肥胖對男性不育癥患者精液質量與精子DNA完整性的影響

吳駿 賈占東 馮奕 鄭武 崔云

[摘要] 目的 探討肥胖對男性不育癥患者精液質量與精子DNA完整性的影響。 方法 選擇2018年2月～2019年6月就診于本院男科門診的男性不育癥患者93例;根據患者BMI值分組，18.5 kg/m2≤BMI<24 kg/m2為正常體質組（n=50），年齡（32.60±3.95）歲，BMI（21.18±1.44）kg/m2;BMI≥28 kg/m2為肥胖體質組（n=43），年齡（32.23±5.03）歲，BMI（29.60±1.27）kg/m2。比較兩組患者精子濃度、精液量、精液pH值、PR值、NP值、正常精子百分率及DFI值。結果 肥胖體質組與正常體質組精液量比較，采用獨立樣本t檢驗，差異無統計學意義（P=0.065，P>0.05）;精子濃度降低[（40.50±23.80）×106/mL，（53.27±35.47）×106/mL]，差異有統計學意義（P=0.048，P<0.05）;PR降低[（20.62±7.86）%，（24.76±9.04）%]，差異有統計學意義（P=0.021，<0.05）;正常精子百分率比較差異無統計學意義（P=0.080，P>0.05）;DFI值升高[（19.21±6.68）%，（16.20±5.73）%]，差異有統計學意義（P=0.022，P<0.05）。經Mann-Whitney U檢驗，精液pH值降低[7.3（7.3，7.5），7.3（7.2，7.4）]，差異有統計學意義（P=0.006，P<0.01）;NP值比較，差異無統計學意義（P=0.416，P>0.05）。經Pearson相關性分析，患者的BMI值與精液量、精子濃度呈負相關（P<0.05），與DFI值呈正相關（P<0.05）;精液量與PR呈正相關（P<0.05）;精子濃度值與PR呈顯著負相關（P<0.01）;PR與正常精子百分率呈正相關（P<0.05）。 結論 肥胖可降低男性精液質量，加重精子DNA損傷，是男性生育能力受損的危險因素。

[關鍵詞] 肥胖;男性不育癥;精液質量;精子DNA完整性

[中圖分類號] R446.1? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2020）27-0025-04

[Abstract] Objective To explore the effect of obesity on semen quality and sperm DNA integrity of male patients with infertility. Methods A total of 93 male patients with infertility treated in the outpatient service of the andrology department of our hospital from February 2018 to June 2019 were selected. According to their BMI value， these patients were divided into two groups. In the normal constitution group（n=50）， 18.5 kg/m2≤BMI<24 kg/m2， （32.60±3.95） years old， and the BMI was（21.18±1.44） kg/m2; in the obesity constitution group（n=43）， BMI≥28 kg/m2， （32.23±5.03） years old， and the BMI was（29.60±1.27） kg/m2. The sperm concentration， semen volume， semen pH value， PR value and NP value， percentage of normal sperm and DFI value of the two groups of patients were observed and compared. Results According to independent samples t-test， there was no statistical difference in semen volume between the obesity constitution group and the normal constitution group（P=0.065， >0.05）. Compared with that of the normal constitution group， the sperm concentration of the obesity constitution group was lower（[40.50±23.80]×106/mL， [53.27±35.47]×106/mL）， and the differences were statistically significant（P=0.048， P<0.05）; the PR value was smaller（[20.62±7.86]%， [24.76±9.04]%）， and the differences were statistically significant（P=0.021， P<0.05）; there was no statistical difference in the percentage of normal sperm（P=0.080， P>0.05）; the DFI value was greater（[19.21±6.68]%， [16.20±5.73]%）， and the differences were statistically significant（P=0.022， P<0.05）. According to Mann-Whitney U test， the semen pH value of the obesity constitution group was smaller（7.3[7.3， 7.5]， 7.3[7.2， 7.4]）， with significant statistical differences（P=0.006， P<0.01）; there was no statistical difference in NP value（P=0.416， P>0.05）. According to Pearson correlation analysis， the patients' BMI value was negatively correlated with semen volume and sperm concentration（P<0.05） and positively correlated with DFI value（P<0.05）; semen volume was positively correlated with PR（P<0.05）; the value of sperm concentration was significantly negatively correlated with PR（P<0.01）; PR was positively correlated with the percentage of normal sperm（P<0.05）. Conclusion Obesity may lower the quality of men's semen and aggravate the damage to sperm DNA. It is a risk factor for impaired male fertility.

