年齡對男性生殖功能的影響

劉小章岳煥勛

1. 成都中醫藥大學四川省計劃生育科研所（成都 610041）; 2. 四川大學第二醫院

·講 座·

年齡對男性生殖功能的影響

劉小章1岳煥勛2

1. 成都中醫藥大學四川省計劃生育科研所（成都 610041）; 2. 四川大學第二醫院

為追求高學歷和職業發展，女性推遲生育已成為一種趨勢。此外，隨婚姻類型的變化，再婚后希望生育的現象也越來越普遍，選擇在中年后生育的男子也越來越多。據統計，美國2009年每1 000例活產兒父親年齡在45～49歲的比例從1980年的6.1升至2007年的8.2，上升34%[1]。英國1993年25%出生兒父親年齡在35～54歲，10年后該比例上升至40%[2]。許多中國男子也在推遲生育年齡，尤其在大城市更為明顯[3]。這一趨勢的公共衛生意義尚未引起廣泛關注。夫婦年齡增加，生育問題的風險也隨之增高。女性生育力在35歲以后明顯下降，同時流產、妊娠并發癥、以及后代染色體缺陷的風險也隨之增高[4,5]。與女性不同，男性雄激素合成及精子發生可維持至生命晚期，男方高齡是否也可能存在生育力受損和生育風險增高等問題引發了人們的關注。

對高齡父親年齡的界定尚不明確，通常引用的標準是受孕時男方年齡≥40歲[6]。年齡對男子生育功能的影響不僅涉及分子、細胞及內分泌網絡調控多方面改變，同時個體差異顯著，并受生活方式及環境因素的影響。本文簡要綜述與男性年齡相關的睪丸功能、精液參數改變、對生育及生育結局的影響、遺傳疾病風險及其可能的生物學機制的研究進展。

增齡對男性生殖系統的負面影響是漸進性的。睪丸容積長期保持恒定，與年齡特異相關的睪丸容積下降僅見于80歲后男子，平均雙側睪丸容積（BTV）比18～40歲男子降低31%[7]。睪丸組織學的退行性改變個體差異極大。老化睪丸的形態學特征包括暗A型精原細胞數量減少，多核精原細胞、巨精母細胞和巨大精子細胞發生增加，以及精原細胞多層化和生精小管憩室形成。支持細胞數量減少，胞質內脂滴聚積及空泡化。間質細胞亦見多核化，細胞內脂褐質蓄積增加，數量減少。在一項多變量分析，FSH、抑制素B和生物可利用睪酮（T）與老年男子BTV獨立相關。BTV中度下降與抑制素B/FSH比值降低顯著相關，與支持細胞數量減少相一致。由于FSH水平代償性增高支持細胞功能僅出現有限下降[8]。生精小管進行性退化，生精上皮減少。由于初級精母細胞凋亡加速，老齡化睪丸中每個支持細胞上初級精母細胞數量減少，致精子發生效能降低。此外，支持細胞和生殖細胞間通信干擾也有報道。所有這些因素均造成了老齡睪丸精子發生障礙[9-12]。

