精子DNA碎片指數和高可染性指數對男性不育患者生育能力的診斷效能

劉貞輝,張 琳,王紅燕,楊愛軍

(濟寧醫學院附屬醫院,山東 濟寧 272029)

世界范圍內育齡人群不育癥發病率為8%～15%,其中30%～50%歸因于男性[1],且與男性精子質量不斷下降有關[2-4]。精子是遺傳物質的載體,精液常規參數分析是評價男性生育力的重要標準。目前臨床多以精液檢驗參數作為男性不育癥診斷依據。但臨床中發現小部分(約15%)不育男性的精液常規指標并未出現異常[5],這在一定程度上影響了臨床診斷的準確性。在精子形成期間,精子核染色質結構成熟完整與否對于能否正常受孕以及將遺傳物質傳遞至下一代均起到關鍵性作用。其中,精子DNA碎片指數(DNA-Fragmetation-Index,DFI)能夠準確反映精子核染色質單鏈或者雙鏈斷裂情況;精子高可染性指數(High DNA Stainability,HDS)指未完全縮合的不成熟精子占比,能夠反映精子的成熟度[6]。精子DNA損傷或不成熟將降低精子的受精能力[7-8]。檢測精子DNA的完整性與成熟度是從分子層面科學評估精液質量的重要手段。因此,本研究分析精子HDS和DFI對男性不育癥的診斷效能。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年4月至2023年4月在我院治療的不育癥男性患者87例為觀察組。病例納入標準:年齡25～45歲;夫妻正常性生活未避孕1年以上,女方未孕者;臨床資料完整。排除標準:男性合并染色體核型異常、Y染色體微缺失等遺傳疾病;男性患有性功能障礙疾病;男性有生殖系統外傷史;男性患有精索靜脈曲張、隱睪、附睪損傷、阻塞性無精子癥等疾病;男性患有惡性腫瘤、血液系統疾病、免疫系統疾病、嚴重高血壓、糖尿病等;男性有長期吸煙史或酗酒史;女方年齡≥45歲,或女性有明確不孕因素。另選取同期體檢健康的同年齡段男性80例為對照組。兩組一般資料比較差異無統計學意義(均P>0.05),見表1。本研究已獲醫院倫理委員會批準,入組者均知情同意。

表1 兩組一般資料比較

1.2 研究方法

1.2.1 精液樣本采集:兩組均禁欲3～7 d后手淫取精,存于取精杯內,置于37 ℃恒溫箱15～30 min至完全液化后進行檢測。

1.2.2 精液參數檢驗:按照WHO《人類精液檢查與處理實驗室手冊》(第5版)[9]標準檢驗各項精液參數。①采用CASA系統分析精子總數、濃度及活動率、a+b級活動力、精子運動直線速度、鞭打頻率等精液常規指標。②采用Diff-Quick 染色法制備涂片,普通光學顯微鏡下10×100倍油鏡觀測200個以上精子形態。精子正常形態率≥4%。③精子DFI與HDS檢測:利用BD Accuri C6流式細胞儀,采用吖啶橙染色法檢測DFI與HDS,每份精液樣本檢測5000個以上精子,正常DFI與HDS臨界值均≤15%。

2 結 果

2.1 兩組各項精子參數比較 見表2。觀察組精子液化時間、DFI、HDS高于對照組,其他常規參數低于對照組(均P<0.05)。

表2 兩組各項精子參數比較

2.2 精子DFI、HDS與常規參數相關性分析 見表3。精子DFI和HDS與精子活動率、a+b級活動力、精子運動直線速度、精子運動曲線速度、平均路徑速度、正常精子形態率呈負相關(均P<0.05)。

表3 精子DFI、HDS與常規參數的相關性

2.3 精子常規參數及DFI、HDS對男性不育癥的診斷效能 見表4、5。精子總數、精子濃度、精子活動率、a+b級活動力、精子運動直線速度、精子運動曲線速度、平均路徑速度、正常精子形態率及聯合檢測對男性不育癥均有一定的診斷效能。相對于精子常規參數,DFI、HDS單獨及聯合對男性不育癥的診斷效能更高,且聯合高于單項。

