運動對男性生殖功能的影響及機制研究進展

廖粵生，呂 園，白莉莉

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快以及工作壓力的上升，男性健康問題開始成為人們熱點關注的話題。調查顯示，半個世紀以來，世界范圍內(nèi)的男性精子數(shù)量顯著下降，不育癥發(fā)生率也隨之增加［1］，男性生殖功能問題已經(jīng)成為現(xiàn)代社會困擾男性健康的常見慢性病之一［2］。有研究顯示，利用運動手段進行非藥物干預，對男性生殖功能的改善能產(chǎn)生積極作用［3］。McPherson等［4］研究發(fā)現(xiàn)合理運動不僅可以改善睪丸局部微環(huán)境、調節(jié)激素釋放，還能改變生殖細胞的表觀遺傳修飾，進而有利于后代健康。Wortley等［5］在對男性的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過10周的減肥訓練營生活后，男性青少年的體重、體成分顯著改善的同時，血清睪酮水平也顯著提高。當然，也有研究發(fā)現(xiàn)不同強度、不同類型的運動會對男性雄性激素水平帶來不同影響，進而影響生殖系統(tǒng)的健康［6］。

因此，本文以運動對男性生殖系統(tǒng)的影響為切入點，通過CNKI、Web of Science、PubMed等數(shù)據(jù)庫對相關文獻進行搜索、整理和評估，綜述運動對男性生殖功能的干預作用及相關機制，以及探討不同運動項目與負荷對男性生殖功能的干預效果，循證運動對男性生殖功能的影響，為男性以非藥物療法干預生殖系統(tǒng)健康提供理論指導。

1 不同運動負荷對男性生殖功能的影響

1.1 大負荷運動對男性生殖功能的影響

雖然大負荷運動在一定程度上能提高男性的身體機能，但對于男性生殖功能的健康將產(chǎn)生不利的影響。Sutton等［9］對平均年齡24歲左右的14名男性賽艇運動員與7名游泳運動員進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)在60min大負荷跑步和健身操后，血液中的雄激素增加了22%；7名游泳運動員以最大強度游完800m后，雄激素增加了70%。Griffith等［10］對6名年齡從平均28歲的耐力運動員進行了研究，訓練時間為2周，每周跑40到65公里，每周騎行85到190公里，研究結果表明，運動員的血漿睪酮水平下降了17%，精子活性也有所下降。Jezova等［11］研究了不同負荷體育鍛煉對健康男性血漿睪酮的影響，發(fā)現(xiàn)大負荷運動會顯著提高男性的血漿睪酮水平。Galbo等［12］對八名男性進行了分級（最大攝氧量的47%、77%和100%）和延長（76%）力竭性跑步機跑步的研究中發(fā)現(xiàn)，血漿中的睪酮濃度僅在長時間運動時顯著升高，而在力竭運動的后半段則降低。Barron等［13］針對4名健康男性馬拉松運動員進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)4名過度訓練的男性運動員顯著降低了生長激素、促腎上腺皮質激素和皮質醇的反應，產(chǎn)生了下丘腦功能障礙。下丘腦—垂體—睪丸軸（HPT）形成的調節(jié)環(huán)路對男性生殖功能起了決定性作用，而大負荷運動會產(chǎn)生HPT的功能性障礙，嚴重影響它的正常工作。上述研究結果表明，長時間大負荷運動會促使睪酮水平顯著下降，精液質量受損，產(chǎn)生HPT的功能性障礙，因此，在備孕期間的男性應避免進行長時間的大負荷運動，并加強運動監(jiān)控。

