精子DNA損傷與精液常規(guī)參數(shù)、輔助生殖技術(shù)的相關(guān)性研究進展

【摘要】隨著不育癥發(fā)病率的逐年增高，常規(guī)精液檢測已難以滿足臨床精準(zhǔn)評估男性生育能力的需求。近年來，精子DNA損傷檢測成為生殖領(lǐng)域的研究熱點。除精液常規(guī)檢查和形態(tài)學(xué)評估外，該法也是常規(guī)評估男性生育力的一個重要檢測方案。精子DNA損傷機制復(fù)雜，包括精子凋亡異常、氧化應(yīng)激損傷、精子發(fā)育異常，可導(dǎo)致精子形態(tài)異常、濃度降低、數(shù)目減少及運動能力下降等精液參數(shù)的異常，與不育的發(fā)生、輔助生殖治療結(jié)局、子代生長發(fā)育等情況密切相關(guān)。然而，精子DNA損傷與精液常規(guī)參數(shù)、輔助生殖技術(shù)的關(guān)聯(lián)性尚未得到廣泛證實，現(xiàn)對精子DNA損傷與精液常規(guī)參數(shù)、輔助生殖技術(shù)的相關(guān)性進行綜述，為不育癥的診療提供參考。

【關(guān)鍵詞】精子DNA損傷；精液常規(guī)參數(shù)；輔助生殖技術(shù)

【中圖分類號】R698+.2 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2096-2665.2024.18.0115.04

DOI：10.3969/j.issn.2096-2665.2024.18.035

精子質(zhì)量是育齡期夫婦生育障礙的重要原因之一，約15%的不育男性常規(guī)精液檢查結(jié)果未見異常，在一定程度上增加了此類患者男性生育力的評估難度[1-2]。精液常規(guī)參數(shù)雖然屬于生育力評估的重要方式，但檢測結(jié)果極易受操作技術(shù)、主觀判斷及外界環(huán)境等因素影響，難以完全滿足臨床評估男性生育力的實際需求[3]。精子DNA損傷評估是精液常規(guī)檢測的重要補充方案，也是一項新型男性生育力預(yù)測評估的重要指標(biāo)。良好的精液質(zhì)量評估可用于指導(dǎo)輔助生殖技術(shù)、預(yù)測妊娠結(jié)局等，但目前關(guān)于其與常規(guī)精液參數(shù)相關(guān)性的研究較少[4]。基于此，本研究探討精子DNA損傷與精液常規(guī)參數(shù)、輔助生殖技術(shù)的相關(guān)性，現(xiàn)作如下綜述。

1 精子DNA損傷

1.1 精子DNA損傷的概述 精子DNA損傷主要包括核DNA損傷和線粒體DNA損傷。目前，臨床多通過精子DNA碎片化指數(shù)（DFI）表示精子DNA完整度，并采取DNA單鏈斷裂（SSB）、DNA雙鏈斷裂（DSB）進行檢測評估[5]。有研究表明，精子DNA損傷主要包括SSB、DSB、嘧啶二聚體、堿基修飾、無堿基位點、復(fù)制期間堿基錯配等形式[6]。

1.2 精子DNA損傷的影響因素

1.2.1 精神狀況 壓力和情緒問題會干擾機體的內(nèi)分泌系統(tǒng)，導(dǎo)致激素水平失衡，如皮質(zhì)醇的異常升高，對精子的生成和發(fā)育產(chǎn)生不利影響[7]；此外，精神狀況不佳還會引發(fā)免疫系統(tǒng)的異常反應(yīng)，通過氧化應(yīng)激途徑造成精子DNA鏈斷裂，進而損傷精子DNA [8-9]。氧化應(yīng)激主要通過影響線粒體功能降低精子的能量代謝和活力，導(dǎo)致精子參數(shù)發(fā)生異常，提示調(diào)節(jié)個體的精神狀態(tài)、減小精神壓力有助于減輕機體應(yīng)激反應(yīng)，以減少精子質(zhì)量的負(fù)面影響因素。精神狀況還會與不良的生活方式（如吸煙、飲酒、不健康的飲食和缺乏運動等）相互作用，加重精子DNA的損傷程度[10]。綜上所述，男性個體的精神狀況可影響身體機能，若壓力過大、精神緊張，則機體應(yīng)激反應(yīng)被激活，導(dǎo)致一系列復(fù)雜的生物學(xué)變化，從而影響精子的生成和成熟過程，使精子在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上出現(xiàn)異常。故臨床針對精液質(zhì)量欠佳的患者，除給予必要的藥物治療外，還應(yīng)給予有效的心理干預(yù)，以調(diào)節(jié)患者身心狀態(tài)。

