精索靜脈曲張性不育癥的氧化應激機制與中藥干預研究進展

精索靜脈曲張（varicocele，VC）是指男性精索內蔓狀靜脈叢的異常伸長、擴張及迂曲，是一種常見的血管病變，也是導致男性不育的重要病因之一[1]。流行病學調查顯示，精索靜脈曲張性不育癥（varicocele-inducedinfertility，VCI）在成年男性中的發病率高達35%[2]。目前，VCI 的病理生理學機制尚未完全闡明，但現有研究多集中于氧化應激、睪丸局部溫度升高、代謝物蓄積和激素紊亂等方面[3]。其中，氧化應激被認為是VC致男性不育的主要機制：VC可引起睪丸局部熱應激、缺氧和炎癥反應，從而破壞氧化平衡，使組織中活性氧（reactiveoxygen species，ROS）水平升高，進而誘發氧化應激；過度的氧化應激可進一步造成精子脂質過氧化、線粒體功能障礙、DNA 斷裂及細胞凋亡，最終導致男性不育[4]。VCI 的臨床治療包括抗氧化藥物治療和手術治療，以手術治療為主，但有近50% 的VCI患者在術后仍然無法實現自然生育[5]。因此，開發有效的藥物治療方法具有重要的臨床意義。

中醫理論認為，VC屬于“筋瘤”“偏墜”等范疇，而男性不育癥則屬于“無子”范疇[6]。中藥治療具有多靶點、多成分、多途徑、多系統的作用特點，強調整體調節，不僅能改善VCI患者的臨床癥狀，而且能提高其精液質量及生育率。近年來，中藥在VCI治療領域取得了較好的效果[1]；同時，藥理實驗證實，多種中藥具有很強的抗氧化活性，可提升男性的生殖能力[7]。基于此，本文總結了VCI 的氧化應激機制及相關信號通路，并綜述了中藥單體、活性部位、中藥復方及相關制劑通過抑制氧化應激改善VCI癥狀的研究現狀，旨在為治療VCI的中藥研發提供理論依據。

1 VCI的氧化應激機制及相關信號通路

核轉錄因子紅系2 相關因子2（nuclear factorerythroid2-related factor 2，Nrf2）是多種抗氧化酶的主要調節劑，在感知細胞氧化應激狀態和維持細胞氧化還原平衡過程中具有重要作用[8]。在睪丸組織中，Nrf2 及其協同作用因子廣泛表達，這些因子包括血紅素加氧酶1（heme oxygenase-1，HO-1）、NAD（P）H 醌氧化還原酶1[NAD（P）H：quinone oxidoreductase 1，NQO1]等，其結構均含有抗氧化反應元件（antioxidant response element，ARE），是睪丸抵御氧化應激損傷的重要防線[9]。促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路參與細胞生長、分化及應激反應發生等多種重要的生理病理過程[10]。其中，c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）/p38 MAPK 信號通路在調節精子活力方面具有重要作用[11]。研究表明，氧化應激能激活上述信號通路，從而誘導生精細胞凋亡[12]。缺氧誘導因子1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）是缺氧通路的常見標志物[13]，主要表達于睪丸生精細胞和血管內皮細胞的胞漿中，可在細胞應對缺氧反應的過程中發揮關鍵作用[14]。HIF-1α可通過誘導附睪上皮細胞大量凋亡，干擾精子在附睪中的成熟和獲能過程，降低附睪精子的密度和活力，從而損害男性生殖能力[15]。

1.1 脂質過氧化

精子膜的脂質過氧化是氧化應激誘導精子損傷的關鍵介質[16]。脂質過氧化物（lipid hydroperoxide，LPO）可消耗細胞內的腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP），從而導致精子活力減弱[17]。LPO級聯反應可催化多種脂質醛，包括丙二醛（malondialdehyde，MDA）和4-羥基壬烯醛（4-hydroxy-2-nonenal，4HNE）等。其中，MDA是脂質過氧化損傷的標志物，能輕易擴散并穿過質膜，修飾細胞質或核蛋白；同時，其也是線粒體DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）的高度致突變物質，能夠誘導ROS過度產生而損傷精子[18―19]。在VC狀態下，睪丸溫度升高和氧化應激增加可導致Kelch 樣ECH 關聯蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1）發生氧化修飾，從而使其與Nrf2 解離；游離的Nrf2 隨后轉位至細胞核，與ARE結合[20]，激活超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）等多種抗氧化酶的表達，從而有效調節LPO的表達，減輕精子的脂質過氧化損傷，增強細胞的抗氧化能力[21―22]。動物實驗表明，若激活VC大鼠體內的Nrf2/HO-1 信號通路，則可使細胞抗氧化能力明顯提升，生精細胞凋亡受到抑制，附睪組織微環境得以改善，從而可為精子發育成熟提供有利條件[23]。

