減重對肥胖病人精液質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,王學故,宮瑩瑩

當前全球范圍內的超重及肥胖的患病率正在增加[1],同時對于男性肥胖的生殖結局的關注及擔憂也在日益增加。男性肥胖已經被證實和生育力受損有關,并且體質量指數(body mass index,BMI)增加與生育力受損呈現劑量-反應關系的論證已經被提出[2]。此外,男性肥胖與異常的精子指標有關系[3-4],盡管相關文章的結果相互矛盾,具有爭議性[5-7]。與肥胖具有相關性的激素的異?？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]表明體質量的減輕可能可以逆轉內分泌的異常。隨著輔助生殖技術的發展,目前抗繆勒管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)作為女性的卵巢儲備功能及促排卵獲卵數的評估指標被廣泛的研究[14-15]。在男性體內抑制素B(inhibin-B,Inh-B)及AMH主要由男性睪丸內的支持細胞產生,被視為精子發生的標志物[16-17],研究[18]表明Inh-B與生育能力呈正相關,而肥胖已被證明與Inh-B水平降低有關[19],而同樣作為精子發生標志物的AMH在男性生育尤其是肥胖男性群體中與生育力關系的研究較少被發表。

男性肥胖與精子質量差之間可能存在因果關系,也可能具有共同的病因。因此研究體質量減輕如何影響精子質量可以解開這兩個假設,但目前很少有此類研究發表。本研究調查肥胖和減重如何影響生殖激素及精子質量,包括相關性激素、AMH、精子常規指標及精子DNA完整性指標DNA碎片指數(DNA fragmentation index,DFI)?，F作報道。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2017-2019年我院生殖醫學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檢查,中途其他原因有6例退出(2例參與減重計劃后體質量較前增加者,2例因配偶妊娠及2例失聯,最后有30例病人完成健康飲食及日常鍛煉(不指定運動方式,病人拒絕相關藥物治療)14周。

1.2 納入標準 (1)近6個月內無發熱、飲酒及吸煙等不良嗜好及當前無慢性病病史;(2)病人BMI≥28 kg/m2;(3)拒絕相關藥物治療;(4)精液檢查前向運動精子率(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 排除標準 (1)精索靜脈曲張、鞘膜積液及具有任何生殖器畸形、手術史、外傷史;(2)腹股溝疝、睪丸附睪炎、生殖系統感染、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6月內服用與生精有關的藥物者及未完整完成減重計劃。

1.4 臨床?？茩z查 體質量及身高測量由男科醫生在溫暖、明亮的檢查室中(僅穿內褲,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行,使用羅氏(Cobas-e411)電化學發光全自動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 在減重計劃前后,根據《世衛組織人類精液-宮頸黏液相互作用檢測實驗室手冊》(世界衛生組織,第五版)[20]中的描述,對精子濃度和精子活力進行評估。使用Tygerberg嚴格標準評估精子形態。選擇在夏季以外季節[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,同時告知病人取精時要保持樣本的完整。精液檢測由我中心持證且訓練有素的男科實驗室檢驗人員在收集精液后1 h內進行。每份精液進行2次精子指標檢測。我中心男科實驗室參加了中華醫學會生殖醫學分會生殖男科及精子庫管理學組和WHO人類生殖研究合作中心/國家衛健委科研所的外部質量控制(EQC)計劃,定期進行相關質量控制保證了結果的準確性。

1.7 精子染色質結構分析(sperm chromatin structure assay,SCSA) 在進行常規的精液檢測后,使用剩余新鮮精液進行精子DFI的測定。精子DNA的完整性通過我中心基于流式細胞儀的SCSA進行檢測。SCSA基于以下事實:當暴露于酸時,受損的染色質變性,而正常的雙鏈染色質保持穩定。在藍光激發后,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行差異染色。然后使用流式細胞儀(BD FACSVia)測定不同顏色熒光的精子數量。根據DFI頻率直方圖計算出可檢測到染色質異常精子的百分比 (DFI%)。對于流式細胞儀的設置和校準,由廠家工程師及我中心人員每4周進行1次質量控制及校準。

