精子DNA碎片指數(shù)與精液常規(guī)參數(shù)及精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的相關(guān)性分析

常椿欣 吳正沐 王彥林

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬?lài)?guó)際和平婦幼保健院，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院出生缺陷與罕見(jiàn)病臨床研究院，上海市胚胎源性疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室( 200030)

精子是遺傳物質(zhì)的載體，精子DNA是影響胚胎質(zhì)量、發(fā)育和著床的關(guān)鍵因素[1]。因此，精子DNA的完整性對(duì)成功妊娠和遺傳物質(zhì)傳遞至關(guān)重要。精子生成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中異常染色質(zhì)包裝可能會(huì)導(dǎo)致精子DNA碎片化(SDF)[2]。精子DNA碎片指數(shù)(DFI)是指發(fā)生DNA鏈斷裂的精子占全部精子的百分比。本研究旨在觀察精子DFI與年齡、精液常規(guī)參數(shù)及精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的相關(guān)性，探討精子DFI對(duì)男性生育力評(píng)估的意義。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

收集2019年3月-2020年3月在本院就診的616例男性的流行病學(xué)信息及精液樣本。616例男性年齡25～50歲，經(jīng)檢查后排除染色體核型異常、Y染色體微缺失、精索靜脈曲張、隱睪、附睪損傷、生殖系統(tǒng)炎癥以及阻塞性無(wú)精子癥等疾病，且無(wú)特殊病史及家族史，無(wú)長(zhǎng)期吸煙史和酗酒史。

1.2 方法

1.2.1精液常規(guī)參數(shù)及精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)禁欲2～7d后手淫法收集精液。依據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)第5版《人類(lèi)精液檢查與處理的實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)》標(biāo)準(zhǔn)，選用美國(guó)漢密爾頓精子質(zhì)量分析儀檢測(cè)精液，獲取精液常規(guī)參數(shù)及精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)等數(shù)據(jù)。

1.2.2精子DFI檢測(cè)采用精子核完整性染色試劑盒(浙江星博生物科技股份有限公司生產(chǎn))，檢測(cè)儀器為ACEA NovoCyte流式細(xì)胞儀。將液化的精液稀釋至100μl，精子細(xì)胞濃度為(1～2)×106個(gè)/ml，經(jīng)酸處理后使用吖啶橙染料染色。異常精子核染色質(zhì)為紅色或橙黃色熒光；正常精子核染色質(zhì)為綠色熒光。若紅光值比例增高，說(shuō)明精子核完整性程度降低。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 基本情況

DFI<15%組207例，15%≤DFI<30%組187例，DFI≥30%組222例。616例對(duì)象年齡(36.2±6.8)歲，其中DFI<15%組年齡(33.0±4.8)歲，15%≤DFI<30%組(36.9±6.6)歲，DFI≥30%組(38.6±7.4)歲。616例DFI(24.7±15.8)%，其中DFI<15%組(5.9±3.1)%，15%≤DFI<30%組(26.1±3.5)%，DFI≥30%組(41.0±8.5)%。3組精液常規(guī)參數(shù)和精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)。見(jiàn)表1。

2.2 不同DFI組別精液參數(shù)分析

3組年齡有差異(P<0.01)。3組的精液常規(guī)參數(shù)中前向運(yùn)動(dòng)精子率、非前向運(yùn)動(dòng)精子率、不動(dòng)精子率、活動(dòng)率、前向運(yùn)動(dòng)精子濃度、非前向運(yùn)動(dòng)精子濃度、不動(dòng)精子濃度、前向運(yùn)動(dòng)精子總數(shù)、非前向運(yùn)動(dòng)精子總數(shù)以及不動(dòng)精子總數(shù)有差異(P<0.01)，精子總數(shù)、精子濃度及精子頭部寬長(zhǎng)比間無(wú)差異。3組精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)中曲線速度(VCL)、直線速度(VSL)、平均路徑速度(VAP)、直線性(LIN)、頭部側(cè)擺幅度(ALH)、前向性(STR)及鞭打頻率(BCF)有差異(P<0.01)，而擺動(dòng)性(WOB)無(wú)差異(P>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 不同DFI組別精液常規(guī)參數(shù)及精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)比較