無論在人或動物，血清睪酮（T）水平隨年齡增加而下降[13]。T水平的下降導致多種生理功能下降，包括骨密度、瘦體量、體能、肌肉強度下降；心理、認知能力、情緒變化以及頻發的勃起功能障礙。相當比例60歲以上男子的血清T水平低于年輕男子（20～30歲）的下限[14]。增齡造成循環總睪酮（TT）和生物可利用T以相對恒定的速率下降。由于血清性激素結合球蛋白（SHBG）隨年齡而增高，游離T指數（T/SHBG）下降比總T水平下降更為顯著。采用TT濃度為標準，血清T水平處于性腺功能減退范圍的發生率在 60歲以上、70歲以上和80歲以上的男子分別為20%、30%和50%，當采用游離T指數為標準時該發生率更高[15]。其他研究也注意到與增齡相關的TT下降[16]，這種下降大約從30歲開始[11,17]，其機制尚不完全清楚。隨著T水平下降，血清FSH水平升高而LH水平輕度上升或無改變[16]，表明T的下降并非LH降低的結果，提示存在間質細胞缺陷。盡管血清LH水平無明顯改變，但下丘腦GnRH基因表達和含量及LH脈沖幅度存在與年齡相關的變化已得到證實。與年輕男子相比，血清T水平低下的健康年長男子LH脈沖頻率異常，脈沖幅度降低，以及分泌無序[18]，因此即使平均血清LH濃度無下降，也不能排除下丘腦-垂體功能衰退在間質細胞衰老中的原發作用。采用脈沖式靜脈滴注重組人LH及分析LH-T計量反應估算模式，Veldhuis等證實LH刺激睪丸合成T的能力呈現年齡相關的下降。睪丸對LH刺激的應答表現出與年齡相關的3種不同缺陷：生物合成的LH脈沖效力進行性降低、間質細胞對內源性LH脈沖的敏感性降低以及LH脈沖對T的降調增強[19]。老齡Brown Norway大鼠（20月齡）與年輕大鼠（4～6月齡）相比，間質細胞甾體合成能力下降近50%，將分離純化的衰老間質細胞與LH進行離體培養不能增加其T的合成[13,20]。有證據顯示源自線粒體電子傳遞鏈、類固醇合成和（或）巨噬細胞的活性氧（ROS）通過改變衰老間質細胞內的氧化還原環境，可能損傷間質細胞膜脂質和蛋白質，致使LH信號傳導衰減，影響環磷酸腺苷的生成、膽固醇經類固醇生成急性調節蛋白（StAR）和轉運蛋白（18-kd TSPO）的轉運以及類固醇合成酶。年齡相關的COX2活性增加（可能起因于ROS誘導的p38MAPK磷酸化）也促成了StAR表達降低，從而抑制T生物合成的限速步驟。此外，其他激素和（或）生長因子，包括PACAP和細胞因子可能也參與了年齡相關的間質細胞T合成下降[13,21]。不過，也有人認為用LH受體或間質細胞絕對數量減少來解釋LH效力的減弱更合理，內源性LH生物活性的改變可能是間質細胞類固醇合成降低的原因[18]。

二、精液質量

精液質量通常被視為評估男性生育力的替代指標，已發現精子濃度≥40×106/ml可增加一個月經周期的受孕概率[22]。多種因素包括毒物接觸的蓄積、宿主自身的因素如泌尿生殖道感染、血管性疾病或年齡等可都能導致精液質量的改變。對3698例不育男子的回顧性橫斷面數據顯示，附性腺感染發生率隨年齡增加而增高（＜25歲為6.1%而＞40歲男子為13.65%），附性腺感染者精子計數顯著降低。毒性物質的長期接觸或蓄積可直接損傷精子發生或生殖細胞DNA，接觸后對精子數量和活力的影響可持續多年。不過，盡管環境因素對中老年男子精液參數的損傷已被廣泛接受，但尚缺乏確鑿證據[23]。年齡對常規精液參數的真實意義尚有爭議，但至少有大量證據表明老齡化與精液量、精子活力和正常形態精子比例降低有關，與精子濃度的關系不明確[23,24]。還有研究發現年齡相關的精子存活率[25,26]、精漿果糖和α-葡糖苷酶水平下降[27]。涉及1 174例健康人群的大樣本研究顯示45歲以上男子精液參數基線值達到或超過WHO推薦的正常參考值者僅占46%[28]，對中國健康男子的研究也有類似發現[25]，因此評價精液質量時應考慮年齡因素的影響。Sloter等[29]應用計算機輔助精液分析證實年齡相關的精子活力下降（活動精子、前向活動精子、快速活動精子分別以每年0.8%、0.9%、0.4%的速度下降），精子運動的3個定量指標包括直線性、直線速度、平均軌跡速度分別以每年02.%、0.2%和0.3%速度下降。推測隨年齡增加，運動精子減少，運動精子的線性運動能力降低，致單位時間內前向運動距離減小，從而影響男性生育力。另外，利用活動精子細胞形態學觀察，Silva等證實增齡伴有顯著的正常精子比例下降和大核空泡精子（精子核空泡區＞50%）比例增加，絕大多數≥41歲男子都見有明顯的精子形態學改變[30]。有證據顯示大的核空泡與精子DNA碎片和變性以及異常染色質包裝有關。

