腫瘤及其治療對(duì)男性患者生育力的影響及遺傳風(fēng)險(xiǎn)分析

劉曉華 伍嘉寶綜述 唐運(yùn)革審校

廣東省計(jì)劃生育科學(xué)技術(shù)研究所/國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)男性生殖與遺傳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省人類(lèi)精子庫(kù)(廣州,510600),

腫瘤發(fā)病率的持續(xù)增加,嚴(yán)重危害人類(lèi)健康。據(jù)統(tǒng)計(jì),僅中國(guó)2013年腫瘤新發(fā)病例數(shù)就達(dá)到368.2萬(wàn)[1]。在過(guò)去20年,基于腫瘤早期診斷方法和治療方案的改進(jìn),有超過(guò)75%的年輕腫瘤患者群體可長(zhǎng)期生存。與此同時(shí),如何滿足腫瘤患者愈后高質(zhì)量生活的需求顯得尤為重要。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示50%以上經(jīng)治療的年輕男性腫瘤患者有生育子代的意愿,其中未生育者占該群體的75%[2]。本文將對(duì)腫瘤自身及治療是否對(duì)患者生育力造成影響以及是否存在遺傳風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行闡述。

1 腫瘤自身對(duì)男性患者生育力的影響

腫瘤自身會(huì)影響男性生育力,甚至造成無(wú)精子癥。明確腫瘤自身對(duì)男性患者生育能力的影響,有助于患者選擇生育力保存的方式和時(shí)機(jī)。腫瘤自身所導(dǎo)致的激素分泌及代謝異常可能是影響男性精液質(zhì)量的主要因素,其分泌的內(nèi)源性物質(zhì)導(dǎo)致的應(yīng)激反應(yīng)使得男性腫瘤患者的生殖類(lèi)激素紊亂;其次腫瘤導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)不良、高熱、細(xì)胞因子釋放也與男性腫瘤患者的精液質(zhì)量息息相關(guān)。

一項(xiàng)包括764名男性腫瘤患者的統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),64%的患者在治療前即出現(xiàn)精液參數(shù)異常,約12%的患者因無(wú)精子癥或極度少精子癥失去自精保存機(jī)會(huì)[3],而這其中睪丸腫瘤患者的自存精失敗風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)大于其他類(lèi)型的腫瘤[4]。研究發(fā)現(xiàn)睪丸腫瘤患者精子濃度中位數(shù)為18×106/ml,其中35%患者為少精子癥、12.7%為重度少精子癥、4.1%為無(wú)精子癥,與其他腫瘤類(lèi)型相比,患者精子濃度顯著性下降,其中少精子癥患者比例顯著上升[5]。雖然大部分學(xué)者認(rèn)可睪丸腫瘤對(duì)精子質(zhì)量的負(fù)面影響,但也有研究指出睪丸腫瘤患者自存精時(shí)精液質(zhì)量與其他腫瘤類(lèi)型不存在顯著差異。除睪丸腫瘤外,好發(fā)于生育年齡的白血病、霍奇金淋巴瘤等也會(huì)對(duì)男性生育力造成損傷[6]。Depal o等[7]研究指出霍奇金淋巴瘤、血液腫瘤患者的精液量及精子濃度顯著降低。另一項(xiàng)回顧性分析結(jié)果顯示,淋巴性白血病對(duì)精液參數(shù)影響甚于睪丸腫瘤[8]。但也有文獻(xiàn)認(rèn)為霍奇金淋巴瘤對(duì)精液質(zhì)量的影響仍存有爭(zhēng)議[9]。腫瘤自身影響精液的生物學(xué)機(jī)制涉及多個(gè)因素:①過(guò)多的甲胎蛋白和β-h CG的分泌,擾亂垂體性腺軸進(jìn)而抑制精子發(fā)生;②細(xì)胞毒性免疫反應(yīng)阻礙精子生成;③淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)導(dǎo)致的細(xì)胞因子分泌增多及活性氧過(guò)剩,破壞血睪屏障引發(fā)免疫攻擊。

值得注意的是,腫瘤自身除影響男性患者精液質(zhì)量外,精子冷凍過(guò)程中的低溫耐受性與正常人相比也存在顯著差異[10-11]。其中骨髓性白血病、淋巴性細(xì)胞腫瘤及睪丸腫瘤的精子低溫敏感性較高,表現(xiàn)冷凍過(guò)程中的低復(fù)蘇率,所以在自精保存時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加精子數(shù)量。