[Key words] Obesity; Male infertility; Semen quality; Sperm DNA integrity

隨著我國物質生活水平的提高，肥胖患者人數逐年增多。《中國居民營養與慢性病狀況報告（2015）》顯示，全國18歲及以上成人超重率為30.1%，肥胖率為11.9%，并有逐年增多的趨勢[1]。肥胖不但與代謝綜合征、糖尿病、心血管疾病等相關，還可直接或間接地對男性生育能力產生影響。隨著二胎政策放開，我國育齡男性生育需求劇增。在生育能力的評估上，精子DNA的完整性對妊娠的結局具有指導意義;因為精子的DNA不但與精子的活力、形態功能密切相關，而且全程參與受精卵的分裂及胚胎的發育[2]。因此，我們通過檢測患者的精液常規、精子形態及DNA完整性，比較肥胖體質與正常體質患者之間的差異，探討肥胖對男性生育能力的影響機制，為臨床診治提供思路與方法，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

所有病例均來自于2018年2月～2019年6月在本院男科門診就診男性不育癥患者，共93例，其中正常體質組患者50例，平均年齡（32.60±3.95）歲，體質量指數（Body mass index，BMI）（21.18±1.44）kg/m2;肥胖體質患者43例，平均年齡（32.23±5.03）歲，BMI（29.60±1.27）kg/m2，兩組的年齡、BMI比較，差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 標準

1.2.1 診斷標準? （1）西醫診斷標準：《男性不育癥中西醫結合診療指南》2015版[3]中規定，夫婦未采取任何避孕措施，正常規律性生活1年以上，由于男方因素造成女方不育者，稱為男性不育。（2）肥胖診斷標準：根據中國超重/肥胖醫學營養治療專家共識（2016年版）[4]中規定，BMI為體重/身高2，BMI≥28 kg/m2為肥胖。

1.2.2 納入標準? （1）符合男性不育癥診斷標準;（2）符合肥胖診斷標準;（3）通過醫院醫學倫理委員會審核，不違背醫學倫理要求，患者知情同意并自愿加入。

1.2.3 排除標準? （1）合并先天遺傳性疾病或其他器官系統慢性疾病，如卡爾曼綜合征、XXY綜合征、高血壓、糖尿病等;（2）曾有睪丸、精索外傷手術史;（3）合并泌尿系統感染、梗阻;（4）合并精神系統疾病;（5）睪丸萎縮、生殖道畸形;（6）接觸理化性質危險因素，可損傷生育能力并處于作用期內;（7）3個月內接受過男性不育癥治療者。

1.2.4 剔除標準? 依從性差不能配合按規定完成檢查方案者。

1.3 觀察指標

1.3.1 標本采集? 采集精液前禁欲3～5 d，排空小便，洗凈雙手，手淫法采集全部精液于干燥消毒的標準容器內，置37℃多維混勻恒溫箱，觀察精液液化時間，待充分液化后行精液常規檢查及DNA完整性檢查。。

1.3.2 精液常規[WHO人類精液實驗室檢驗手冊（第5版）[5]]? 精子濃度（≥15×106/mL）、精液量（≥1.5 mL）、精液pH值（≥7.2）、前向運動精子百分率（Progressive motility rate，PR）（≥32%）、非前向運動精子百分率（Non-progressive motility rate，NP）（≥8%）、正常精子百分率（≥4%）。