1.2.2 生活方式 不良生活方式是造成精子DNA損傷的重要影響因素之一。相關(guān)研究表明，具有良好飲食習(xí)慣（如攝取抗氧化性質(zhì)飲食、適量攝取膳食纖維和蛋白質(zhì)、日常均衡飲食等）的男性，精子DFI顯著優(yōu)于飲食習(xí)慣不良的男性，提示良好的膳食結(jié)構(gòu)對提高精子質(zhì)量具有積極影響[11]。劉哲琪等[12]研究指出，精子DFI和吸煙量呈正相關(guān)，具有吸煙習(xí)慣的不育男性精子DFI顯著增高，這可能與香煙內(nèi)的一氧化碳、焦油、尼古丁等生殖毒性物質(zhì)損害生殖功能有關(guān)。有研究證實，吸煙者機體內(nèi)激酶1含量降低，而激酶1水平下降可減弱精子損傷修復(fù)功能，促使精子凋亡[13]。有研究表明，不良生活方式與慢性炎癥密切相關(guān)，而炎癥反應(yīng)可產(chǎn)生活性物質(zhì)損傷精子DNA；此外，長時間暴露在高溫環(huán)境下，如長時間使用電熱毯等，可能會對精子造成熱應(yīng)激，影響精子的正常發(fā)育和DNA完整性，誘導(dǎo)精子發(fā)生異常的細胞凋亡，從而導(dǎo)致精子DNA斷裂和損傷[14]。綜上所述，吸煙、飲酒、長期暴露于高溫環(huán)境等不良生活方式會導(dǎo)致精子DNA雙鏈斷裂、堿基突變等損傷，且不健康的飲食習(xí)慣、缺乏運動等生活方式可導(dǎo)致代謝紊亂，如高糖、高脂飲食會引起血糖和血脂水平升高，進而影響精子的能量代謝和DNA修復(fù)能力。

1.2.3 環(huán)境因素 鐵、氟、鎘、鉛、硒等重金屬元素均可損害精子DNA的完整性，農(nóng)藥與化工原料的大量應(yīng)用、日常接觸有毒塑料制品等也可損傷生殖系統(tǒng)功能。相關(guān)研究表明，若長期暴露于毒性環(huán)境中，會造成不同程度的精子氧化應(yīng)激反應(yīng)，并伴有精液質(zhì)量下降及精子DNA損傷，同時，長時間接觸有機磷農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)也會造成精子DNA損傷[15]。李媛媛等[16]研究發(fā)現(xiàn)，高頻接觸殺蟲劑等毒性物質(zhì)積累到一定程度后可引發(fā)或加劇小鼠機體氧化應(yīng)激反應(yīng)，增加細胞內(nèi)活性氧含量，進而造成精子DNA損傷。高文怡等[17]研究表明，外界溫度過高可導(dǎo)致睪丸局部溫度上升，進而損傷精子DNA，故季節(jié)變化也可能是精子DNA損傷的重要影響因素。綜上所述，重金屬環(huán)境、殺蟲劑、化工原料、污染環(huán)境的高頻接觸和外界溫度過高都會損傷精子DNA，進而影響男性的生殖健康，故臨床需關(guān)注環(huán)境因素對生殖系統(tǒng)的潛在影響，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

1.2.4 年齡 相關(guān)研究表明，隨著年齡的增長，男性生育能力呈進行性下降的趨勢[18-19]。張永濤等[20]研究證實，男性年齡增長可引起精子DNA及表觀遺傳變化，影響精子數(shù)目與質(zhì)量，從而對男性生殖功能產(chǎn)生影響。相關(guān)研究表明，隨年齡增長，男性體內(nèi)活性氧累積過度，加劇氧化應(yīng)激反應(yīng)，造成精子DNA損傷和細胞凋亡，最終導(dǎo)致精液活性喪失[21]。這可能是由于低、中濃度活性氧在抗感染因子細胞防御和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中產(chǎn)生核糖核苷酸還原反應(yīng)、過氧化作用及羥化作用，而高水平的活性氧則會造成DNA斷裂等情況，導(dǎo)致細胞損傷，從而影響男性生殖功能。綜上所述，男性高齡生育問題需得到更多的關(guān)注和研究，并采取相應(yīng)的預(yù)防和干預(yù)措施，如保持健康的生活方式、定期進行生殖健康檢查等，有助于提高生育成功率和生殖健康質(zhì)量。此外，還需進一步研究男性生殖功能與年齡、活性氧等因素的關(guān)系，這對開發(fā)新的治療方法和藥物、改善男性生殖健康狀況具有重要意義。同時，社會也應(yīng)加強對男性生殖健康的宣傳和教育，提高公眾對這一問題的認(rèn)識和重視程度，未來的研究可更加深入地探討男性高齡生育問題的機制和解決方案，為男性生殖健康提供更多的科學(xué)依據(jù)和有效手段。