盡管不少研究者認為精液參數的變化呈漸進性，無明確年齡界線[9,24,29,31]。但Stone等觀察4822份精液樣本，發現34歲后總精子數和精子活力明顯下降，40歲開始精子密度和正常形態精子比例下降（分別為0.8%/年），43歲后活動精子比例和活動精子前向運動參數下降（分別每年為2%和0.8%/年），45歲后精液量下降，55歲后見精液中攜帶Y和X染色體精子比值下降，預測＞34歲男子致孕的可能性降低[32]。也有研究報告類似結果[33,34]。Levitas 等發現精子參數峰值出現在年齡≥30歲～＜35歲，最明顯的下降發生在55歲以后[33]。Zhu等以人群為基礎涉及998例中國男子的研究也觀察到精子前向運動率、存活率及正常形態精子比例的下降具有不同年齡的轉折點，精子快速前向運動力和正常形態精子比例從30歲開始緩慢下降，前向運動力的下降從40歲開始，精子存活率在20～60歲持續緩慢下降[35]。研究人群、年齡組截點、以及分析方法的不同可能解釋研究結果間的差異。

三、生育力與生育結局

精液質量僅為受孕概率的間接測量，年齡相關的精液質量下降并不能證明高齡男子致孕或受精機會降低。多種混淆變量包括女方高齡、性交頻率降低、勃起功能障礙發生率增高、以及吸煙等，增加了獨立評估男方年齡對生育潛能影響的難度。

Katz-Jaffe等對6～8周齡雄性遠系繁殖CF1小鼠在15個月期間與6～8周齡超排卵雌鼠常規交配的生育結局（體內、體外）進行觀察。結果顯示≥12月齡雄鼠所致體內受精率、胎兒體長體質量、胎盤質量均明顯低于＜12月齡雄性小鼠。離體胚囊發育明顯降低，胚囊移植流產率明顯增高。此外，12～15月齡小鼠精子Ace-1、Prm1、Prm2以及Smep基因表達水平降低。表明父系生育力從中年（12月齡，相當于人40～50歲）開始迅速退化，父系年齡對自然受孕、離體胚囊發育、胚囊植入潛能以及胎兒生存具有直接負面影響[36]。

也有大樣本研究嘗試描述男方年齡對夫婦生育力的影響[24,37]。在對2 112妊娠婦女的隊列研究，Hassan等發現，當男方年齡＞45歲時，妊娠等待時間（TTP）增加5倍，夫婦TTP＞1年或＞2年的相對風險分別是≤25歲男子的4.6倍和12.5倍[38]。Dunson等對782對健康夫婦5 860個月經周期的回顧性分析也顯示男子生育力在35歲后明顯下降[39]。這些研究均對女方年齡及性行為等混雜變量進行了控制。丹麥一般人群前瞻性隊列研究亦顯示與20～24歲男子相比，35～39歲男子的生育力略有下降（0.95，95% CI: 0.77-1.19），去除周期規律和月經周期長度變量后該結果保持不變[40]。Matorras等發現男性從35～39歲開始生育力呈指數型下降（斜率-0.11至-0.12），其獨立于女方年齡，39歲后生育力年下降率為21%～23%[41]。