1.3.3 雙尾彗星實驗方法測定精子DNA碎片指數[6]? （DNA fragmentation index，DFI）? 正常≤23%。

1.4 統計學處理

以SPSS13.0統計學軟件對收集的數據進行分析，以K-S檢驗檢測資料的正態性，正態分布計量資料以（x±s）表示，非正態分布計量資料以中位數M（P25，P75）表示，兩組間正態分布資料采用t檢驗，非正態分布資料采用Mann-Whitney U檢驗;計數資料采用χ2檢驗進行組間比較。P<0.05為差異有統計學意義，P<0.01為差異有高度統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者精液參數及DFI值比較

肥胖體質組與正常體質組精液量比較，經獨立樣本t檢驗，差異無統計學意義（P=0.065，P>0.05）;精子濃度降低[（40.50±23.80）×106/mL，（53.27±35.47）×106/mL]，差異有統計學意義（P=0.048，P<0.05）;前向運動精子百分率降低[（20.62±7.86）%，（24.76±9.04）%]，差異有統計學意義（P=0.021，P<0.05）;正常精子百分率差異無統計學意義（P=0.080，P>0.05）;精子DNA碎片指數升高[（19.21±6.68）%，（16.20±5.73）%]，差異有統計學意義（P=0.022，P<0.05）。見表1。

2.2 兩組患者精液pH值、NP比較

經Mann-Whitney U檢驗，精液pH值降低[7.3（7.3， 7.5），7.3（7.2，7.4）]，差異有統計學意義（P=0.006，P<0.01）;非前向運動精子百分率比較，差異無統計學意義（P=0.416，>0.05）。見表2。

2.3 兩組相關性分析

經Pearson相關性分析，患者的BMI值與精液量、精子濃度呈負相關（P<0.05），與DFI值呈正相關（P<0.05）;精液量與PR呈正相關（P<0.05）;精子濃度值與PR呈顯著負相關（P<0.01）;PR與正常精子百分率呈正相關（P<0.05）。見表3。

3 討論

肥胖是一種日益流行的疾病，也是生殖年齡男性的一個常見問題，肥胖對男性生殖的影響及其中的機制是目前男科學研究的熱點。男性肥胖定義為體脂率超過25%，并且BMI超過28 kg/m2，BMI是肥胖的主要指標。BMI高的男性比正常體重的男性患不育癥的風險高，通過對52 395名農民進行調查，其中有1329名患有與BMI相關的不育癥，BMI均高于臨界值3個單位[7]。肥胖癥會引起性發育遲緩[8];肥胖青少年的性發育明顯落后于同齡的正常體重青少年，其陰莖的自然長度和睪丸的平均容積均小于后者[9];肥胖人群中勃起功能障礙的患者是正常體重人群的1.3倍，過少的性生活次數也是不育的重要因素[10-11];肥胖患者常合并睡眠-呼吸暫停綜合征（Sleep apnea syndrome，SAS），可影響夜間睪酮的正常分泌，睪酮水平隨SAS的嚴重程度呈比例降低，最終影響精子的生成，表現為男性生殖功能低下[12];另外，高血脂對精子功能有不利影響，高膽固醇、高磷脂質常導致精子頂體及頭端結構不完整[13];高血糖可使精子的氧化應激反應增加，進而損傷精子DNA完整性，最終引起生育力下降[14]。肥胖通過以上因素直接或間接地降低男性生育能力。

精液質量是男性生育能力的客觀評價因素。本研究證實肥胖體質較正常體質不育患者，精液pH值降低，精子濃度降低，前向運動精子百分率降低;而非前向運動精子百分率、正常精子百分率兩組之間比較，差異無統計學意義（P>0.05）。茍江等[15]就BMI對精子質量及性激素水平的影響進行Meta分析，發現對于超重人群，FSH、LH水平可能與BMI有一定關系，而對于肥胖人群，BMI的增高可能影響精子濃度、前向運動精子、總活力、LH水平，從而影響生育能力。多項研究[16-17]發現并認為隨著BMI的升高，男性生殖激素及精漿中氧化應激狀態的變化，表現為與精液質量的相關性，可能是肥胖男性不育的影響因素。而彭媛紅等[18]通過探究高脂飲食誘導的肥胖引起C57BL/6小鼠精子線粒體損傷及活動力低下的作用機制，發現肥胖能夠引起精子線粒體功能損傷，從而導致精子活動力及前向運動精子百分數低下，最終損傷雄性的生殖功能。

