桂西地區(qū)170例男性精液金屬元素濃度的比較研究

龐艷芳 元輝雄 梁治鵬 陳偲 陳興鴻 劉中林 于佩 韓夢然 陳文成

【摘要】目的研究不同精子質(zhì)量組男性精液鋁、鉛、鎘、鉻、錳濃度與精子質(zhì)量的關(guān)系。

方法收集2019年1月至2019年6月前來生殖中心就診的男性精液樣本170例，通過計算機輔助精子分析儀（CASA）行精液常規(guī)分析，根據(jù)精子質(zhì)量狀況分為對照組、少精子癥組、弱精子癥組和少弱精子癥組，并采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）對各組精液中鋁、鉛、鎘、鉻、錳濃度進行分析。

結(jié)果與對照組相比，弱精子癥組和少弱精子癥組受試對象精液鎘濃度較高，而鉻濃度較對照組低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）;弱精子癥組和少弱精子癥組受試對象精液鉻濃度與少精子癥組相比，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）;少精子癥組、弱精子癥組和少弱精子癥組受試對象精液中鋁、鉛、錳濃度與對照組相比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。進一步統(tǒng)計分析顯示，中、重度弱精子癥組精液鎘濃度較對照組高，鉻濃度較對照組低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

結(jié)論精液中高鎘與低鉻可能與非職業(yè)暴露于金屬污染環(huán)境的男性精子質(zhì)量差有關(guān)，可能導(dǎo)致弱精和少弱精子癥狀發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】精子質(zhì)量;重金屬;輕金屬;男性不育

中圖分類號：R683文獻標(biāo)志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2020.04.011

Comparativestudyonconcentrationsofmetalelementsinsemenof170meninwesternregionofGuangxi

PANGYanfang1，2，YUANHuixiong1，LIANGZhipeng3，CHENSi3，CHENXinghong1，LIUZhonglin1，YUPei2，HANMengran2，CHENWencheng1

（1.MedicalLaboratoryDepartmentofAffiliatedHospital，2.GraduateSchool，3.SchoolofMedicalLaboratory，YoujiangMedicalUniversityforNationalities，Baise533000，Guangxi，China）

【Abstract】ObjectiveToexploretherelationshipbetweenthecontentsofaluminium，lead，cadmium，chromiumandmanganeseinmalesemenandspermqualityindifferentspermqualitygroups.

MethodsSemensamplesof170menwhocametovisitreproductivecenterfromJanuarytoJune2019werecollected，androutinespermanalysiswasperformedbycomputer-assistedspermanalyzer（CASA）.Accordingtothequalityofsperm，theyweredividedinto4groups：controlgroup，oligospermiagroup，asthenospermiagroupandoligoasthenospermiagroup.Andthecontentsofaluminum，lead，cadmium，chromiumandmanganeseinsemenofeachgroupwereanalyzedbyinductivelycoupledplasmamassspectrometry（ICP-MS）.

ResultsTheconcentrationofcadmiumintheasthenospermiagroupandtheoligoasthenospermiagroupwerehigherthanthoseinthecontrolgroup，whilethechromiumconcentrationintheasthenospermiagroupandtheoligoasthenospermiagroupwerelowerthanthoseinthecontrolgroup，andthedifferenceswerestatisticallysignificant（P<0.05）.Comparedwiththeoligospermiagroup，thedifferencesofthechromiumconcentrationsoftheasthenospermiagroupandtheoligoasthenospermiagroupwerestatisticallysignificant（P<0.05）.Thedifferencesoftheconcentrationsofsemenaluminum，leadandmanganeseintheoligospermiagroup，theasthenospermiagroupandtheoligoasthenospermiagroupwerenotstatisticallysignificantwhilecomparingwiththoseinthecontrolgroup（P>0.05）.Furtheranalysisshowedthattheconcentrationsofcadmiuminmoderateandsevereasthenospermiagroupswerestatisticallyhigherthanthoseinthecontrolgroup，whiletheconcentrationsofchromiumwerestatisticallylowerthanthoseinthecontrolgroup，differenceswerestatisticallysignificant（P<0.05）.

ConclusionHighcadmiumandlowchromiuminsemenmayberelatedtothepoorspermqualityofmenwithoutoccupationalexposuretometal-contaminatedenvironments，whichmayleadtoasthenospermiaandoligoasthenospermiainmen.

