梨形頭畸形精子致病機制及相關研究進展*

賈燁菻，吳應碧，余 林，應麗娟，鄭 艷，徐金艷，楊婷婷，李福平

1.四川大學華西第二醫(yī)院 生殖男科(成都 610061)；2.西部婦幼研究院出生缺陷與相關婦兒疾病教育部重點實驗室(成都 610041)

夫妻雙方在無避孕措施性行為的情況下，兩年未受孕可診斷為不育癥[1]。不育癥在育齡期夫妻中發(fā)病率約15%，不育原因中約20%為男方因素、34%為女方因素、38%為雙方混合因素、8%為先天性原發(fā)因素[2-3]。男性不育病因復雜，研究[4-5]表明，畸形精子是造成男性不育的原因之一。精子形態(tài)學分析是一項評價男性生育力的常規(guī)項目之一，有研究[6-7]顯示，精子形態(tài)學分析可預測自然受孕[8-9]、宮腔內人工授精、體外受精[10-11]的結局。

根據世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《人類精液檢查與處理實驗室手冊》第5版標準[12]，通過觀察從女性生殖道，特別是性交后宮頸黏液回收的精子[13]，或者從卵透明帶表面回收的精子[14]，此類具備潛在受精能力的精子被定義為正常形態(tài)精子。正常精子頭部是光滑、輪廓規(guī)則，大體呈橢圓形[12]。目前梨形頭精子被認為是一類頭部形似梨狀、畸形的精子形態(tài)[12-13，15]。1971年美國學者Eliasson最早發(fā)現人類精液中的梨形頭精子，并分別于1975年、1981年報道了進一步研究[16-18]：梨形頭精子的形狀是介于卵圓形和錐形之間的精子形狀。丹麥學者Blom[19]于1973年發(fā)現不育公牛精液中含有梨形頭精子，并懷疑這是導致公牛不育原因之一，隨后開始區(qū)分梨形頭以便進一步研究。1975年，捷克學者Maretta[20]發(fā)現公鴨精液中含有梨形頭精子，未觀察到精子核區(qū)扭曲現象。1990年，美國學者Graham等[21]發(fā)現采用過濾手段可減少公牛精液中梨形頭和折尾精子比例，并最終使低生育公牛的生育概率從61%上升至67%。

早期研究中，多位學者[16-18,22]提到梨形頭精子，但并未對其進行更多細節(jié)描述，僅提供圖片說明此類形似梨狀的精子為梨形頭精子。《人類精液檢查與處理實驗室手冊》第5版也未對梨形頭做明確文字描述[12]，且缺乏臨床意義的闡述[23]。筆者根據上述文獻將梨形頭精子總結為：經改良巴氏染色后，在光學顯微鏡下觀察到的頂體區(qū)相對正?；蚺虼?，同時頂體后區(qū)(或核區(qū))收窄的一類精子。Zhu[24]認為：梨形頭精子為一類頂體后區(qū)狹窄形成梨狀的精子，梨狀外觀可有細微變化，并以高清掃描電子顯微鏡(SEM)圖譜展示。Menkveld等[13]認為梨形頭屬于延長頭。美國學者Dubin等[25]對梨形頭的認知與其他學者相反，認為梨形頭精子是正常形態(tài)精子頭部的側面觀，呈頂體區(qū)收窄且核區(qū)膨大的形態(tài)特征，若誤判這類精子為梨形頭會造成正常精子百分比假性降低，并認為不同染色方法對梨形頭識別有影響。國內學者認為識別梨形頭精子存在較大主觀性差異，有研究[26]報道，比較3位形態(tài)閱片超過10年的技術員對5 296個精子的判斷結果顯示：3位技術員識別的梨形頭精子數差異巨大(n=185，82，262， CV=51.22%)，兩兩人員間對梨形頭的判斷符合度沒有相關性(coefficient=0.134，0.303，0.199)。

