不育患者精子畸形癥的中西研究相關(guān)進(jìn)展

蔣婉雪，姚文亮，周玉良，盧慧鈺，虞穎綠，江超仁，陳勝輝*（1.江西中醫(yī)藥大學(xué)，江西南昌 330004；.南昌市醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所附屬生殖醫(yī)院/江西省中醫(yī)男科疾病重點(diǎn)研究室，江西 南昌 330001）

畸精癥是指正常男性在精液分析檢查中發(fā)現(xiàn)精子的頭、體、尾部出現(xiàn)各種異常形態(tài)。按WHO《人類精液檢查與處理實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)》第5版標(biāo)準(zhǔn)，正常形態(tài)的精子低于4%者，即診斷為畸精癥。由于本病需要實(shí)驗(yàn)室對(duì)男性精液進(jìn)行分析后才能確診，往往是在已婚青壯年男性對(duì)生育有需求而未實(shí)現(xiàn)者在就醫(yī)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)。精子畸形癥是目前男性不育癥中較為常見的一種疾病，常與少、弱、死精子癥同時(shí)出現(xiàn)，已引起大家的廣泛重視。

1 西醫(yī)相關(guān)研究

按照精子形態(tài)異常部位大體上分為三類：頭部畸形，如圓頭、無(wú)頭、雙頭、空泡頭、精子核異常、大頂體、小頂體伴不規(guī)則頭和梨型頭等；頸部和中段畸形如剩余細(xì)胞質(zhì)和斷頭精子；尾部畸形包括鞭毛多發(fā)形態(tài)學(xué)異常和原發(fā)性鞭毛運(yùn)動(dòng)障礙。

1.1 頭部異常 圓頭精子綜合癥（globozoospermia）圓頭精子癥是畸精癥里嚴(yán)重且罕見的一種類型，其發(fā)病率＜0.1%［1］，典型的臨床表現(xiàn)為精子頭部呈圓形，頂體消失或伴有雜亂的中段和尾部，患者除了均具有典型特征，表現(xiàn)為輕微的精子活力異?；蛘５木簠?shù)，且頂體酶活性明顯低下外，目前尚未發(fā)現(xiàn)其他特殊癥狀或體征［2］。頂體生物發(fā)生的分子機(jī)制和導(dǎo)致球狀精子癥的機(jī)制尚未研究透徹［3］。頂體內(nèi)含有精子穿破透明帶與卵子結(jié)合所需的酶，酶的缺失使圓頭精子無(wú)法進(jìn)行頂體反應(yīng)，不能受精從而導(dǎo)致男性不育。圓頭精子現(xiàn)根據(jù)嚴(yán)重的程度可分為兩類：I 型最為嚴(yán)重，精液中精子100%圓頭，完全沒(méi)有頂體和頂體酶；II 型精子中殘留部分頂體或存在其它異常形態(tài)［4］。目前圓頭精子癥的發(fā)生機(jī)制尚未明確，但通過(guò)分子生物學(xué)研究普遍認(rèn)為與遺傳有關(guān)[5]。圓頭精子為常染色體隱性遺傳病，通過(guò)小鼠基因敲除實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有18個(gè)基因被證實(shí)與圓頭精子癥相關(guān)：Pick1、Zpbp1、Dpy19l2、Gba2、Hrb、Gopc、Csnk2a2、Spaca1、Golga2、Sirt1、Slc9a8、Hsp90b1、Mfsd14a、Atg7、Smap2、Tmf1、Vps54、Ccdc62［3］。已在人類圓頭精子癥患者中證實(shí)的6個(gè)突變或缺陷的基因分別為SPATA16、DPY19L2、PICK1、ZPBP1、CSNK2a2、CCDC62［6-7］。

