減重對肥胖病人精液質(zhì)量及生殖激素的影響

孫軍培,杜丹麗,張 燕,楊曉東,李雪婷,丁 彪,張 楓,劉 雷,王學(xué)故,宮瑩瑩

當(dāng)前全球范圍內(nèi)的超重及肥胖的患病率正在增加[1],同時(shí)對于男性肥胖的生殖結(jié)局的關(guān)注及擔(dān)憂也在日益增加。男性肥胖已經(jīng)被證實(shí)和生育力受損有關(guān),并且體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)增加與生育力受損呈現(xiàn)劑量-反應(yīng)關(guān)系的論證已經(jīng)被提出[2]。此外,男性肥胖與異常的精子指標(biāo)有關(guān)系[3-4],盡管相關(guān)文章的結(jié)果相互矛盾,具有爭議性[5-7]。與肥胖具有相關(guān)性的激素的異?？赡茉诰赢惓Ｖ衅鹬饕饔肹8-10],盡管具有爭議性[6,11-12],前期的研究[13]表明體質(zhì)量的減輕可能可以逆轉(zhuǎn)內(nèi)分泌的異常。隨著輔助生殖技術(shù)的發(fā)展,目前抗繆勒管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)作為女性的卵巢儲(chǔ)備功能及促排卵獲卵數(shù)的評估指標(biāo)被廣泛的研究[14-15]。在男性體內(nèi)抑制素B(inhibin-B,Inh-B)及AMH主要由男性睪丸內(nèi)的支持細(xì)胞產(chǎn)生,被視為精子發(fā)生的標(biāo)志物[16-17],研究[18]表明Inh-B與生育能力呈正相關(guān),而肥胖已被證明與Inh-B水平降低有關(guān)[19],而同樣作為精子發(fā)生標(biāo)志物的AMH在男性生育尤其是肥胖男性群體中與生育力關(guān)系的研究較少被發(fā)表。

男性肥胖與精子質(zhì)量差之間可能存在因果關(guān)系,也可能具有共同的病因。因此研究體質(zhì)量減輕如何影響精子質(zhì)量可以解開這兩個(gè)假設(shè),但目前很少有此類研究發(fā)表。本研究調(diào)查肥胖和減重如何影響生殖激素及精子質(zhì)量,包括相關(guān)性激素、AMH、精子常規(guī)指標(biāo)及精子DNA完整性指標(biāo)DNA碎片指數(shù)(DNA fragmentation index,DFI)?，F(xiàn)作報(bào)道。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2017-2019年我院生殖醫(yī)學(xué)中心男科門診就診的有生育需求且患有少、弱精子癥的肥胖(BMI≥28 kg/m2)病人。根據(jù)BMI分為3組:Ⅰ組(28.2～36.3 kg/m2)、Ⅱ組(36.41～39.89 kg/m2)和Ⅲ組(40.05～45.37 kg/m2)。共有36例符合入組條件參加了減重前的相關(guān)檢查,中途其他原因有6例退出(2例參與減重計(jì)劃后體質(zhì)量較前增加者,2例因配偶妊娠及2例失聯(lián),最后有30例病人完成健康飲食及日常鍛煉(不指定運(yùn)動(dòng)方式,病人拒絕相關(guān)藥物治療)14周。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn) (1)近6個(gè)月內(nèi)無發(fā)熱、飲酒及吸煙等不良嗜好及當(dāng)前無慢性病病史;(2)病人BMI≥28 kg/m2;(3)拒絕相關(guān)藥物治療;(4)精液檢查前向運(yùn)動(dòng)精子率(PR)<32%及2×106/mL≤精子濃度<15×106/mL;(5)睪丸體積正常,無隱睪。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn) (1)精索靜脈曲張、鞘膜積液及具有任何生殖器畸形、手術(shù)史、外傷史;(2)腹股溝疝、睪丸附睪炎、生殖系統(tǒng)感染、腮腺炎、睪丸腫瘤;(3)輸精管梗阻或者缺如,極重度少、弱精子癥(精子濃度<2×106/mL,活率<5%)、精液液化異常;(4)Y染色體或者外周血染色體核型異常;(5)初診時(shí)6月內(nèi)服用與生精有關(guān)的藥物者及未完整完成減重計(jì)劃。

