體質量指數與精液常規參數及精漿中ZAG含量的相關性研究*

黃 靜,萬 凌,孫大光,楊繼高,計 垣,陳 玲,王 紅,周小燕

(重慶市人口和計劃生育科學技術研究院人類精子庫/重慶市人口和計劃生育科學技術研究院出生缺陷與生殖健康重慶市重點實驗室 400020)

隨著社會經濟發展，超重及肥胖的發生率呈現急劇上升的趨勢[1]，并且趨于年輕化。肥胖問題已經成為了全球關注的重要公共衛生問題。近年來，隨著肥胖人數的增多，男性生育能力出現逐漸降低的趨勢[2]。鋅-α2-糖蛋白(zinc-alpha 2-glycoprotein，ZAG)為一種多功能蛋白質，其主要功能是促進脂肪動員分解，減少脂肪含量，故又名脂肪動員因子[3-5]。研究表明與正常人群相比，肥胖、超重人群白色脂肪組織中ZAG水平明顯下調，同時與體質量、體質量指數(BMI)呈現負相關[6]。近年來，ZAG蛋白在精漿中的作用，尤其在精子發育成熟方面，引發越來越多的關注[7]。國內外學者運用蛋白質組學等方法分析了精漿中存在著多種與精子前向運動有關的蛋白質，其中包括ZAG[8]。目前，脂肪動員因子ZAG與超重、肥胖男性精液質量的相關研究仍屬空白。本研究通過探討正常、超重及肥胖人群中，BMI、精漿ZAG水平與精液常規參數的關系，旨在分析三者的相關性，揭示ZAG水平能否作為衡量精液質量的有效指標。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年1月至2016年12月在本院人類精子庫捐精的志愿者共154例為研究對象，根據BMI，篩選超重組41例、肥胖組53例，60例正常組。經本院生殖醫學倫理委員會批準同意，所有對象均簽訂了課題知情同意書。3組研究對象的年齡22～44歲，平均(29.70±5.37)歲。正常組年齡(28.58±5.23)歲，BMI(21.06±1.07)kg/m2；超重組年齡(29.78±4.80)歲，BMI(23.84±0.60)kg/m2；肥胖組年齡(30.91±5.70)歲，BMI(26.57±1.78)kg/m2。

1.2診斷標準

1.2.1納入標準 根據2000年亞太地區會議提出的亞洲成年人BMI的正常范圍為18.5～22.9 kg/m2，≥23.0～<25.0 kg/m2為超重，≥25.0 kg/m2為肥胖。

1.2.2精液常規參數檢測標準 嚴格按照WHO人類精液及精子-宮頸黏液相互作用實驗室檢驗手冊(2001年版)[9]要求，對精液進行常規分析。

1.2.3排除標準 長期在有毒、有害環境工作史者；長期服用抗癲癇病、抗腫瘤等有礙生精及精子活力藥物者；有睪丸扭轉、隱睪癥、精索靜脈曲張、泌尿生殖道感染及泌尿生殖腫瘤等病史者；有遺傳性疾病者；有下丘腦、垂體病變、Cushing綜合征、甲狀腺功能減退等內分泌疾病者；長期某些藥物因素(如糖皮質激素)引起的體內脂肪堆積過多和分布異常導致的BMI異常者。

1.3方法

1.3.1BMI的測定 納入的所有研究對象禁食12～14 h，于早期7:30～9:30空腹，著寬松內衣，測量身高、體質量，計算BMI (BMI=kg/m2)。

1.3.2精液常規分析 將精液標本放置于恒溫振蕩器水箱(上海博訊)進行液化，使用Makler精子計數板(以色列)進行標本點樣，運用Hamilton Thorne TOX IVOS全自動精子分析儀計算機輔助精液分析(CASA)系統(美國 Hamilton)進行精液常規參數檢測。