1.12 大精子癥（macrozoospermia） 又稱之為巨頭型精子頭綜合征，特征是精液中精子頭部增大且不規(guī)則伴有鞭毛數(shù)量異常的比例高。超微結(jié)構(gòu)分析還顯示存在基板的異常，中段增厚異常，表面不規(guī)則以及雜亂無(wú)章的線粒體，透射電鏡中觀察到破碎不規(guī)則且發(fā)育不均勻的頂體［8］。它是一種常染色體隱性遺傳病，發(fā)病率＜1%［9，10］，在少數(shù)患者中進(jìn)行的精子DNA 碎片研究顯示，與有生育能力的男性相比，DNA 碎片指數(shù)有所增加。目前唯一確認(rèn)與大頭精子癥相關(guān)的基因?yàn)闃O光激酶C基因（AURKC），主要在睪丸中表達(dá)，它在人類中擁有7 個(gè)外顯子，編碼309個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，是極光激酶家族成員，該家族由高度保守的絲氨酸或蘇氨酸激酶組成，參與染色體或染色單體的分離。目前已描述的6 個(gè)AURKC 突變c.144delC(p.L49Wfs22),c.744C＞G(p. Y248*), c686G＞A(p. C229Y), c. 930+38G＞A(出現(xiàn)在3‘-UTR 中), c.436-2A＞G(導(dǎo)致外顯子5跳過(guò)的剪接位點(diǎn)突變)以及c.269G＞A；p.R90Q，其中最常見的是摩洛哥創(chuàng)始人效應(yīng)導(dǎo)致的純合性移碼缺失c.144delC[8-10]。該基因突變患者頭部精子增大比例較高，均值＞78%。攜帶AURKC 突變的患者的原發(fā)性不孕癥都是因?yàn)槲茨芡瓿蓽p數(shù)分裂，因此所有配子都顯示多倍體。研究表明，精子形態(tài)異常率與染色體異常精子率無(wú)聯(lián)系，而減數(shù)分裂分離分析表明，射出精液中90%以上的精子頭具有非整倍體成分，因此受精率和妊娠率低下可能是因?yàn)樾蠭CSI所挑選的正常形態(tài)精子異常染色體高發(fā)率［11］。

1.2 頸部和中段異常

1.21 無(wú)頭精子癥(acephalic spermatozoa) 也稱之為斷頭精子癥或大頭針樣精子，是一類嚴(yán)重的男性不育疾病，其表現(xiàn)為射出的精液中有斷頭的鞭毛、極少的完整精子和無(wú)尾巴的精子頭，大量精子身首異處、頭尾分離，在附睪和精液中，超過(guò)90%的精子實(shí)際上是無(wú)功能的、斷頭的鞭毛［12］。這種綜合征的家系聚集性和同質(zhì)性提示有遺傳基礎(chǔ)，但是致病基因仍然很大程度上是未知的［13］。部分基因當(dāng)出現(xiàn)缺失或損傷時(shí)會(huì)導(dǎo)致該異常形態(tài)，如SUN5、PMFBP1、TSGA10等。

SUN5 位于染色體20q11.21，由15 個(gè)外顯子組成，是第一個(gè)在動(dòng)物模型和頭端精子綜合征患者中驗(yàn)證其功能的基因，是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)中合成的，通過(guò)高爾基體到達(dá)NE并附著到INM，最后移動(dòng)到精子頭部和尾部之間的連接區(qū)。SUN5 突變體患者精子種植窩和基底板都缺失，該突變干擾了其相應(yīng)LINC復(fù)合物的形成，導(dǎo)致核骨架和細(xì)胞骨架之間的解離，或者干擾了SUN5到NE的定位從而導(dǎo)致精子頭部與尾部的分離［14］。

