精液使用之間的時(shí)間差。精液保存技術(shù)促進(jìn)了精液的國(guó)內(nèi)和國(guó)際貿(mào)易，而且每次射精的精液量可以滿足多次人工授精的使用，再加上精液稀釋和儲(chǔ)存技術(shù)的發(fā)展，大大提高了優(yōu)質(zhì)遺傳資源的利用效率。盡管人工授精技術(shù)有很多好處，但需要注意，傳統(tǒng)的精液儲(chǔ)存條件（17°C）與細(xì)菌污染問題和抗生素耐藥性有關(guān)。為了全球健康，必須控制抗生素耐藥性的傳播，因此需要優(yōu)化精液的儲(chǔ)存條件。由于采精過程本身不能做到完全無(wú)菌，而且原始精液的菌落總數(shù)大約為103-105CFU/ml。因此在稀釋精液時(shí)會(huì)添加一些抗生素以控制細(xì)菌生長(zhǎng)。在這種情況下，通過精液引入農(nóng)場(chǎng)的抗生素總量并不少。每年，全世界大約有1280萬(wàn)升含有抗生素的精液被用于配種。目前在精液保存方面的替抗方案主要包括，低溫保存、抗菌添加劑或新型稀釋劑，這些方案在在過去幾年中得到了廣泛研究和深入討論。本綜述總結(jié)了公豬精液生產(chǎn)的新方法。重點(diǎn)在于基于科學(xué)的質(zhì)量保證方案，歐洲的一些公豬站正在使用這些質(zhì)量保證方案。該方案包括，精子質(zhì)量和功能評(píng)估的客觀方法，如計(jì)算機(jī)輔助精子分析技術(shù)和流式細(xì)胞術(shù)。此外，還對(duì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，以及實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)條件下精液低溫儲(chǔ)存和無(wú)抗保存的新方法進(jìn)行了討論。公豬站的衛(wèi)生管理細(xì)菌污染對(duì)精子的多個(gè)質(zhì)量參數(shù)都有不利影響，嚴(yán)重影響精子質(zhì)量，并有可能向母豬傳播潛在的病原體，造成母豬生產(chǎn)性能的下降。原始精液的污染來(lái)自于動(dòng)物或環(huán)境相關(guān)因素。這些因素包括員工衛(wèi)生、用于進(jìn)行稀釋的水的質(zhì)量，以及材料和空氣的衛(wèi)生程度。雖然這種污染不能完全避免，但通過適當(dāng)?shù)男l(wèi)生措施和工藝優(yōu)化，可以在很大程度上進(jìn)行控制。需要在公豬舍環(huán)境衛(wèi)生，防止病原體從外部侵入的保障措施，獸醫(yī)監(jiān)測(cè)和護(hù)理，適當(dāng)?shù)囊呙缃臃N程序、驅(qū)蟲管理，以及害蟲控制等多個(gè)方面共同發(fā)力以確保只有臨床健康的動(dòng)物被用于采精。對(duì)分裝后的精液的細(xì)菌污染情況進(jìn)行檢測(cè)和分析，是公豬站質(zhì)量保證程序的核心部分。對(duì)公豬站的每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)性的衛(wèi)生管理，無(wú)疑是控制細(xì)菌生長(zhǎng)和避免細(xì)菌耐藥性進(jìn)一步發(fā)展的最重要措施。通過對(duì)衛(wèi)生管理的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性識(shí)別、優(yōu)先級(jí)排序以及標(biāo)桿管理，精液的細(xì)菌污染率（源于28個(gè)歐洲公豬站生產(chǎn)的1434份樣本）從2012年的19%逐步下降到2019年的5.5%。實(shí)施這種衛(wèi)生管理方案不僅降低了細(xì)菌污染，而且對(duì)精液質(zhì)量也有積極影響。在2013年-2018年期間，經(jīng)耐溫測(cè)試（thermo‐resistance test，與精子受精能力有很大的相關(guān)性）后的總精子活力，每年以2.2±0.5%的速度增加（樣本數(shù)據(jù)源于25個(gè)歐洲公豬站）。