邱婉玲，王譽杰，張進威，馬繼登，李明洲

（四川農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，畜禽遺傳資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用四川省重點實驗室，四川成都 611130）

去勢是以外源手段摘除動物主要生殖器官或使其喪失功能。畜禽生產(chǎn)中對公畜進行去勢可以有效避免其非必要繁殖行為，降低其打斗和爬跨行為以方便管理，同時還可以改善其胴體肉品質(zhì)，以獲得更高的經(jīng)濟報酬。因此，去勢術(shù)已經(jīng)成為集約化、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖中一項重要的生產(chǎn)管理技術(shù)。21世紀初，研究人員針對去勢所產(chǎn)生的行為學和生理學效應及其與生產(chǎn)效率的關(guān)系進行了較深入的研究，但對其遺傳學機理還研究甚淺。本文就畜禽去勢術(shù)的歷史起源、應用普及率與效果、去勢方法、效應機制和動物福利等方面進行綜述，以期為提高我國畜禽生產(chǎn)水平和動物福利提供參考。

1 畜禽去勢術(shù)的歷史起源

傳統(tǒng)意義上，摘除家畜睪丸和附睪或使睪丸萎縮、被機體吸收而失去生精能力的外科手術(shù)，中獸醫(yī)稱之為閹割或去勢（Castration）。據(jù)史料查證，中國畜禽去勢術(shù)是世界上歷史最悠長，應用最早、最廣的畜禽閹割方法。在3 000多年前的商代殷墟甲骨文卜辭中（公元前1 520—1 030年）就已有關(guān)于公豬的閹割記載?！吨芤住罚骸柏k豕之牙吉”。意思是說閹割了的豬，性格就變得馴順，雖有犀利的牙，也不足為害。《禮記》上提到“豕曰剛鬣，豚曰腯肥”，意思是：未閹割的豬皮厚、毛粗，叫“豕”；閹割后的豬，長得膘滿臀肥，叫“豚”。在河南省方城縣從漢墓中發(fā)掘出的文物中就有“拒龍閹牛圖”，表明在公元前202—220年（距今已有1 760-2 180年），我國就已有了牛的“走騸法”。到了西晉（公元265—317年）名醫(yī)葛洪所著的《肘后備急方》一書中和《腿仙肘后經(jīng)》著作中都有“騸馬、宦牛、揭羊、閹豬、鐓雞、善狗”等稱謂，這些說法目前仍時有所見。相比之下，國外對于去勢術(shù)的可追溯記載則遠遠晚于中國。

2 畜禽去勢術(shù)應用率與效應

2.1 去勢術(shù)的應用率 世界范圍內(nèi)，去勢術(shù)在畜禽生產(chǎn)中的應用程度在不同物種和地域間均存在差異，雖然去勢已成為畜禽生產(chǎn)中的常規(guī)技術(shù)手段，但是對于去勢應用程度的官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)卻很匱乏。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計局（USDA-NASS）統(tǒng)計，2010年全美閹牛規(guī)模達1 640萬頭（體重＞220 kg），約占總?cè)后w的88%。據(jù)英國農(nóng)業(yè)動物福利委員會報道，2008年新西蘭羊羔去勢程度接近60%，其中手術(shù)去勢個體占比約30%[1]。據(jù)歐盟PIGCAS項目統(tǒng)計，2006年在26個受調(diào)查歐洲國家中大約有9 800萬頭（或79.3%）公豬被去勢，公豬去勢程度在其中19個國家里接近100%，只有在英國和愛爾蘭兩國公豬去勢的情況比較罕見（0～2%）[2]。對于我國生豬去勢程度雖沒有官方統(tǒng)計結(jié)果，但民間調(diào)研表明我國非種用公豬去勢程度接近100%。由此可見，去勢術(shù)在全球畜禽生產(chǎn)中應用率相當高，對提高生產(chǎn)效率有著不可忽視的作用。