PMFBP1 位于人第16 號(hào)染色體，包含27 個(gè)外顯子，編碼1007 個(gè)氨基酸。定位于頭部-尾部耦合器(HTCA)，位 于SUN5 和SPATA6 之 間，與SUN5 和SPATA6協(xié)同連接精子頭部和尾部，因此無(wú)頭精子癥可能是由于精子發(fā)生過(guò)程中偶聯(lián)裝置從精子頭部脫落所致。SUN5 是連接偶聯(lián)器和精子核膜的核膜蛋白；SPATA6 是偶聯(lián)器的結(jié)構(gòu)蛋白，特異性定位于節(jié)段柱和小頭，是一種進(jìn)化上保守的睪丸特異性基因，由15 個(gè)外顯子組成，編碼488 個(gè)氨基酸殘基蛋白，Yuan 等［13］發(fā)現(xiàn)該基因參與肌球蛋白微絲的運(yùn)輸；SUN5、PMFBP1 和SPATA6 的 三 明 治 狀 結(jié) 構(gòu) 表 明PMFBP1 可能是連接偶聯(lián)器和精子核膜的支架蛋白［15］。研究 發(fā) 現(xiàn)70.00%(21/30)的 無(wú)頭精子是由SUN5 或PMFBP1 突 變 引 起 的，因 此，SUN5 和PMFBP1突變是引起無(wú)頭精子綜合征的主要原因。

TSGA10 基因位于染色體2q11.2 上，長(zhǎng)約157.7kb，有19個(gè)外顯子，編碼698個(gè)氨基酸，TSGA10單獨(dú)丟失會(huì)導(dǎo)致斷頭精子［16］。BRDT 基因位于染色體1p22.1，由21個(gè)外顯子組成,是BET亞家族的睪丸特異性成員之一。其第一個(gè)溴結(jié)構(gòu)域基元參與染色質(zhì)組織和轉(zhuǎn)錄調(diào)控，因此BD1 的缺失會(huì)導(dǎo)致BRDT蛋白被截?cái)?，從而在生精過(guò)程中導(dǎo)致生殖細(xì)胞分化的完全中斷進(jìn)而導(dǎo)致精子形態(tài)的異常。

1.22 胞質(zhì)小滴 這一術(shù)語(yǔ)的使用開始并未統(tǒng)一規(guī)范從而引起諸多困惑，cooper等［17］建議保留“細(xì)胞質(zhì)液滴（CD）”或“胞質(zhì)液滴”代表睪丸所產(chǎn)生精子上的正常細(xì)胞質(zhì)殘留物，是正?；罹由洗嬖诘臐B透敏感的囊泡；而使用“剩余細(xì)胞質(zhì)（ERC）”指代精子發(fā)生中異常精子殘留的大量細(xì)胞質(zhì)。CD 成形于精子發(fā)生的最后階段即成熟階段，在運(yùn)送至附睪前由支持細(xì)胞完成“細(xì)胞質(zhì)擠出”過(guò)程，參與過(guò)度激活、獲能和頂體反應(yīng)，但不存在于其它非人類哺乳動(dòng)物中。CD 被發(fā)現(xiàn)存在于未成熟精子的頸部和尾部的中段末端，由RNA、脂質(zhì)、脂蛋白、和各種水解酶組成且包含了離子通道和高爾基體衍生的囊泡；過(guò)剩的殘留細(xì)胞質(zhì)是生殖細(xì)胞胞質(zhì)的殘留物，大部分被支持細(xì)胞所吞噬，剩余部分在正常精子發(fā)生過(guò)程中附著在精子細(xì)胞的頸部，是精子頸部的小水泡，占精子頭部大小的1/2 或1/3 及以上。CD 中含有眾多酶類包括肌酸激酶(CK)、乳酸脫氫酶(LDH)、超氧化物歧化酶(SOD)和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PDH)[15]，有研究表明這些參與CD能量代謝的酶的過(guò)剩產(chǎn)生的大量活性氧可能會(huì)影響精子正常功能并引起男性的不育［18］。

