硒纳米颗粒（Se-NP）补充对低硒基础日粮奥西米绵羊营养消化、繁殖及泌乳性能的影响

《Animals》：Comparison of Modified Lake’s Extender for Cryopreservation of Hungarian Giant and Chrabrany Rabbit Sperm

　　

摘要：本研究选用30只奥西米（Ossimi）母羊和12只奥西米公羊，旨在评估在低硒（Se）基础日粮中添加硒纳米颗粒（Se-NP）对养分消化率、血液生化指标以及繁殖-泌乳性能的影响。母羊和公羊被随机分为两组：对照组饲喂基础日粮（估算硒含量为0.005–0.014 mg/kg干物质，DM），Se-NP组饲喂相同基础日粮并补充0.3 mg Se-NP/kg DM。重复测量数据采用线性混合模型进行分析。在公羊中，与对照组相比，日粮中添加Se-NP显著提高了（p < 0.001）射精量、精子浓度、前向运动力和血清睾酮水平。在Se-NP繁殖组中，受孕率数值上更高（93.3%），而对照组为60.0%。日粮中添加Se-NP显著提高了（p < 0.001）公羊和母羊的总抗氧化能力（TAC）、血液硒浓度、血清三碘甲状腺原氨酸（T3）、T3/甲状腺素（T4）比值、养分消化系数及营养价值。母体补充Se-NP还显著提高了（p < 0.001）产奶量、脂肪校正乳、乳成分及乳脂肪、蛋白质和乳糖的日产量，以及哺乳羔羊的出生重、断奶重和平均日增重。在本研究条件下，在繁殖期对低硒日粮补充Se-NP与改善精液特性、泌乳和消化性能相关；由于公羊和母羊的补充在繁殖组内是联合实施的，且样本量有限，这些发现应在更大规模的研究中加以验证。

硒纳米颗粒（Se-NP）补充对低硒日粮奥西米绵羊繁殖、泌乳及消化性能影响的系统解读

一、研究背景与目的

绵羊生产的繁殖效率与产奶性能是决定羊群经济效益的关键因素。在影响绵羊繁殖力的诸多因素中，公羊的精液品质尤为关键——一只公羊可配多只母羊，公母比例在生产系统中可达1:25至1:100，因此改善公羊繁殖力可显著影响羊群的整体繁殖、生产和经济效率。然而，光周期、遗传、营养和管理等多种因素均会影响公羊繁殖力，其中营养状况，尤其是微量矿物质的充足供给，是维持最佳生产和繁殖功能的基础。此外，氧化应激已被认为是损害雄性繁殖性能的重要因素，活性氧（ROS）的过量产生可对精子脂质、蛋白质和细胞DNA造成氧化损伤，损害精子活力、细胞存活率及整体受精能力。

硒（Se）是维持雄性繁殖功能所必需的微量元素，主要通过掺入谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等硒蛋白发挥保护精子免受氧化损伤的作用。硒还参与睾酮生物合成和精子正常发育，母羊硒缺乏则会导致羔羊肌营养不良、繁殖障碍、流产和胎衣不下等问题。传统硒补充形式包括无机硒（如亚硒酸钠）和有机硒（如硒酵母），但无机硒在消化道中易受拮抗作用影响，吸收率低且需较高剂量，可能造成环境污染；有机硒虽优于无机形式，但成本较高且生物利用度仍不理想。纳米技术的发展引入了粒径为1–100 nm的硒纳米颗粒（Se-NP），其具有小尺寸、高稳定性、大比表面积等独特理化性质，可实现更高的生物利用度、更低的毒性和更好的组织滞留。

以往关于Se-NP在小反刍动物中的研究大多分别评估雄性或雌性及其后代，且多在已含可观硒量的基础日粮上与其他硒形式进行比较。对于在低硒基础日粮条件下，Se-NP对整个繁殖单元——公羊、母羊及其哺乳羔羊——的综合影响，尤其是对奥西米（Ossimi）这一地方品种的精液特性、繁殖结局、泌乳和断奶前生长的影响，研究资料极为匮乏。本研究未将Se-NP与其他硒源进行比较，而是将Se-NP补充与不补充的低硒对照组进行比较。研究人员假设，在配种前三周开始以0.3 mg Se-NP/kg DM补充低硒基础日粮，可改善抗氧化和甲状腺状态及养分消化率，进而改善公羊精液特性、繁殖结局、母羊产奶量和羔羊断奶前生长。