2.2 去勢術(shù)的效應 第一，去勢可以有效控制種畜禽的非必要繁殖行為，保證后代優(yōu)良的生產(chǎn)性能[3]，減少生產(chǎn)資源的無畏浪費。去勢術(shù)的必要與否取決于畜禽的屠宰和性成熟日齡，當達到屠宰體重時畜禽已經(jīng)達到性成熟階段，那么非必要繁殖和交配現(xiàn)象就極可能發(fā)生，此時對于淘汰種畜禽的去勢則變得非常必要（如豬[4]），反之亦然（如牛和羊[5]）。

第二，去勢可以對畜禽進行行為修正和管理，有效控制畜禽間打斗[6]和爬跨行為[6-7]，降低由此引發(fā)的傷病[8]和生長停滯對生產(chǎn)效率造成的影響，并保障肉品質(zhì)。此外，雄性畜禽，尤其是公牛等大家畜，在去勢后侵略性降低，也會更易于管理。

第三，去勢可以改善畜禽的肉品質(zhì)，通過去勢誘導的肥胖在嫩度、多汁性以及口感等多個方面改善肉品質(zhì)[9]，有效降低由雄烯酮和糞臭素造成的肉品膻味發(fā)生率[10]。

3 畜禽去勢的不同方法

3.1 去勢方法學簡介 常見的畜禽去勢方法有手術(shù)去勢、化學去勢、免疫去勢。手術(shù)去勢是畜禽去勢術(shù)中常采用的方法，通過切開兩側(cè)陰囊皮膚和總鞘膜，引出睪丸進行摘除或者結(jié)扎精索斷其血液供應后再次包埋。相對于家畜，由于禽類的睪丸位于腹腔背部，操作較為復雜：除去羽毛后，在背部倒數(shù)一、二肋骨之間距脊骨約5～6 cm處做2～3 cm的切口，然后用擴張弓將切口擴張到適當大小，劃開皮膚及肌肉層，緩慢推開腸壁，找到上下側(cè)睪丸，切斷睪丸與體腔的聯(lián)系后摘除睪丸，拿掉擴張弓，縫合傷口[11]。手術(shù)去勢成本低，但操作繁瑣，影響去勢畜禽的生長和發(fā)育[12]。

化學去勢又稱為藥物去勢，該法是通過向睪丸實質(zhì)內(nèi)注射去勢液，致睪丸實質(zhì)變性、壞死、吸收，由美國科學家首次發(fā)明[13]。去勢液以乳酸、普魯卡因、甲醛、氯化鈣和鹽酸為主要成分?；瘜W去勢法操作簡便，經(jīng)濟且效果滿意，因保留了附睪雄激素分泌功能，可維持去勢公畜的正常生長和發(fā)育，但存在膻味問題。區(qū)別于家畜，家禽采用中草藥去勢法，即每天飼喂白胡椒、五味子3次，持續(xù)7 d左右，即可達到去勢要求，此法閹割的家禽宰殺后，肉質(zhì)鮮嫩，并對人體無毒副作用[14]。

免疫去勢又稱為生物去勢，一是用合成十肽菌素或促性腺激素釋放激素（GnRH）類似物[15]，主動免疫公畜，誘發(fā)其抗內(nèi)源性GnRH抗體的形成，抑制促性腺激素的釋放，降低雄性睪酮分泌，從而達到去勢目的；二是采用重組促黃體釋放激素融合蛋白（LHRH），其能夠使禽類產(chǎn)生LHRH抗體，中合機體內(nèi)源性LHRH，從而降級促性腺激素的水平，達到去勢目的。與傳統(tǒng)去勢法相比，免疫去勢是一種比較新的方法，對生產(chǎn)性能沒有明顯影響[16]，當前須要解決的是蛋白載體和佐劑的篩選和優(yōu)化。