用于人工授精的精液的替抗方案精液儲(chǔ)存環(huán)節(jié)對(duì)其質(zhì)量控制來(lái)說(shuō)具有重要意義。由于公豬精液對(duì)低溫的敏感性，公豬精液通常以液態(tài)形式儲(chǔ)存在16℃至18℃之間，以防止精子受到低溫?fù)p害。這種相對(duì)較高的儲(chǔ)存溫度，再加上稀釋液中豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，有利于精液中本就存在的細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。因此為了抑制細(xì)菌繁殖，會(huì)根據(jù)法律要求在精液中添加抗生素。然而，細(xì)菌耐藥性的發(fā)展及其對(duì)整個(gè)醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)構(gòu)成的威脅，迫使所有使用抗生素的領(lǐng)域都面臨著尋找替抗方案的任務(wù)。因此，減少使用或完全不使用抗生素的精液保存方案，是對(duì)抗細(xì)菌耐藥性的重要一步。這一目標(biāo)是近年來(lái)許多研究的重點(diǎn)。目前主要有兩種方案希望比較大（無(wú)論是單獨(dú)使用還是兩者結(jié)合使用）：1. 低溫儲(chǔ)存；2. ?在稀釋液中加入抗菌添加劑。低溫儲(chǔ)存環(huán)境因素，如冷卻速度、使用的稀釋劑、運(yùn)輸影響和/或公豬個(gè)體特性等因素會(huì)影響精液的低溫保存。盡管公豬精子本身對(duì)低溫比較敏感的特性不利于精液的低溫儲(chǔ)存，但已經(jīng)有人通過對(duì)上述各影響因素進(jìn)行優(yōu)化，成功實(shí)現(xiàn)了公豬精液的低溫保存（5-6°C）。Paschoal等人在2020年描述了適用于低溫保存的精液的最佳冷卻速度。適度的冷卻速度可以獲得最好的結(jié)果，最好是在22℃下放置2-6小時(shí)。相反，溫度下降過快會(huì)導(dǎo)致精子質(zhì)量下降。Casas和Althouse也發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)姆胖脮r(shí)間有助于通過保護(hù)膜脂質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)保護(hù)精子免受凍傷。實(shí)現(xiàn)精液低溫保存的另一個(gè)方面是選擇合適的稀釋劑，最近致力于公豬精液低溫儲(chǔ)存的研究大多使用新型的、含有膜穩(wěn)定劑成分及獲能抑制劑成分的與低溫相適應(yīng)的稀釋劑，以保證精子活性即使在低溫下也能保持較長(zhǎng)時(shí)間。各種研究顯示，這是很有前途的方向。公豬精液低溫儲(chǔ)存的可能性為未來(lái)的公豬精液生產(chǎn)開辟了全新途徑。關(guān)于低溫儲(chǔ)存對(duì)精子活性的影響眾說(shuō)紛紜，但無(wú)可爭(zhēng)議的是，較低的儲(chǔ)存溫度與細(xì)菌壓力的減少有關(guān)，與17°C的儲(chǔ)存溫度相比，低溫儲(chǔ)存在細(xì)菌壓力方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但僅僅降低儲(chǔ)存溫度是否足以替代抗生素還未可知。然而，在低溫貯藏方面的突破代表著向前邁出了重要一步，在未來(lái)，低溫儲(chǔ)存如果進(jìn)一步與其他抗菌措施相結(jié)合，那么可以預(yù)期，充分減少精液的細(xì)菌壓力是可能的。抗菌添加劑在精液保存中，某種抗菌添加劑想要有效且切實(shí)可行，應(yīng)該滿足以下條件：（1）抗菌譜盡可能廣（2）具有高度穩(wěn)定性（3）操作簡(jiǎn)單（4）生產(chǎn)成本盡可能低（5）對(duì)精子質(zhì)量的負(fù)面影響盡可能小。基于這些考慮，抗菌添加劑大多以抗菌肽為主。