二甲双胍与罗格列酮对解冻马精子运动力、脂质过氧化及线粒体活性的剂量依赖性调控

本研究针对马精液冷冻保存后精子活力下降及氧化损伤问题，通过向冷冻保护剂中添加不同浓度二甲双胍（Metformin）和罗格列酮（Rosiglitazone），系统评估其对解冻后精子运动参数（TM/PM）、线粒体膜电位（ΔΨM）、活性氧（ROS）及脂质过氧化（LP）的影响。结果表明20 mM二甲双胍可显著提升精子总运动力（p < 0.05），而100 μM罗格列酮能有效降低脂质过氧化水平，为优化马精液冷冻保存技术提供了新策略。

　　

马匹繁殖领域长期面临精液冷冻保存后精子质量下降的难题。由于马精子高度依赖线粒体氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation）供能，冷冻过程中的氧化应激和渗透压变化会导致线粒体功能受损、ATP生成不足，进而引发精子运动力下降和膜结构损伤。这种能量代谢危机严重制约了人工授精技术的应用效率。更棘手的是，传统冷冻保护剂难以维持精子代谢灵活性（Metabolic flexibility）——即细胞根据环境变化切换能量底物的能力。

针对这一瓶颈问题，哥伦比亚CES大学的研究团队在《Journal of Equine Veterinary Science》发表了一项创新研究。该团队基于AMP激活蛋白激酶（AMPK）调控能量代谢的关键作用，首次系统评估了两种抗糖尿病药物——二甲双胍和罗格列酮作为冷冻保护添加剂的剂量效应。这两种化合物能通过不同机制增强细胞葡萄糖利用：二甲双胍通过激活AMPK通路改善代谢灵活性，而罗格列酮作为过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）激动剂可促进葡萄糖转运。

研究采用可编程冷冻系统处理5匹种马的15份精液样本，设置二甲双胍（20/50/100 mM）和罗格列酮（10/50/100 μM）六个实验组及空白对照。解冻后通过计算机辅助精液分析（CASA）检测运动参数，联合JC-1荧光探针测定线粒体膜电位（ΔΨM），并结合流式细胞术定量活性氧（ROS）和脂质过氧化（BODIPY^581/591
C₁₁
探针）。

材料与方法
研究遵循哥伦比亚动物实验伦理规范（法律1774/2016），使用5匹成年种马的精液样本。核心实验技术包括：1）程序化冷冻仪标准化冷冻流程；2）计算机辅助精液分析系统（CASA）量化精子运动参数（TM/PM/VCL等）；3）流式细胞术联合荧光探针（JC-1、DCFH-DA、BODIPY）检测ΔΨM、ROS和LP；4）统计学采用混合模型与Tukey多重比较。

结果
• 运动性能：20 mM二甲双胍（M20）组解冻精子总运动力（TM）显著高于对照组（p < 0.05），而100 mM（M100）组则显著降低所有运动参数。
• 氧化损伤：M20和100 μM罗格列酮（R100）组脂质过氧化（LP）水平最低，且M100组出现ΔΨM异常波动（高低电位精子比例失衡）。
• 安全性：除50 μM罗格列酮（R50）外，其余组均未引起ROS过度产生。

讨论
研究揭示了两种药物的剂量依赖性效应：低剂量二甲双胍（20 mM）通过适度激活AMPK通路改善能量供应，而高剂量（100 mM）可能过度抑制线粒体复合物I导致功能紊乱。罗格列酮则通过PPARγ介导的抗氧化作用降低LP，但50 μM剂量意外引发ROS升高，提示其"治疗窗"较窄。

结论
该研究首次证实20 mM二甲双胍可作为马精液冷冻保护剂的优化添加剂，在提升解冻精子运动力（TM增加15%）的同时降低脂质过氧化损伤（LP减少30%）。这一发现为开发新型能量代谢调节型冷冻保护剂提供了理论依据，对提高马匹繁殖效率具有重要实践价值。未来研究需进一步阐明AMPK-PPARγ通路交叉调控机制，并验证不同品种马的精子代谢特征差异。