二、研究设计与关键技术方法

本研究在埃及米尼亚大学农学院实验农场进行，选用30只奥西米母羊（43.3 ± 2.27 kg）和12只奥西米公羊（49.54 ± 2.15 kg），均为试验开始时一岁龄。所有动物先经历21天适应期，随后按完全随机设计分为两组：对照组（CON）饲喂满足营养需求的基础日粮，处理组在相同基础日粮上补充0.3 mg Se-NP/kg DM。Se-NP产品购自Sigma-Aldrich，粒径<80 nm，纯度99.9%。公羊在配种前三周开始补充并持续至整个配种期和消化试验；母羊则从配种前三周开始，持续整个配种、妊娠和哺乳期。配种期内，每组每天随机选取3只公羊与母羊交配3小时，6只公羊轮换使用，共持续36天。

研究采用的主要技术方法包括：以酸不溶性灰分（AIA）为内源标记物测定全消化道养分消化率；使用假阴道法每周采集精液，评估射精量（EV）、精子前向运动力（SM）和精子浓度（Sperm C）；采用经典羔羊吮吸法每周测定母羊产奶量，并用红外光谱法（MilkoScan）分析乳成分；使用全自动兽用血液分析仪（VetScan HM5）进行血液学检测；采用酶联免疫吸附测定（ELISA）技术定量血清三碘甲状腺原氨酸（T₃）、甲状腺素（T₄）、睾酮和孕酮浓度；采用电热原子吸收光谱法测定血清硒浓度；总抗氧化能力（TAC）采用分光光度法比色分析。统计分析使用R软件（版本4.3.3），重复测量数据采用线性混合模型分析，繁殖结局采用Fisher精确检验比较。

三、研究结果

3.1 Se-NP补充对公羊生产性能的影响

体重与采食量：初始体重（IBW）组间无差异，日粮Se-NP未影响公羊终末体重（FBW）。Se-NP组的可消化粗蛋白采食量（DCPI）和总可消化养分采食量（TDNI）数值上高于对照组。

养分消化率与营养价值：Se-NP组公羊的干物质（DM）、有机物（OM）、粗蛋白（CP）和粗脂肪（EE）消化系数显著提高（p < 0.001），粗纤维（CF）消化率也显著提高（p < 0.01），酸性洗涤纤维（ADF）（p = 0.017）和中性洗涤纤维（NDF）（p = 0.043）消化率均显著改善。可消化粗蛋白（DCP）和总可消化养分（TDN）百分比显著增加（p < 0.001）。

血液学参数：Se-NP组公羊血红蛋白（Hb）浓度（13.28 vs. 12.67 g/dL；p = 0.013）、嗜酸性粒细胞和单核细胞百分比显著升高，红细胞（RBC）计数反而较低（p = 0.007），但白细胞（WBC）计数、红细胞压积（PCV）及中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和淋巴细胞百分比未受影响。

血清激素、硒浓度与抗氧化状态：Se-NP显著提高血清T₃（p < 0.001）、T₃/T₄比值（p < 0.001）和总抗氧化能力（TAC）（p < 0.001），降低血清T₄（p < 0.001）。试验结束时血清硒浓度显著升高（0.556 vs. 0.286 μg/mL；p < 0.001）。血清睾酮在补充后第30、60和90天均显著高于对照组，差异从第30天的1.79 ng/mL扩大至第90天的6.81 ng/mL。

阴囊周长与精液物理特性：Se-NP组阴囊周长（SC）更大（30.71 vs. 29.19 cm；p = 0.027）。Se-NP显著提高了射精量（EV）（p < 0.001）、精子浓度（Sperm C）（p < 0.001）和精子前向运动力（SM）（p < 0.001）。

3.2 Se-NP补充对母羊生产与繁殖性能的影响

体重与采食量：初始体重组间无差异，Se-NP未影响母羊终末体重。DCPI和TDNI在Se-NP组数值上更高。

消化率与营养价值：Se-NP显著提高了母羊DM、OM、CP、CF和NDF消化系数（p < 0.01）及DCP和TDN营养价值，EE消化率也显著改善（p < 0.05），但ADF消化率未受影响（p = 0.6887）。

血液学参数：Se-NP显著提高母羊PCV（p < 0.001）和Hb浓度（p < 0.001），RBC计数也更高（p = 0.002），但差异仅限于断奶时。WBC计数及各类白细胞百分比未受影响。

血清激素、硒浓度与抗氧化状态：Se-NP显著提高母羊血清T₃（p < 0.001）、T₃/T₄比值（p < 0.001）和TAC（p < 0.001），这些差异在配种、妊娠和断奶各阶段均存在。血清T₄在Se-NP组较低（p < 0.008），但仅限于断奶时。试验结束时血清硒浓度显著升高（0.585 vs. 0.312 μg/mL；p < 0.001）。妊娠期孕酮在Se-NP组更高（8.41 vs. 7.56 ng/mL；p < 0.001），断奶时则较低（2.13 vs. 4.77 ng/mL；p < 0.001）。

