果蔬天然活性成分對(duì)雄性生殖障礙的改善作用

張遙遙，郝佳美，張柏林，任建武

（北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083）

雄性不育癥是造成哺乳動(dòng)物生殖問(wèn)題的重要原因之一。世界衛(wèi)生組織調(diào)查發(fā)現(xiàn)，存在不育現(xiàn)象的育齡夫婦約占15%，表明不育癥已成為值得大家關(guān)注的一個(gè)全球現(xiàn)象。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，不育夫婦中，50%純粹為男性因素。而由精索靜脈曲張、睪丸創(chuàng)傷、暴露于治療劑及毒素等造成的睪丸功能障礙，其作用機(jī)制一般包括氧化應(yīng)激，炎癥和凋亡[1]。在雄性不育治療方面，天然果蔬發(fā)揮著獨(dú)特的作用，如番茄紅素對(duì)睪丸產(chǎn)生有益作用，食用富含番茄紅素的西紅柿、彩椒、葡萄、葡萄柚、芒果等果蔬被認(rèn)為是治療精索靜脈曲張和男性不育癥的新策略；佛手瓜對(duì)不育癥有很好的療效；無(wú)花果含有治療不育癥的有效成分；印度研究人員發(fā)現(xiàn)，許多熱帶水果可以治療不育癥[2]。

本文主要研究了常見(jiàn)果蔬中的天然活性成分在應(yīng)對(duì)雄性不育方面的作用，并探索了果蔬天然成分的過(guò)氧化應(yīng)激機(jī)制，以期為雄性不育的防治提供理論依據(jù)。

1 雄性生殖障礙及其原因分析

大量的研究表明，受精過(guò)程中的障礙與活性氧（ROS）過(guò)量引起的氧化應(yīng)激有關(guān)[3]。哺乳動(dòng)物精子處于高氧環(huán)境下會(huì)迅速失活，添加過(guò)氧化氫酶可改變這一現(xiàn)象，說(shuō)明哺乳動(dòng)物自身可產(chǎn)生減弱精子活力的過(guò)氧化氫。精漿中有多種細(xì)胞的混合物，精子細(xì)胞主要通過(guò)NAPDH 酶與底物反應(yīng)、線粒體呼吸鏈漏電電子與氧化酶反應(yīng)兩種途徑來(lái)產(chǎn)生ROS[4-5]。異常精子（未成熟精子、畸形精子）以及白細(xì)胞是導(dǎo)致ROS 過(guò)量的主要內(nèi)源性物質(zhì)[6]。高度敏感的生精細(xì)胞很容易受到高濃度ROS 的影響[7]。精子易受氧化損傷的原因有兩個(gè)：一是，精子質(zhì)膜富含不飽和脂肪酸，易與ROS 反應(yīng)；二是，精子本身產(chǎn)生的對(duì)抗氧化應(yīng)激的酶類嚴(yán)重缺乏，需要有力補(bǔ)充[8]。氧化應(yīng)激可造成精子質(zhì)膜、精子DNA、精子線粒體損傷，增加細(xì)胞凋亡，減少睪酮合成[9]，嚴(yán)重危害男性生殖健康。

氧化應(yīng)激是精子功能惡化的重要原因之一，為抵抗ROS 攻擊使精子免受氧化損傷，睪丸發(fā)育過(guò)程中發(fā)展了一系列有效的酶和非酶抗氧化系統(tǒng)，以確保精子及類固醇的正常生成而不受氧化應(yīng)激的影響。酶抗氧化系統(tǒng)主要包括超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPx）和硫氧還蛋白過(guò)氧化物酶（TPx）[10]。非酶抗氧化系統(tǒng)主要包括維生素C、α-生育酚[11]、谷胱甘肽[12]、?；撬醄13]等。精液（SF）中的氧化防御系統(tǒng)也在睪丸發(fā)育和通過(guò)生殖道過(guò)程中保護(hù)精子抵抗ROS 的攻擊。