相比于傳統(tǒng)抗生素，細(xì)菌對(duì)抗菌肽產(chǎn)生抗性的可能性明顯更低。與抗生素干預(yù)細(xì)菌的特定生理過程不同，抗菌肽的毒性主要針對(duì)更廣泛存在的生理過程，比如，對(duì)脂質(zhì)雙分子層造成普遍損害，從而導(dǎo)致細(xì)胞裂解。抗菌肽的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它們對(duì)原核生物細(xì)胞膜的傾向性。這首先是因?yàn)榭咕膸д姸c帶負(fù)電的細(xì)胞膜之間的靜電相互作用，其次是由于真核細(xì)胞中膽固醇的比例相對(duì)較高，有助于保護(hù)真核細(xì)胞膜免受抗菌肽的攻擊。但是，公豬精子明顯比一般的真核細(xì)胞更容易受到抗菌肽的影響。由于對(duì)精子活性的有害影響以及成本較高，抗菌肽目前還沒有成為公豬精液保存的一個(gè)可行方法。Hensel等人發(fā)表了使用脂肽對(duì)精液進(jìn)行5℃低溫保存的方案。脂肽具有抗菌肽的許多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在生產(chǎn)中不那么費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使得脂肽有更高的商業(yè)化應(yīng)用的可能。精子質(zhì)量和細(xì)菌污染程度與對(duì)照組（17°C+抗生素）相比都顯示出稍差的結(jié)果，但都保持在可接受范圍。與從精液中消除抗生素帶來(lái)的重大利益相比，這點(diǎn)質(zhì)量損失就不值一提了。一項(xiàng)類似的研究評(píng)估了海藻提取物用于公豬精液保存的效果。結(jié)果顯示，雖然海藻提取物缺乏廣譜的抗菌活性，不足以完全取代抗生素，但與常規(guī)抗生素或其他新型抗菌化合物聯(lián)合使用，卻可以帶來(lái)好處。海藻提取物的這種對(duì)某些細(xì)菌的針對(duì)性作用，也使得據(jù)此創(chuàng)造具有更具體抗菌活性譜的添加劑成為可能，可以根據(jù)不同公豬站的抗菌需求進(jìn)行專門化定制。此外，Jakop等人報(bào)告說(shuō)，補(bǔ)充天然脂肪酸增加了低溫儲(chǔ)存條件下的精子活力。精液稀釋和溫度管理對(duì)精子質(zhì)量的影響用于人工授精的稀釋后的精液，一份的劑量通常為50毫升，精子含量為1.0-1.5×10^9（宮頸后人工授精）或80至100毫升，精子含量為1.5-3.0×10^9（常規(guī)人工授精）。近年來(lái)，由于各種管理措施的優(yōu)化，每份成品精液中的精子總數(shù)出現(xiàn)降低的趨勢(shì)，但同時(shí)精子活力也在提高。多年來(lái)，人們的共識(shí)是，應(yīng)將稀釋劑加注到原始精液中進(jìn)行稀釋，而不是相反。然而，與這一建議相反，較新的研究發(fā)現(xiàn)，處理精液時(shí)將原始精液加注到稀釋劑中對(duì)精子質(zhì)量沒有什么負(fù)面影響。此外，這種稀釋方式還有其他好處：將原始精液加注到稀釋劑中，而不是反過來(lái)，可以減少氣泡，從而使得制備的精液衛(wèi)生度更高。而且，這種方式生產(chǎn)的精液均勻性也更好。關(guān)于稀釋過程的另一個(gè)重要方面是稀釋程序：?jiǎn)尾较♂屌c多步稀釋。在26個(gè)歐洲公豬站進(jìn)行的關(guān)于不同稀釋方案需要的處理時(shí)間的研究發(fā)現(xiàn)，使用一步、兩步或三步稀釋的平均處理時(shí)間分別為16分鐘、26分鐘或24分鐘。開始稀釋和精液分裝之間的平均時(shí)間在各個(gè)稀釋方案之間沒有很大變化，每一份原始精液平均需要7分鐘。從原始精液進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室到精液分裝灌注時(shí)的溫度變化在三種稀釋程序中呈現(xiàn)出較大的差異：一步稀釋法約1℃，兩步稀釋法約5℃，三步稀釋法約9℃，溫差與精液的質(zhì)量下降有關(guān)。