精子參數(shù) DFI<15%組 15%≤DFI<30%組 DFI≥30%組 tP精子頭部寬長(zhǎng)比0.68±0.070.67±0.080.68±0.091.100.58VCL(μm/s)107.78±24.2286.72±23.4786.83±27.1184.89<0.01VSL(μm/s)54.43±14.7844.23±15.0146.08±16.5844.23<0.01VAP(μm/s)67.27±14.1154.10±14.6055.18±17.0483.82<0.01LIN(%)51.9±9.852.4±11.054.4±10.99.42<0.01ALH(μm)5.43±1.354.57±1.294.44±1.5259.35<0.01STR(%)78.8±8.078.9±11.181.1±10.616.22<0.01BCF(Hz)25.19±3.7426.42±6.9831.51±50.9315.66<0.01WOB(%)63.7±6.463.7±7.064.6±7.35.020.08

2.3 精子DFI與參數(shù)的相關(guān)性分析

精子DFI與年齡呈正相關(guān)(r=0.35，P<0.01)。精子DFI與不動(dòng)精子率、不動(dòng)精子濃度、不動(dòng)精子總數(shù)呈正相關(guān)；與前向運(yùn)動(dòng)精子率、非前向運(yùn)動(dòng)精子率、活動(dòng)率、前向運(yùn)動(dòng)精子濃度、非前向運(yùn)動(dòng)精子濃度、前向運(yùn)動(dòng)精子總數(shù)、非前向運(yùn)動(dòng)精子總數(shù)呈負(fù)相關(guān)；與精子總數(shù)、精子濃度和精子頭部寬長(zhǎng)比無(wú)相關(guān)性。精子DFI與LIN、STR和BCF呈正相關(guān)，與VCL、VSL、VAP和ALH呈負(fù)相關(guān)，與WOB無(wú)相關(guān)性。見(jiàn)表2。

表2 精子DFI與精液常規(guī)參數(shù)和精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的相關(guān)性分析

3 討論

精液常規(guī)參數(shù)分析是評(píng)價(jià)男性不育因素的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，但是有研究發(fā)現(xiàn)15%不育男性的精液常規(guī)參數(shù)正常[3]，為了更好的對(duì)男性不育患者精液質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，可對(duì)精子DNA完整性進(jìn)行檢測(cè)。

隨著初育年齡的延遲和三胎政策的實(shí)施，高齡男性生育問(wèn)題日益嚴(yán)峻。隨著年齡的增長(zhǎng)，男性的生育能力有所下降。王甩艷[4]和庾偉堅(jiān)等[5]的研究都發(fā)現(xiàn)男性年齡和精子DFI呈顯著正相關(guān)，與本研究結(jié)果一致。男性衰老會(huì)使精子的遺傳和表觀遺傳變化，通過(guò)對(duì)精子質(zhì)量和數(shù)量以及性器官和下丘腦-垂體-性腺軸的不良影響，損害男性生殖功能[6]。低濃度和中等濃度的活性氧參與抗感染因子的細(xì)胞防御、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，以及羧化作用、過(guò)氧化作用和核糖核苷酸還原等反應(yīng)；高水平的活性氧會(huì)導(dǎo)致各種細(xì)胞損傷如DNA斷裂等[7-8]。在男性年齡增長(zhǎng)過(guò)程中，活性氧的過(guò)度積累導(dǎo)致氧化應(yīng)激增加，高氧化應(yīng)激可導(dǎo)致精子DNA損傷和凋亡增加，最終導(dǎo)致精子活力喪失[9-12]。

精液常規(guī)參數(shù)常用于男性生育力評(píng)估和男性生殖系統(tǒng)疾病的輔助診斷。帥俊等[13]發(fā)現(xiàn)精子DFI和精子活動(dòng)率、前向運(yùn)動(dòng)精子百分率呈負(fù)相關(guān)，馮玲等[14]研究發(fā)現(xiàn)精子DFI與精子濃度不相關(guān)，與本研究結(jié)果具有一致性。