2 腫瘤治療對(duì)男性患者生育力的影響

腫瘤的治療對(duì)男性生育力的影響已得到男科臨床醫(yī)生及研究人員的廣泛認(rèn)可,但是不同的化療方案及放療策略對(duì)男性生育力的影響存在一定的差異,癌癥靶向及免疫抗體類(lèi)藥物的應(yīng)用也可能影響男性正常的生精功能。

2.1 腫瘤傳統(tǒng)治療方案對(duì)男性生育力的影響

放化療可造成“一過(guò)性”或者永久性的生精功能損傷。生殖腺對(duì)于放療異常敏感,其損傷程度取決于放射野的大小,放射總劑量及分割放療方案的采用[12]。雖然分割放療方案可保證治療效果,但阻礙了生殖腺損傷后的自我修復(fù)。當(dāng)放射劑量在0.1～1.2Gy時(shí)就會(huì)阻礙精子發(fā)生過(guò)程,超過(guò)4 Gy可能導(dǎo)致不可逆的生精障礙[13]?；煂?duì)生殖腺的副作用主要取決于化療藥物的類(lèi)別、劑量、使用周期、是否聯(lián)合以及患者年齡等因素[14]。大多數(shù)的化療藥物都存在生殖毒性,比如甲基芐肼、鉑類(lèi)及烷化劑等。與放療相似,睪丸生精上皮也易受化療藥物的干擾,進(jìn)而導(dǎo)致男性患者少精子或無(wú)精子癥。

患者治療前的生育力評(píng)估可以作為生精能力恢復(fù)的一個(gè)重要指標(biāo),其次化療藥物的選用也是一重要因素。比如在霍奇金淋巴瘤的治療中,使用MVPP方案(氮芥、長(zhǎng)春花堿、甲基芐肼、強(qiáng)的松)的患者在治療結(jié)束后約有90%出現(xiàn)無(wú)精子癥并伴隨FSH升高[15];經(jīng) MOPP方案(氮芥、長(zhǎng)春新堿、甲基芐肼、強(qiáng)的松)超過(guò)3個(gè)周期后的1年內(nèi)無(wú)精子癥發(fā)生率可達(dá)85%～90%[16];而當(dāng)MOPP結(jié)合ABVD方案(阿霉素、博來(lái)霉素、敏畢瘤凍晶、達(dá)卡巴仁)后生殖毒性顯著降低,約有40%的患者在2年左右可以恢復(fù)生精功能[17];單獨(dú)使用ABVD方案后12個(gè)月,約有90%的患者可恢復(fù)精液質(zhì)量[18]。另外,常用的鉑類(lèi)化療藥物對(duì)比環(huán)磷酰胺表現(xiàn)出較低的生殖毒性,使用鉑類(lèi)藥物化療后的男性患者大約有55%～80%可以恢復(fù)生精功能[19],相反,由于環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)各階段生殖細(xì)胞凋亡,當(dāng)白血病患者聯(lián)合全身放射治療時(shí)約有83%出現(xiàn)永久性不育[20]。除生精功能恢復(fù)能力外,治療后精液質(zhì)量的恢復(fù)周期也是一個(gè)需要關(guān)注的問(wèn)題。有報(bào)道稱(chēng)睪丸生殖細(xì)胞腫瘤精液濃度及活力恢復(fù)多出現(xiàn)在治療后的3～6個(gè)月,小劑量化療后12個(gè)月精液濃度及活力開(kāi)始恢復(fù),24個(gè)月后部分男性精液濃度及活力恢復(fù)正常水平[21]。也有文章指出,腫瘤患者精液質(zhì)量的恢復(fù)可能需要5年甚至更久,在睪丸生殖細(xì)胞腫瘤患者治療1年后63%可恢復(fù),5年后這個(gè)比例將提升至80%[22]。另外腫瘤的其他治療方案如睪丸切除術(shù)及相關(guān)并發(fā)癥也會(huì)導(dǎo)致男性生育力的下降[23]。

2.2 前沿靶向及免疫治療對(duì)男性生育力的影響

靶向與免疫類(lèi)抗癌藥物近年來(lái)成為抗腫瘤治療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),該類(lèi)藥物通常針對(duì)特定的受體、生長(zhǎng)因子或信號(hào)通路設(shè)計(jì)。

