《Theriogenology》：Contrasting parameters of higher vs. lower fertility Bos indicus sires: assessment of sperm binding to oviduct cells and adjustments in the timed artificial insemination protocol
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马特乌斯·阿纳斯塔西奥·达席尔瓦（Mateus Anastacio da Silva）|保拉·雷娜塔·科塔特（Paula Renata Cortat）|卢卡斯·奥利维拉·埃·席尔瓦（Lucas Oliveira e Silva）|卡洛斯·E.C. 科森蒂尼（Carlos E.C.
马特乌斯·阿纳斯塔西奥·达席尔瓦（Mateus Anastacio da Silva）|保拉·雷娜塔·科塔特（Paula Renata Cortat）|卢卡斯·奥利维拉·埃·席尔瓦（Lucas Oliveira e Silva）|卡洛斯·E.C. 科森蒂尼（Carlos E.C. Consentini）|吉列尔梅·马杜雷拉（Guilherme Madureira）|佩德罗·L.J. 蒙特罗（Pedro L.J. Monteiro）|马诺埃尔·F. 萨·菲尔霍（Manoel F. Sá Filho）|埃内伊瓦·C.C. 塞莱吉尼（Eneiva C.C. Celeghini）|若泽·O. 卡瓦略（José O. Carvalho）|罗伯托·萨托里（Roberto Sartori）
圣保罗大学路易斯·德凯鲁斯农业学院（ESALQ）动物科学系，巴西皮拉西卡巴市，邮政编码13418-900
摘要
本研究的目的是通过体外测试调查与公牛生育能力相关的生育标志物，并评估调整适时人工授精（TAI）方案是否可以提高印度牛（Bos indicus）的人工授精怀孕率（P/AI）。在实验1中，对六头生育能力较高（HF；n = 3）或较低（LFG-16）或TAI时（G0）接受GnRH处理，并分别用一头HF公牛精液、一头LF公牛精液（1LF）或两头LF公牛精液（2LF）进行授精，采用2 × 3因子设计：G-16/HF（n = 203），G-16/1LF（n = 187），G-16/2LF（n = 174），G0/HF（n = 182），G0/1LF（n = 198），G0/2LF（n = 189）。实验1结果表明，HF公牛的精子运动参数有所改善，而两个生育能力组之间的膜完整性没有差异。此外，在12小时、24小时和36小时时，HF公牛的精子与OEC的结合能力更强。出乎意料的是，在实验2中，无论是生育能力组、GnRH处理的时机还是它们的交互作用均未影响P/AI。然而，在G-16组中，体况评分（BCS）较高的牛的P/AI高于BCS较低的牛（62.2 [194/312] 对比 51.2% [129/252]）。另外，在LF公牛中，BCS ≥ 3.0的牛的P/AI也高于BCS < 3.0的牛（60.6 [221/419] 对比 50.5 [164/329]）。总之，HF公牛的精子在体外条件下与OEC的结合能力更强，运动参数也更好，但这些发现并未导致P/AI的差异。一种可能的解释是，无论GnRH是在TAI前16小时还是TAI时给药，都可能改善了排卵的同步性，从而减少了LF精子带来的不利影响。尽管如此，精子结合试验仍然是评估公牛生育能力的一种有前景的方法，尽管仍需进一步优化和验证。
引言
生育能力，即产生后代的能力，是畜牧业生产中的一个关键特征，直接影响繁殖效率和整体生产力[1]，[2]。虽然雄性和雌性都对繁殖表现有贡献，但育种计划通常更侧重于选择与雌性繁殖效率相关的特征[3]，[4]。然而，最近的研究强调了公牛在繁殖结果中的重要作用，表明公牛的个体效应显著影响人工授精的怀孕率（P/AI）以及肉牛和奶牛的妊娠丢失率[1]，[5]，[6]，[7]，[8]，[9]。考虑到P/AI，特别是在首次配种时，直接影响适时人工授精（TAI）方案的经济可行性[10]，[11]，使用已知生育能力较高的公牛可以提高繁殖效果。此外，调整后的激素同步方案可能进一步提高牛群的生产效率、盈利能力和可持续性[12]，[13]，[14]，[15]。
研究人员和人工授精（AI）行业一直在努力寻找可靠的公牛生育能力标志物，以实现早期和准确的HF公牛选择[4]，[9]，[16]，[17]。雄性的生育能力受精子数量、形态和功能的影响[10]，[18]，[19]。具有较高线粒体膜电位、完整质膜和顶体膜的精子[20]，[21]以及较低活性氧（ROS）产生的精子与较高的生育能力和P/AI相关[22]。然而，尽管传统的精子评估提供了有关精子功能和质量的宝贵信息，但它们并不一定能保证在TAI方案中提高P/AI[23]，[24]。一些公牛即使具有看似理想的精子参数，仍然在田间表现不佳[19]，[25]，这表明仅凭内在的精子质量无法完全解释繁殖成功[19]，[24]。实际上，授精后的事件，如排卵时间以及精子与雌性生殖道的相互作用，也可能对生育结果起到关键作用[26]。