關(guān)于稀釋程序說(shuō)法并不一致。一些研究指出，與多步低溫稀釋相比，使用等溫一步稀釋法對(duì)精子質(zhì)量更有好處。然而，多步稀釋法仍有重要作用，特別是當(dāng)采精現(xiàn)場(chǎng)距離制精實(shí)驗(yàn)室較遠(yuǎn)時(shí)。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)，兩種方法對(duì)精子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的影響沒有任何差異。最近發(fā)表的一項(xiàng)研究認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)條件下，低溫或等溫兩步稀釋程序沒有區(qū)別。改善公豬精液的運(yùn)輸和儲(chǔ)存條件隨著公豬精液的國(guó)內(nèi)和國(guó)際貿(mào)易發(fā)展，優(yōu)化精液運(yùn)輸條件變得越來(lái)越重要。有報(bào)告指出，震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致精子質(zhì)量下降。然而，對(duì)這一問題需要更多的研究，因?yàn)檫\(yùn)輸或儲(chǔ)存條件損害精液質(zhì)量的確切原因、各項(xiàng)理化因素的具體閾值以及不同稀釋劑的影響在很大程度上仍然是未知的。使用一些手機(jī)應(yīng)用程序可用于監(jiān)測(cè)運(yùn)輸對(duì)精子的影響，可以實(shí)時(shí)識(shí)別并記錄運(yùn)輸過程中的關(guān)鍵因素（如路況、速度、駕駛行為等）。采取相應(yīng)措施來(lái)減少可能對(duì)精子產(chǎn)生的負(fù)面影響，防止精液質(zhì)量下降。有研究證明，精子的質(zhì)量損失與震動(dòng)頻率有關(guān)。無(wú)論是運(yùn)輸本身獨(dú)立的影響，還是說(shuō)運(yùn)輸因素伴隨精液生理變化共同導(dǎo)致了精液質(zhì)量下降，很明顯，運(yùn)輸是公豬精液生產(chǎn)管理中一個(gè)重要的、但是經(jīng)常被忽視的環(huán)節(jié)。在到達(dá)目的地后，精液往往需要儲(chǔ)存3-6天再進(jìn)行授精。最近的研究表明，無(wú)論是連續(xù)翻動(dòng)還是每天翻動(dòng)兩次都會(huì)對(duì)精子質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。因此目前的觀點(diǎn)是，在這段時(shí)間內(nèi)，精液應(yīng)保持不動(dòng)。這一發(fā)現(xiàn)推翻了之前的儲(chǔ)存方案—需要手動(dòng)或自動(dòng)翻轉(zhuǎn)精液以防止沉淀。但也有研究發(fā)現(xiàn)，翻動(dòng)對(duì)精子質(zhì)量沒有負(fù)面影響。需要對(duì)精液處理這一環(huán)節(jié)進(jìn)行更多的實(shí)踐性研究，以優(yōu)化這一環(huán)節(jié)的生產(chǎn)流程。實(shí)施新的質(zhì)量控制工具稀釋劑的正確制備以及類型是保證精液在整個(gè)儲(chǔ)存過程精子質(zhì)量的一個(gè)重要前提。最重要的是，超純水和稀釋粉的比例必須符合使用說(shuō)明，因?yàn)檫@個(gè)比例會(huì)影響稀釋劑的最終滲透壓。不利的滲透壓條件會(huì)對(duì)精子質(zhì)量造成永久性的損害，會(huì)導(dǎo)致精子體積的增加或減少。精子細(xì)胞的這種體積變化是由于液體流入或流出細(xì)胞所致。液體移動(dòng)的方向取決于細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓，體積一旦超過閾值，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，正確制備稀釋劑的重要性變得不言而喻，需要對(duì)此密切監(jiān)測(cè)。