4 去勢術(shù)影響畜禽生產(chǎn)性能的機制

去勢對畜禽肉品質(zhì)，尤其在肌肉生長和脂肪沉積方面產(chǎn)生了巨大影響。然而，其機制在農(nóng)業(yè)動物中研究較少，并且缺乏系統(tǒng)性。去勢術(shù)對雄性動物睪丸的摘除或者永久性破壞，會直接導致動物體內(nèi)睪酮的不可逆缺失或者降低[17]，因此其機制可以透過人和模式動物上睪酮相關(guān)研究進行窺探。

4.1 去勢對肌肉生長的影響機制 大量研究表明，去勢可以顯著降低公豬瘦肉率，減小肌纖維直徑，提高豬肌肉嫩度，增加肌內(nèi)脂肪含量，降低豬肉膻味發(fā)生率，對豬肉品質(zhì)有顯著的改善作用。研究表明，去勢安格斯公牛具有更小肋眼區(qū)、更多白肌纖維比例、更小背最長肌直徑和更好的風味等特點[18]；西門塔爾牛去勢后能提高大理石花紋等級，改善肉色，提高肉品質(zhì)[19]。家禽去勢后可降低pH、剪切力，提高肌肉感官品嘗評價[20]。1998年，Mauras等[21]研究發(fā)現(xiàn)，利用GnRH類似物對青年男性內(nèi)源性睪酮分泌進行抑制后，受試者體內(nèi)蛋白合成代謝會受到明顯的抑制，肌肉強度顯著下降，相反其體脂的沉積量會顯著上升。然而，睪酮分泌抑制對于成肌因子的mRNA表達水平卻無顯著影響，包括成肌調(diào)節(jié)因子（肌分化抗原：MyoD和生肌素：Myogenin）、胰島素樣生長因子1（IGF-1）、肌抑素（Myostatin）和雄激素受體（AR）[22-23]，這也充分說明了肌肉肥大調(diào)控機制的復雜性。隨著研究的不斷深入，睪酮誘導骨骼肌肥大的機制得到一定程度解析，主要通過2種途徑的綜合作用而產(chǎn)生（圖 1）。

4.1.1 AR信號途徑 AR屬于核受體超家族中的類固醇受體，廣泛分布于細胞質(zhì)中。睪酮在體內(nèi)代謝為二氫睪酮后可與細胞內(nèi)AR結(jié)合，激活受體復合物并使其轉(zhuǎn)移至肌細胞核，進而與DNA上的激素效應元件（HRE）相結(jié)合，啟動下游成肌相關(guān)基因的表達，如成肌分化因子和蛋白合成基因[24]，從而促進肌纖維內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，最終促使肌纖維肥大。對健康人群進行睪酮注射處理，可以顯著增加機體凈蛋白合成量，該過程并不依賴體內(nèi)氨基酸向肌肉的轉(zhuǎn)移，而依賴于肌肉細胞內(nèi)游離氨基酸的高效二次利用[25]。IGF-1和IGF-1R是AR的靶基因，睪酮能顯著提高其肌肉中IGF-1基因的表達量，激活Akt/mTOR信號通路，增強肌肉強度和蛋白合成水平[26]。Akt的激活還能夠磷酸化并抑制轉(zhuǎn)錄因子FoxO，從而降低骨骼肌降解[27]。相反，去勢可降低mTOR、p70S6K1和4E-BP1的磷酸化水平[28]。

此外，睪酮還可以通過細胞AR受體，靶向激活肌纖維周圍靜息性肌衛(wèi)星細胞使其融合至原有肌纖維，為蛋白合成提供更多的肌細胞核[29]；或者通過其分化和融合形成新的肌纖維[30]。體外實驗證明，睪酮能顯著提高肌衛(wèi)星細胞有絲分裂能力[31]。睪酮補給可以增加人體骨骼肌組織中增殖細胞核抗原陽性（PCNA+）肌衛(wèi)星細胞的比例，說明睪酮可以激活靜息肌衛(wèi)星細胞進入細胞周期，不對稱分裂形成新的肌纖維和更多肌衛(wèi)星細胞[32]。成年男性經(jīng)過20周睪酮注射后，其肌衛(wèi)星細胞數(shù)量顯著增加。長期使用雄激素的舉重運動員，其肌衛(wèi)星細胞數(shù)量相比正常人也有顯著提高[33]。以上研究均說明肌衛(wèi)星細胞是睪酮肌營養(yǎng)性效應的重要媒介。

