維生素D與男性生殖的研究進(jìn)展

劉 斌（綜述），繆 珩（審校）

（南京醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，南京 210011）

不孕不育是一個(gè)復(fù)雜的疾病，涉及醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)、心理等多個(gè)方面，目前其發(fā)病率已高達(dá)15%［1］。不孕不育癥主要包括女性不孕和男性不育。隨著社會(huì)環(huán)境的改變以及生活方式的多樣性，男性不育導(dǎo)致的生殖障礙幾乎高達(dá)50%以上，諸多因素中以精液質(zhì)量異常為主要原因［2］，是目前臨床治療難題。多項(xiàng)研究顯示，維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）在雄（男）性生殖器官組織中存在較高表達(dá)，這提示VDR可能參與了雄（男）性生殖的生理過(guò)程［3-5］。經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，維生素D缺乏可直接引起雄性不育，可能與精子數(shù)量或活性下降有關(guān)［6］。近年來(lái)，隨著研究的深入，不斷有新的理論提出，研究提示維生素D缺乏可導(dǎo)致精子質(zhì)量和數(shù)量顯著下降，性激素降低以及參與生殖腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，因而導(dǎo)致男性不育［7-8］?，F(xiàn)就近年來(lái)維生素D與男性生殖有關(guān)的研究進(jìn)展予以綜述。

1 維生素D概述

維生素D作為一種脂溶性激素，是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);其主要來(lái)源于皮膚，皮膚中的7脫氫膽固醇經(jīng)紫外線照射后轉(zhuǎn)化為維生素D，體內(nèi)維生素D經(jīng)肝臟羥化生成25-羥基維生素D［25-dihydroxy vitamin D，25（OH）D］;25（OH）D為體內(nèi)主要儲(chǔ)存形式且是評(píng)估循環(huán)維生素D狀態(tài)的最佳指標(biāo)，再經(jīng)腎臟羥化生成1，25-二 羥 維 生 素 D3［1，25-dihydroxyvitamin D3，1，25-（OH）2D3］即活性維生素D，其通過(guò)與核受體——VDR結(jié)合發(fā)揮作用;1，25-（OH）2D3具有激素樣生理特性，不僅參與機(jī)體鈣穩(wěn)態(tài)、骨代謝、調(diào)控細(xì)胞增殖分化及調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答等多個(gè)生理進(jìn)程［9］;還與癌癥、自身免疫性疾病、心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)［10］。早在20世紀(jì)90年代就有動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)維生素D缺乏與男性不育癥有關(guān);目前越來(lái)越多的研究表明，維生素D缺乏與男性不育的患病風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)，主要與男性生殖過(guò)程（如精子發(fā)生、性激素水平以及生殖腫瘤等）關(guān)系密切［7-8］，在男性不育癥的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

2 維生素D與男性生殖的關(guān)系

2.1 維生素D與男性生殖道 作為維生素D靶器官的先決條件之一是該器官上必須有VDR的表達(dá)。大量研究證實(shí)，VDR和維生素D代謝酶表達(dá)于睪丸支持細(xì)胞、生殖細(xì)胞、睪丸間質(zhì)細(xì)胞、精子以及男性生殖道上皮細(xì)胞［3-5］。研究表明，VDR在睪丸內(nèi)與1，25-（OH）2D3具有高親和力，這提示血清內(nèi)1，25-（OH）2D3可能為生殖腺 VDR活化所必需［11-12］。再者，維生素D在靶器官發(fā)生一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)不僅依賴循環(huán)中1，25-（OH）2D3水平，還需要 CYP2R1/CYP27B1（25-hydroxylase/1α-hydroxylase）和 CYP24A1（25-hydroxyvitamin-D3-24-hydroxylase）的參與，因細(xì)胞內(nèi)1，25-（OH）2D3水平受兩者編碼的蛋白調(diào)控，從而激活或者滅活1，25-（OH）2D3或25（OH）D，這表明生殖器官能調(diào)節(jié)局部維生素D的反應(yīng)［3-5，10］。此外，Blomberg等［13］研究發(fā)現(xiàn)，CYP24A1特異表達(dá)于精子環(huán)，且其在精子環(huán)表達(dá)百分比與精子質(zhì)量（如精子總數(shù)、精子濃度、精子活力以及精子形態(tài)）呈正比，因此CYP24A1陽(yáng)性表達(dá)率可作為評(píng)估精子質(zhì)量的一個(gè)預(yù)測(cè)指標(biāo)。