有一些方法，如滲透壓計(jì)、電導(dǎo)率分析或?qū)側(cè)芙馕锏臏y(cè)量可用于對(duì)滲透液的監(jiān)測(cè)。測(cè)量折射率已被證明是一種合適且經(jīng)濟(jì)的方法，可以用來(lái)對(duì)稀釋劑質(zhì)量和制備過程中配比是否合適進(jìn)行監(jiān)測(cè)。稀釋劑自動(dòng)化制備已經(jīng)在一定程度上被業(yè)界采用。這對(duì)質(zhì)量保證來(lái)說(shuō)是重要的一步，因?yàn)榭梢詼p少人為原因造成的失誤。除了需要精準(zhǔn)控制稀釋劑滲透壓之外，抗生素的使用劑量也很關(guān)鍵。添加到稀釋劑中的抗生素的量是標(biāo)準(zhǔn)化的，然而，由于不同原始精液中的精子濃度不同，最終在分裝后的精液中，抗生素的有效濃度有所差異。Schulze等證明，稀釋后的精液中，抗生素濃度從3.09-244.09毫克/升不等，中位濃度為220.37毫克/升，這只相當(dāng)于稀釋劑中初始抗生素濃度的88.15%。此外，在19.1%（n = 5265）的樣品中，慶大霉素的濃度不足稀釋液初始濃度的75%（187.5 mg/L）。因此，面對(duì)不斷加劇的抗生素耐藥性的威脅，采用一些方法對(duì)制備后的精液的抗生素含量進(jìn)行控制是有益的。德國(guó)的一些公豬站已經(jīng)在采取一些相關(guān)措施。為了提供高質(zhì)量的產(chǎn)品，對(duì)所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有針對(duì)性地控制是至關(guān)重要的。在公豬站的常規(guī)質(zhì)量保證程序中，墊料是一個(gè)經(jīng)常被認(rèn)為是次要的因素。然而，公豬長(zhǎng)時(shí)間接觸墊料，通過口腔或呼吸道攝入一些潛在的有害物質(zhì)是無(wú)法避免的。最近的一份報(bào)告強(qiáng)調(diào)了對(duì)墊料進(jìn)行系統(tǒng)性質(zhì)控的重要性，該報(bào)告描述了墊料被fenpropimorph（一種具有生殖毒性的嗎啉殺菌劑）污染的負(fù)面影響。受污染影響的公豬的精液產(chǎn)量急劇下降，整體精子質(zhì)量下降，并引起生精上皮的局灶性變性，并出現(xiàn)精子發(fā)生減少的跡象。另一份報(bào)告描述了用于儲(chǔ)存精液的多層塑料袋被污染的負(fù)面影響。在精液儲(chǔ)存袋中發(fā)現(xiàn)了雙酚A二縮水甘油醚，最終確定這是導(dǎo)致母豬場(chǎng)分娩率明顯下降的源頭。諸如此類的二次污染的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)公豬站質(zhì)量保證程序的實(shí)施和覆蓋范圍有重大影響，有必要進(jìn)行系統(tǒng)分析。結(jié)論考慮到上述所有情況，可以得出結(jié)論，公豬精液保存方案在過去幾年取得了許多進(jìn)展，使得工藝流程更加有效且經(jīng)濟(jì)。基于科學(xué)的質(zhì)量保證程序的實(shí)施，包括精子質(zhì)量監(jiān)測(cè)的客觀方法，衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的改善，以及在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)條件下對(duì)新的生產(chǎn)程序的評(píng)估，提高了精液的整體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但目前仍有改進(jìn)的余地，新趨勢(shì)將繼續(xù)對(duì)未來(lái)產(chǎn)生影響。可以預(yù)計(jì)，在不久的將來(lái)，有關(guān)環(huán)境和全球大健康的理念，如低溫儲(chǔ)存和精液的無(wú)抗保存，將被更有力地實(shí)施。