1.4 臨床?？茩z查 體質(zhì)量及身高測量由男科醫(yī)生在溫暖、明亮的檢查室中(僅穿內(nèi)褲,告知病人前一天晚上10:00后禁食水且檢查日早晨排空二便后)進(jìn)行測量。使用睪丸體積測量器(Prader模型)測量睪丸體積。

1.5 血清樣本分析 在減重計(jì)劃前后,于檢查日上午8:00-10:00空腹情況下抽取病人血液樣本,按激素檢測流程說明書進(jìn)行,使用羅氏(Cobas-e411)電化學(xué)發(fā)光全自動(dòng)免疫分析儀檢測睪酮(T)、雌二醇(E2)、卵泡刺激素(FSH)、黃體生成素(LH)、AMH。

1.6 精液樣本分析 在減重計(jì)劃前后,根據(jù)《世衛(wèi)組織人類精液-宮頸黏液相互作用檢測實(shí)驗(yàn)室手冊》(世界衛(wèi)生組織,第五版)[20]中的描述,對精子濃度和精子活力進(jìn)行評估。使用Tygerberg嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)評估精子形態(tài)。選擇在夏季以外季節(jié)[7]就診的病人,精液檢查前禁欲2～7 d,在生殖中心的取精室以自慰方式留取在無毒無菌的塑料取精杯中待檢,同時(shí)告知病人取精時(shí)要保持樣本的完整。精液檢測由我中心持證且訓(xùn)練有素的男科實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)人員在收集精液后1 h內(nèi)進(jìn)行。每份精液進(jìn)行2次精子指標(biāo)檢測。我中心男科實(shí)驗(yàn)室參加了中華醫(yī)學(xué)會(huì)生殖醫(yī)學(xué)分會(huì)生殖男科及精子庫管理學(xué)組和WHO人類生殖研究合作中心/國家衛(wèi)健委科研所的外部質(zhì)量控制(EQC)計(jì)劃,定期進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量控制保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.7 精子染色質(zhì)結(jié)構(gòu)分析(sperm chromatin structure assay,SCSA) 在進(jìn)行常規(guī)的精液檢測后,使用剩余新鮮精液進(jìn)行精子DFI的測定。精子DNA的完整性通過我中心基于流式細(xì)胞儀的SCSA進(jìn)行檢測。SCSA基于以下事實(shí):當(dāng)暴露于酸時(shí),受損的染色質(zhì)變性,而正常的雙鏈染色質(zhì)保持穩(wěn)定。在藍(lán)光激發(fā)后,SCSA用吖啶橙檢測精子DNA的變性,該染料對于單鏈和雙鏈核酸進(jìn)行差異染色。然后使用流式細(xì)胞儀(BD FACSVia)測定不同顏色熒光的精子數(shù)量。根據(jù)DFI頻率直方圖計(jì)算出可檢測到染色質(zhì)異常精子的百分比 (DFI%)。對于流式細(xì)胞儀的設(shè)置和校準(zhǔn),由廠家工程師及我中心人員每4周進(jìn)行1次質(zhì)量控制及校準(zhǔn)。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用秩和檢驗(yàn)和Spearman相關(guān)分析。

2 結(jié)果

2.1 減重前3組病人基本資料及相關(guān)指標(biāo)水平比較 減重前,隨著病人BMI的升高,精子濃度(r=-0.885,P<0.01)、精子總數(shù)(r=-0.840,P<0.01)、AMH(r=-0.440,P<0.01)及T(r=-0.893,P<0.01)的數(shù)值降低,而精子DFI(r=0.824,P<0.01)及E2(r=0.855,P<0.01) 的數(shù)值增加。此外,在減重前,各組的禁欲時(shí)間、睪丸體積、年齡、精液體積、PR,精子總活力、精子正常形態(tài)率、FSH、LH差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表1)。

