猪的血清外泌体对猪精液常温保存效果的研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qilinsanshao
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家畜精液储存过程中维持精子质量有助于增强人工授精效果。精液在保存过程中,其体系内的氧化还原稳态失衡,过量的ROS累积,引起脂质过氧化,破坏精子的膜结构和功能,甚至诱导精子核中的DNA损伤,导致精子死亡。为了有效避免精子在保存过程中的损伤,猪精液保存过程中常常添加一些外源的保护剂,如蛋黄、多糖等等。如果能添加来源于猪本身的物质,并能够获得与外源保护剂相同或者更好的保存效果,避免外源物质对精子或后代潜在的负面影响,这种物质将是非常有价值的。猪血清来源丰富,其血清外泌体作为一种细胞外囊泡,负载许多生物活性的蛋白和脂质等,是否可以作为自身来源的保护剂参与保护猪精液体外保存过程?本研究通过在猪精液中分别添加去势公猪血清外泌体(exosome from castrated boars serum,cbsEXO)和母猪血清外泌体(exosome from sow serum,ssEXO),比较二者对猪精液品质的影响,进而解析其可能作用机理。获得的结果如下:(1)分离并表征cbsEXO和ssEXO。获取4月龄的去势公猪和3.5~4龄的母猪血清,采用超速离心法提取500 m L血清的外泌体,经过扫描电镜(SEM)和Nano Sight分析仪测定显示,cbsEXO和ssEXO均呈现球形,其粒径大小为30~200 nm。通过Western blot检测,cbsEXO和ssEXO均负载外泌体标记蛋白CD63、CD9和Alix。(2)比较分析了猪精液常温保存稀释液中分别添加cbsEXO和ssEXO对精液品质的影响。在cbsEXO组,添加的外泌体浓度为原始精浆的4倍(cbs Exo-4)时,精子直线运动能力最好;而在ssEXO组,添加的外泌体浓度为原始精浆的16倍(ss Exo-16)时效果最佳。更重要的是,从第5天开始,添加外泌体组(cbs Exo-4和ss Exo-16)精子的质膜完整性、顶体完整性、线粒体膜电位和ATP含量显著高于对照组(P<0.05)。这些结果都表明,精液在常温保存过程中添加血清外泌体可以延缓精液品质的下降。(3)猪精液常温保存中,cbsEXO-4和ssEXO-16能显著提高精子的抗氧化活性。猪精液常温保存稀释液中分别添加cbsEXO-4和ssEXO-16后,从第5天开始,试验组精子的活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量均显著低于对照组(P<0.05),而总抗氧化能力(T-AOC)和总谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的活性显著高于对照组(P<0.05)。结果表明,精液在常温保存过程中添加血清外泌体有助于降低精子的氧化应激,提高精子的抗氧化能力。(4)外泌体与精子孵育后进行透明带结合实验,发现cbsEXO-4组中与透明带结合的精子数大于ssEXO-16组,且二者均大于对照组。因此,添加猪血清外泌体可促进精子与卵子透明带的结合。此外,为了进一步探究血清外泌体影响精子的途径,本研究用Di I标记外泌体与精子共孵育,并结合SEM结果发现,外泌体与精子的头部和尾部都能结合,说明外泌体可直接结合到精子表面,重构精子膜结构来发挥作用,影响精子功能。综上所述,本试验研究结果表明在猪精液常温保存稀释液中添加cbsEXO和ssEXO能够有效改善精液品质,且cbsEXO-4的改善效果大于ssEXO-16。cbsEXO和ssEXO是通过直接结合到精子表面,重构精子膜结构,提高精子抗氧化能力和受精能力来发挥保护作用的。
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