2 常見(jiàn)果蔬提取物對(duì)雄性生殖障礙的改善作用

眾所周知，果蔬是次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)源，且具有抗氧化特性。一些次級(jí)代謝產(chǎn)物作為抗氧化劑可通過(guò)清除ROS 或調(diào)節(jié)激素產(chǎn)生等方式緩解不育癥。一些研究表明植物的次級(jí)代謝產(chǎn)物通過(guò)直接作用于生殖細(xì)胞消除ROS，或通過(guò)作用于一些酶類，如過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶和過(guò)氧化物酶來(lái)產(chǎn)生作用。目前對(duì)雄性不育的實(shí)驗(yàn)研究，大多數(shù)是通過(guò)構(gòu)建多種動(dòng)物模型進(jìn)行。

2.1 枸杞多糖

許多果蔬多糖成分都有提高免疫力的作用，其發(fā)揮免疫功能的作用在于抗氧化能力，如枸杞多糖（lycium barbarum polysaccharide，LBP）可清除自由基能力很強(qiáng)，體外抗氧化能力十分突出。

張帆[14]以白消安為誘導(dǎo)劑建立不育模型，將50 只雄性昆明白小鼠分為模型組、正常組和三組不同LBP 濃度給藥治療組，即50、100、200 mg/(kg·d)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LBP 可促進(jìn)c-kit因子表達(dá)，增加生精小管細(xì)胞層數(shù)，有效改善白消安造成的小鼠睪丸生精功能損傷。申涌等[15]以甲醛（FA）為染毒物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)FA 可減小睪丸、附睪臟器指數(shù)，降低精子數(shù)量及活動(dòng)力，增加精子畸形率，血清睪酮水平下降，LBP 給藥組可緩解FA 造成的損傷。孫晶等[16]進(jìn)一步研究LBP 對(duì)FA 造成的睪丸組織氧化損傷以及對(duì)多種酶活性的影響。隨著LBP 濃度的升高，SOD 活性增加，MDA含量下降，且LBP 可增強(qiáng)睪丸間質(zhì)細(xì)胞功能完整標(biāo)志酶葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G-6-PD）及精子功能成熟標(biāo)志酶山梨醇脫氫酶（SDH）活性。吉海杰等[17]發(fā)現(xiàn)LBP 對(duì)X射線造成的生殖病變也有一定的修復(fù)作用。順鉑（CDDP）是具有細(xì)胞毒性的細(xì)胞周期非特異性藥物，其抗瘤譜廣，為臨床常用藥物，可造成睪丸支持細(xì)胞（TM4）的氧化損傷。LBP 通過(guò)抑制MDA 含量升高，增強(qiáng)GSH 及SOD活性，并緩解順鉑的有害作用[18]。

2.2 原花青素

原花青素（proanthocyanidin，PC）是公認(rèn)的能有效清除人體內(nèi)自由基的天然抗氧化劑。葡萄、荔枝、黑果枸杞等經(jīng)常被用來(lái)研究原花青素抗氧化功能的果蔬。有學(xué)者提出，葡萄籽原花青素能夠有效降低大鼠隱睪細(xì)胞凋亡的程度，蘋(píng)果多酚和葡萄原花青素共同作用能改善山羊精子質(zhì)量，原花青素能有效緩解重金屬鎘對(duì)大鼠生殖系統(tǒng)造成的損傷，PC 可以緩解環(huán)境污染物砷造成的小鼠體質(zhì)量及睪丸質(zhì)量下降，增加精子質(zhì)量，降低精子畸形率[19]。蓮房原花青素（lotus seedpod procyanidins，LSPCs）可減輕極低頻電磁場(chǎng)導(dǎo)致的睪體比、精子活率、SOD 活力的下降，畸形率、MDA 的上升，并可起到明顯的預(yù)防作用[20]。葡萄籽原花青素（grape seed proanthocyanidin extract，GSPE）可減弱順鉑對(duì)睪丸支持細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用，降低順鉑造成的毒性作用。GSPE 不僅可以拮抗被誘導(dǎo)的TM4 細(xì)胞的氧化損傷，增強(qiáng)抗氧化酶活力，還可以增強(qiáng)正常睪丸支持細(xì)胞的抗氧化活力，起到一定的預(yù)防作用[21]。PC 還能夠降低經(jīng)玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEA）染毒的支持細(xì)胞的凋亡率，提高T-SOD、GSH-PX 活性，降低MDA 含量，顯著降低LDH 活性，顯著提高GSH 含量、上調(diào)生精細(xì)胞Nrf2 及其下游靶基因GSH-Px、HO-1、γ-GCS、NQO1的mRNA 和蛋白表達(dá)量，從而保護(hù)ZEA誘導(dǎo)的鼠睪丸支持細(xì)胞氧化損傷[22]。