分組n精子正常形態(tài)率/%精子DFI/%AMH/(ng/mL)T/(ng/mL)E2/(pg/mL)FSH/(mIU/mL)LH/(mIU/mL)Ⅰ組142.75(2.5,3.75)31.04(29.56,31.37) 2.96(2.21,3.46) 4.11(3.81,5.44) 70.38(65.92,74.94) 3.67(3.15,4.53)4.16(3.23,5.08)Ⅱ組122.75(2,3.63)39.16(37.65,39.91)*2.05(1.74,2.97)*2.98(2.8,3.16)*79.96(78.64,81.30)*5(4.27,6.41)5.49(3.89,6.69)Ⅲ組103(2.5,3.5)51.16(46.63,55.66)*#1.65(1.53,1.78)*#2.19(1.78,2.26)*#91.18(87.63,95.48)*#4.62(4.10,6.87)3.84(3.13,4.73)Hc—0.1826.7517.8130.5429.563.932.86P—>0.05<0.01<0.01<0.01<0.01>0.05>0.05

2.2 減重前后的精液指標(biāo)和生殖激素指標(biāo)比較 減重后精子濃度、總精子數(shù)量、PR、精子總活力、AMH及T較減重前增加(P<0.05～P<0.01);精液體積及精子DFI較減重前有減少(P<0.05和P<0.01),FSH、LH及E2較減重前差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表2)。

表2 減重前后的精液指標(biāo)和生殖激素指標(biāo)[ni=30;M(P25,P75)]

時(shí)間精子DFI/%精子正常形態(tài)率/%AMH/(ng/mL)T/(ng/mL)E2/(pg/mL)FSH/(mIU/mL)LH/(mIU/mL)減重前38.54(31.18,45.15)3(2.50,3.88) 1.98(1.67,2.92)3.10(2.44,3.82)79.92(72.84,86.13)4.36(3.55,6.26)4.52(3.66,6.25)減重后29.43(25.44,33.93)3(2.50,4)2.95(1.80,3.14)3.61(3.30,4.15) 78(70.54,85.17)4.36(3.36,6.07)4.18(3.70,6.04)uc-3.59-0.73-2.15-2.43-0.61-0.24-0.36P<0.01>0.05<0.05<0.05>0.05>0.05>0.05

3 討論

精液檢測結(jié)果是男性生育力評估的金標(biāo)準(zhǔn),超重和肥胖可能通過相關(guān)的機(jī)制降低男性精液質(zhì)量,進(jìn)而導(dǎo)致男性生育力低下,同時(shí),一項(xiàng)大規(guī)模人群研究的結(jié)論已證實(shí)BMI為生育力低下的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[2]。本研究是驗(yàn)證肥胖病人體質(zhì)量減輕和精液質(zhì)量之間關(guān)系,結(jié)果顯示,減重前的高BMI與總精子數(shù)和精子濃度的低值相關(guān),在參加了為期14周減重計(jì)劃后病人體質(zhì)量的降低與精子濃度、精子總數(shù)、PR及精子總活力的增加有關(guān)。此外,體質(zhì)量減輕與T的增加有關(guān),同時(shí)體質(zhì)量減輕并沒有明顯降低血清E2水平。我們的研究結(jié)果表明,BMI和精液質(zhì)量之間存在因果關(guān)系,通過減重可能會(huì)改善精液質(zhì)量,與之前的一些主要研究結(jié)果相似,這些主要研究的結(jié)果顯示超重和肥胖與男性的精子濃度低有關(guān)[3-4,18],盡管其中的一些研究結(jié)果相互矛盾[5-7]。