1.2 中等負荷運動對男性生殖功能的影響

研究證實，中等負荷運動對于男性生殖功能的改善具有積極的干預效果。Samadian等［14］將36只成年雄性大鼠分為6組，包括久坐對照組（Con）、運動組（EX）、久坐實驗性糖尿病誘導組（SDM）、運動和糖尿病誘導組（DM+EX）、胰島素治療的久坐糖尿病誘導組（DM+INS）和運動和胰島素治療的糖尿病誘導組（DM+INS+EX）。試驗組進行為期6周的運動干預（在跑步機上進行30分鐘的中等強度跑步，每周訓練5天，每天訓練一次）。研究發(fā)現(xiàn)，中等強度跑步改善了糖尿病抑制的精子發(fā)生和精子形成指標，上調了血清睪酮和胰島素水平，提高了睪丸超氧化物歧化酶含量，抑制了細胞凋亡，改善了精子參數(shù)。Grandys等［15］對15名年輕健康的男子在自行車測力計上進行了為期5周的中等強度耐力訓練，在訓練前后的靜止靜脈血樣本中測定睪酮（T）、性激素結合球蛋白（SHBG）和皮質醇（C）的濃度以及血液形態(tài)，研究結果表明，中等強度和低強度的耐力訓練可以顯著增加未經(jīng)訓練的男性的睪酮濃度。Remes等［16］研究了39名新兵6個月的體育鍛煉對血漿睪酮、雄激素、促黃體生成素水平及性激素結合球蛋白（SHBG）結合能力的影響，研究結果表明睪酮與SHBG容量的平均比值增加了32%（P＜0.05）。高珊珊等［17］對不同運動負荷對肥胖雄性小鼠性激素和精子質量的影響進行研究，研究發(fā)現(xiàn)肥胖中度負荷運動組小鼠血清黃體生成素、卵泡刺激素、睪酮水平顯著升高（P＜0.05），雌二醇水平顯著下降（P＜0.05）；精子數(shù)及活動度顯著升高（P＜0.01，P＜0.05），說明長期中等負荷運動能有效降低體脂，改善早期肥胖對雄性生殖器官和腺體的抑制作用，緩解肥胖對生殖功能的負面影響。以上研究結果提示，長期中等負荷運動對男性生殖功能的改善具有積極的干預作用。因此，在備孕期間的男性可合理進行適當?shù)倪\動，進而改善生殖功能的各項指標。

2 不同運動項目對男性生殖功能的影響

2.1 跑步

通過梳理文獻發(fā)現(xiàn)，跑步運動對于男性生殖功能具有直接影響。這可能是由于激素環(huán)境影響，運動促性腺激素和睪酮、應激反應，促腎上腺皮質激素釋放激素、促腎上腺皮質激素、皮質醇和β-內(nèi)啡肽、氧化應激等。Safarinejad等［18］將286名受試者被隨機分配到中等強度運動組（60%最大攝氧量；第1組，n＝143）和高強度運動組（80%最大攝氧量；第2組，n＝143），兩組每周進行五次鍛煉，每次120分鐘，每次60周，運動24周后，與中等強度運動的受試者相比，高強度運動的受試者精液參數(shù)顯著下降（P＝0.03），中強度和高強度運動后，血清睪酮和游離睪酮開始下降，血清SHBG開始上升，在12周時，兩組的血清黃體生成素和卵泡刺激素濃度均降至基線水平以下（第1組為P＝0.07，第2組為0.03），兩組的黃體生成素和卵泡刺激素對促性腺激素釋放激素的反應都減弱了，這些參數(shù)在恢復期提高到了運動前的水平，結果表明，長期劇烈的跑步機鍛煉對生殖有有害影響。Souza等［19］研究了11名高里程跑步者（108.0±4.5公里周）、9名中里程跑步者（54.2±3.7公里周）和10名相似年齡（28.3歲）的久坐對照組，以評估耐力訓練量對男性跑步者生殖功能的影響，研究發(fā)現(xiàn)訓練量與精子活力、密度和圓形細胞數(shù)量顯著相關。Arce等［20］研究了28名健康男性志愿者，年齡18至35歲，包括10名耐力訓練的跑步者、8名耐力訓練的舉重運動員和10名久坐的對照者，研究的主要激素評估包括血漿總睪酮水平、血清游離睪酮、黃體生成素、卵泡刺激素、催乳素和雌二醇水平以及尿黃體生成素排泄的測定，精液分析包括從密度、計數(shù)、運動性和形態(tài)學方面對精子特征的評估，研究發(fā)現(xiàn)，只有跑步組明顯改善了受試者的精液參數(shù)，上述研究結果表明，只有長期中等強度負荷的跑步運動能改善男性的生殖功能。