有研究[27]認為，梨形頭精子的臨床表現是頂體區(qū)相對正常或膨大，且頂體后區(qū)(或核區(qū))出現嚴重收窄或延長的一類精子。但由于梨形頭精子存在細微差別且識別難度較大，目前實驗室對梨形頭的識別差異較大。本文將對梨形頭精子的發(fā)現和認識、形態(tài)學特征、致病機制及相關研究進展進行闡述，分析梨形頭精子對輔助生殖的影響，從而增強實驗室對梨形頭精子檢測的重視程度，為臨床提供有效參考。

1 臨床表現

1.1 流行病學

1988年，丹麥學者Jelnes[28]發(fā)現強化塑料工人精液中梨形頭精子百分比明顯高于已生育男性(39% vs. 23%，P<0.05)，提出苯乙烯等有害化學物質(部分為致癌物質)可造成梨形頭精子增高。一項對生育男性(n=60，妻子妊娠1～3月)和不育男性(n=114，備孕2年未育)的研究[22]顯示，98.2%不育男性精液中檢出梨形頭精子，100.0%生育男性精液中檢出梨形頭精子，但低生育男性梨形頭精子百分比明顯高于生育男性[(22.0±14.9)% vs.(13.0±7.8%),P<0.001)]。在某些疾病下梨形頭精子比例較高，Toth[29]發(fā)現1例泌乳素分泌型垂體腺瘤患者精子形態(tài)學檢出90%的精子為頂體區(qū)“氣球樣”膨大、核區(qū)縱向延長、頸部含有過量胞漿殘留的梨形頭精子，在經蝶竇探查垂體窩并切除腺瘤2個月后，患者正常精子形態(tài)比例顯著上升，1年后精液中的梨形頭精子完全消失。Ramaraju等[30]分析1 285例非肥胖男性和肥胖男性(體重指數>30 kg/m2)精子形態(tài)結果發(fā)現，肥胖男性比非肥胖男性梨形頭精子比例高(1.36±0.65)%(P<0.05)。

1.2 梨形頭精子與精液參數的關系

已有學者[16-18，22，27]發(fā)現，梨形頭精子常同時伴隨頸部異常、過量胞漿殘留和卷尾，梨形頭精子百分比與無頭精子、小頂體精子、不定形頭精子百分比均呈正相關(P<0.05)，提示梨形頭精子與無頭精子、小頂體精子、不定形頭精子可能存在類似的精子變形過程異常，所以梨形頭精子比例增高可造成多重異常指數(MAI)和精子畸形指數(SDI)的升高。由于梨形頭精子數量與卷尾精子比例呈正相關[22]，卷尾精子無擺動能力，故可能會造成精子活力相關參數(前向運動精子百分比、精子活動直線性等)下降。Rousso[22]報道，梨形頭精子比例高的男性精子濃度(22.0±20.3)×106/mL vs. (77.0±27.7)×106/mL 和活力(31.0±15.5)% vs. (60.0±9.3)%均較正常人群組低。Mangiarini等[31]使用末端脫氧核苷酸轉移酶熒光素法檢測精子DNA碎片率并放大4 400倍判定精子畸形種類，結果顯示，梨形頭精子與正常形態(tài)精子的DNA碎片率比較，差異無統計學意義(P>0.05)。

1.3 梨形頭精子的結構及蛋白表達

梨形頭精子以頂體膨大且核區(qū)兩側縮窄為主要形態(tài)特征。Toth[29]認為梨形頭精子的頭部顯著拉伸延長，其中以核區(qū)縱向延長為主。Maree等[32]使用不同染色方法發(fā)現，梨形頭精子頂體面積百分比大于正常精子的頂體面積百分比，但梨形頭精子頂體縱軸長度并未顯著增大。

2013年，Shojaei Saadi等[33]利用液相色譜和串聯質譜法分析了公牛的梨形頭精子蛋白表達發(fā)現，關于精子獲能、精卵識別、精子細胞骨架等相關蛋白在梨形頭中表達降低；抗氧化活性、凋亡及新陳代謝的相關蛋白在梨形頭中表達上升；另外，梨形頭精子的活性氧物質、泛素化蛋白明顯高于正常對照組，而含有高泛素化蛋白的梨形頭精子反映了當梨形頭精子在附睪成熟時，附睪對畸形精子的異常蛋白有降解反應。