2.3 紅景天提取物

紅景天提取物具有良好的抗氧化性能，對(duì)氮自由基、羥基自由基的抗氧化作用明顯。郭卓雨等[23]探討了順鉑對(duì)造成小鼠睪丸支持細(xì)胞TM4 損傷可能的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)當(dāng)紅景天提取物濃度為0.012 5～2.5 mg/L 時(shí)，可顯著降低TM4 細(xì)胞內(nèi)MDA 含量，降低總超氧化物歧化酶（T-SOD）、GSH 的耗竭，其對(duì)順鉑的拮抗作用可能與抗氧化能力有關(guān)。閆黎等[24]建立了束縛應(yīng)激小鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)該模型可使小鼠睪丸一氧化氮（NO）水平升高和一氧化氮合成酶（NOS）活性增強(qiáng)，紅景天苷提取物可逆轉(zhuǎn)應(yīng)激導(dǎo)致的NO 水平的上升，降低NOS 的活性，減少氧化應(yīng)激狀態(tài)對(duì)機(jī)體功能的損傷，并且提高小鼠睪丸組織總抗氧化能力（T-AOC）。

2.4 白藜蘆醇

白藜蘆醇（resveratrol，RES）是一種多酚類物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)與合成的雌激素類化合物己烯雌酚類似，被認(rèn)為是一種植物雌激素，主要來(lái)源于葡萄、花生、桑葚、藍(lán)莓等。楊彥磊[25]研究表明，白藜蘆醇通過(guò)保護(hù)大鼠曲細(xì)精管完整結(jié)構(gòu)，降低大鼠血清FSH 水平，提高INH B、P450scc 及VASA mRNA 表達(dá)水平，修復(fù)生精細(xì)胞。其作用機(jī)制可能與白藜蘆醇抗氧化作用平衡睪丸內(nèi)的微環(huán)境有關(guān)，對(duì)射線引起睪丸生精功能損傷有一定的修復(fù)作用。楊佳亮[26]以過(guò)氧化氫為誘導(dǎo)劑建立了豬睪丸間質(zhì)細(xì)胞氧化損傷模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇濃度為0.2 mol/L 時(shí)，可減輕過(guò)氧化氫對(duì)細(xì)胞的增殖抑制，使SOD、睪酮濃度增加，抑制過(guò)氧化氫引起的細(xì)胞凋亡。同時(shí)以環(huán)磷酰胺為誘導(dǎo)劑建立了生精障礙模型，體內(nèi)動(dòng)物試驗(yàn)表明，白藜蘆醇處理后可增加睪丸指數(shù)、精子數(shù)及體質(zhì)量，精子畸形率減少，血清睪酮含量增加，但血清中的SOD、GSH-Px 等抗氧化成分的含量沒(méi)有顯著變化。王莉莉[27]發(fā)現(xiàn)，精子優(yōu)選過(guò)程中的離心步驟常造成ROS 含量增加，提高細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化水平。體外添加維生素C 是降低少弱精子氧化應(yīng)激損傷的一種有效方法，RES 對(duì)正常精液氧化應(yīng)激也有較好的拮抗作用，表現(xiàn)為ROS、MDA、精子DNA 碎片化程度降低，精子濃度、數(shù)量、前向運(yùn)動(dòng)精子比例提高。