1.2 線粒體功能障礙

線粒體和精子質膜是精子細胞內ROS生成的主要部位。作為精子運動的能量來源，線粒體ATP合成功能對精子活力至關重要。當ROS損傷線粒體時，ATP生成受阻，直接導致精子運動能力和活力顯著減弱，進而使男性生育能力受到影響[24]。研究表明，VC患者體內的氧化應激可誘導精子mtDNA斷裂，影響呼吸鏈，進一步增強氧化應激和炎癥反應，從而造成精子質量下降，甚至導致不育[25]。Zhu 等[26]在缺氧環境下培養精原細胞以模擬VC的缺氧環境，該實驗初步證實，VC引起的慢性缺氧環境可誘發氧化應激損傷，顯著升高HIF-1α及線粒體損傷標志物細胞色素C（cytochrome C，Cyt-C）的表達水平，造成線粒體損傷及結構異常，最終導致精原細胞活力下降和生育力障礙。

1.3 精子DNA斷裂

氧化應激是導致VC患者精子DNA斷裂最主要的因素之一[27]。過量的ROS 可減弱精子的抗氧化應激能力，導致精子DNA單鏈或雙鏈斷裂[27]。臨床研究顯示，VC 患者精子DNA 斷裂指數（sperm DNA fragmentationindex，DFI）升高是氧化應激的最終結果[28]。氧化應激可使細胞核DNA及mtDNA 斷裂，從而損傷染色質，破壞精子DNA 的完整性，最終造成VC 患者生育能力下降[28]。值得注意的是，實驗研究顯示，激活Nrf2 信號通路可抑制氧化應激反應，降低DFI，從而改善VC模型大鼠的生殖能力[29]。

1.4 細胞凋亡

VC所誘導的生殖系統氧化應激與細胞凋亡密切相關。ROS的過度生成可釋放線粒體內的Cyt-C，后者可與細胞質中的凋亡蛋白酶激活因子1（apoptosisprotease-activating factor-1，Apaf-1）結合，進而觸發細胞凋亡[30―31]。在VC模型大鼠的睪丸組織中，抗凋亡蛋白B細胞淋巴瘤2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）的表達明顯下調，而促凋亡蛋白Bcl-2 相關X蛋白（Bcl-2 associated Xprotein，Bax）的表達明顯上調，胱天蛋白酶3（caspase-3）被激活，從而導致生精細胞凋亡，造成睪丸功能受損和不育[32]。實驗研究表明，p38 MAPK參與了VC致睪丸功能障礙這一病理過程，使用抑制p38 MAPK活化的抗氧化劑或特異性抑制劑可預防或改善VC誘導的睪丸功能障礙[33]。此外，VC致靜脈血流異常可能造成睪丸局部缺氧，這種缺氧狀態可激活睪丸組織中HIF-1α信號的轉導[34]，從而使ROS生成增多、腫瘤蛋白p53 表達上調，最終導致睪丸組織細胞凋亡加速，影響生殖功能并造成不育[35]。Zhao 等[32]通過沉默HIF-1α編碼基因發現，VC模型小鼠睪丸生精細胞凋亡減少、睪丸生精功能顯著改善，提示小鼠生殖功能的改善可能與抑制HIF-1α信號通路，進而抑制睪丸生精細胞凋亡有關。