表4 精子常規參數對男性不育癥的診斷效能

表5 精子DFI、HDS對男性不育癥的診斷效能

3 討 論

精子是遺傳物質的載體,精液檢測指標與不育癥密切相關,對指導不育癥臨床診療有重要意義。本研究全面分析了不育癥男性精液濃度、動力學特征、形態及DNA參數的變化特征及對男性不育癥的診斷效能,以期為男性不育癥的診療提供更多信息與依據。

本研究結果顯示,觀察組精子液化時間、DFI、HDS高于對照組,精子總數、精子濃度、精子活動率、a+b級活動力、精子運動直線速度、精子運動曲線速度、平均路徑速度、正常精子形態率均低于對照組,且精子DFI和HDS與精子活動率、a+b級活動力、精子運動直線速度、精子運動曲線速度、平均路徑速度、正常精子形態率均呈負相關。

精液常規分析是判斷男性生育能力的基本手段,精子總數、濃度、活動率、a+b級活動力等指標可反映精子總體質量,是臨床常用的精液檢驗指標。精子DNA 是遺傳信息載體,DFI是反映精子DNA完整性的重要指標。研究[10]指出DFI與精液常規參數存在相關。有研究[11]根據DFI水平將患者分為兩組,其中高DFI組患者中存在一項精液常規參數異常的比例高達97.73%,而低DFI組患者中存在一項精液常規參數異常的比例僅為30%,間接證明了精液常規參數異常與DFI存在相關性。庾偉堅等[12]研究認為,精子活力越好,DFI越低。研究[13]認為DFI與精子活動率相關程度較強。陳俊等[14]研究發現,DFI越高,精子活動率越低。HDS是反映精子核成熟度的指標,是對精子DFI的重要補充,HDS越高,不成熟精子所占比例越高,因而精子質量越差,精子活動率、a+b級活動力等越低。

精子運動參數的臨床應用是一個值得關注的問題。研究[15]表明,精子運動曲線速度、直線速度、平均路徑速度可較好地預測宮內受精及體外受精的結果。Haddock等[16]研究顯示,DFI與精子運動直線速度、曲線速度等顯著相關。研究[17-18]發現,精子膜含有的不飽和脂肪酸較多,在活性氧的作用下可發生脂質過氧化反應,從而導致精子運動能力顯著降低,此外活性氧引起的氧化應激也可造成精子DNA損傷。這可能是影響精子運動參數與DFI的共同生理病理過程,從而間接證實兩者存在相關性[19-20]。本研究中精子DFI、HDS與精子運動直線速度、精子運動曲線速度、平均路徑速度均呈負相關,與上述國內外研究具有一致性。

精子形態也是反映男性生育功能狀況的關鍵因素之一。精子形態存在缺陷,可造成結構及功能上異常,從而影響精子與卵母細胞透明帶結合,致使受精率降低[21]。研究[22]發現,在輔助生殖中,男性患者的正常精子形態率與治療效果明顯相關,精子形態存在缺陷可導致不受精、胚胎發育不良等,造成輔助生殖治療失敗。本研究中DFI、HDS與正常精子形態率呈負相關,提示精子形態存在缺陷,可能同時伴有精子DNA受損和(或)精子成熟障礙,也可能是精子DNA受損和(或)精子成熟障礙造成精子形態出現缺陷。但無論是什么原因,均會影響精子受精能力。

本研究ROC分析顯示,精子總數、精子濃度、精子活動率、a+b級活動力、精子運動直線速度、精子運動曲線速度、平均路徑速度、正常精子形態率對男性不育癥均有一定的診斷效能,但DFI、HDS診斷男性不育癥的效能更高。精子DNA受損可直接影響精子質量,從而影響受精結局。精子DFI與HDS的診斷效能較高,提示DNA檢測可對精液常規檢測進行補充,為男性不育癥的診斷與治療提供更多的指導與幫助。

綜上所述,精子DFI和HDS對男性不育癥具有較高的診斷效能。但目前多項研究報道的不育癥患者DFI和HDS均存在較大差異,還需更多大樣本研究進一步明確DFI和HDS的參考值,以提高DFI和HDS的臨床應用效果。