作為慢性髓性白血病(CML)一線治療藥物的伊馬替尼,在男性患者使用后其精子濃度、活力、存活率等都顯著降低,該小分子可穿透血–睪屏障影響男性生育力但對(duì)睪丸結(jié)構(gòu)及性激素水平無(wú)顯著影響[24]。索拉非尼在雄性小鼠模型中的研究也觀察到了類(lèi)似的現(xiàn)象[25]。另外,硼替佐米的使用可導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的睪丸功能損傷,包括生精細(xì)胞的凋亡增加,性激素改變,生精阻滯,睪丸重量改變,生精小管長(zhǎng)度減少,精子濃度減少等[26]。其機(jī)制可能是氧化損傷的增加及A MP活化蛋白激酶的誘導(dǎo)活化進(jìn)而促使生精細(xì)胞凋亡并干擾支持細(xì)胞-生精細(xì)胞間錨定連接,最終干擾正常的生精過(guò)程[27]。經(jīng)達(dá)沙替尼治療后長(zhǎng)期生存的慢性髓細(xì)胞樣白血病患者中59%的女性患者可自然受孕,48%男性患者保持生育力,但妊娠結(jié)局存在較大差異,治療后自然受孕的女性患者中僅33%可生育正常嬰兒,39%選擇性流產(chǎn)及17%自發(fā)性流產(chǎn),11%異常妊娠。與之相比,治療后的男性患者生育結(jié)局良好,91%的男性患者子代出生時(shí)未見(jiàn)異常[28]。

免疫抑制劑類(lèi)的單克隆抗體治療原理在于解除免疫抑制而達(dá)到激活免疫系統(tǒng)進(jìn)而消滅癌細(xì)胞的目的,因此一般伴隨機(jī)體免疫系統(tǒng)平衡破壞。有證據(jù)顯示FDA批準(zhǔn)的PD-L1抗體Atezolizu mab存在一定的生殖毒性,在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中免疫排斥反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的增加會(huì)導(dǎo)致孕期胎兒的死亡;另一個(gè)獲批應(yīng)用于膀胱癌治療的PD-1抗體KEYTRUDA在食蟹猴的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)對(duì)生殖器官的影響,是否對(duì)生育能力造成影響仍然未知[29]。

隨著越來(lái)越多的癌癥治療生物制劑開(kāi)發(fā)及臨床應(yīng)用的批準(zhǔn),我們期待看到更多關(guān)于該類(lèi)藥物對(duì)生育力影響的相關(guān)報(bào)道,這有助于對(duì)男性腫瘤患者治療前后生育力做出準(zhǔn)確的評(píng)估并提前做好應(yīng)對(duì)方案。

3 男性腫瘤患者的遺傳風(fēng)險(xiǎn)分析

在生育年齡人群中腫瘤幸存者占較大比例,雖然抗腫瘤治療后其精液質(zhì)量可恢復(fù)并可自然受孕生育子代,但腫瘤幸存者精子的安全性仍然存在爭(zhēng)議。

3.1 染色體與DNA

首先腫瘤患者自身細(xì)胞會(huì)因?yàn)楦邉┝康姆暖熀突熕幬飺p傷DNA進(jìn)而誘發(fā)第二原發(fā)癌[30];其次放化療會(huì)導(dǎo)致的精子染色體非整倍體和DNA碎片率的增加[31]。研究發(fā)現(xiàn),男性腫瘤患者精子非整倍體率的最高點(diǎn)出現(xiàn)在BEP方案化療后的6個(gè)月,在18個(gè)月后才顯著下降,化療后2年仍可檢測(cè)到精子DNA損傷和染色體的裝配異常[32]。基于此,研究人員建議腫瘤患者在治療結(jié)束后的兩年內(nèi)避孕,以防止子代遺傳缺陷風(fēng)險(xiǎn)的增加。放化療導(dǎo)致的染色體異常、DNA碎片率增加及可能的基因突變,使得腫瘤患者擔(dān)心其子代出生缺陷幾率增加,約有9%的腫瘤幸存者因此放棄生育子代,子代的健康問(wèn)題成為影響腫瘤患者生育選擇的主要因素。

理論上抗腫瘤治療可能增加子代出生缺陷的風(fēng)險(xiǎn),但流行病統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果并沒(méi)有跡象指向該觀點(diǎn)。大多數(shù)據(jù)顯示男性患者抗癌治療后自然受孕的出生結(jié)局良好,子代遺傳缺陷比例未見(jiàn)增加[33]。但Heat her等[34]分析丹麥和瑞士人口登記系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)腫瘤患者子代的出生缺陷比例顯著增加。盡管大部分?jǐn)?shù)據(jù)支持腫瘤患者與子代出生缺陷之間缺乏相關(guān)性的觀點(diǎn),但該領(lǐng)域研究人員仍持謹(jǐn)慎態(tài)度并建議基因組測(cè)序方法的介入以分析潛在的突變位點(diǎn)[35]。