上述研究表明，Nrf2、MAPK、HIF-1α 信號通路與VCI的發生發展密切相關，具體機制見圖1。

2 中藥調控相關信號通路干預氧化應激而改善VCI

2.1 調控Nrf2 信號通路的作用機制

菟絲子黃酮是中藥菟絲子發揮藥效的活性部位，郭石磊等[36]的研究顯示，經菟絲子黃酮干預后，VC模型大鼠睪丸組織中Nrf2 及其下游靶蛋白HO-1 的表達水平均明顯升高，血清中MDA含量明顯下降，SOD表達明顯上調，說明菟絲子黃酮能夠通過激活Nrf2/HO-1 信號通路來發揮抗氧化應激損傷及抗細胞凋亡的作用，從而改善VC模型大鼠的生精功能，增強其生育能力。黃芪多糖是中藥黃芪的主要活性部位之一，蔡劍等[37]的研究結果顯示，黃芪多糖能夠通過激活Nrf2/HO-1 信號通路來降低VC模型大鼠體內的一氧化碳濃度，從而發揮抗氧化應激作用，改善睪丸組織的缺氧狀態，恢復睪丸生精功能，提高大鼠的生育能力。

淫羊藿苷是中藥淫羊藿的主要有效成分，黃雅平等[38]研究指出，該成分能劑量依賴性地提高VC模型大鼠睪丸組織中SOD含量和乳酸脫氫酶同工酶Ⅹ的表達水平，降低MDA水平，上調Nrf2、Keap1 和HO-1 蛋白及mRNA的表達，有效改善VC模型大鼠的生精功能。姜黃素是從中藥姜黃中提取出的天然多酚類化合物，Sadraei 等[39]研究發現，姜黃素能夠通過激活VC模型大鼠體內的Nrf2 信號通路來增加過氧化氫酶和SOD等抗氧化酶的表達，減少ROS的生成，從而抑制氧化應激和炎癥反應，減少DNA損傷，緩解模型大鼠的生殖功能障礙。人參皂苷Rg1 是人參的主要藥物活性成分之一，黃寅虎等[40]研究表明，人參皂苷Rg1可顯著降低熱應激模型小鼠睪丸組織中Nrf2、HO-1 蛋白的表達和血清中MDA水平，提高過氧化氫酶和SOD活性，緩解氧化應激損傷，從而改善模型小鼠的生育能力。金絲桃苷是中藥菟絲子的主要活性成分，朱妍妍等[41]研究顯示，金絲桃苷能夠抑制氧化應激誘導的精母細胞凋亡，緩解其氧化損傷，降低Keap1 蛋白的表達水平，減少MDA、ROS 的生成，促進Nrf2 的核轉位及HO-1 的表達，其作用機制可能與調控Keap1/Nrf2/HO-1 信號通路有關。

加味大黃?蟲顆粒源自張仲景《金匱要略》的“大黃?蟲丸”，具有活血破瘀、通經消痞之效。蔣越等[23]的研究發現，加味大黃?蟲顆粒能夠劑量依賴性地提高VC模型大鼠的精子濃度及存活率，誘導Nrf2、HO-1 蛋白的表達；同時，該藥可通過激活Nrf2/HO-1 信號通路來抑制氧化應激及生精細胞凋亡，從而發揮對VC模型大鼠附睪組織損傷的改善作用。生精活血方是全國名老中醫李曰慶教授在《醫學正印》所載“和種子方”的基礎上改良而成的個人經驗方，具有生精活血、化瘀通絡的作用。韓亮[29]的研究證實，生精活血方能夠緩解VC模型大鼠的睪丸組織損傷，提高其精子活力，降低DFI，促進睪丸組織中Nrf2、SOD、谷胱甘肽的表達，并發現該方改善VC模型大鼠不育的作用可能與激活Nrf2 信號通路、抑制氧化應激反應有關。加味天雄散出自《金匱要略》的“天雄散”，具有補腎健脾之功。耿強等[42]研究顯示，加味天雄散可通過調控Keap1/Nrf2/ARE 信號通路來增加弱精子癥模型大鼠體內小肌肉腱膜纖維肉瘤蛋白（簡稱“小Maf蛋白”）、γ谷氨酰半胱氨酸合成酶、HO-1 蛋白的表達，降低附睪組織中MDA水平，緩解氧化應激損傷，從而改善模型大鼠的生育能力。