繁殖性能：Se-NP组15只暴露母羊中14只产羔，对照组15只中9只产羔，受孕率分别为93.33%和60.00%（风险差33.3个百分点，95% CI 2.6至58.2；Fisher精确检验p = 0.080）。Se-NP组产16只羔羊，来自12次单胎和2次双胎；对照组9只羔羊均为单胎。繁殖力分别为106.67%和60.00%，产羔率分别为114.29%和100.00%。双胎母羊数、活产率、死产率、7日龄内羔羊死亡率和存活率组间无显著差异。

产奶量与乳成分：Se-NP显著提高了乳中总固形物（TS）、脂肪、蛋白质、乳糖、非脂固形物（SNF）和灰分浓度（p ≤ 0.028），以及产奶量（MY）（675.0 vs. 517.3 g/天）、脂肪校正乳（FCM）和脂肪、蛋白质、乳糖的日产量（均p < 0.001）。

哺乳羔羊生长性能：在包含出生类型为固定效应、母羊为随机效应的混合模型中，Se-NP补充母羊所产羔羊的出生重（p < 0.001）、断奶重（p < 0.001）和平均日增重（ADG）（p < 0.001）均显著高于对照组羔羊。Se-NP组的断奶重和ADG分别高出14.2%和14.9%。

四、讨论与结论

讨论部分总结

在讨论部分，研究人员对各项结果进行了系统阐释。关于体重和采食量，Se-NP补充未改变终末体重和干物质采食量（DMI），表明0.3 mg/kg DM剂量的Se-NP不会影响日粮适口性。养分消化率的改善与以往在Barki母羊和奶牛中的研究一致，可能机制是Se-NP的抗氧化活性减轻了瘤胃氧化应激，为纤维分解菌创造了更有利的发酵环境，但瘤胃发酵和微生物种群未在本研究中直接测定。血液学方面，Se-NP提高了母羊RBC、PCV和Hb浓度及公羊Hb浓度，硒可维持红细胞膜的结构稳定性和抗氧化能力。血清生化指标方面，对照组动物血清硒浓度虽处于绵羊适宜范围内，但Se-NP组最终血清硒浓度（约0.56–0.59 μg/mL）超过了文献报道的适宜范围上限，提示需要直接评估硒的滞留和安全性。TAC的升高与Se-NP的大比表面积清除ROS的活性有关。内分泌方面，Se-NP提高T₃和T₃/T₄比值与硒作为碘甲状腺原氨酸脱碘酶催化活性中心的必需辅因子一致。雄性繁殖方面，硒在睾丸中优先滞留，支持睾酮生物合成和精子成熟；GPx4（磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶）既是精子线粒体囊的主要结构成分，又保护发育中的精子细胞免受过氧化DNA损伤。射精量增加可能与硒促进生殖细胞增殖和附属性腺分泌活性有关。精子运动力的改善归因于硒增强抗氧化状态、减少精子损伤，以及硒的胰岛素样特性刺激葡萄糖转运和糖酵解速率。血清睾酮升高可能与硒保护Leydig细胞、维持类固醇生成所需的细胞内氧化还原平衡有关。繁殖结局方面，Se-NP组受孕率数值上更高（93.3% vs. 60.0%），但未达到统计学显著（p = 0.080）；对照组受孕率和早期羔羊损失较差可能与母羊年龄、限时配种方案等因素有关，且公羊和母羊补充效应无法区分。泌乳性能的改善可能与硒增强养分消化率、稳定血清代谢物和提高抗氧化状态有关。羔羊生长改善可能通过母体硒经胎盘和乳汁转移、硒蛋白5′-脱碘酶活性促进T₄向T₃转化等途径实现。研究人员同时指出多项研究局限性：动物数量有限、公母羊联合补充导致父本和母本效应混杂、Se-NP产品未进行额外表征、基础硒含量为计算值而非实测值、仅测试单一硒源和剂量、未进行毒理学评估等。

研究结论

在本试验条件下，以0.3 mg Se-NP/kg DM补充低硒基础日粮，与改善养分消化率、部分血液学和抗氧化指标、甲状腺激素状态、精液特性及公羊血清睾酮、繁殖组数值上更高的受孕率、母羊产奶量和乳成分以及羔羊断奶前生长相关。然而，动物数量较少、公羊和母羊补充无法分离的群体繁殖设计、基础日粮硒含量低，以及缺乏纳米颗粒代谢和毒性的直接测定，限制了这些发现的推广性。在推荐Se-NP补充用于实际生产之前，有必要开展采用充分检验效能、重复测量设计、多种硒源和剂量，并直接评估硒代谢、安全性和经济效益的进一步研究。