2.5 蒺藜皂苷

蒺藜皂苷是蒺藜中具有抗衰老作用的有效成分之一，其抗衰老機(jī)制與清除自由基有關(guān)。蒺藜皂苷通過(guò)促進(jìn)雌性大鼠發(fā)情來(lái)提高生殖能力，有效地增加小鼠精元細(xì)胞、精母細(xì)胞和精子的數(shù)量；且也能使參與精子形成的塞托利細(xì)胞（Serto1i）濃度有所增加。

朱辛為等[28]對(duì)半乳糖誘導(dǎo)生精障礙衰老小鼠皮下注射蒺藜皂苷，與損傷組相比，CAT 及GSH-Px 活力為（24.28 ±1.53）U/mg Hb、（205.65 ±10.94）U/mg Hb，酶活力顯著增強(qiáng)；且與衰老組相比精子濃度、活力、活精子率顯著提高，說(shuō)明蒺藜皂苷改善衰老小鼠生精功能障礙是通過(guò)抗氧化起作用。盧博等[29]研究發(fā)現(xiàn)蒺藜皂苷可通過(guò)上調(diào)睪丸組織中小鼠生精細(xì)胞凋亡相關(guān)分子Caspase-8 水平的表達(dá)，抑制環(huán)磷酰胺對(duì)小鼠生精細(xì)胞的凋亡作用，拮抗其對(duì)生殖系統(tǒng)的損害。

2.6 槲皮素

槲皮素是具有抗氧化及清除氧自由基功能的多羥基黃酮類化合物，應(yīng)用廣泛，主要以糖苷的形式存在于蔬菜、水果、茶和葡萄酒等中。布同良[30]發(fā)現(xiàn)對(duì)于鎘造成的生精功能損傷，槲皮素劑量為75 mg/kg 時(shí)即可有效降低活性氧水平，抑制生精細(xì)胞的脂質(zhì)過(guò)氧化。通過(guò)增強(qiáng)SOD、GSH-Px 活性，提高組織的抗氧化能力；且槲皮素還可以抑制鎘引發(fā)的生殖細(xì)胞凋亡，使抗凋亡蛋白Bcl-XL表達(dá)增加。李慧[31]發(fā)現(xiàn)槲皮素調(diào)控鎘對(duì)大鼠生殖障礙是通過(guò)Nrf2-Keap1 途徑進(jìn)行的；檢測(cè)了GSH-Px、CAT、SOD 及與該通路相關(guān)的指標(biāo)，確定槲皮素是通過(guò)抗氧化功能來(lái)干預(yù)鎘有害作用的。

2.7 茶多酚

茶多酚是茶葉中主要的多酚類活性物質(zhì)，由于其獨(dú)特的抗氧化效果而受到人們的廣泛關(guān)注。王秀虹等[32]將茶多酚作用于患有糖尿病的睪丸損傷大鼠，發(fā)現(xiàn)茶多酚可使睪丸曲細(xì)精管結(jié)構(gòu)完整，SOD 活性升高，氧化應(yīng)激產(chǎn)物MDA 含量下降，升高抗凋亡蛋白Bcl-2 的蛋白表達(dá)。由于糖尿病模型大鼠體內(nèi)脂質(zhì)代謝反應(yīng)及葡萄糖氧化反應(yīng)等使ROS 含量高，造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷，而茶多酚的抗氧化性強(qiáng)，可明顯拮抗氧化應(yīng)激，這可能是茶多酚的作用機(jī)制之一。康偉祥等[33]研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚作用于紫外線輻射致生殖系統(tǒng)損傷小鼠，可以通過(guò)增大精子密度、增強(qiáng)精子活率、降低精子畸形率，降低小鼠睪丸組MDA、ROS 水平，提高SOD、GSP-Px 活性來(lái)保護(hù)雄性小鼠的生殖系統(tǒng)[33]。