1.8 統計學方法 采用秩和檢驗和Spearman相關分析。

2 結果

2.1 減重前3組病人基本資料及相關指標水平比較 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(r=-0.840,P<0.01)、AMH(r=-0.440,P<0.01)及T(r=-0.893,P<0.01)的數值降低,而精子DFI(r=0.824,P<0.01)及E2(r=0.855,P<0.01) 的數值增加。此外,在減重前,各組的禁欲時間、睪丸體積、年齡、精液體積、PR,精子總活力、精子正常形態率、FSH、LH差異均無統計學意義(P>0.05)(見表1)。

分組n精子正常形態率/%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和生殖激素指標比較 減重后精子濃度、總精子數量、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計學意義(P>0.05)(見表2)。

表2 減重前后的精液指標和生殖激素指標[ni=30;M(P25,P75)]

時間精子DFI/%精子正常形態率/%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

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

精子發生過程是一個主要由T和 FSH驅動的過程[21]。整體精液質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]。本研究發現高BMI不僅與精液相關參數之間有相關性,同時發現其對男性生殖激素T的降低也有顯著影響。這與大多數先前發表的研究結果一致,這些研究發現了肥胖程度與T統計學上顯著的負相關關系[4,7]?？紤]到男性肥胖與生殖激素的改變之間已確立的關系,以及維持精子發生需要高濃度T這一事實,因此認為肥胖也會影響精液質量是合理的。我們認為高BMI與精液質量之間的負相關不是偶然現象。本研究同樣發現高BMI 和E2之間呈正相關關系[4,7],可能是因為在高BMI的情況下,與脂肪組織增加相關的雄激素向雌激素的外周轉化增加相關,與之前的研究[8]結果相一致,盡管這種關系尚未在大規模人群研究中得到一致的證明。在本研究或之前的大多數研究中,肥胖男性可以維持正常的FSH水平,BMI與激素LH或FSH之間沒有發現統計學上的顯著關系[4,7],可能是精子和精液產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,這可能是因為即使減重后大部分病人的體質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E2參數有明顯的下降。

AMH和Inh-B幾乎完全由支持細胞產生,并被認為是精子發生的標志物。已發現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,我們預計AMH與 BMI 呈負相關關系,減重前隨著BMI 升高,AMH逐漸降低的統計結果也驗證了我們的猜想。但在本研究中,我們在減重前比較不同BMI組的AMH水平時發現即使AMH水平有差異但其值處于正常范圍低值附近,這可能是因為當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AMH 會因體質量減輕而改善,減重后的結果也證實了我們的假設即AMH 較減重前有統計學意義的增加,與BENDERRADJI等[16]研究一致。當前精子DFI已經作為精子遺傳物質質量的衡量指標,對于病人生育力及生育結局有著重要的影響。本研究結果表明在肥胖病人中BMI和DFI之間存在正相關關系,與以前的相關研究結果一致,這表明肥胖仍可能降低精液質量進而影響生育結局,即使在精子數量和其他參數保持不變的情況下[3,23],在肥胖病人中精子DFI的升高可能是因為精液氧化應激增加以及通過精漿新蝶呤激活精液巨噬細胞活化的功能得到增強有關[3,23]。肥胖也被認為與勃起功能障礙相關[8]。同時,肥胖對大多數其他健康領域具有公認的重大負面影響。因此,強烈建議出現生育能力低下的超重和肥胖男性將體質量減輕到更健康的水平。最后,進入該研究時,所有病人精子濃度低于世界衛生組織(2010年)的15×106/mL參考水平。由于精子濃度高達約 40×106/mL時生育力會增加[24],因此這些病人可能會遇到生育問題。

本研究的主要限制是樣本量較小并且病人的地域較局限,因此應聯合多中心、多地區在更大的隊列中重復該發現,并具有更長的隨訪時間,包括更廣泛的 BMI 水平來驗證此項結論,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。