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低温保存精子易因氧化应激受损，导致功能与受精能力下降。研究人员探究精液稀释液中添加 ρ- 香豆酸（ρ-CA）、ρ-CA 纳米颗粒（PCNPs）、ZnCl?、ZnO 纳米颗粒（ZnO-NPs）、ρ-CA-ZnONPs 等对山羊精子冷藏保存的影响。结果显示，ρ-CA-ZnONPs 和 PCNPs+ZnO-NPs 显著改善精子活力、存活率等，ρ-CA-ZnONPs 还减少 ROS、脂质过氧化及 DNA 损伤，提升胚胎发育能力，为山羊精液保存提供新方案。
在畜牧业的发展历程中，人工授精技术无疑是提升动物繁殖效率的关键手段，尤其对于山羊养殖而言，它不仅能优化生产性状，更能加速遗传改良进程。然而，精液的保存却一直是制约这一技术发挥更大效用的瓶颈。液态保存作为一种相较于冷冻保存更经济、对精子损伤更小的方式，被广泛应用于精液保存中。但即便如此，低温环境仍会给精子带来诸多 “麻烦”。
低温保存过程中，精子极易遭遇氧化应激的侵袭。氧化应激就像一场 “内部风暴”，当 reactive oxygen species（ROS，活性氧）的产生与清除失衡时，过量的 ROS 会攻击精子的细胞膜结构和染色质完整性。精子细胞膜富含多不饱和脂肪酸，如同脆弱的 “防线”，一旦被 ROS 突破，就会引发脂质过氧化，破坏膜的稳定性，进而导致精子 motility（活力）下降、DNA fragmentation（DNA 损伤），最终使精子的 fertilizing capacity（受精能力）大打折扣，甚至增加胚胎早期丢失的风险。
更棘手的是，精液在稀释保存前，精浆中本就含有的酶类和非酶类抗氧化物质，会因稀释操作而大大削弱保护作用。而精子自身的抗氧化能力又先天不足 —— 细胞质体积有限，无法储备足够的抗氧化 “弹药”，这使得它们在低温保存的 “逆境” 中更显脆弱。因此，如何为低温保存的精子筑起一道坚固的 “抗氧化防线”，成为畜牧业科研领域亟待解决的问题。
为了破解这一难题，研究人员将目光投向了具有抗氧化潜力的物质与纳米技术的结合。其中，ρ-coumaric acid（ρ-CA，ρ- 香豆酸）作为一种广泛存在于谷物、水果和蔬菜中的植物酚酸，凭借其强大的抗氧化、抗炎等生物活性崭露头角。它能通过提供氢原子或电子来中和 ROS，还能上调内源性抗氧化酶的活性。与此同时，zinc oxide nanoparticles（ZnO-NPs，氧化锌纳米颗粒）也展现出良好的应用前景，锌元素对维持精子膜稳定性、尾部形态和活力至关重要，而纳米级别的氧化锌不仅毒性低、生物利用度高，还能减少低温保存对精子的损伤。
基于这些特性，研究人员开展了一项针对性研究，旨在探索将 ρ-CA 负载于 ZnO-NPs 形成的 ρ-CA-ZnONPs，以及其他相关物质或组合，在山羊精子液态保存中的作用。这项研究成果发表在《Theriogenology》上，为山羊精液保存技术的优化带来了新的希望。
研究人员以 5 只健康成熟的萨能山羊的混合精液为研究对象，将精液稀释后，分别在稀释液中添加不同的物质，包括 100 μM ρ-CA、0.1 μM PCNPs（ρ- 香豆酸纳米颗粒）、150 μg/mL ZnCl?（氯化锌）、1 μg/mL ZnO-NPs、ρ-CA + ZnCl?组合、PCNPs + ZnO-NPs 组合以及 0.001 μM ρ-CA-ZnONPs。随后，在保存的 0、24、48 和 72 小时这几个时间点，对各组精子的活力、存活率、质膜完整性、ROS 生成、脂质过氧化水平、DNA 损伤等指标进行检测评估，同时还对胚胎发育能力进行了观察分析，并通过 network analysis（网络分析）和 principal component analysis（PCA，主成分分析）对结果进行深入剖析。