2.2 調控MAPK信號通路的作用機制

松果菊苷是中藥肉蓯蓉的主要化學成分，Zhao 等[11]的研究顯示，松果菊苷能夠抑制氧化應激誘導的精子發生障礙模型大鼠的生精小管萎縮，提高其生精小管中精子的數量，顯著逆轉磷酸化p38 MAPK和磷酸化JNK蛋白的表達，提高乳酸脫氫酶、SOD、谷胱甘肽水平，抑制ROS 的生成；同時該研究指出，該成分可通過抑制MAPK信號通路和氧化應激來緩解模型大鼠的精子發生功能障礙，減輕睪丸組織損傷，提高生育能力。

通精靈是臨床用于治療男性不育的中藥復方，具有疏肝通絡強精之功。鄭軍狀[12]的研究發現，通精靈能劑量依賴性地降低VC 模型大鼠生精細胞內的鈣離子含量，改變其生精細胞線粒體膜電位，抑制凋亡誘導因子、Cyt-C、Bax蛋白的表達，減少睪丸生精細胞的凋亡，降低ROS水平，明顯改善模型大鼠的生育能力，上述作用可能與抑制JNK/p38 MAPK信號通路、抑制睪丸生精細胞氧化應激和凋亡有關。

2.3 調控HIF-1α 信號通路的作用機制

補腎活血方具有補腎化瘀的功效，尹靜等[43]的研究顯示，補腎活血方能促進VC模型大鼠精子成熟、提高精子質量、改善生育能力，上述作用與該方通過下調HIF-1α信號通路而發揮抗氧化應激作用有關。脈絡舒通丸具有清熱解毒、化瘀通絡之效，Lyu 等[1]的研究表明，脈絡舒通丸能緩解VC模型大鼠睪丸和附睪損傷，可劑量依賴性地升高睪丸組織中Bcl-2 水平，降低Bax、ROS 和MDA水平，抑制HIF-1α蛋白的表達，并可通過抑制細胞凋亡及抗氧化作用來有效改善模型大鼠的生殖能力。滋腎育胎丸具有滋陰補腎、固沖安胎的作用，Peng 等[44]的研究顯示，滋腎育胎丸能通過抑制HIF-1α信號通路來顯著抑制VC模型大鼠睪丸組織中核苷酸結合結構域富含亮氨酸重復序列和含熱蛋白結構域受體3、caspase-1的活化并顯著降低IL-1β水平，從而緩解睪丸組織的氧化應激損傷，恢復精子DNA完整性，改善線粒體功能障礙，提高模型大鼠的生育能力。丹紅通精方具有活血通絡、化瘀散結之功，游旭軍等[45]的臨床研究顯示，丹紅通精方能改善VCI患者的精液質量，降低精漿中HIF-1α的表達水平，提高精子濃度、精子總活力及精子前向運動率，提示該方的生殖功能改善作用可能與抑制HIF-1α信號通路和抗氧化應激反應有關。

3 結語與展望

氧化應激是VC 導致男性不育的主要機制，Nrf2、MAPK、HIF-1α信號通路可能是VCI 治療的潛在靶點。筆者在機制及通路介紹的基礎上，通過系統梳理中藥調控上述信號通路干預氧化應激進而改善VCI 的研究現狀后發現，中藥單體及活性部位（菟絲子黃酮、黃芪多糖、淫羊藿苷、姜黃素、人參皂苷Rg1、金絲桃苷、松果菊苷）、中藥復方及相關制劑（加味大黃?蟲顆粒、生精活血方、加味天雄散、通精靈、補腎活血方、脈絡舒通丸、滋腎育胎丸、丹紅通精方）可通過激活Nrf2 信號通路和抑制MAPK、HIF-1α信號通路來緩解氧化應激、減輕脂質過氧化損傷、改善線粒體功能障礙、減少精子DNA 斷裂、抑制細胞凋亡，從而改善生育能力。同時，筆者也發現現有研究仍存在如下不足：（1）多數文獻僅限于動物實驗，缺乏相關臨床數據支撐，尤其是缺乏大樣本、多中心、高質量隨機雙盲對照試驗的相關數據。（2）現有研究對于細胞、類器官層次，以及多組學技術應用的探索相對較少。（3）中藥改善VCI可能涉及諸多通路，本文可能并未實現文獻的全面檢索，故尚待進一步挖掘VCI治療的潛在作用靶點及機制，進一步優化臨床診療方案，為促進中西醫有機結合及中醫藥傳承創新發展奠定基礎。