2.2 登山

研究表明，登山運動對于男性生殖功能具有潛在的影響。Pelliccione等［21］研究了7名男性登山運動員，運動員參與了5900米的探險，主要觀察指標為激素水平在基線時的海平面、在高海拔運動22天后和達到海平面10天后進行評估，在胚胎移植前和胚胎移植后評估精子參數(shù)、具有片段化DNA的精子百分比和身體成分測量。結果表明，除了影響精子濃度之外，暴露在海拔高于2000米的環(huán)境中可能會導致精子活力和形態(tài)正常的精子數(shù)量減少。Verratti等［22］對6名男性健康登山運動員的精液參數(shù)進行測定，在暴露于海拔26天后（從2000米到5600米不等，喀喇昆侖探險隊），同樣的參數(shù)在回到海平面后再次進行評估，分別在1個月與6個月后再次評估，精子濃度從53±18下降到了16±16×106／mL，精子活性從57±16下降到37%±7%，異常和未成熟精子在1個月后的百分比從32±5上升到47±5%，研究發(fā)現(xiàn)，這些變化是可逆的。Verratti等［23］研究發(fā)現(xiàn)，短時間（5天）缺氧暴露結合運動（跋涉到海拔900米至5895米的高度）并沒有顯著改變精子參數(shù)，但精子運動能力顯著降低。Akiou等［24］通過精液分析和內(nèi)分泌測試，對3名登山試驗組成員的男性生殖功能進行了檢查，他們在出發(fā)前在海拔5100米以上停留21至24天，在海拔6700米以上停留4至5天，在探險歸來后分別停留1個月、3個月和2年，精液分析顯示精液體積沒有變化，精子計數(shù)在1個月后下降，3個月后沒有恢復，但在2年后所有受試者都恢復了，在1個月后也觀察到異常形狀精子的增加，但是在3個月后幾乎恢復到實驗前的狀態(tài)，內(nèi)分泌測試顯示，1個月后血液中的睪酮略有下降，3個月后睪酮進一步下降，在兩年后測試完全正常。綜上所述，長期的高海拔的登山運動不利于男性生殖系統(tǒng)的健康，但在登山后的數(shù)月后，精液的各項指標又會恢復到正常水平。

2.3 騎自行車

雖然以騎自行車為形式的常規(guī)體育鍛煉顯著提高了身體素質、健康和預期壽命，但過度負荷的自行車鍛煉會對男性的生殖功能造成嚴重的影響［25］。Maleki等［26］研究了長期低強度自行車訓練對男性公路自行車運動員精液細胞因子和精液參數(shù)的影響，針對24名健康的非職業(yè)男性道路自行車運動員（23.1±6.2歲）進行了研究，所有受試者都參加了為期16周的低強度自行車訓練，分別在第8周、第16周以及第16周最后一次訓練后的第7天對男性公路自行車運動員的精液體積、精子活力、精子形態(tài)、精子濃度和精子數(shù)量以及精漿中的精液白細胞介素（IL）-1b，IL-6，IL-8，和腫瘤壞死因子進行檢測，研究結果發(fā)現(xiàn)16周低強度的自行車訓練可能會對精子產(chǎn)生有害影響，從而影響男性的生育能力。Kipandula等［27］發(fā)現(xiàn)自行車運動員在經(jīng)歷高強度的自行車訓練后精液量、濃度、精液活力都相對較低，異常形狀的精子細胞濃度也較高。Gaskins等［28］研究檢查了231名接受不孕癥治療的男性的精液樣本，發(fā)現(xiàn)每周騎自行車1.5小時或以上的男性精子濃度比不騎自行車的男性低34%。Gebreegziabher等［29］針對20名受試自愿者進行研究，包括10名長距離競技自行車運動員和10名久坐的對照組，研究結果發(fā)現(xiàn)自行車耐力循環(huán)對造成精子形態(tài)異常，降低精子活力。Lucia等［30］研究了運動員的生殖功能，發(fā)現(xiàn)運動對自行車運動員或其他運動員群體的下丘腦垂體-睪丸激素軸沒有不利影響，研究發(fā)現(xiàn)自行車運動員在比賽期間精子活力下降可能是由于局部因素，如睪丸微小損傷和睪丸溫度升高，而不是激素的影響。

綜上所述，運動對于男性生殖系統(tǒng)的改善過程中，長期中等強度的有氧運動是男性生殖功能最有效的干預方式，而長期的高海拔登山運動以及大負荷的騎自行車則會對男性生殖系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，抗阻運動雖然在某些研究也顯示了對男性生殖系統(tǒng)的積極作用，但仍存在一定的爭論，仍有待進一步研究確認。