精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的臨床應(yīng)用是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。VCL、VSL、VAP、ALH可以預(yù)測(cè)宮內(nèi)受精和體外受精的結(jié)果[15-16]。Aghazarian等[17]對(duì)122名男性精液的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和精子DFI相關(guān)性進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)VSL、VCL、STR、BCF等與精子DNA損傷顯著相關(guān)。武學(xué)海等[18]的研究發(fā)現(xiàn)精子DFI與VSL、VCL呈明顯負(fù)相關(guān)性，與本研究一致。

Boushaba等[19]的研究中，所有精液常規(guī)參數(shù)異常的患者DFI>18%，高DFI組97.73%的男性至少有一個(gè)精液常規(guī)參數(shù)異常，低DFI組只有30%的男性至少有一個(gè)精液常規(guī)參數(shù)異常，間接證明了精液常規(guī)參數(shù)異常與精子DNA碎片的增加有關(guān)。睪丸和睪丸外因素都可能導(dǎo)致精子DNA的損傷，精子DNA碎片化的損傷原因也可能導(dǎo)致精子數(shù)量、活力或形態(tài)異常。如果精子DNA碎片化是由于精子發(fā)生過(guò)程中的DNA損傷未能修復(fù)，也可能導(dǎo)致其他生精指標(biāo)異常，造成精液常規(guī)參數(shù)異常。先前的研究指出，活性氧影響富含不飽和脂肪酸的精子膜的脂質(zhì)過(guò)氧化，從而影響精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)[20]，同時(shí)活性氧也可以造成精子DNA的損傷，也從側(cè)面提示了精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)和精子DFI可能存在的相關(guān)性。

同時(shí)應(yīng)注意，并不是所有的精液常規(guī)參數(shù)和精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)都與精子DFI相關(guān)或強(qiáng)相關(guān)，提示可利用精子DFI與精液常規(guī)參數(shù)及精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)存在的相關(guān)性和非相關(guān)性，協(xié)同評(píng)估精子質(zhì)量。

先前的研究發(fā)現(xiàn)，精子DFI增高可降低體外受精(IVF)的受精率、妊娠率，并影響胚胎質(zhì)量[21]，精子DNA損傷會(huì)影響頂體功能及體外受精-胚胎移植助孕結(jié)局[22]。趙天祺等[23]對(duì)781例IVF周期研究發(fā)現(xiàn)，DFI低水平組的優(yōu)質(zhì)胚胎率、囊胚形成率、優(yōu)質(zhì)囊胚率高于DFI高水平組，且精子DFI升高，臨床妊娠率降低。

同時(shí)，精子DNA完整性降低可能導(dǎo)致偶發(fā)或反復(fù)自然流產(chǎn)。伊朗的一項(xiàng)研究表明，與無(wú)不孕或流產(chǎn)史婦女的配偶相比，反復(fù)自然流產(chǎn)婦女配偶的精子DNA斷裂水平顯著增高，提示特發(fā)性反復(fù)自然流產(chǎn)與精子DFI存在關(guān)聯(lián)[24]。英國(guó)的一項(xiàng)研究表明，與正常生育的對(duì)照組相比，流產(chǎn)婦女男性伴侶精子DNA損傷明顯增高，精子DNA損傷可能成為自然受孕或輔助受孕后偶發(fā)性流產(chǎn)和復(fù)發(fā)性流產(chǎn)可靠的生物標(biāo)志物[25]。

通過(guò)大人群樣本的檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析，本研究系統(tǒng)性的分析了精子DFI與年齡、精液常規(guī)參數(shù)及精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性。提示精子DFI可以作為評(píng)估男性不育的較好指標(biāo)之一，用于指導(dǎo)臨床治療和預(yù)測(cè)輔助生殖的妊娠結(jié)局。