除肌衛(wèi)星細胞外，骨骼肌內(nèi)其他多能性前體細胞同樣可以感受AR信號，并向肌源性細胞分化[34]。研究證明，鼠源多能間充質(zhì)干細胞（C3H 10T1/2）在睪酮刺激下能夠表達特異肌源性標記蛋白MyoD和MyHC，并且該效應依賴于AR信號途徑，該結(jié)果說明睪酮具有招募和誘導間充質(zhì)多能細胞向肌肉細胞分化的作用[30]。

4.1.2 G蛋白耦聯(lián)受體途徑 睪酮可以激活細胞膜上的G蛋白耦聯(lián)受體從而打開Ca+通道，使肌細胞內(nèi)Ca+離子濃度增加，激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK1/2）進而誘導成肌轉(zhuǎn)錄因子及細胞生長相關(guān)基因的表達[35]。此外，活化的ERK1/2能與下游細胞周期蛋白D3（Cyclin D3）形成復合物，介導成肌過程中細胞周期的退出，促進骨骼肌分化[36]。眾所周知，3-羥基磷脂酰肌醇激酶/蛋白酶B（PI3K/AKT）信號通路對骨骼肌的增殖和肥大有著重要調(diào)節(jié)作用，而ERK1/2能與PI3K/AKT信號通路相互影響，從而更精準、細致地調(diào)節(jié)骨骼肌的特性應答[37]。

圖1 睪酮在肌纖維肥大過程中的作用通路

4.2 去勢對體脂沉積的影響機制 公畜去勢后體脂沉積能力顯著增加[38]，但對去勢公畜注射睪酮會使其體內(nèi)脂肪含量顯著減少[39]。同樣，禽類去勢能提高脂肪沉積能力[15]，增加胸肌、腿肌肌內(nèi)脂肪含量[40]。研究表明，雄性激素（睪酮）主要通過成脂分化、脂質(zhì)沉積和脂質(zhì)分解等生物學通路影響動物的體脂總量和體脂分布。

成脂分化即前體脂肪細胞向成熟脂肪細胞分化的過程，其受多種成脂轉(zhuǎn)錄因子的高度調(diào)控。間充質(zhì)前體細胞接受成脂信號后定向分化為前體脂肪細胞，而后生長停止并經(jīng)歷分裂增殖和末端分化，最終生產(chǎn)成熟的、具有功能的脂肪細胞[41]。過氧化物酶體增殖復合物激活受體γ（PPARγ），CCAAT/增強子綁定蛋白α、β和δ（C/EBPα、C/EBPβ和 C/EBPδ），IGF-1以及糖皮質(zhì)激素受體在成脂分化中均具有重要調(diào)控作用[42]。實驗表明，雄激素（睪酮）能通過下調(diào)PPARγ等成脂因子的表達水平，顯著抑制成脂分化（表1）。睪酮和二氫睪酮能通過AR途徑激活Wnt信號通路，最終抑制3T3-L1和C3H10T1/2前體脂肪細胞的體外分化，顯著下調(diào)C/EBPα、C/EBPβ和PPARγ基因和蛋白的表達水平，降低脂肪細胞內(nèi)脂質(zhì)的沉積[30,43,44]。Fujioka等[45]研究指出，睪酮和脫氫表雄酮（睪酮類似物）均能顯著抑制鼠源3T3-L1、3T3-F442A和3T3-A31前體脂肪細胞的增殖和分化，并利用AR拮抗劑和RNA干擾技術(shù)同時證明了該效應對于AR信號通路的依賴性。Huang等[46]研究表明，AR敲除能激活鼠源骨髓間充質(zhì)干細胞的表皮生長因子受體（EGFR），進而激活下游ERK和Akt信號通路以提高細胞的自我更新能力。對人的研究表明，二氫睪酮能有效抑制不同解剖部位來源（腹部脂肪、腸系膜和大網(wǎng)膜）前體脂肪細胞的分化[47]，并且該效應沒有明顯的性別差異[48]。二氫睪酮處理后，人腹部皮下脂肪組織干細胞向前體脂肪細胞的分化會受到明顯擾亂，說明雄激素可以影響前體脂肪細胞的早期分化[49]。此外，利用脫氫表雄酮處理人皮下前體脂肪細胞系（Chub-S7），同樣能顯著抑制其增殖和分化[50]。在體動物實驗證明，去勢可以同時增加大鼠附睪和腎周原代前體脂肪細胞的增殖能力，增加附睪前體脂肪細胞的分化能力，相反降低腎周原代前體脂肪細胞分化能力。然而，去勢對其皮下原代前體脂肪細胞的增殖和分化能力均沒有顯著影響[51]。該結(jié)果與內(nèi)臟脂肪組織具有更高AR表達和更高雄激素敏感性吻合[52]。