2.8 葛根素

葛根素（puerarin，Pue）是葛根異黃酮的主要活性成分，有廣泛的臨床應(yīng)用。在心腦血管疾病的預(yù)防和治療中已經(jīng)取得良好的效果。此外，葛根素還具有較強(qiáng)的抗氧化、清除自由基等作用。其力根等[34]發(fā)現(xiàn)150 mg/kg 葛根素可明顯緩解己烯雌酚（DES）造成的睪丸病理學(xué)變化，使SOD、GSH-Px 活力提高，血清睪酮、黃體生成素（LH）、促性腺激素釋放激素（GnRH）含量明顯增加。說(shuō)明葛根素可通過(guò)抗氧化機(jī)制緩解小鼠的生殖損傷。叢霞等[35]對(duì)熱應(yīng)激造成氧化應(yīng)激的牛睪丸支持細(xì)胞（SCs）施加葛根素，可明顯增加SOD、CAT、GSH-Px 活力，減少M(fèi)DA的產(chǎn)生，細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)蛋白HSP70 表達(dá)顯著增加。

2.9 萊菔硫烷

萊菔硫烷是眾多異硫氰酸酯中的一種，是硫代葡萄糖苷的一種水解產(chǎn)物，是蔬菜中防癌、抗癌效果最好的天然活性物質(zhì)之一。萊菔硫烷主要存在于西蘭花和其他十字花科植物中，是一種重要的維持細(xì)胞氧化還原平衡的物質(zhì)。

王雪[36]研究表明，將萊菔硫烷作用于鎘暴露小鼠睪丸支持細(xì)胞，能提高GSH-PX、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（GCS）、血紅素加氧酶1（HO-1）、Nrf2、醌氧化還原酶1（NQO1）等抗氧化基因和蛋白表達(dá)量，保護(hù)鎘導(dǎo)致的小鼠睪丸支持細(xì)胞的損傷。在睪丸間質(zhì)細(xì)胞中，萊菔硫烷同樣可拮抗鎘的氧化損傷，其調(diào)控通路Nrf2-ARE 實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用[37]。

2.10 姜黃素

姜黃素（CUR）是一種具有強(qiáng)大抗氧化性能的天然苯酚，是黃芩的主要活性成分之一，姜黃素可有效抑制羥自由基，具有選擇性抗氧化作用，可以拮抗輻射導(dǎo)致的腸黏膜損傷。有學(xué)者研究探討CUR 是否可以逆轉(zhuǎn)ROS引起的公牛精子運(yùn)動(dòng)性、活力和細(xì)胞內(nèi)抗氧化劑的改變。數(shù)據(jù)表明CUR，顯示出顯著的保護(hù)性和ROS 清除特性，其可以防止精子的氧化損傷，并因此保持雄性配子的功能活性[38]。劉智等[39]研究發(fā)現(xiàn)，砷對(duì)生精小管、睪丸間質(zhì)細(xì)胞有直接損害作用，姜黃素可以通過(guò)清除ROS，增加還原性谷胱甘肽酶活力，減輕脂質(zhì)過(guò)氧化作用來(lái)抵抗砷所致大鼠睪丸生精細(xì)胞的凋零。

2.11 橙皮素

橙皮素（Hes）是柑橘屬植物的主要有效成分，有抗氧化及消除自由基的功效。橙皮素是一種中藥，在柑橘類水果中以橙皮苷存在，體內(nèi)試驗(yàn)研究表明[40]，其對(duì)鎘等導(dǎo)致的氧化損傷具有拮抗作用。汪紀(jì)倉(cāng)等[41]發(fā)現(xiàn)鉛可增加MDA 含量（增加62.74%）、降低GSH 含量及CAT 活性（分別降低33.08%和45.88%）。朱華麗[42]研究也發(fā)現(xiàn)，鉛可造成細(xì)胞中的GPx 的活性降低，而橙皮素對(duì)鉛造成的脂質(zhì)過(guò)氧化損傷有一定的保護(hù)作用。