放化療導(dǎo)致染色體異常及DNA損傷與男性腫瘤患者子代出生結(jié)局間并不存在密切相關(guān)性。究其原因:其一,得益于自然選擇機(jī)制,抗腫瘤治療后的自然受孕可能是出生缺陷降低的主要因素[35];其二,生物體基于自身的保護(hù)機(jī)制識(shí)別染色體異常和基因突變進(jìn)而誘發(fā)早期流產(chǎn),在一定程度上也降低了出生缺陷的發(fā)生率[36]。隨著統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)的累積和基因檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,男性患者抗腫瘤治療與子代遺傳缺陷風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性將進(jìn)一步明確。

3.2 表觀修飾改變的潛在風(fēng)險(xiǎn)

惡性腫瘤治療中表觀遺傳沉默基因的復(fù)活具有深遠(yuǎn)的意義,因此成為抗腫瘤治療和預(yù)防的靶點(diǎn)。所以抗腫瘤藥物,如阿扎胞昔、地西他濱、折布拉林、法扎 拉濱和二氫胞昔等都可能成為表觀遺傳修飾改變的的潛在威脅。

Chan等[37]發(fā)現(xiàn)經(jīng)BEP方案治療后的睪丸癌患者精子DNA甲基化模式發(fā)生改變,并且基因中不同片段的敏感性存在差異?；熕幬锾婺虬返氖褂?在降低精液參數(shù)的同時(shí)也顯著降低了父源性印記基因H19 DNA甲基化差異區(qū)(DMR)的甲基化水平[38],有學(xué)者在他莫昔芬處理后的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)父源印記基因H19甲基化控制區(qū)域的異常,最終導(dǎo)致胚胎吸收率的增加[39]。Margarett等[40]研究結(jié)果顯示,骨肉瘤患者化療10年后精子DNA甲基化差異區(qū)的甲基化水平與正常人群仍存在差異。研究指出子代出現(xiàn)印記基因缺陷性疾病類(lèi)綜合征主要由父方的印記基因缺陷導(dǎo)致[41],所以抗腫瘤治療后精子表觀修飾的改變可能是導(dǎo)致子代出生缺陷的危險(xiǎn)因素。目前的研究仍缺少男性腫瘤患者抗腫瘤治療后子代出現(xiàn)表觀遺傳缺陷性疾病的相關(guān)數(shù)據(jù),基礎(chǔ)研究的開(kāi)展和高危人群的隨訪有助于我們進(jìn)一步了解抗腫瘤治療可能導(dǎo)致的遺傳風(fēng)險(xiǎn)。

在缺少循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的情況下,腫瘤患者在治療后生育風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估仍存在挑戰(zhàn)。不同研究中入選標(biāo)準(zhǔn)、方法論、隊(duì)列、變量等因素的差異性最終導(dǎo)致了研究結(jié)果的差異性。此外,化療藥物的聯(lián)合、放化療方案的結(jié)合以及腫瘤自身都可能引起生殖細(xì)胞變異在一定程度上增加了追溯難度,這些變量的不確定性阻礙了腫瘤治療后生殖安全標(biāo)準(zhǔn)的推廣?？鼓[瘤治療前的精子冷凍保存技術(shù)仍是規(guī)避放化療生殖毒性的最佳方案,對(duì)于在非安全時(shí)間內(nèi)有生育需要但沒(méi)有冷凍保存精子的腫瘤患者,我們應(yīng)強(qiáng)烈建議他們?cè)谏斑M(jìn)行遺傳咨詢和相關(guān)的醫(yī)學(xué)檢查。

4 結(jié)論

男性腫瘤患者自身及其治療過(guò)程會(huì)降低精液質(zhì)量甚至造成生精功能不可逆的損傷,抗腫瘤藥物的生殖毒性導(dǎo)致的染色體異常、DNA損傷及表觀修飾的改變也會(huì)對(duì)腫瘤患者的生育安全造成影響。男性腫瘤患者診斷時(shí)應(yīng)被告知其面臨的生育風(fēng)險(xiǎn),并在治療前選擇可行的生育力保存方案以及做好治療過(guò)程中的生殖腺保護(hù)。人類(lèi)精子庫(kù)開(kāi)展的生殖保險(xiǎn)業(yè)務(wù)是現(xiàn)階段最為成熟的生育力保存方案,隨著腫瘤與生殖醫(yī)學(xué)的發(fā)展與合作,將會(huì)有越來(lái)越多的男性腫瘤患者可以生育健康子代。