【Keywords】spermquality;heavymetal;lightmetal;maleinfertility

世界衛(wèi)生組織預(yù)測，不孕不育將成為繼癌癥與心腦血管疾病之后威脅人類健康的第三大疾病，全球不孕不育發(fā)生率高達10%～15%，其中男性因素約占一半[1]，而導(dǎo)致男性不育最主要的原因為精子質(zhì)量差。近幾十年來，大樣本分析[2]已發(fā)現(xiàn)男性精子質(zhì)量呈下降趨勢。重金屬及一些輕金屬被認為是導(dǎo)致男性不育的元兇之一，男性生殖系統(tǒng)對有害物質(zhì)十分敏感，在有害物質(zhì)侵害時往往先于其他系統(tǒng)表現(xiàn)出機能障礙[3]。鋁（Al）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、錳（Mn）是存在于自然界中的金屬元素，由于人類社會工業(yè)等的飛速發(fā)展，環(huán)境金屬污染指數(shù)與人群接觸概率不可避免的增加，使之成為導(dǎo)致男性不育的重要外在因素[4]。本研究通過收集非職業(yè)性接觸金屬污染物的男性精液樣本，檢測精液樣本中的鋁、鉛、鎘、鉻、錳濃度，分析其與精子質(zhì)量參數(shù)的關(guān)系，探討其對男性精子質(zhì)量的影響，希望能為臨床診斷治療男性不育及公共預(yù)防提供幫助。

1對象與方法

1.1研究對象

收集2019年1月至2019年6月前來右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院生殖中心就診的男性精液樣本170例，根據(jù)精子質(zhì)量分析結(jié)果，參照WHO《人類精液檢查與處理實驗室手冊》（第五版）標(biāo)準(zhǔn)，將精子濃度<15×106/mL、其他精液常規(guī)分析結(jié)果正常者作為少精子癥組，納入研究30例;將前向運動精子百分比（PR%）<32%、其他精液常規(guī)分析結(jié)果正常者作為弱精子癥組，納入研究54例;將精子濃度<15×106/mL、PR%<32%及其他精液常規(guī)分析結(jié)果正常者作為少弱精子癥組，納入研究35例。同時收集來該院生殖中心門診就診的各項精液常規(guī)分析結(jié)果正常的健康男性精液樣本51例作為對照組。根據(jù)精子濃度分級標(biāo)準(zhǔn)，進一步將少精子癥組按嚴重程度進行分級：輕度少精子癥組（10×106/mL≤精子濃度<15×106/mL）、中度少精子癥組（5×106/mL≤精子濃度<10×106/mL）、重度（嚴重和極重）少精子癥組（精子濃度<5×106/mL）;根據(jù)精子活動力分級標(biāo)準(zhǔn)，進一步將弱精子癥組按嚴重程度進行分級：輕度弱精子癥組（20%≤PR%<32%）、中度弱精子癥組（10%≤PR%<20%）、重度（嚴重和極重）弱精子癥組（PR%<10%）。本研究中所有樣本的采集均執(zhí)行知情同意原則，并獲得右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院倫理委員會的審批。

1.2納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～55歲之間;②在桂西地區(qū)居住3年以上;③無生殖道感染、附睪炎等;④無泌尿系生殖系統(tǒng)外傷及遺傳學(xué)疾病家族史;⑤無明顯睪丸、附睪及輸精管等生殖系統(tǒng)器官的異常（包含隱睪、精索靜脈曲張、睪丸扭轉(zhuǎn)等）。排除標(biāo)準(zhǔn)：①煙酒濫用;②熬夜過頻;③長時間精神高度緊張;④職業(yè)暴露于鋁、鉛、鎘、鉻、錳及其他常見重金屬污染環(huán)境;⑤高溫、高電離輻射環(huán)境作業(yè);⑥性激素分泌不足;⑦服用損害生殖系統(tǒng)的藥物。

1.3研究方法

1.3.1精子質(zhì)量參數(shù)測定

所有病例組及對照組人員按照《世界衛(wèi)生組織人類精液檢查與處理實驗室手冊》（第五版）要求，禁欲2～7d后于門診取精室采用手淫法取精，精液樣本保存于無菌的精杯中置于37℃恒溫水浴箱中液化30～60min，取5～10μL精液置于計算機輔助精子分析儀（CASA）上行精液常規(guī)分析，按照相關(guān)規(guī)定操作流程分別測出精液量、pH值、精子濃度、精子活動力等結(jié)果。剩余精液收集后保存于低溫冰箱備用。