本研究還發現肥胖可加重不育癥患者精子DNA損傷。精子DNA完整性是正常受精及父系遺傳信息傳遞給子代的先決條件，輕度精子DNA的損傷并不影響卵子受精，而重度精子DNA損傷，超出了卵母細胞和胚胎的DNA修復能力時，就會影響受精后胚胎的發育，導致胚胎DNA碎片增多，阻滯卵裂球發育，降低囊胚形成率和著床率[19]。目前，許多基于人和動物的實驗研究均表明，肥胖癥與精子DNA損傷的增加密切相關。曾有研究者使用染色質結構試驗測定染色質的完整性，發現超重和肥胖（BMI≥25 kg/m2）的男性與體重正常的男性比較，其精子損傷比例明顯增高[20]。Dupont等[21]也發現男性肥胖癥患者精子DNA損傷的發生率較正常男性增高，BMI值的增加與線粒體活性和前向運動精子數的降低及DNA斷裂的增加有關。Chavarro等[22]通過檢測483例不育門診男性患者的精子DNA完整性與血清生殖激素水平來確定BMI與精液質量的相關性，發現BMI≥35 kg/m2的患者精子DNA損傷率明顯升高，而在BMI<35 kg/m2的患者中DNA損傷率與體重不相關。

肥胖對DFI的影響主要與陰囊溫度升高及睪丸氧化應激（Oxidative stress，OS）有關。陰囊溫度升高不但會影響成熟的精子，導致小鼠的精子計數降低、睪丸重量減輕和精子受孕能力下降，還會影響精母細胞和早期精子，引起細胞凋亡和自噬，DNA損傷和活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的生成等[23]。精液的ROS主要來源于精液巨噬細胞，精子在遭受氧化損傷的過程中，精子DNA缺乏體細胞DNA的修復機制，所以精子DNA損傷后的修復能力較差。肥胖患者常出現OS增加[24]。如果機體內ROS產生過多，超出精子有限的抗氧化防御水平，就會誘發精子DNA氧化應激損傷。精子質膜富含不飽和脂肪酸，當精子核DNA發生氧化應激時，其可與ROS清除酶反應，質膜的流動性和完整性受到破壞，最終導致精子核DNA損傷[25]。

綜上所述，本研究證實肥胖體質較正常體質不育患者精液質量降低，精子DNA損傷程度增高。肥胖癥對精子DNA的損傷是導致男性受精障礙和流產等較為嚴重后果的重要因素，其中涉及到多種機制，給臨床的診治帶來一定的難度。減肥或其他藥物能否提高男性生育能力，值得進行進一步的臨床與實驗研究及探索。

[參考文獻]

[1] 顧景范.《中國居民營養與慢性病狀況報告（2015）》解讀[J].營養學報，2016，38（6）：525-529.

[2] 熊承良，商學軍，劉繼紅.人類精子學[M].北京：人民衛生出版社，2013：514-516.

[3] 張敏建，郭軍，陳磊，等.男性不育癥中西醫結合診療指南（試行版）[J].中國中西醫結合雜志，2015，（9）：1034-1038.

[4] 中國超重/肥胖醫學營養專家共識編寫委員會.中國超重/肥胖醫學營養治療專家共識（2016年版）[J].糖尿病天地（臨床），2016，10（9）：395-398.

[5] World Health Organization.WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen[M].2010：7-113.

[6] 陳建偉，張曉霞，崔云，等.雙尾彗星實驗檢測精子DNA完整性的方法學建立[J].檢驗醫學，2012，27（1）：21-25.