2.2 維生素D與性激素

2.2.1 睪酮 睪酮是睪丸間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的一種性激素，對(duì)男性生殖具有重要作用。在胎兒期睪酮的分泌主要受人絨毛膜促性腺激素的調(diào)控，而后直至成人期主要受垂體分泌的黃體生成素的調(diào)節(jié)［8］。而黃體生成素誘導(dǎo)類固醇激素的合成是通過(guò)增加環(huán)腺苷一磷酸的分泌和睪丸間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度進(jìn)行的，故可推測(cè)1，25-（OH）2D3對(duì)睪酮的作用可能是通過(guò)調(diào)節(jié)上述鈣依賴性黃體生成素應(yīng)答實(shí)現(xiàn)的［14］。近期，歐洲一項(xiàng)多中心橫斷面研究揭示，25（OH）D與體內(nèi)總的或游離睪酮呈正相關(guān)，與雌二醇和黃體生成素呈負(fù)相關(guān)，并發(fā)現(xiàn)維生素D濃度具有季節(jié)波動(dòng)性;同時(shí)該研究還觀察到，維生素D缺乏個(gè)體睪酮水平低下，并且在調(diào)整潛在的混雜因素后，維生素D水平仍與代償性性腺功能減退有關(guān)［15］。另一項(xiàng)納入2299例男性的歐洲大隊(duì)列研究表明，游離25（OH）D水平與睪酮和游離雄激素指數(shù)呈正相關(guān);調(diào)整可能的混雜因素后，發(fā)現(xiàn)在同樣的季節(jié)波動(dòng)模式下，25（OH）D水平與睪酮和游離雄激素指數(shù)仍具有相關(guān)性［16］。此外，美國(guó)一項(xiàng)關(guān)于男性的研究顯示了同樣的結(jié)果，進(jìn)一步表明，25（OH）D水平與總睪酮和游離睪酮具有相關(guān)性，但只在25（OH）D（＜75～85 nmol/L）低水平時(shí)呈線性相關(guān)［17］。

2.2.2 雌激素 在男性和女性體內(nèi)均存在雌激素和雌激素受體ER（estrogen receptor，ER），只是其在兩者中的濃度和表達(dá)量不同而已。在生物體內(nèi)雌激素的合成需要一種關(guān)鍵酶即芳香化酶，芳香化酶基因表達(dá)于所有生殖道組織，超過(guò)60%的睪丸芳香化酶來(lái)自于生殖細(xì)胞［18］。CYP19A1基因編碼的芳香化酶能調(diào)節(jié)睪酮與雌激素之間的轉(zhuǎn)化，1，25-（OH）2D3與CYP19A1基因啟動(dòng)子區(qū)域的維生素D反應(yīng)元件結(jié)合，對(duì)特定組織芳香化酶進(jìn)行調(diào)控［6，19-20］，其調(diào)節(jié)功能的不同取決于靶組織啟動(dòng)子活性［18-19，21］。體外研究證實(shí)，未成年大鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞芳香化酶表達(dá)的增加是由1，25-（OH）2D3介導(dǎo)的［20］。兩個(gè)關(guān)于 VDR缺失小鼠模型實(shí)驗(yàn)也表明，1，25-（OH）2D3在睪丸和附睪對(duì)雌激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有顯著影響，一個(gè)表現(xiàn)為睪丸芳香化酶水平降低、促性腺激素代償性增加［6］;另一個(gè)表現(xiàn)為促性腺激素水平正常、ER（ERβ和ERα）表達(dá)發(fā)生改變［13］。VDR缺失小鼠模型的生殖表型并不完全一致［6］，但VDR缺失小鼠與ERα缺失小鼠表現(xiàn)相似，均表現(xiàn)為精子活力低下及不育率增加，這可能是因?yàn)椴G丸和附睪頭的液體重吸收能力下降所致［22-23］。Hess等［24］的研究揭示，VDR和ER同時(shí)表達(dá)于男性生殖器官的同一個(gè)細(xì)胞;Kinuta等［6］研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)VDR缺失小鼠，補(bǔ)充鈣和雌激素后能逆轉(zhuǎn)精子發(fā)生和精子活力下降，兩者進(jìn)一步支持了VDR和雌激素在男性生殖器官的關(guān)系。另有文獻(xiàn)報(bào)道，在老年男性血清雌激素水平與25（OH）D呈負(fù)相關(guān)［11］，而在健康青年男性血清雌激素水平與25（OH）D并無(wú)關(guān)聯(lián)［25-26］。