2 精子DNA損傷與精液常規(guī)參數(shù)的相關(guān)性

精液常規(guī)參數(shù)是衡量男性生育能力的重要指標(biāo)，包括精液量、精液pH值、精子密度、精子總數(shù)、精子活動力及精子形態(tài)等。相關(guān)研究表明，精子DNA損傷與精液常規(guī)參數(shù)之間存在顯著的相關(guān)性，這可能與精子DNA損傷會導(dǎo)致精子形態(tài)異常、濃度降低、數(shù)目減少及運動能力下降等精液參數(shù)的異常有關(guān)[22]。精子DNA損傷會導(dǎo)致精子能量代謝障礙，進而影響其運動能力；同時，精子DNA損傷也會影響精子結(jié)構(gòu)的完整性，導(dǎo)致精子形態(tài)出現(xiàn)畸變。精子形態(tài)異常一般伴隨精子DNA損傷程度的增加，可能與生成或發(fā)育過程中受到不良外源性因素的影響，導(dǎo)致其DNA結(jié)構(gòu)或功能出現(xiàn)異常有關(guān)[23]。相關(guān)研究表明，精子頭部形態(tài)異常的男性，其精子DNA損傷率明顯高于精子形態(tài)正常的男性，提示精子形態(tài)異常可作為精子DNA損傷的重要標(biāo)志[24]。精子濃度和密度是評價男性生育能力的重要指標(biāo)，其水平降低提示生育能力的下降。有研究證明，精子DNA損傷率升高者，其精子濃度和密度通常也會較低，這可能是因為DNA損傷影響了精子的生成和發(fā)育過程，導(dǎo)致成熟精子數(shù)量減少[25]。精子活力是評價精子功能的重要參數(shù)，可反映精子在女性生殖道內(nèi)的運動能力和受精能力。有研究證明，精子DNA損傷率較高的男性，其精子活力也會較低，這可能是由于DNA損傷影響了精子能量代謝及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等環(huán)節(jié)，致使精子運動能力下降 [26]。精子DNA損傷還可能影響精子的后續(xù)受精能力，降低其與卵母細胞結(jié)合的成功率，從而影響受孕[27]。因此，深入探究精子DNA損傷與精液參數(shù)、受精能力之間的相關(guān)性，有利于明確不育癥的發(fā)病機制，并為不育癥的診斷和治療提供新的思路和方法。

精子DNA碎片化是指精子DNA完整性受到破壞，出現(xiàn)斷裂、缺失等異常，是目前臨床評價精子DNA完整性的常用指標(biāo)，但其對生殖結(jié)局的預(yù)測作用目前尚未得到一致的研究結(jié)果。常椿欣等[28]研究指出，睪丸及睪丸外相關(guān)因素均會造成精子DNA損傷，致使精子DNA碎片化率升高，而精子DNA碎片化率升高通常都會伴隨著精子形態(tài)、活力及數(shù)目異常。楊珊珊等[29]研究發(fā)現(xiàn)，精子DNA碎片化是由于精子形成期間DNA損傷未得到有效修復(fù)，造成了較為嚴(yán)重的生精功能障礙，最終表現(xiàn)為常規(guī)精液參數(shù)異常并伴有精子正常形態(tài)率降低。彭潔等[30]研究表明，精子DFI和精子形態(tài)、精子活力及精子密度呈負(fù)相關(guān)，且和配偶妊娠后胚胎停滯發(fā)育、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)呈正相關(guān)。這提示精子DNA損傷監(jiān)測不僅和精液常規(guī)參數(shù)密切相關(guān)，且在胚胎發(fā)育、臨床妊娠結(jié)局預(yù)測評估中也具有重要作用。上述研究結(jié)果表明，精子DNA碎片化在預(yù)測生殖結(jié)局中具有重要作用，盡管對于其預(yù)測機制尚存在爭議，但精子DNA碎片化與精子形態(tài)、活力及數(shù)目異常的關(guān)聯(lián)，以及與胚胎停滯發(fā)育、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的相關(guān)性，都已提示臨床需要進一步深入研究這一指標(biāo)。未來的研究可以集中探索精子 DNA 碎片化的具體機制及其與其他生殖因素的相互作用，且需要更大規(guī)模的臨床研究來驗證精子 DNA 碎片化在生殖結(jié)局預(yù)測中的準(zhǔn)確性和可靠性。同時，還需探索針對精子DNA 碎片化的干預(yù)措施，如改善生活方式、營養(yǎng)干預(yù)等，以提高生殖成功率，改善生殖健康。