還有大量研究檢測了父親年齡對接受輔助生育技術（ART）治療夫婦妊娠結局的影響。Klonoff-Cohen等發現妊娠率隨男方年齡的增加而降低。男方年齡≤30歲、36～40歲、＞40歲時活產率分別為38%、17%和7%。男方年齡每增加一歲，無成功活產的比值增加12%[42]。為了避免男方年齡分析中的取樣偏倚，Rochebrochard等選擇研究了1938對因女方不孕（雙側輸卵管梗阻或缺失）要求IVF治療夫婦的ART數據，發現與＜30歲男子相比，男方年齡≥40歲IVF受孕失敗的比值比為1.70，表明類似女方年齡超過35歲，男方年齡超過40歲也是生育的一個主要危險因素[43]。

有人提出贈卵接受者是研究人類父親年齡對妊娠結局影響的最佳人群。因贈卵一般取自年輕健康婦女，基本排除了女方年齡的影響。Frattarelli等對接受贈卵周期治療的1 023對不孕夫婦的評價報告男方年齡＞50歲對妊娠結局及囊胚形成率有顯著影響，男方年齡≤50歲和＞50歲活產率和流產率分別為56.0%和41.3%，24.4%和41.5%。植入率、妊娠率及早期胚胎發育不受男方年齡的影響[44]。相反，一項涉及1083對不孕夫婦1 392贈卵周期的回顧性隊列研究在對女方受體年齡和治療周期數進行校正后，未發現父親年齡與妊娠結局有明顯的關系，不過男方年齡增加與精液量和精子活力顯著相關[45]。近期Dain等的Meta分析認為沒有足夠證據證明父親高齡對ART結局的影響，但確發現胚囊形成比例降低與父親年齡增加有關[46]。

采用全基因組測序證實父親新生突變率隨年齡的增加而增高[2,37,47,48]。高齡父親與生育能力之間的反向關系提示老化雄性配子新生基因突變的可能性。每一次細胞有絲分裂，基因組的復制對諸如堿基對交換、微缺失、微重疊等錯誤更為敏感，導致可能影響蛋白質編碼和（或）功能的新生突變累積。據估計精原干細胞在青春期前分裂30次，進入成年期后每16d分裂一次，50歲時已發生840次分裂，每一次復制都可能導致DNA拷貝錯誤[36,48]。老齡化過程亦累及到表觀遺傳學，生殖細胞表觀遺傳標記的建立和（或）維持中的錯誤，包括DNA甲基化、組蛋白尾部修飾、目標組蛋白保留、魚精蛋白嵌入可能導致受精率降低，存活率下降及不正確的胚胎基因組活化等[36,49]。新的基因突變的產生和表觀遺傳修飾可能影響精子質量和功能。高齡父親應被視為人群中新的基因突變的重要原因。最新估計表明15%～30%男性因素不育是基因異常所致，隨著更多導致不育基因的識別該比例可能還會升高[50]。高齡男子精漿ROS水平升高，精子DNA損傷（單鏈和雙鏈DNA斷裂）增加及早期凋亡標記表達增高[11,51]。目前標準臨床試驗室檢測方法無法識別的早期凋亡精子可能存在功能不全而不能受精，攜帶DNA損傷的精子進入卵子可導致胚胎發育不良、流產及其他負面影響的風險。為此，一些國家將供精者年齡上限定為40～45歲。

理解男性年齡對生育功能的影響具有重要的公共衛生意義。男性睪丸功能和精子質量隨年齡增長而下降，高齡父親攜帶已知和未知的風險。ART的發展使得即使是精液質量最差的高齡男子也能夠致孕，但其中所涉及風險并未被完全認識。年齡是決定生育力的一個最重要的因素，不僅是高齡母親，父親年齡的增長（＞40歲）也與生育力降低、妊娠相關并發癥及不良結局有關。在生殖生物學領域人們的思維模式正在轉變，高齡父親的潛在風險將與母親因素一并考慮。同時應盡快制定高齡潛在父親評估和咨詢的正式指南。

父親年齡; 生育力; 生育結局

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（2013-10-13收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.01.020