脂質(zhì)沉積包括脂肪細胞對脂質(zhì)的吸收和合成。大部分研究中，雄激素（睪酮）可以降低脂肪細胞對脂質(zhì)的吸收和合成。補充睪酮可降低男性和女性皮下脂肪和內(nèi)臟脂肪組織中脂蛋白脂肪酶（LPL）的活性，進而降低其對甘油三脂的吸收[53]。去勢可誘導雄性日本獼猴脂肪組織中產(chǎn)生很小且多腔室的脂肪細胞，利用睪酮進行替代治療后，該效應得到明顯逆轉(zhuǎn)[54]。對雌性恒河猴腹膜離體培養(yǎng)后，采用二氫睪酮刺激脂肪組織后可提高其脂肪酸攝取能力，但是與胰島素同時處理時其脂肪酸攝取能力卻受到顯著抑制[54]。睪酮對脂質(zhì)沉積的影響也被證實與月經(jīng)周期相關(guān)。對經(jīng)期女性進行慢性睪酮治療后，其大網(wǎng)膜脂肪胰島素信號通路被顯著激活，其脂肪酸攝取也顯著增加[55]。

脂質(zhì)分解是指脂肪細胞內(nèi)甘油三酯水解的過程，其為機體組織提供脂肪酸作為能量物質(zhì)，并受到許多刺激因素的影響和調(diào)節(jié)[56]。脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）和激素敏感性脂肪酶（HSL）是脂肪水解過程中的2個關(guān)鍵酶。HSL受到脂肪細胞內(nèi)環(huán)腺苷酸依賴性激酶（CPKA）磷酸化后會轉(zhuǎn)移至脂滴執(zhí)行其脂質(zhì)分解作用[57]。在眾多藥物中，兒茶酚胺是對脂質(zhì)分解過程影響最顯著的一類，它作用于脂肪細胞膜的β腎上腺素受體，引起細胞內(nèi)環(huán)腺苷酸升高，進而激活蛋白激酶CPKA，最終激活細胞內(nèi)的脂肪分解反應[58]?，F(xiàn)有研究中，雄激素對脂質(zhì)水解作用的描述不盡相同。睪酮注射顯著增加了皮下脂肪組織中去甲腎上腺素介導的脂質(zhì)水解反應[53]，該結(jié)果在人[59]和鼠[60]源離體細胞研究中同樣得到了驗證。然而，雌性恒河猴的研究卻表明，睪酮的補充降低了黃體期機體脂質(zhì)水解的促進作用，同時睪酮處理后內(nèi)臟脂肪組織中HSL的表達也受到顯著抑制[55]。隨后研究發(fā)現(xiàn)，該效應受到AR[61]、HSL[62]以及腺苷酸環(huán)化酶的介導和調(diào)節(jié)。脫氫表雄酮能促進女性皮下原代脂肪細胞的脂質(zhì)水解反應，對其內(nèi)臟原代脂肪細胞無顯著影響；然而脫氫表雄酮對男性皮下和內(nèi)臟原代細胞的脂質(zhì)水解能力均無顯著影響[60]。盡管現(xiàn)有研究結(jié)論不盡相同，但睪酮對于脂質(zhì)水解過程的作用確實顯示出明顯的性別特異性。