3 運動改善男性生殖功能的可能機制

3.1 睪酮（T）水平

睪酮是男性體內(nèi)重要的雄性激素，與男性生殖功能的維持密切相關。其來源主要是睪丸間質細胞（Leydig cells，LC）的合成，血漿中大約有68%的T和性激素球蛋白（sex hormonebinding globulin，SHBG）緊密結合，大約30%的T與白蛋白結合，只有2%～3%的T處于游離狀態(tài)，被稱為游離睪酮（Free testosterone，F(xiàn)T）。與性激素球蛋白結合的T不能發(fā)揮它的生理功能，但是與白蛋白相結合以及游離的睪酮才具有活性，被稱作活性睪酮（Active Testosterone，AT）［31］，Hooper等［32］對睪酮合成的具體步驟進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)睪酮的合成是一個復雜的過程，它是一種以膽固醇為原料合成的含19個碳原子的類固醇激素。Duclos等［33］年研究發(fā)現(xiàn)耐力訓練運動員在長時間高強度運動后靜息血漿T水平會明顯降低。Hackney等［34］針對持續(xù)了多年訓練的長跑運動員進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，運動性腺功能減退與男性的睪酮水平較低有關，運動性腺功能減退男性的睪酮水平僅為久坐男性受試者的50%～85%。Gulledge等［35］在三個獨立的試驗（間隔2周）中收集靜息血樣，試驗組為男性（ET，n＝15）、未經(jīng)訓練組為男性（UT，n＝13），對血液標本分析，包括總睪酮、黃體生成素、皮質醇和催乳素等，結果表明，長期大負荷訓練后睪酮水平均低于訓練前（p＜0.01）；各組之間的黃體生成素、皮質醇和催乳素則沒有差異（p＞0.05）。Fahey等［36］人最初報道了抗阻運動后睪酮水平的急劇上升，在這項研究中，針對男性進行了舉重訓練，并在訓練前后測量了睪酮水平，研究結果表明，與抵抗運動相關的睪酮水平急劇上升。Kraemer等［37］在研究中發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀青少年舉重運動員（年齡為17.3±1.4歲）的睪酮水平急劇上升，但僅限于至少有2年訓練經(jīng)驗的受試者。Ahtiainen等［38］研究了12個月的抗阻訓練對年輕男性（28±3歲）和老年男性（70±2歲）睪酮合成和作用的許多方面的影響，包括睪酮產(chǎn)生和代謝清除、黃體生成激素水平、AR含量和睪酮對促性腺激素刺激的反應，研究發(fā)現(xiàn)抗阻訓練可能對T的產(chǎn)生和清除率有急性影響，而運動誘導的血清T升高似乎是由T代謝清除率降低引起的，T生成能力和尿排泄能力減弱，老年男性的T代謝物可能反映了已知的隨著年齡增長睪丸甾體生成減少。Kraemer等［39］比較了年輕男性（29.8±5.3歲）和老年男性（62±3.2歲）的T反應，并證明年輕男性在30分鐘的中等強度抗阻運動后睪酮水平顯著增加。Vingren等［40］研究了關于急性項目變量，如運動選擇、運動順序、強度、量和休息時間等對急性睪酮血癥反應的影響，在運動中通過減少組間休息時間來提高運動強度，從而達到對T的影響，研究發(fā)現(xiàn)似乎必須達到一個容量閾值才能誘發(fā)T值的明顯變化。綜上所述，短時間中等負荷運動可使血睪酮明顯升高，而長時間大負荷訓練會導致睪酮水平下降，運動誘發(fā)睪酮水平明顯變化的負荷閾值仍有待進一步研究。

3.2 黃體生成素（LH）與卵泡刺激素（FSH）

LH和FSH均為蛋白激素，由腦垂體前葉嗜堿細胞產(chǎn)生，F(xiàn)SH作用于男性睪丸的生精和支持細胞，促進生精，在女性可促進卵泡成熟及分泌雌激素，并誘導產(chǎn)生芳香化酶，使雄激素轉化為雌激素。LH可刺激男性睪丸Leydig細胞產(chǎn)生睪酮，與FSH協(xié)同促進精子成熟，Leydig細胞是分泌雄性激素的結構基礎，其分泌的睪酮是影響精子發(fā)生和性功能的主要激素，其數(shù)量和結構的變化均會影響它的分泌功能。王啟榮等［41］研究發(fā)現(xiàn)，在6周的游泳耐力訓練后大鼠睪丸Leydig細胞內(nèi)脂滴的體積顯著下降，出現(xiàn)了細胞核皺縮、滑面內(nèi)質網(wǎng)擴張、胞質溶解等損傷現(xiàn)象，說明長期耐力運動可導致小鼠生殖功能受損。相關研究表明，劇烈和持續(xù)的體育鍛煉相關的靜息血漿LH濃度沒有變化，Gulledge等［42］獲得了較低的靜息T濃度，但其黃體生成素（LH）濃度沒有顯著增加，他們得出結論，耐力訓練男性的靜息生殖激素狀態(tài)是可再現(xiàn)的，并且似乎不是所用血液取樣方法的人為原因。在這方面，Duclos等［43］發(fā)現(xiàn)耐力訓練受試者的靜息黃體生成素值較低。McConnie等［44］研究比較男性馬拉松運動員下丘腦，發(fā)現(xiàn)黃體生成素脈沖的幅度和頻率較小，而促性腺激素釋放激素的反應較小。Hackney等［45］發(fā)現(xiàn)耐力訓練增加垂體的催乳素釋放，減少黃體生成素的釋放，在促性腺激素釋放激素刺激下，黃體生成素釋放量較小相比之下?？傮w而言，很少有研究發(fā)現(xiàn)耐力運動員的靜息黃體生成素增加，但是這些改變是否會對HPT軸的功能狀態(tài)產(chǎn)生直接影響，導致TRG的靜息態(tài)T水平被抑制，仍不確定。但可以肯定的是，運動對于黃體生成素（LH）與卵泡刺激素（FSH）具有積極的干預作用。