表1 各組精液常規參數及精漿ZAG指標的比較

*：P<0.01，與正常組比較

1.3.3精漿ZAG測定 所有常規分析后的精液標本進行離心，1 000×g，10 min，取上層精漿0.2 mL分裝，當天采用ZAG酶聯免疫分析試劑盒(上海心語生物科技有限公司)進行檢測。嚴格按照說明書進行操作，每份標本加2孔平行檢測。使用酶標儀(SM800，上海永創)在450 nm波長處依序測量各孔的吸光度(A值)，每份標本結果均取平均值。通過標準曲線計算精漿中ZAG水平。

1.3.4血漿ZAG測定 采用乙二胺四乙酸(EDTA)真空采血管，抽取靜脈血4 mL，按照每管0.2 mL分裝。當天采用ZAG酶聯免疫分析試劑盒(上海心語生物科技有限公司)進行檢測。嚴格按照說明書進行操作，每份標本加2孔平行檢測。使用酶標儀(SM800，上海永創)在450 nm波長處依序測量各孔的吸光度(A值)，每份標本結果均取平均值。通過標準曲線計算血漿中ZAG水平。

2 結 果

2.1各組精液常規參數及精漿ZAG指標的比較 各組精子前向運行百分率(PR)差異有統計學意義(P<0.01)，精液體積、精子濃度差異無統計學意義(P>0.05)；精漿中ZAG水平差異有統計學意義(P<0.05)，血漿中ZAG水平差異無統計學意義(P>0.05)。肥胖組與正常組比較，PR和精漿ZAG水平均顯著性降低(P<0.01) 。見表1。

2.2精漿ZAG水平與精液指標和BMI的相關性分析 各組精液常規參數指標中PR與BMI呈負相關(r=-0.325，P<0.01)，精漿ZAG與BMI呈負相關(r=-0.165，P<0.05)，PR與精漿ZAG水平呈正相關(r=0.320，P<0.01)。

3 討 論

超重和肥胖是由多種因素共同作用，導致人體內脂類紊亂、脂肪堆積過多的一種非健康狀態。超重和肥胖可引起精液常規參數的改變，隨著BMI增加，精液參數可發生不同程度的變化。國內外學者的研究較多，但結果也不盡相同。EISENBERG等[10]在生育和環境的縱向研究中發現，BMI的增高與低精液量、低精子密度、低精子總數成線性相關。SALLMN等[11]研究表明BMI過高的肥胖男性精子活動率和激素水平都有明顯變化。CHAVARRO等[12]卻持相反的觀點。他們認為與正常BMI組相比，超重組的精子活動率均高于正常BMI組。國內吳永明等[13]也認為超重組的精子活動率、(a±b)級精子(%)均好于正常體質量組。此外，HADJKACEM等[14]卻在研究中發現，超重、肥胖與精子質量無直接關系。本研究通過對154例捐精志愿者的精液常規參數進行分析，結果表明，各組精液體積及精子濃度無顯著性差異(P>0.05)。而關于精子的運動能力方面，PR在各組間差異有統計學意義(P<0.01)。與正常組比較，超重組、肥胖組PR明顯下降，其中，肥胖組降低最為顯著。表明隨著BMI水平增加可能會導致精子的活力的降低，而對精液體積及精子濃度的影響不大。