5 去勢過程中的動物福利

動物福利是指滿足動物基本的自然需求，即享有不受饑渴的自由、生活舒適的自由、不受痛苦和傷害及疾病的自由、生活無恐懼和無悲傷的自由和表達天性的自由。隨著社會發(fā)展，國際上對于畜禽養(yǎng)殖過程中的動物福利問題日趨重視，而畜禽常用的手術(shù)去勢給動物帶來了長期的痛苦，影響了動物福利。給畜禽去勢是為了減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不必要的性行為和攻擊行為，消除公畜膻味，因此去勢只是市場需求。目前倡導在去勢手術(shù)前使用麻醉劑或止疼藥來降低去勢對畜禽動物造成的疼痛，對于術(shù)后創(chuàng)口消炎和護理也有相應要求。自從2012年起，歐盟國家法律已規(guī)定，動物手術(shù)去勢前要使用麻醉劑或止疼藥，并且自2018年起，將全面禁止手術(shù)去勢[63]，美國獸醫(yī)協(xié)會明確支持使用局部麻醉和止疼藥等必要的措施減輕或消除畜禽去勢時的疼痛[64]。但此方法耗時較長，并且存在藥效失效的可能性。除此之外，動物福利組織倡導畜禽生產(chǎn)者使用化學去勢[12]或者免疫去勢[63]等無創(chuàng)的去勢方法。另外，在羊或牛等陰囊在出生時便外露明顯的大家畜，提倡采用去勢夾或去勢環(huán)等方式阻斷睪丸血液供給，從而達到去勢的目的[63]?？傊中g(shù)去勢的方法已經(jīng)被淘汰，而以畜禽生產(chǎn)效應為目標的去勢疫苗，可解決養(yǎng)殖過程中的動物福利問題。

表 1 睪酮對前體脂肪細胞增殖和分化影響的相關(guān)研究

6 存在的問題與展望

迄今為止，去勢術(shù)已在畜禽生產(chǎn)中得到了廣泛應用，畜牧研究人員對畜禽去勢后所產(chǎn)生的行為、生理和肉品質(zhì)等變化進行了深入的研究，但是對于去勢所涉及表型變化背后的遺傳學和表觀遺傳學機制有待進一步深入研究。最常用的去勢方法為手術(shù)去勢，但由于存在術(shù)后感染和組織撕裂問題，給去勢動物帶來長期的痛苦，因此手術(shù)去勢過程中的動物福利是畜禽生產(chǎn)中不可回避的問題，新去勢方法的研發(fā)、手術(shù)去勢前的輔助藥物篩選、去勢后的疼痛程度評估等也需要更深入的研究。代替手術(shù)去勢的方法包括閹割前使用鎮(zhèn)定劑或進行麻醉、化學去勢和免疫去勢。但使用鎮(zhèn)定劑或進行麻醉耗時較長，而化學或免疫去勢成本高且存在豬肉膻味問題。除此之外，畜禽去勢還存在以下問題有待解決：畜禽去勢前健康狀況的評估；手術(shù)時間的選擇；如何避免切口愈合的時間過長；閹割過程中人畜的安全問題；閹割后畜禽的護理問題等?？傊绾巫畲笙薅忍岣呷葸^程中畜禽的福利水平，發(fā)揮去勢術(shù)的優(yōu)勢和應用范圍，培育出低膻味又能保持畜禽優(yōu)良性能的品系，開發(fā)具有降低家畜膻味的藥物將是當前乃至今后數(shù)十年內(nèi)去勢技術(shù)研究的方向。