1.3 尾部異常 纖維鞘發(fā)育不良（DFS） 精子尾部分為中段、主段和末段，其中主段最長(zhǎng)約45μm，由外周致密纖維和纖維鞘共同組成，而纖維鞘中的兩條纖維突起形成的縱行嵴剛好分別位于背腹二側(cè)使精子尾部截面呈卵圓形。Chemes等［19］發(fā)現(xiàn)5例原發(fā)性不育患者90%～100%的精子不會(huì)動(dòng)，具有相似的鞭毛形態(tài)異常，光鏡或掃描電鏡下DFS 患者精子可見無(wú)尾、粗短尾或不規(guī)則尾，纖維鞘增生和中心微管缺失，透射電鏡可將其確診。DFS 是一種常染色體隱性遺傳病，表現(xiàn)出嚴(yán)重鞭毛畸形以及精子運(yùn)動(dòng)障礙，精子的正常運(yùn)動(dòng)由尾部鞭毛中正常微管結(jié)構(gòu)和線粒體提供的能量所共同支持，DFS 患者精子形成過(guò)程中鞭毛結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)不佳，影響了精子的正常運(yùn)動(dòng)最終導(dǎo)致不育［20］。Khelifa等［21］提議使用鞭毛多發(fā)形態(tài)學(xué)異常（MMAF）一詞形容，但在國(guó)內(nèi)多使用DFS。

2005年，Baccetti等［22］首次報(bào)道了一例精子短尾樣改變患者的A 激酶(PRKA)錨蛋白3(AKAP3)和A激酶(PRKA)錨蛋白4(AKAP4)基因的部分缺失，超微結(jié)構(gòu)精子檢測(cè)顯示動(dòng)力蛋白臂和中央微管的缺失。AKAP3 和AKAP4 是纖維鞘中含量最豐富的結(jié)構(gòu)蛋白，前者參與了纖維鞘的基本結(jié)構(gòu)，后者則在纖維鞘組裝中起主要作用。目前已確定的與男性不育相關(guān)的MMAF 基因有23 個(gè)，分別是DNAH1、DNAH2、DNAH6、DNAH8、DNAH17、CEP135、WDR66、FSIP2、TTC29、SPEF2、ARMC2、AK7、TTC21A、QRICH2、AKAP3、AKAP4和CFAP基因43、44、58、65、69、70和251［23-24］。DNAH1 是 在 人 類 中 確 定 的 第 一 個(gè) 導(dǎo) 致MMAF 的突變基因，在睪丸中優(yōu)先表達(dá)的非特異性基因。最近發(fā)現(xiàn)了兩例雙等位錯(cuò)義DNAH8 突變的MMAF 患者，DNAH8編碼的動(dòng)力蛋白重鏈成分優(yōu)先在睪丸中表達(dá)，對(duì)患者精子采用了蘇木精-伊紅染色以及電鏡分析發(fā)現(xiàn)鞭毛形態(tài)和結(jié)構(gòu)高度異常，而基因敲除小鼠實(shí)驗(yàn)也表現(xiàn)為MMAF 和不育，這表明異常 的DNAH8 突 變 會(huì) 引 起MMAF 不 育［25］。Sha Y等［26］使用全外顯子組測(cè)序(WES) 對(duì)兩名潛在MMAF和PCD患者的遺傳損傷進(jìn)行研究，都發(fā)現(xiàn)了CFAP74基因雙等位基因的突變，且免疫熒光檢測(cè)顯示兩名患者精子中都沒(méi)有CFAP74，檢測(cè)所有可能致病的變異基因中，只有CFAP74在睪丸細(xì)胞和呼吸道細(xì)胞等活動(dòng)纖毛或鞭毛的組織中表達(dá)。猜測(cè)突變可能導(dǎo)致了CFAP74 的結(jié)構(gòu)異常、穩(wěn)定性降低和功能喪失，其作為結(jié)構(gòu)蛋白在精子鞭毛形成中的功能受到影響導(dǎo)致精子鞭毛軸絲結(jié)構(gòu)異常組裝和精子中段畸形最終形成MMAF，認(rèn)為該基因可能是MMAF 的一個(gè)新候選基因。目前只有一例關(guān)于該突變與男性不育關(guān)系的報(bào)道，CFAP74基因是否形成MMAF導(dǎo)致男性不育仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