ZAG為一種多功能蛋白質，其主要功能為調節脂類降解，在脂肪細胞內刺激脂肪分解并減少脂肪貯存[15-16]。1997年，SANCHEZ等[17]在血漿中發現了ZAG，后發現ZAG廣泛存在于人體體液及多種分泌上皮細胞中[18]，其中，精漿中ZAG占體內總含量的30%[19]。眾所周知，精漿是由睪丸液、附睪液、前列腺液和精囊分泌物組成的復雜混合液體，約90%的精漿來自睪丸以外的附屬腺體組織，而精漿中ZAG高水平的維持可能是精子正常發育和活力的穩定所必需的。由于精子發育的正常生理過程與脂質代謝密切相關，如精子在附睪中的成熟及精卵融合等過程均伴隨著活躍的脂質代謝，精子成熟中磷脂成分和膜流動性的改變也與脂類代謝密切相關。一方面，ZAG可降低精子成熟和受精過程中膜脂水平及增加膜流動性；另一方面，ZAG調控的脂質代謝也為精子運動提供一定的能量[20-23]。趙文珍等[24]以SD大鼠為模型，發現大鼠睪丸、附睪、附睪脂肪組織、前列腺、精囊腺及輸精管中均有表達，但ZAG附睪尾部的水平明顯高于其他組織。故推測在精子成熟和被運輸的過程中，ZAG主要經附睪上皮細胞分泌后進入附睪腔內，射精后作為精漿成分附著于精子表面發揮作用，從而影響精子的活力[25]。精漿ZAG水平是否會受BMI影響，筆者尚不清楚。本研究通過對各組精漿及血漿ZAG水平進行檢測，結果顯示：血漿ZAG在各組水平差異無統計學意義(P>0.05)，而精漿ZAG水平差異有統計學意義(P<0.05)，并且ZAG水平隨著BMI等級的增加而降低。尤其在肥胖組中，精漿ZAG水平比正常組顯著降低(P<0.01)，提示超重/肥胖可能對附睪分泌ZAG功能影響較為明顯，體內脂肪量越多，ZAG分泌反而越少。這與 CABASSI等[19]提出的ZAG 的表達與脂肪量呈負相關的觀點是一致的，但具體機制仍不清楚。

精子活力對雄性生殖或自然受精至關重要。cAMP/cAMP依賴的蛋白激酶A(PKA)信號通路是公認的調節哺乳動物精子活力的重要信號通路之一[7]。研究表明ZAG通過激活β3腎上腺素受體，進而上調cAMP通路，是一個新的調節精子活性的因子。推測其機制為：ZAG與精子膜相結合，激活精子細胞基質中的cAMP，從而磷酸化精子內磷酸蛋白，進而調節精子鞭毛的運動，促使精子向前運動[7]。此外，DING等[8]發現精漿ZAG可能與精子功能的成熟相關，ZAG通過與α1抗胰蛋白結合，從而激活副睪頭部不能活動的精子向前運動。此外，ZAG抗體可使人精子活力顯著下降。以上研究均表明，ZAG是一種與精子活力直接相關的蛋白質[8]。因此，筆者推測，超重及肥胖患者精漿ZAG水平降低，可能與精子活力降低存在一定關聯性。事實上，在本研究中，進一步比較了精漿ZAG水平與PR之間的相關性，結果表明精漿ZAG水平與PR呈正相關(P<0.01)。提示BMI過高，附睪組織中ZAG分泌功能受限，直接影響精漿中ZAG水平，從而導致精子活力下降，影響精液的質量。

綜上所述，BMI增加導致精子活力降低可能與精漿中ZAG水平降低有關，推測精漿中ZAG水平可作為肥胖/超重患者精液活動力的有效參考指標，但具體的生物學機制有待于進一步研究。

[1]MATHEUS A S,TANNUS L R,COBAS R A,et al.Impact of diabetes on cardiovascular disease update[J].Int J Hypertens，2013,2013：653789.

[2]DU PLESSIS S S,CABLER S,MCALISTER D A,et al.The effect of obesity on sperm disorders and male infertility[J].Nat Rev Urol,2010，7(3):153-161.

[3]RUSSELL S T,ZIMMERMAN T P,DOMIN B A,et al.Induction of lipolysis in vitro and loss of body fat in vivo by zinc-α2-glycoprotein[J].Biochim Biophy Acta，2004,1636(1):59-68.

[4]TZANAVARI T,BING C,TRAYHURN P.Postnatal expression of zinc-α2-glycoprotein in rat white and brown adipose tissue[J].Mol Cell Endocrinol,2007,279(1/2):26-33.

[5]DELKER S L,WEST A P,MCDERMOTT L,et al.Crystallographic studies of ligana binding by Zn-alpha2-glycoprotein[J].J Struct Biol,2004,148(2):205-213.

[6]CEPERUELO-MALLAFRE V,NAF S,ESCOTE X,et al.Circulating and adipose tissue gene expression of zinc-alpha2-glycoprotein in obesity:its relationship with adipokine and lipolytic gene markers in subcutaneous and visceral fat[J].J Clin Endocrinol Metab,2009,94(12):5062-5069.