[7] ？譒kurla M，Rybá?R.Obesity and reduced fertility of men. Obezita a sní？觩ení plodnosti mu？觩u[J].Ceska Gynekol，2018， 83（3）：212-217.

[8] Lee JM，Kaciroti N，Appugliese D，et al. Body mass index and timing of pubertal initiation in boys[J].Arch Pediatr Adolesc Med，2010，164（2）：139-144.

[9] Shalitin S，Kiess W.Putative effects of obesity on linear growth and puberty？[J].Horm Res Paediatr，2017，88（1）：101-110.

[10] Rowland DL，McNabney SM，Mann AR. Sexual function，obesity，and weight loss in men and women[J].Sex Med Rev，2017，5（3）：323-338.

[11] Rastrelli G，Lotti F，Reisman Y，et al. Metabolically healthy and unhealthy obesity in erectile dysfunction and male infertility[J].Expert Rev Endocrinol Metab，2019，14（5）：321-334.

[12] Hammoud AO，Carrell DT，Gibson M，et al. Updates on the relation of weight excess and reproductive function in men：Sleep apnea as a new area of interest[J]. Asian J Androl，2012，14（1）：77-81.

[13] Schisterman EF，Mumford SL，Browne RW，et al. Lipid concentrations and couple fecundity：The LIFE study[J]. J Clin Endocrinol Metab，2014，99（8）：2786-2794.

[14] Agbaje IM，McVicar CM，Schock BC，et al.Increased concentrations of the oxidative DNA adduct 7，8-dihydro-8-oxo-2-deoxyguanosine in the germ-line of men with type 1 diabetes[J]. Reprod Biomed Online，2008，16（3）：401-409.

[15] 茍江，趙軍，趙靜，等.男性體質指數對精子質量及性激素水平影響的Meta分析[J].現代泌尿外科雜志，2019， 24（6）：461-466.

[16] 韓瑞鈺，馬靜，馬婧，等.肥胖男性生殖激素、精漿氧化應激與精液質量的關系研究[J].中華男科學雜志，2018， 24（5）：419-424.

[17] Amjad S，Baig M，Zahid N，et al. Association between leptin，obesity，hormonal interplay and male infertility[J].Andrologia，2019，51（1）：e13147.

[18] 彭媛紅，敬佳，胡燕琴，等.高脂飲食誘導的肥胖對小鼠精子線粒體及活動力損傷的機制研究[J].中國男科學雜志，2019，33（3）：3-9.

[19] Sivanarayana T，Ravi Krishna C，Jaya Prakash G，et al. Sperm DNA fragmentation assay by sperm chromatin dispersion （SCD）：Correlation between DNA fragmentation and outcome of intracytoplasmic sperm injection[J].Reprod Med Biol，2013，13（2）：87-94.

[20] Bellastella G，Menafra D，Puliani G，et al. How much does obesity affect the male reproductive function？ [J].Int J Obes Suppl，2019，9（1）：50-64.

[21] Dupont C，Faure C，Sermondade N，et al. Obesity leads to higher risk of sperm DNA damage in infertile patients[J]. Asian J Androl，2013，15（5）：622-625.

[22] Chavarro JE，Toth TL，Wright DL，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）：2222-31.

[23] Ilacqua A，Izzo G，Emerenziani GP，et al. Lifestyle and fertility：The influence of stress and quality of life on male fertility[J]. Reprod Biol Endocrinol，2018，16（1）：115.

[24] Darbandi M，Darbandi S，Agarwal A，et al. Reactive oxygen species and male reproductive hormones[J].Reprod Biol Endocrinol，2018，16（1）：87.

[25] Venkatesh S，Deecaraman M，Kumar R，et al. Role of reactive oxygen species in the pathogenesis of mitochondrial DNA （mtDNA） mutations in male infertility[J]. Indian J Med Res，2009，129（2）：127-137.

（收稿日期：2020-04-13）