3.3 精液質量

研究發(fā)現(xiàn)，運動與精液質量具有直接的聯(lián)系，不同類型的運動，不同負荷的運動都會對精液質量產(chǎn)生不一樣的影響，在研究運動和男性生殖功能之間的關系時，自行車運動是最受關注的運動之一。Malek等［46］研究發(fā)現(xiàn)長時間騎自行車或大量訓練后，男性生殖系統(tǒng)可能會出現(xiàn)幾個問題，這項研究檢查了16周低強度自行車訓練對男性公路自行車運動員精液細胞因子的影響，數(shù)據(jù)表明，在長期低強度至高強度的自行車訓練后，精漿中白細胞介素IL-1b，IL-6，IL-8，TNF-a的平均值顯著增加。Maleki等［47］發(fā)現(xiàn)騎自行車者和登山運動員在長時間劇烈體力勞動后精子濃度下降的趨勢，然而人類精液對長時間騎自行車或大量訓練的免疫反應仍不清楚。Lucia等［48］研究表明高強度的自行車訓練與男性自行車運動員的精子健康參數(shù)有關，從精子參數(shù)以及精子抗氧化劑和細胞因子的角度來看，高負荷的自行車訓練可能對精子產(chǎn)生有害的后果，甚至可能導致男性生育能力的嚴重損害，這主要是因為自行車車座和所穿緊身衣產(chǎn)生的對該區(qū)域的壓迫可能會產(chǎn)生不希望的直腸內(nèi)溫度升高，特別是對初級精母細胞的發(fā)育造成干擾。Wise等［49］針對2261名男性收集了4565份新鮮精液樣本，在接受第一次體外受精周期之前進行了登記，主要觀察指標精液體積、精子濃度、精子活力、精子形態(tài)和總活動精子數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)與不定期運動相比，每周騎自行車5小時精液濃度有所降低，再次證明自行車運動不利于精液質量的發(fā)展。ángel等［50］在一項對兩組肥胖男性的對照研究中研究了鍛煉如何提高男性生殖能力，其中45人接受了為期16周的有氧訓練，45人沒有接受訓練，研究結果表明，運動組的精液分析參數(shù)和睪酮水平普遍提高，而對照組無顯變化。

4 小結與展望

綜上所述，長期中等強度的有氧運動對男性生殖功能的改善具有積極的干預效果，且已經(jīng)在各項研究中被證實；而大負荷的力竭運動、長期高海拔的登山運動、大負荷的自行車運動則會對男性的生殖功能產(chǎn)生負面影響。研究認為，長期中等強度有氧運動是男性生殖功能干預的最佳選擇，運動干預男性生殖功能的機制主要體現(xiàn)在以下方面：1）長期中等強度有氧運動能明顯改善睪酮（T）水平；2）運動對于黃體生成素（LH）與卵泡刺激素（FSH）具有積極的干預作用；3）長期中低強度的有氧運動能明顯改善男性的精液參數(shù)中的各項指標（圖1）。但就目前而言，關于不同的運動項目和運動強度干預男性生殖功能健康具體機制及運動干預男性生殖功能的負荷閾值的相關基礎研究仍比較匱乏，仍將作為體醫(yī)融合背景下以非藥物療法干預男性生殖系統(tǒng)健康的重要理論研究方向。

圖1 運動改善男性生殖功能的可能機制