钙离子稳态调控在猪精液液态保存中对精子功能与代谢活性的关键作用

为解决猪精液液态保存过程中精子功能维持的难题，西班牙赫罗纳大学的研究团队通过调控Ca2+可用性（补充、胞外/胞内螯合），系统评估了其对精子活力、膜完整性及代谢参数（OCR、ROS、MMP）的影响。研究发现胞外Ca2+螯合（EGTA）能显著维持精子质量，而胞内Ca2+螯合（EGTA-AM）导致线粒体功能紊乱。该研究为优化猪精液保存液配方提供了关键理论依据，发表于《Theriogenology》。

　　

在畜牧业中，猪精液的液态保存（17°C）是人工授精技术的核心环节，但如何延长精子保存期限并维持其受精能力一直是行业痛点。钙离子（Ca²⁺）作为精子获能、超活化等关键生理过程的调控者，其稳态机制在液态保存中的作用却鲜有研究。西班牙赫罗纳大学食品与农业技术研究所（Institute of Food and Agricultural Technology, University of Girona）的Ferran Garriga团队通过精准操控Ca²⁺动态，揭示了其对猪精子代谢与功能的深层影响，相关成果发表在生殖生物学权威期刊《Theriogenology》。

研究团队采用计算机辅助精子分析（CASA）、流式细胞术和氧消耗率（OCR）测定等关键技术，对12组混合精液样本（每组含3头公猪精液）进行长达96小时的追踪分析。通过添加CaCl₂、胞外螯合剂EGTA和胞内螯合剂EGTA-AM，构建了四种处理条件，系统评估精子运动参数、膜稳定性及代谢活性。

3.1 钙可用性影响精子膜状态

研究发现：Ca²⁺补充组精子出现获能样变化，表现为顶体完整率下降（P<0.05）和膜脂紊乱加剧；而胞内Ca²⁺螯合导致线粒体膜电位（MMP，JC-1_agg/JC-1_mon比值）异常升高，提示质子（H⁺）在线粒体膜间隙堆积。

3.2 精子运动力受胞内钙调控

胞内Ca²⁺螯合使精子总运动力在24小时内骤降（P<0.05），且曲线速度（VCL）和线性度（LIN）持续偏低，证实Ca²⁺是鞭毛运动的核心调控因子。

3.3 钙稳态差异影响氧化代谢

Ca²⁺补充组表现出代谢亢进特征：OCR升高伴随超氧化物堆积，但总ROS水平反而降低，可能与超氧化物歧化酶（SOD）活性抑制有关。胞外Ca²⁺螯合则显著降低ROS生成（P<0.05），且不影响精子活力。

这项研究首次阐明：猪精子液态保存期间，胞内Ca²⁺是维持基础代谢的必需因子，而胞外Ca²⁺主要参与代谢调节。通过EGTA适度降低胞外Ca²⁺的策略，既能抑制ROS产生，又可避免胞内Ca²⁺耗竭导致的运动障碍。该发现为开发新型精液保存液提供了精准靶点——通过"微调"而非"完全清除"Ca²⁺来平衡精子存活与功能，这对提升养猪业繁殖效率具有重要实践意义。