1.3.2鋁、鉛、鎘、鉻、錳濃度測定

將精液樣品解凍后，用渦旋震蕩法將樣品混勻，取1mL樣品置于經(jīng)10%超級純硝酸浸泡過夜的塑料離心管中，加入1mL硝酸，于電熱板上加熱至清亮;消解結(jié)束后，靜置冷卻至室溫，用超純水定容至刻度10mL，用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）進行檢測。連續(xù)測定3次，取均數(shù)作統(tǒng)計分析。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS17.0軟件處理，計量資料符合正態(tài)分布，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用單因素方差分析（ANOVA），方差齊者組間兩兩比較采用SNK-q法檢驗，方差不齊者組間兩兩比較用Games-Howell法檢驗，檢驗水準(zhǔn)：α=0.05，雙側(cè)檢驗。

2結(jié)果

2.1受試對象的一般資料與精液參數(shù)

各組受試對象年齡、精液量、精液pH值等方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。少精子癥組及少弱精子癥組與對照組相比，弱精子癥組與少精子癥組相比，少弱精子癥組與弱精子癥組相比，在精子濃度方面差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。弱精子癥組和少弱精子癥組與對照組相比，弱精子癥組及少弱精子癥組與少精子癥組相比，在前向運動精子百分比方面差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

2.2各組受試對象精液鋁、鉛、鎘、鉻、錳濃度比較

與對照組相比，少精子癥組、弱精子癥組和少弱精子癥組受試對象精液中鋁、鉛、錳濃度均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），弱精子癥組和少弱精子癥組受試對象精液鎘濃度高于對照組（P<0.05），而鉻濃度低于對照組（P<0.05），與少精子癥組相比，弱精子癥組和少弱精子癥組受試對象精液鉻濃度差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表2。

2.3不同輕重程度少精子癥組、弱精子癥組金屬元素濃度比較

輕、中、重度少精子癥組精液鋁、鉛、鎘、鉻、錳濃度與對照組相比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。見表3。輕、中、重度弱精子癥組精液鋁、鉛、錳濃度與對照組相比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），中、重度弱精子癥組精液鎘濃度較對照組高，鉻濃度較對照組低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表4。

精子質(zhì)量是評價男性生育力最直接和最主要的依據(jù)，精子具有正常的形態(tài)、數(shù)量與功能等是使其能夠通過子宮到達輸卵管壺腹部與卵子結(jié)合完成受精的重要保障。而隨著工業(yè)化發(fā)展，人類采礦活動及金屬物質(zhì)在日常生活中應(yīng)用的廣泛性，日益嚴重的金屬污染已成為威脅男性生殖健康的嚴重問題。金屬物質(zhì)的毒性作用作為影響男性生殖健康的重要外部因素，也日益受到人們關(guān)注。

鋁為輕金屬，是自然界中含量最豐富的金屬元素，廣泛應(yīng)用于航空、建筑、汽車等工業(yè)和水處理、食品添加劑、炊具、醫(yī)藥、顏料、化妝品、造紙、阻燃劑、填充劑及其他鋁制品中，涉及生活中的方方面面。鉛、鎘、鉻、錳均為重金屬元素。鉛和鎘是兩種主要的有毒重金屬之一，鉛毒性大、累積性強，可與體內(nèi)一系列蛋白質(zhì)、酶和氨基酸結(jié)合，干擾機體正常的生理生化活動[5];鎘在自然界中含量很低，為稀有元素，其半衰期長，被人體吸收后可形成鎘硫蛋白，在人體內(nèi)蓄積并導(dǎo)致慢性中毒，引起健康障礙[6]。鉻和錳均為體內(nèi)微量元素之一，其缺乏或過量都可能產(chǎn)生有害影響，鉻可以與核酸結(jié)合，并且是葡萄糖、某些蛋白質(zhì)和脂質(zhì)代謝不可或缺的一部分[5];錳對于維持體內(nèi)許多生化和細胞反應(yīng)的正常功能及調(diào)節(jié)至關(guān)重要，是正常射精、精子發(fā)生和精子運動所必需的[7]。高水平接觸鋁、鉛、鎘、鉻、錳對生殖健康的不利影響在許多實驗動物模型和職業(yè)暴露男性的研究中已得到了證實[3，5，7～9]，但不同研究對于這些金屬元素與非職業(yè)暴露的普通人群或非高水平接觸的雄性動物間的關(guān)系仍存在差異。法國的KLEIN等[10]對62例具有生育問題的男性精液樣本進行研究發(fā)現(xiàn)，精子數(shù)量下降患者精液中鋁濃度較高。ONUL等[11]研究192名沒有職業(yè)性鉛暴露的可育和不育男性血液和精液中鉛的濃度與生殖的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)高鉛水平與精液質(zhì)量低有關(guān)。LI等[12]分析587名沒有職業(yè)性接觸鎘的男性精液質(zhì)量與鎘的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)血清高鎘水平與精子活動力下降及形態(tài)異常有關(guān)。而ZENG等[13]研究了394名非職業(yè)暴露的男性尿液中包含鉛、鎘、鉻、錳在內(nèi)的13種金屬濃度與精液質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)果顯示精液質(zhì)量較好和質(zhì)量較差的男性之間鉛、鎘、鉻、錳濃度均未存在統(tǒng)計學(xué)差異。WANG等[14]也分析了尿液中包含鋁、鉛、鎘、鉻、錳在內(nèi)的18種金屬濃度與男性生殖健康的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)錳可能與誘導(dǎo)精子細胞凋亡有關(guān)，而鋁、鉛、鎘、鉻濃度則均未顯示出統(tǒng)計學(xué)關(guān)聯(lián)。