2.12 薯蕷皂苷元

薯蕷皂苷元是一種從茄屬和薯蕷屬植物中獲得天然留體皂苷配基和異螺旋甾烷的衍生物，是合成性激素的重要前體化合物。山藥提取物薯蕷皂苷可以通過(guò)縮短小鼠勃起潛伏期、提高精液質(zhì)量、提高睪丸組織中SOD活力，降低MDA 含量，改善雷公藤多苷誘導(dǎo)的小鼠生殖系統(tǒng)損傷[43]。同樣，對(duì)于環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)生殖細(xì)胞氧化應(yīng)激產(chǎn)生的一系列病變也有一定的改善作用，使活性氧含量下降，且可以改善細(xì)胞的抗氧化能力[44]。

2.13 大豆異黃酮

大豆異黃酮（SIF）是多酚類物質(zhì)，大豆及各類豆制品中含量豐富。大豆異黃酮是一種結(jié)構(gòu)與雌二醇類似的植物雌激素，體內(nèi)外試驗(yàn)均證實(shí)SIF 可以與雌激素受體α和β結(jié)合，從而干擾內(nèi)源性雌激素的生物效應(yīng)[45]，有抗炎、增強(qiáng)免疫、抗衰老等多種功能。

范紅艷等[46]研究了大豆異黃酮對(duì)生殖障礙小鼠的作用，發(fā)現(xiàn)300 mg/kg 的劑量即可降低精子畸變率及MDA含量，提高Na+、K+-ATP 及Ca2+-ATP 酶活；600 mg/kg 時(shí)可增強(qiáng)乳酸脫氫酶（LDH）活性，大豆異黃酮對(duì)睪丸損傷的拮抗作用與抗氧化及抑制NO 含量有關(guān)。李一帆[47]建立了肥胖小鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)，SIF 通過(guò)影響生殖激素、氧化應(yīng)激及增加抗凋亡因子bcl-2的表達(dá)，抑制促凋亡因子caspase-3和BAX的表達(dá)，來(lái)改善氧化損傷和生殖細(xì)胞凋亡，從而維持睪丸正常的精子發(fā)生。

3 小結(jié)與展望

不育癥是影響人類生理及心理健康的一個(gè)重要臨床問(wèn)題，逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。ROS 產(chǎn)生過(guò)多與機(jī)體抗氧化系統(tǒng)之間的不平衡引起氧化應(yīng)激有關(guān)，研究表明氧化應(yīng)激是造成男性生殖障礙的重要病因之一。吸煙、感染、輻射、肥胖、精索靜脈曲張、藥物、環(huán)境污染物、汽車尾氣PM2.5等因素常誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生過(guò)量ROS，從而引起氧化應(yīng)激。由于不育癥診治的復(fù)雜性使得西醫(yī)治療結(jié)果不理想，近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)天然活性產(chǎn)物對(duì)不育癥治療有一定成效。枸杞多糖、原花青素、紅景天提取物、白藜蘆醇、蒺藜皂苷、槲皮素、茶多酚、葛根素、萊菔硫烷、姜黃素、橙皮素、薯蕷皂苷元、大豆異黃酮等越來(lái)越多的天然活性成分被發(fā)現(xiàn)有修復(fù)雄性生殖損傷的作用，其作用機(jī)制多集中于抑制ROS 的產(chǎn)生，增強(qiáng)抗氧化酶系的活性，以達(dá)到清除自由基，減輕對(duì)精子質(zhì)膜及精子DNA 損傷的目的。

目前針對(duì)氧化應(yīng)激這一病因的研究，僅局限于將活性成分作用于動(dòng)物或細(xì)胞，然后進(jìn)行相關(guān)的精液常規(guī)檢查及睪丸組織病理學(xué)檢查，對(duì)其作用產(chǎn)生的通路方面的研究很少。因此，在今后應(yīng)多關(guān)注天然活性成分的作用通路及機(jī)制。