授精后，活精子会结合到输卵管上皮细胞（OEC）上，在峡部区域形成储存库[27]，[28]，这有助于维持精子活力，减少代谢活动，并在排卵前调节精子 capacitation 的过程[29]。这种结合对于延长精子寿命[27]、确保在适当时间受精[30]，[31]至关重要。一项旨在将牛精子结合能力与公牛生育能力相关联的研究报告称，在共培养24小时后，与OEC结合的精子数量与授精牛的重新发情率呈正相关[32]。巧合的是，我们研究小组使用荷斯坦公牛进行的研究表明，在共培养36小时后，精子与OEC的结合能力与TAI后的生育能力密切相关[9]。
此外，根据TAI调整排卵时间可能是提高使用生育能力较低（LF）公牛精液授精的牛的生育效果的有效策略[33]，[34]。使用GnRH类似物是一种控制排卵时间的实用方法，因为它在给药后大约2小时诱导排卵前LH激增[35]，从而导致大约28至30小时后排卵[36]。与基于雌二醇（E2）的排卵诱导剂相比，GnRH通常会导致排卵时间的变异较小[36]。多项研究表明，在TAI时给予GnRH可以提高肉牛的P/AI，尤其是在那些没有发情或体况评分（BCS）较低的牛中[13]，[34]，[37]，[38]，[39]，[40]。这些情况通常与繁殖效果不佳有关，可能是因为排卵发生得比最佳时间晚，导致卵子活力和精子之间的同步性降低。在这方面，据报道在TAI前大约16小时给予GnRH是理想的时机，因为它将授精时间提前到排卵前12-16小时，从而优化受精效率[15]，[37]，[41]。因此，使用GnRH作为排卵诱导剂可以在同步方案结束时提高生育能力[13]，[40]。此外，在TAI时给予GnRH是一种更实用且广泛使用的方法，无需额外处理[37]，[40]，[41]。
因此，主要假设是：（1）尽管精子质量参数相似，HF公牛的精子与OEC的结合能力优于LF公牛；（2）由于LF公牛的精子寿命较短和结合能力较低，当在TAI时给予GnRH时，使用LF公牛精液授精的牛的P/AI低于HF公牛；（3）增加精子剂量不足以提高LF公牛的生育能力；（4）在TAI前16小时给予GnRH可以优化使用LF公牛精液授精的牛的P/AI，达到与HF公牛相当的效果。因此，本研究旨在评估精子质量参数和精子与OEC聚集体的结合能力，比较已知生育能力较高和较低的公牛。此外，该研究还评估了提高使用相同公牛精液授精的印度牛（Bos indicus）的P/AI的有效策略。
章节片段
材料与方法
本研究包括两个实验，旨在评估精子的功能特征（实验1）和体内生育能力（实验2）结果，使用根据田间生育能力（较高或较低）预先分类的公牛精液。
实验遵循圣保罗大学路易斯·德凯鲁斯农业学院（ESALQ/USP）的动物研究伦理委员会的规定进行，所有动物程序均事先获得批准（协议CEUA #2017.5.1618.11.9）。
实验1
公牛的生育能力类别与主要精子缺陷（HF = 3.9 ± 1.5 vs. LF = 3.8 ± 1.3 %；P = 0.94）、次要精子缺陷（HF = 3.1 ± 0.8 vs. LF = 3.9 ± 1.3 %；P = 0.62）和总精子缺陷（HF = 7.0 ± 1.5 vs. LF = 7.6 ± 2.4 %；P = 0.84）无关。如表2所示，CASA分析显示，HF公牛的精子在运动参数方面表现更好，包括总活力（P = 0.01）、前向运动能力（P < 0.01）和直线运动速度（P < 0.01）等方面
讨论
本研究结合了体外和体内评估，对具有生育能力和不育能力的公牛进行了分析，以确定影响生育能力差异的潜在因素。首先，评估了精子质量参数和精子与OEC聚集体的结合能力，比较了HF和LF公牛。随后，评估了激素策略对使用这些公牛精液授精的印度牛（Bos indicus）的P/AI的影响。虽然精子结合能力
CRediT作者贡献声明
罗伯托·萨托里（Roberto Sartori）：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、资源提供、方法论、资金获取、概念构思。若泽·卡瓦略（José Carvalho）：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法论。马特乌斯·阿纳斯塔西奥·达席尔瓦（Mateus Anastacio da Silva）：撰写 – 原稿撰写、项目管理、调查、数据管理。佩德罗·蒙特罗（Pedro Monteiro）：撰写 – 审稿与编辑、验证。吉列尔梅·马杜雷拉（Guilherme Madureira）：撰写 – 审稿与编辑、正式分析。埃内伊瓦·卡拉·塞莱吉尼（Eneiva Carla Celeghini）：撰写 – 审稿与编辑、验证
利益冲突声明
? 作者声明以下可能的财务利益或个人关系可能被视为潜在的利益冲突：罗伯托·萨托里报告称获得了圣保罗大学路易斯·德凯鲁斯农业学院的支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢位于巴西马拉贾帕马斯（Marajá Farm）的农场提供动物和设施，感谢安德烈·弗鲁根·塞萨尔·德安德拉德（André Furugen Cesar de Andrade）教授提供实验室用于CASA分析，感谢Alta Genetics提供精液，感谢Reuel Gon?alves代表Biogénesis Bagó提供GnRH，以及感谢Produzir在实验中的协助。第一作者得到了高等教育人员协调委员会的支持