本研究分析了170名非職業(yè)性接觸金屬物質(zhì)的男性精液中鋁、鉛、鎘、鉻、錳濃度與精子質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)果顯示，弱精子癥組及少弱精子癥組與對照組相比精液中鎘濃度較高，同時精液鉻濃度較低，弱精子癥組和少弱精子癥組精液鉻濃度與少精子癥組相比，差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義，少精子癥組、弱精子癥組和少弱精子癥組受試對象精液中鋁、鉛、錳濃度與對照組相比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，提示精液中高鎘與低鉻可能對男性弱精和少弱精的產(chǎn)生具有一定的作用。進一步分析不同輕重程度少、弱精子癥組精液中這些金屬元素存在的差異，發(fā)現(xiàn)中、重度弱精子癥組精液中鎘濃度較對照組高，鉻濃度較對照組低。由于不同研究所納入的研究對象存在差異，同時因男性不育是一個復(fù)雜的疾病，盡管研究人員為確定男性不育的根本原因做出了許多努力，但仍有70%的病例原因不明[15]，研究過程中可能存在著許多潛在混雜因素，導(dǎo)致了不同研究結(jié)果可能存在一定的差異。我們的研究結(jié)果支持了LI等[12]研究所顯示的非職業(yè)性接觸金屬物質(zhì)的精子質(zhì)量差與鎘水平較高有關(guān)的觀點，同時許多研究均顯示鎘對生殖的影響主要為導(dǎo)致精子活動力下降[6，12]，本研究也顯示弱精子癥組與少弱精子癥組鎘濃度較高，而少精子癥組鎘濃度與對照組相比未存在統(tǒng)計學(xué)差異。雖然KOLAHIAN等[16]研究發(fā)現(xiàn)用鉻作為補充劑增加了糖尿病大鼠精子存活率和附睪精子數(shù)量，但人體是否存在鉻缺乏癥以及受其影響的人群目前尚不明確，由于鉻具有誘變和致癌作用，許多研究者對補充鉻的毒性和安全性表示擔(dān)憂[17]，因此，盡管本研究結(jié)果初步顯示了弱精和少弱精子癥組精液鉻濃度較低，但鉻與雄性生殖的關(guān)系仍需進行更深入的研究與探討。

我們的研究結(jié)果初步表明，非職業(yè)性接觸金屬元素的男性精液中高鎘與低鉻可能與弱精和少弱精子癥發(fā)生有關(guān)，鋁、鉛、錳濃度在非職業(yè)暴露的精子質(zhì)量異常和精子質(zhì)量正常的男性精液中未存在統(tǒng)計學(xué)差異，為男性不育的病因及預(yù)防研究等提供了一定的依據(jù)。然而由于男性不育及精子損傷是一個復(fù)雜的疾病，我們并不能排除潛在混雜因素的影響，同時由于本研究納入的樣本量較小，仍需在非職業(yè)性接觸的普通人群中進行更大樣本量的分析以確證這些金屬元素與普通人群精子質(zhì)量的關(guān)系。

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（收稿日期：2020-01-14修回日期：2020-04-03）

（編輯：梁明佩）

基金項目：廣西高校科學(xué)技術(shù)研究項目（ZD2014099）;廣西醫(yī)療衛(wèi)生適宜技術(shù)開發(fā)與推廣應(yīng)用項目（S2018106）;百色市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目（百科20182515）

作者簡介：龐艷芳，女，初級檢驗技師，在讀碩士研究生，研究方向：生殖免疫。E-mail：pyf930203@163.com

通信作者：陳文成。E-mail：cwcch3268@163.com

[本文引用格式]龐艷芳，元輝雄，梁治鵬，等.桂西地區(qū)170例男性精液金屬元素濃度的比較研究[J].右江醫(yī)學(xué)，2020，48（4）：290-295.