1.31 原發(fā)性鞭毛運(yùn)動(dòng)障礙（PCD） 也稱之為纖毛不動(dòng)綜合征(immotile-cilia syndrome)，是一種活動(dòng)纖毛運(yùn)動(dòng)功能障礙引起的多基因常染色體隱性遺傳疾病，臨床上可表現(xiàn)為新生兒呼吸窘迫綜合征、鼻竇炎、中耳炎、胸腔感染、支氣管炎、眼內(nèi)翻和男性不育［23］。精子尾部的鞭毛在所有哺乳動(dòng)物中是最長(zhǎng)的，其核心結(jié)構(gòu)是軸絲，而軸絲作為一種微管支架由具有一個(gè)A 型和B 型微管的9 個(gè)微管雙重體（MTD）及其圍繞的一對(duì)中央微管（CP）共同形成的“9+2”結(jié)構(gòu)構(gòu)成。精子鞭毛含有的線粒體鞘(MS)、纖維鞘(FS)和外層致密纖維(ODFs)等特殊結(jié)構(gòu)是生成功能正常精子所必不可少的?；颊叱⒔Y(jié)構(gòu)上的缺陷包括內(nèi)外動(dòng)力蛋白臂、中央微管的損傷或缺失，鞭毛擺動(dòng)異常導(dǎo)致精子活力下降是引起男性不育的主要原因［27］。目前已證明有40 多個(gè)基因的突變會(huì)導(dǎo)致PCD，但不是所有突變都會(huì)導(dǎo)致男性不育，因?yàn)槔w毛和鞭毛的軸絲蛋白即軸絲的組裝和動(dòng)力蛋白臂的組件時(shí)不同的，對(duì)此仍需進(jìn)行大量研究，其中大概70%的患者能夠找到遺傳原因［28］。

3 中醫(yī)相關(guān)研究

在此前的中醫(yī)古籍中并無(wú)畸形精子癥這一病名，因其最終導(dǎo)致的結(jié)果是不育，故將其歸屬于“無(wú)子”范疇［29］。首先，《素問(wèn)·六節(jié)藏象論》說(shuō)：“腎者主蟄，封藏之本，為精之處?！闭f(shuō)明腎具有的生理機(jī)能是貯存、封藏精以調(diào)控人生長(zhǎng)發(fā)育、生殖以及臟腑氣化。腎藏之精以先天之精即父母生殖之精為主，以脾胃對(duì)食物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝取轉(zhuǎn)化得來(lái)的后天之精為輔，兩者互相資助，相互為用?！端貑?wèn)·上古天真論》述“丈夫二八，腎氣盛，天癸至則精氣溢瀉，陰陽(yáng)和，故有子”，腎藏精化氣，腎精足則腎氣充，隨著腎精、腎氣的充盈隨之產(chǎn)生的天癸，標(biāo)志著性器官的發(fā)育成熟已具備了生殖能力。腎在竅為耳及二陰，其對(duì)前陰的功能也說(shuō)明能引起外生殖器的勃起和精液排泄。其次，按足厥陰肝經(jīng)之循行路線，“上腘內(nèi)廉而后循股陰，入毛中，繼而環(huán)陰器”，是以肝氣疏泄則精液排泄通暢有度。古人認(rèn)為，“宗筋精血充盈消退，挺縱舒緩之于肝”。朱丹溪《格致余論·陽(yáng)有余陰不足論》最早提出了肝主疏泄：“主閉藏者腎也而司疏泄者肝也。”薛立齋《內(nèi)科摘要·卷下》則正式提出“肝主疏泄”。以上表明男子精液的貯藏與泄瀉是肝腎二臟疏泄與閉藏功能共同作用的結(jié)果，故本病多責(zé)于肝腎二臟。