[7]QU F,YING X,GUO W.The role of Zn-alpha2 glycoprotein in sperm motility is mediated by changes in cyclic AMP[J].Reproduction,2007,134(4):569-576.

[8]DING Z,QU F,GUO W,et al.Identification of sperm forward motiliy-related proteins in human seminal plasma[J].Mol Reprod Dev,2007,74(9):1124-1131.

[9]谷翊群,陳振文,盧文紅,等.人類精液檢查與處理實驗室手冊[M].5版，世界衛生組織,2012.

[10]EISENBERG M L,KIM S,CHEN Z,et al.The relationship between male BMI and waist circumference on semen quality：data from the LIFE study[J].Hum Reprod,2015,30(2):493-494.

[11]SALLMN M,SANDLER D P,HOPPIN J A,et al.Reduced fertility among overweight and obesemen[J].Epidemiology,2006,17(5):520-523.

[12]CHAVARRO J E,TOTH T L,WRIGHT D L,et al.Body mass index in relation to semen quality,sperm DNA integrity,and serum reproductive hormone levels among men attending an infertility clinic[J].Fertil Steril,2010,93(7):2222-2231.

[13]吳永明,徐華,李玉,等.超重及肥胖與精液常規參數及精漿生化指標關系研究[J].實驗與檢驗醫學,2014,32(5):500-502.

[14]HADJKACEM L L,HADJKACEM H,BAHLOUL A,et al.Relation between male obesity and male infertility in a Tunisian population[J].Andrologia,2015,47(3):282-285.

[15]BING C,BAO Y,JENKINS J.Zinc-alpha2-glycoprotein,a lipid mobilizing factor,is expressed in adipocytes and is up-regulated in mice with cancer cachexia[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2004,101(8):2500-2505.

[16]BAO Y,BING C,HUNTER L.Zinc-alpha2-glycoprotein,a lipid mobilizing factor,is expressed and secreted by human (SGBS) adipocytes[J].FEBS Lett,2005,579(1):41-47.

[17]SANCHEZ L M,LOPEZ-OTIN C,BJORKMAN P J.Biochemical characterization and crystalization of human Zn-alpha2-glycoprotein,a soluble class I major histocompatibility complex homolog[J].Proc Natl Acad Sci US A,1997,94(9):4626-4630.

[18]MCDE R,MOTT L,JADOON A,et al.ZAG and a potential role in systemic lipid homeostastis:examining the evidence from in vitro human studies and patients with chronic illness[J].Clin Lipidol,2012,7(4):409．

[19]CABASSI A,TEDESCHI S.Zinc-alpha2-glycoprotein as a marker of fat catabolism in humans[J].Curr Opin Clin Nutr Met care,2013,16(3):267-271．

[20]NIVSARKAR M,SHRIVASTAVA N,PATEL M,et al.Sperm membrane modulation by Sapindus mukorossi during sperm maturation[J].Asia JAndrol,2002,4(3):233-235.

[21]SIVASHANMUGAM P,RAJALAKSHMI M.Sperm maturation in rhesus monkey:changes in ultrastructure,chromatin condensation,and organization of lipid bilayer[J].Anat Record,1997,247(1):25-32.

[22]DACHEUX J L,CASTELLA S,GATTI J L,et al.Epididymal cell secretory activities and the role of proteins in boar sperm maturation[J].Theriogenology,2005,63(2):319-341.

[23]WANG F,FANG X,XU Z,et al.Fusion expression of human beta-defensin-2 from multiple joined genes in Escherichia coli[J].Prep biochem biotechnol,2004,34(3):215-225.

[24]趙文珍,劉悅,馮京生,等.鋅-α2-糖蛋白(ZAG)在雄性大鼠生殖系統中表達差異的研究[J].中國男科學雜志,2010,24(1):9-11.

[25]KAWANO N，YOSHIDA K，MIYADO K，et al．Lipid rafts:keys to sperm maturation，fertilization，and early embryogenesis [J].Jlipids,2011,14(2):243-248.