綜上所述，精子DNA損傷與常規(guī)精液參數(shù)之間存在顯著的相關(guān)性，不僅體現(xiàn)在精子形態(tài)、濃度、密度及活力等常規(guī)參數(shù)方面，還體現(xiàn)在生精功能和精子形態(tài)的異常。因此，在評估男性生育能力時，除了關(guān)注常規(guī)精液參數(shù)外，還應(yīng)重視精子DNA損傷的檢測和評估。精子DNA損傷與常規(guī)精液參數(shù)的相關(guān)性研究仍具有重要的臨床意義和應(yīng)用價值，有助于更全面地了解男性不育的發(fā)病機制。

3 精子DNA損傷與輔助生殖技術(shù)的相關(guān)性

3.1 精子DNA損傷與反復(fù)流產(chǎn)的關(guān)系 反復(fù)流產(chǎn)是連續(xù)≥3次流產(chǎn)所造成的妊娠失敗，而精子DNA損傷情況和自然妊娠率關(guān)系密切， Sandro等[31]研究指出，反復(fù)流產(chǎn)者配偶的精子DNA損傷程度較正常男性顯著加重；同時，精子畸變分析顯示精子DNA損傷嚴(yán)重的患者其精子染色體非整倍性也會顯著升高。高程度的精子DNA損傷可對受精后的胚胎發(fā)育、卵裂、囊胚形成、胚胎種植等生殖過程產(chǎn)生不利影響，進而表現(xiàn)為高概率的復(fù)發(fā)性流產(chǎn)。精子DNA作為遺傳物質(zhì)的載體，存在于精子細胞核內(nèi)，其完整性受到破壞可產(chǎn)生精子DNA碎片化，從而導(dǎo)致異常受精率升高、胚胎質(zhì)量較差、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)率高等不良妊娠過程[32]。相關(guān)研究表明，若男性精子DNA碎片率≥30%，則在一定程度上影響精卵結(jié)合，使受精率明顯下降，嚴(yán)重時甚至造成男性不育；同時，高水平精子DFI會導(dǎo)致配偶妊娠后出現(xiàn)生化妊娠、胎停育、自然流產(chǎn)等不良妊娠結(jié)局[33]。上述研究表明，在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中男性因素對于成功妊娠具有重要影響，需要綜合考慮夫婦雙方的因素提供個性化的診療方案。臨床需探索有效診斷和治療的方法以減少精子DNA損傷的發(fā)生，提高妊娠成功率。

3.2 精子DNA損傷和輔助生殖技術(shù)治療結(jié)局 宮腔內(nèi)人工授精（IUI）是傳統(tǒng)輔助生殖技術(shù)，也是針對不孕不育患者的重要治療措施，其臨床妊娠率為15%～20%[34]。有研究表明，30%是輔助生殖技術(shù)中臨床妊娠率降低的DFI閾值，若患者DFI≥30%，則IUI成功率及自然受孕率均會顯著下降，而精子DNA完整度越高，其精子質(zhì)量越好、前向運動精子率和精子總數(shù)越高、配偶行IUI助孕的臨床妊娠率會越高，這表明精子DNA損傷與IUI情況密切相關(guān)[35]。 Panner等[36]研究分析了精子DNA損傷情況與輔助生殖技術(shù)結(jié)果的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)輔助生殖技術(shù)后受精率和正常受精率與精子DNA損傷程度呈負(fù)相關(guān)。隨著DFI升高，輔助生殖技術(shù)助孕的受精率和正常受精率會顯著降低。 Peter等[37]研究表明，DFI和體外受精率呈負(fù)相關(guān)，主要是由于受損DNA的精子膜脂質(zhì)損傷，精子獲能與頂體反應(yīng)能力下降，從而影響整個體外助孕過程。此外，不同原因引起的DNA損傷在其性質(zhì)、程度等方面都存在差異性，從而導(dǎo)致不同類型的精子DNA損傷在輔助生殖技術(shù)助孕后的胚胎后期發(fā)育期間存在明顯的異質(zhì)性[37]。精子DNA損傷對受精后卵母細胞的受精、卵裂、優(yōu)質(zhì)胚胎率、囊胚形成率、種植率及妊娠率的影響存在較大差異[38-39]。

4 結(jié)語

精子DNA損傷影響精子質(zhì)量，并與男性不育癥密切相關(guān)。精子DNA損傷與精液常規(guī)參數(shù)存在明顯的相關(guān)性。精子DNA損傷會導(dǎo)致精子形態(tài)異常、濃度降低及運動能力下降，從而影響男性的生育能力。同時，精子DNA損傷會導(dǎo)致受精率降低、胚胎發(fā)育異常等，從而影響輔助生殖技術(shù)的成功率，因此，在輔助生殖技術(shù)中檢測和評估精子

DNA損傷是尤為重要。未來應(yīng)深入研究精子DNA損傷與生殖功能的相關(guān)性，為精子DNA損傷引起的男性不育患者的臨床治療提供更多的思考。

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