一、改善储存介质中精子质量的处理效果
研究结果清晰地显示，在 4°C 液态保存条件下，与对照组相比，添加了 ρ-CA、PCNPs、ZnCl?、ZnO-NPs、ρ-CA + ZnCl?、PCNPs + ZnO-NPs 和 ρ-CA-ZnONPs 的各组处理组，精子的活力、存活率和质膜完整性百分比均显著提高。这表明这些添加物在一定程度上都能为精子提供保护。
其中，ρ-CA-ZnONPs 和 PCNPs + ZnO-NPs 这两组的表现尤为突出，在提升精子活力、存活率和质膜完整性方面效果最为显著。这意味着将 ρ-CA 与 ZnO-NPs 以不同形式结合，可能产生了更优的协同保护作用，为精子在低温环境中撑起了更有效的 “保护伞”。
二、ρ-CA-ZnONPs 减少氧化损伤与 DNA 损伤
进一步研究发现，ρ-CA-ZnONPs 在对抗氧化应激方面展现出独特优势。与其他处理组相比，添加 ρ-CA-ZnONPs 能显著降低精子内 ROS 的生成量，减少脂质过氧化程度。这就如同为精子清除了过多的 “氧化垃圾”，减轻了 ROS 对细胞膜的 “攻击”，从而维持了膜的正常功能。
同时，ρ-CA-ZnONPs 还能有效降低精子的 DNA 损伤。DNA 是精子携带遗传信息的 “核心载体”，DNA 损伤的减少意味着精子能更完整地传递遗传物质，为后续的胚胎发育奠定良好的基础。
三、ρ-CA-ZnONPs 提升胚胎发育能力
研究并未止步于精子质量的评估，还进一步探究了处理后的精子对胚胎发育的影响。结果表明，用 ρ-CA-ZnONPs 处理精液后，显著提高了 blastocyst rate（囊胚率）。囊胚率是衡量胚胎发育潜力的重要指标，这一结果直接证明了经 ρ-CA-ZnONPs 处理的精子具有更强的受精后发育能力。
不仅如此，ρ-CA-ZnONPs 处理组的胚胎在 total cell number（TCN，总细胞数）、trophectoderm（TE，滋养外胚层细胞数）和 inner cell mass（ICM，内细胞团细胞数）上也表现更优。这些指标反映了胚胎的质量和发育潜力，总细胞数越多、滋养外胚层和内细胞团细胞数比例协调，胚胎后续着床和发育的可能性就越大。
四、多元分析验证 ρ-CA-ZnONPs 的优势
为了更全面地评估各处理组的效果，研究人员采用了 network analysis（网络分析）和 principal component analysis（PCA，主成分分析）。在这些分析中，ρ-CA-ZnONPs 处理组始终表现最佳，进一步证实了其在改善低温保存山羊精液整体质量和提升受精卵发育能力方面的卓越效果。
综合研究的各项结果和讨论可以看出，这项研究明确证实了 ρ-CA-ZnONPs 在山羊精液液态保存中的重要价值。通过在精液稀释液中添加 0.001μM 的 ρ-CA-ZnONPs，能够有效缓解低温保存导致的氧化应激损伤，显著改善精子的活力、存活率、质膜完整性，减少 ROS 生成、脂质过氧化和 DNA 损伤。
更重要的是，这种保护作用不仅体现在精子本身的质量提升上，还延伸到了胚胎发育阶段，提高了囊胚率和胚胎质量。这一发现为山羊精液的长期有效保存提供了一种新的、更优的方案。它不仅有助于提升人工授精技术在山羊养殖中的应用效果，加速遗传改良进程，还为其他动物精液保存乃至人类辅助生殖技术中精子质量保护的研究提供了宝贵的参考思路，具有重要的理论和实践意义。未来，进一步探索 ρ-CA-ZnONPs 的最适浓度和作用机制，将有望使其在畜牧业和生殖医学领域发挥更大的作用。