2.3 維生素D與精子 男性生育能力的評(píng)估主要是對(duì)精液的常規(guī)分析（如精子質(zhì)量、活力和形態(tài)等）。研究發(fā)現(xiàn)，精子本身存在VDR，主要位于精子的頭部和頸部［4，10］。對(duì)VDR缺失裸小鼠生殖能力的全面研究發(fā)現(xiàn)，精子數(shù)量（40%）和精子活力（9倍）明顯下降，從而導(dǎo)致不育［6］。VDR剔除雄性小鼠亦表現(xiàn)為精子數(shù)量下降和活力降低［27］。一項(xiàng)橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，維生素D缺乏（＜25 nmol/L）或不足（＜50 nmol/L）的男性精子活力明顯較維生素D充足男性低下［12，28-29］。來(lái)自普通人群［12］、生育男性［29］和不育男性［28-29］的研究表明，維生素 D與精子活力呈正相關(guān)。另一項(xiàng)關(guān)于維生素D充足的青年男性隊(duì)列研究報(bào)道，25（OH）D與精子活力有明顯的正相關(guān)趨勢(shì)［25］。此外，一項(xiàng)小規(guī)模研究也表明，血清維生素D為50～125 nmol/L的男性，其活力精子比血清維生素D＜50 nmol/L和＞125 nmol/L的男性多［26］。另有兩項(xiàng)研究表明，精子形態(tài)與血清25（OH）D 呈正相關(guān)［26，29］;然而，有的研究卻發(fā)現(xiàn)，血清25（OH）D與精子總數(shù)、精子濃度、抑制素B或卵泡刺激素?zé)o相關(guān)性［12，25，28-29］。在人類精子中，1，25-（OH）2D3可以增加膽固醇的流出、酪氨酸蛋白磷酸化、蘇氨酸蛋白磷酸化及細(xì)胞的生存力;此種作用也表現(xiàn)出反饋抑制，即低水平激素促進(jìn)該作用，高水平反而抑制該作用，這與精子在雌性生殖道的頂體反應(yīng)有關(guān)［11］。除此之外，維生素D還可通過(guò)與相關(guān)受體的結(jié)合，增強(qiáng)精子的能動(dòng)性和頂體酶活性，增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平，從而使其獲得受精能力［30］。

2.4 維生素D與生殖腫瘤 維生素D不僅在成年期具有重要作用，研究發(fā)現(xiàn)，其在人類生殖母細(xì)胞、未成熟的睪丸支持細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞也有VDR表達(dá)，這高度表明維生素D對(duì)早期生殖腺發(fā)育具有作用［31］。但目前并未有研究報(bào)道有關(guān)維生素D對(duì)胎兒生殖腺發(fā)育的影響，研究主要側(cè)重于維生素D與睪丸生殖細(xì)胞腫瘤細(xì)胞之間的關(guān)系，由此推斷或預(yù)測(cè)兩者間的關(guān)系。睪丸生殖細(xì)胞腫瘤是年輕男性中最常見(jiàn)的實(shí)體腫瘤，源自于原位癌［32］。青春期后，原位癌細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，形成侵襲性精原細(xì)胞瘤或非精原細(xì)胞瘤［33］。大部分體細(xì)胞瘤發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化期間，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞伴有VDR和維生素D代謝酶的改變［34-35］，這種變化意味著兩者可能參與了癌癥的發(fā)生和發(fā)展，因?yàn)?，25-（OH）2D3在大多數(shù)腫瘤細(xì)胞中促進(jìn)其分化，抑制其增殖［36］。VDR和維生素D代謝酶顯著高表達(dá)于原位癌，但在原位癌轉(zhuǎn)化為侵襲性精原細(xì)胞瘤時(shí)兩者表達(dá)量下降，轉(zhuǎn)化為惡性胚胎癌時(shí)兩者不表達(dá)，而在原位癌向惡性胚胎瘤去分化過(guò)程中表達(dá)下降［37］。換句話說(shuō)，睪丸生殖細(xì)胞腫瘤中維生素D代謝機(jī)制反應(yīng)腫瘤的分化狀態(tài)。多能惡性胚胎癌的特征在于VDR和維生素D代謝酶表達(dá)缺失，但當(dāng)惡性胚胎癌開(kāi)始分化為其他組織類型時(shí)，VDR和維生素D代謝酶的表達(dá)被重新誘導(dǎo)并伴有多潛能因子的下調(diào)［37］;Jorgensen等［38］的研究證實(shí)了這一點(diǎn)。此外，用1，25-（OH）2D3或骨化三醇治療許多體細(xì)胞癌，發(fā)現(xiàn)其具有增殖抑制作用，并能增加癌細(xì)胞對(duì)化療藥物順鉑的敏感性;這種現(xiàn)象可能與睪丸生殖腫瘤有關(guān)，因睪丸癌對(duì)順鉑的耐賴藥性在很大程度上取決于VDR調(diào)節(jié)的p21基因［39］。以上研究均從側(cè)面說(shuō)明維生素D與男性生殖存在密切關(guān)系。

3 小結(jié)

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究均表明，維生素D與男性生殖能力關(guān)系十分密切，但其確切機(jī)制尚不清楚。目前調(diào)查顯示，人群維生素D缺乏較為普遍，因此在臨床上應(yīng)該重視維生素D水平的監(jiān)測(cè)，并對(duì)維生素D缺乏者進(jìn)行維生素D或維生素D類似物的適量補(bǔ)充以及生活方式的指導(dǎo)（如增加陽(yáng)光照射及健康知識(shí)教育等）。但維生素D的攝入或者治療劑量以及治療時(shí)間長(zhǎng)短，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。另外，有關(guān)國(guó)人維生素D與男性不育的研究目前仍較少，因此對(duì)維生素D在生殖方面功能的深入研究，將為男性不育癥的治療提供新的思路，值得進(jìn)一步探討。

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