精子發(fā)生過程是一個(gè)主要由T和 FSH驅(qū)動(dòng)的過程[21]。整體精液質(zhì)量還涉及精子在附睪中的成熟和濃縮,以及附屬腺體的分泌等[22]。本研究發(fā)現(xiàn)高BMI不僅與精液相關(guān)參數(shù)之間有相關(guān)性,同時(shí)發(fā)現(xiàn)其對男性生殖激素T的降低也有顯著影響。這與大多數(shù)先前發(fā)表的研究結(jié)果一致,這些研究發(fā)現(xiàn)了肥胖程度與T統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系[4,7]?？紤]到男性肥胖與生殖激素的改變之間已確立的關(guān)系,以及維持精子發(fā)生需要高濃度T這一事實(shí),因此認(rèn)為肥胖也會(huì)影響精液質(zhì)量是合理的。我們認(rèn)為高BMI與精液質(zhì)量之間的負(fù)相關(guān)不是偶然現(xiàn)象。本研究同樣發(fā)現(xiàn)高BMI 和E2之間呈正相關(guān)關(guān)系[4,7],可能是因?yàn)樵诟連MI的情況下,與脂肪組織增加相關(guān)的雄激素向雌激素的外周轉(zhuǎn)化增加相關(guān),與之前的研究[8]結(jié)果相一致,盡管這種關(guān)系尚未在大規(guī)模人群研究中得到一致的證明。在本研究或之前的大多數(shù)研究中,肥胖男性可以維持正常的FSH水平,BMI與激素LH或FSH之間沒有發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著關(guān)系[4,7],可能是精子和精液產(chǎn)生的潛能在肥胖男性病人中得到了充分的維持。本研究評估的肥胖男性的血清性激素以E2及T異常最為明顯,雖然BMI降低改善了T水平,然而大部分病人的E2水平并未處于正常范圍,這可能是因?yàn)榧词箿p重后大部分病人的體質(zhì)量仍處于肥胖水平的原因,這或許可以解釋為什么我們沒有觀察到減重后的E2參數(shù)有明顯的下降。

AMH和Inh-B幾乎完全由支持細(xì)胞產(chǎn)生,并被認(rèn)為是精子發(fā)生的標(biāo)志物。已發(fā)現(xiàn)Inh-B在睪丸功能障礙男性中顯著降低[17],此外Inh-B在低生育能力的男性中顯著降低[18],因此,我們預(yù)計(jì)AMH與 BMI 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,減重前隨著BMI 升高,AMH逐漸降低的統(tǒng)計(jì)結(jié)果也驗(yàn)證了我們的猜想。但在本研究中,我們在減重前比較不同BMI組的AMH水平時(shí)發(fā)現(xiàn)即使AMH水平有差異但其值處于正常范圍低值附近,這可能是因?yàn)楫?dāng)前入組病人的肥胖程度尚未較為明顯地降低病人的生精潛能,這為減重后生精功能的提升提供了可能性。此外,我們假設(shè)AMH 會(huì)因體質(zhì)量減輕而改善,減重后的結(jié)果也證實(shí)了我們的假設(shè)即AMH 較減重前有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的增加,與BENDERRADJI等[16]研究一致。當(dāng)前精子DFI已經(jīng)作為精子遺傳物質(zhì)質(zhì)量的衡量指標(biāo),對于病人生育力及生育結(jié)局有著重要的影響。本研究結(jié)果表明在肥胖病人中BMI和DFI之間存在正相關(guān)關(guān)系,與以前的相關(guān)研究結(jié)果一致,這表明肥胖仍可能降低精液質(zhì)量進(jìn)而影響生育結(jié)局,即使在精子數(shù)量和其他參數(shù)保持不變的情況下[3,23],在肥胖病人中精子DFI的升高可能是因?yàn)榫貉趸瘧?yīng)激增加以及通過精漿新蝶呤激活精液巨噬細(xì)胞活化的功能得到增強(qiáng)有關(guān)[3,23]。肥胖也被認(rèn)為與勃起功能障礙相關(guān)[8]。同時(shí),肥胖對大多數(shù)其他健康領(lǐng)域具有公認(rèn)的重大負(fù)面影響。因此,強(qiáng)烈建議出現(xiàn)生育能力低下的超重和肥胖男性將體質(zhì)量減輕到更健康的水平。最后,進(jìn)入該研究時(shí),所有病人精子濃度低于世界衛(wèi)生組織(2010年)的15×106/mL參考水平。由于精子濃度高達(dá)約 40×106/mL時(shí)生育力會(huì)增加[24],因此這些病人可能會(huì)遇到生育問題。

本研究的主要限制是樣本量較小并且病人的地域較局限,因此應(yīng)聯(lián)合多中心、多地區(qū)在更大的隊(duì)列中重復(fù)該發(fā)現(xiàn),并具有更長的隨訪時(shí)間,包括更廣泛的 BMI 水平來驗(yàn)證此項(xiàng)結(jié)論,為建議處于生育期肥胖男性病人減重提供更加充分的理論依據(jù)。