臨床多認(rèn)為本病以虛實(shí)夾雜之證候?yàn)橹髑乙詽駸釣闃?biāo)、腎虛為本，虛證多為腎精之生成乏源，表現(xiàn)為腎陰虛或腎陽(yáng)虛；實(shí)證多為腎精之排泄失常，表現(xiàn)為淤血阻滯和濕熱下注。先天稟賦不足，房勞、久病耗損腎陰腎陽(yáng)，先天之精化生不足，精子生長(zhǎng)發(fā)育不良皆可致畸；肝經(jīng)疏泄失職，氣血運(yùn)行受阻或精液淤阻，日久化熱，灼傷精道；男子若飲食不節(jié)，嗜食肥甘厚味等物濕熱內(nèi)生，下擾精室而致精子畸形癥；不潔性交感染外毒，亦可下干精室致畸[30-31]。

隨著中醫(yī)對(duì)畸形精子癥的進(jìn)一步探究有研究者認(rèn)為畸精癥歸屬于形不足的范圍，提出溫之以氣的論治概念［32］，出自《素問(wèn)·陰陽(yáng)印象大論》“形不足者，溫之以氣，精不足者，補(bǔ)之以味”，這是中醫(yī)關(guān)于“形神不足”的治法基礎(chǔ)。在中醫(yī)養(yǎng)生中大致有兩個(gè)部分，一為治未病，二為補(bǔ)不足，后者意味著機(jī)體的虧虛，但是“氣血陰陽(yáng)”皆非肉眼可直接查看，故將其整理為“形與神”。“形”指身體等能被看見的所有，“神”也就是“精”指感知上的如“精神”?！皻鉃殛?yáng)，味為陰，而形以氣充之”只有陽(yáng)氣充足才能滋養(yǎng)形體；“氣歸精，精歸化”形又為精所化，精是構(gòu)成宇宙萬(wàn)物的本原，也是構(gòu)成人類的本原，形精同源說(shuō)明精不足者可致形不足，精足但氣不足者亦可致形不足。形不足者究其原因就是“精不化氣，氣不化形”，陽(yáng)不足則虛寒內(nèi)生，因此“形”不足者多表現(xiàn)為形寒肢冷、多眠嗜睡、舌質(zhì)淡紅少苔等，氣化不足則精子成熟過(guò)程受到阻礙而使形態(tài)異常致畸。故內(nèi)經(jīng)對(duì)“形不足”的治法原則就是“溫之以氣”。而在用藥上有氣味厚薄之分，《素問(wèn)·陰陽(yáng)印象大論》說(shuō)“味厚則泄，薄則通；氣薄則發(fā)泄，厚則發(fā)熱”，具體臨證時(shí)因根據(jù)病位的不同選擇適當(dāng)?shù)乃幬镏委煛?/p>

綜上所述，中西醫(yī)在研究畸形精子癥方面正不斷取得新的進(jìn)步，中醫(yī)在辨證論治方面提出的更加完善和新穎的理論，進(jìn)而在指導(dǎo)臨床治療中提供更多參考依據(jù)。而目前國(guó)內(nèi)外也有很多對(duì)精子異常形態(tài)的基因等相關(guān)內(nèi)容的報(bào)道，但尚未明確其發(fā)病機(jī)制，畸形精子癥的發(fā)生有可能與單個(gè)或同類型基因相關(guān)，也可能與2個(gè)或多個(gè)基因的結(jié)構(gòu)、功能或聯(lián)合作用等相關(guān)，因此不斷完善的基因相關(guān)內(nèi)容研究對(duì)精子畸形癥的診斷和基因?qū)用娴闹委熅哂蟹浅Ｖ卮蟮囊饬x。