1.4 梨形頭精子產生的原因

1992年Rosenbusch等[34]提出，細胞發(fā)生過程異常與畸形精子的產生沒有絕對關系，雖然有些異常精子形態(tài)與精子染色異常相關，但精子形態(tài)異常并不能證明一定發(fā)生精子染色體異常，精子染色體異常也不一定會產生異常形態(tài)精子。對梨形頭精子產生的原因研究亦有爭議，梨形頭精子與其他畸形精子(無頭、小頂體、不定形頭精子)常同時出現且具有相關性，提示梨形頭精子產生的原因可能是精子變形過程的異常[22]。泌乳素分泌型垂體腺瘤患者的精液中會有高比例梨形頭精子，切除腫瘤后泌乳素和梨形頭精子比例均顯著降低，提示高泌乳素水平可能導致梨形頭產生[29]。Soler等[35]研究了前列腺癌患者切除術后的附睪，附睪近段至遠端的9個穿刺點得到的精子呈現頭部高度、寬度、面積、周長逐漸減小的趨勢，結果表明，精子在附睪中實現變形，穿刺出的精子中包含梨形頭、長頭、瘦頭等異常形態(tài)精子，說明在附睪中已產生梨形頭，梨形頭可能產生于更早的精子發(fā)生過程。Fenster等[36]報道，近期親人離世造成的壓力會造成精子活力降低及包括梨形頭在內的核區(qū)延長精子比例增高，說明情緒劇烈變化和心理壓力增加也會造成精子形態(tài)異常。

2 梨形頭精子對生育結局的影響

精子形態(tài)學與男性生育力的關系經過半個世紀的研究，爭論從未停歇，對精子形態(tài)的認識也不斷更新。有學者[37-39]認為，精子形態(tài)是評價男性生育力水平的重要指標，也有學者[40-42]質疑精子形態(tài)對男性生育力有負面影響。

2.1 自然生育

Jeulin等[43]發(fā)現在體外試驗中，梨形頭精子可以像正常形態(tài)精子一樣穿過宮頸黏液。1992年Liu等[44]在光學顯微鏡下觀察到:有22.7%的卵子透明帶上結合了畸形精子(包括小頭、梨形頭、錐形頭、不定形頭)，其中梨形頭占47%，提示梨形頭精子可以與人卵子透明帶結合，并分析原因可能為梨形頭精子的頂體較其他畸形精子的頂體更類似于正常精子頂體，并且可能有穿過卵透明帶的能力。雖然結合卵子的梨形頭精子百分比與卵子受精率呈反比，但也有1名受試者(梨形頭精子百分比占61%)有5/11的卵子體外受精成功。

2017年Whitcomb等[45]對427例男性精液參數與其所生新生兒體重(birth weight, BW)的線性混合模型分析顯示：BW與受試者梨形頭精子百分比呈負相關；BW與頂體面積占頭部百分比間比較，差異無統計學意義(P>0.05)。

2.2 輔助生殖結局

3 小結與展望

通過查閱近20年的研究報道發(fā)現，最近關于梨形頭精子的研究[39]來自2018年，說明對梨形頭的研究尚需跟進。梨形頭精子做為一類特殊的畸形精子，在形態(tài)分析中具有單獨評價分析的臨床意義，其形成原因和臨床價值眾說紛紜。另外，由于梨形頭的頂體形態(tài)與正常精子的頂體形態(tài)類似，頂體功能是否對妊娠結局有不良影響仍需進一步行頂體功能試驗以確認；梨形頭核區(qū)比正常形態(tài)精子的核區(qū)更狹窄，故核染色質濃縮過程可能存在異常，未來尚需對梨形頭的染色質異?；蚧蚴欠裢蛔冏鱿嚓P探索。目前梨形頭精子對男性生育力的影響和妊娠結局仍有較大爭議，需加強男科實驗室對梨形頭精子的認識和分類，并開展相應精子功能試驗予以探究，為臨床提供有效的實驗室支撐數據。