白細(xì)胞異常增加對(duì)精液質(zhì)量及氧化應(yīng)激的影響*1

張俏忻，肖穎秀，程碧珍

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院:1.檢驗(yàn)科；2.神經(jīng)內(nèi)科，廣東汕頭 515041)

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·論著·

白細(xì)胞異常增加對(duì)精液質(zhì)量及氧化應(yīng)激的影響*1

張俏忻1，肖穎秀2，程碧珍1

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院:1.檢驗(yàn)科；2.神經(jīng)內(nèi)科，廣東汕頭 515041)

摘要:目的研究白細(xì)胞(WBC)異常增加對(duì)精液質(zhì)量及氧化應(yīng)激的影響。方法共收集52份WBC異常增高精液標(biāo)本和50份WBC正常精液標(biāo)本，彩色精子自動(dòng)分析系統(tǒng)分析精液常規(guī)，以魯米諾為探針，運(yùn)用化學(xué)發(fā)光法檢測(cè)精子活性氧(ROS)水平。分別采用硫代巴比妥酸法和黃嘌呤氧化酶法檢測(cè)精液中丙二醛(MDA)和總超氧化物歧化酶(T-SOD)的水平。結(jié)果WBC異常組和WBC正常組的精液常規(guī)參數(shù)中總活力、前向運(yùn)動(dòng)力和正常精子比率與WBC正常組之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.008；P=0.005；P=0.003)；精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)中曲線速度(VCL)(P=0.023)、直線速度(VSL)(P=0.010)、平均路徑速度(VAP)(P=0.011)、擺動(dòng)性(WOB)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；精子形態(tài)異常率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.008)。WBC異常組較WBC正常組精液標(biāo)本中ROS、MDA顯著增加，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而T-SOD在兩組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論WBC異常增高可引起精子質(zhì)量下降，其機(jī)制可能與WBC增加釋放過(guò)多的活性氧有關(guān)。

關(guān)鍵詞:白細(xì)胞；精子；活性氧

白細(xì)胞(WBC)在精液中的作用一直存在爭(zhēng)議，有文獻(xiàn)報(bào)道WBC的存在有利于精子質(zhì)量的提高，可以清除死亡或損傷的精子，留下健康的精子，從而提升男性的生殖能力，增加受孕機(jī)會(huì)[1-2]。但是某些文獻(xiàn)觀察到WBC對(duì)精子參數(shù)呈負(fù)面影響，尤其是精子的活力和穿透力，生殖系統(tǒng)感染所引起的WBC精子癥被認(rèn)為是授精能力下降的早期原因[3-4]。WBC是精液中活性氧(ROS)的重要來(lái)源，而后者的異常增加可造成精子細(xì)胞損傷，本試驗(yàn)旨在研究WBC對(duì)精液質(zhì)量及氧化應(yīng)激的影響。

1資料與方法

1.1一般資料52例受試個(gè)體均來(lái)自2013年7～12月汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院的生殖中心，共收集52份WBC異常增高(WBC>1×106/mL)的精液標(biāo)本(白細(xì)胞異常組)，標(biāo)本來(lái)自平均年齡(31.3±4.4)歲的男性，50份WBC正常(WBC<1×106/mL)精液標(biāo)本(WBC正常組)，來(lái)自平均年齡(35.4±5.5)歲的男性。兩組年齡差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.988，P=0.219)。

1.2標(biāo)本采集標(biāo)本收集及采集時(shí)間為禁欲2～7 d后，用手淫法取精液，精液標(biāo)本使用45%和90%的梯度離心法分離精子，吸取45%和90%中間部分的精子為標(biāo)本。

1.3精液常規(guī)分析使用北京偉力9100精子質(zhì)量分析系統(tǒng)，將液化后精液混勻，吸出5 μL標(biāo)本，加到精液計(jì)數(shù)板中，按世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)分析精子各項(xiàng)參數(shù)。精液參數(shù)包括精液體積、pH值、精子水平、總活力、前向運(yùn)動(dòng)力、正常形態(tài)精子比率；運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括直線速度(VSL)、曲線速度(VCL)、平均路徑速度(VAP)、前向性(STR)、精子側(cè)擺幅度(ALH)、運(yùn)動(dòng)直線性(LIN)、擺動(dòng)性(WOB)、平均移動(dòng)角度(MAD)、鞭打頻率(BCF)；精子形態(tài)包括異常形態(tài)精子、頭部異常、頸部/中斷異常及尾部異常。精液WBC檢測(cè)采用聯(lián)苯胺染色方法，WBC>1×106/mL被定義為WBC精子癥。

1.4精子活性氧ROS檢測(cè)ROS產(chǎn)物使用魯米諾(luminol;Sigma Aldrich)作為探針進(jìn)行檢測(cè)。精子細(xì)胞經(jīng)PBS清洗后，調(diào)整終濃度為20×106/mL收集，少精患者(少于20×106/mL) luminol信號(hào)按照精子比例放大到20×106/mL。將溶解在DMSO中的luminol (10 μL,5 mmol/L)加入到400 μL的精子懸液中，立刻記錄數(shù)據(jù)。將5 μL luminol加入到400 μL的PBS溶液中作為空白對(duì)照。25 μL H2O2和 10 μL luminol 混合懸液作為陽(yáng)性對(duì)照。熒光信號(hào)使用熒光分光光度儀測(cè)量15 min。結(jié)果用相對(duì)熒光單位Relative luciferase activity(RLU)/20×106sperm/15 min表示。

1.5精液微量丙二醛(MDA)測(cè)定精子膜脂類過(guò)氧化反應(yīng)的程度以反應(yīng)產(chǎn)物MDA的產(chǎn)量表示，MDA測(cè)定采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法。取待測(cè)精液0.1 mL為測(cè)定管，并設(shè)測(cè)定空白管、標(biāo)準(zhǔn)管及標(biāo)準(zhǔn)空白管，按照說(shuō)明書(shū)操作，分別加入相應(yīng)試劑。

1.6總超氧化物歧化酶(T-SOD)檢測(cè)使用黃嘌呤氧化酶法，按照說(shuō)明書(shū)操作，每毫升反應(yīng)液中超氧化物歧化酶(SOD)抑制率達(dá)50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的SOD量為一個(gè)SOD活力單位(U)。

2結(jié)果

2.1WBC增加對(duì)精子參數(shù)的影響WBC異常組總活力、前向運(yùn)動(dòng)力和正常精子比率與WBC正常組比較，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表1。

表1　　精液WBC與精子參數(shù)的關(guān)系±s)

2.2WBC增加對(duì)精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響WBC異常組與WBC正常組相比精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)VCL、VSL、VAP、WOB具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異 (P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2　　精液WBC與精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的關(guān)系±s)

2.3精液WBC與精子形態(tài)異常的關(guān)系WBC異常組與WBC正常組的精子形態(tài)異常率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中頭部異常增高明顯，見(jiàn)表3。

2.4精液WBC對(duì)精液中活性氧水平及氧化損傷的影響WBC異常組較WBC正常組精液標(biāo)本中ROS、MDA顯著增加，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而兩組T-SOD差異無(wú)發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表4。

表3　　精液WBC與精子形態(tài)的關(guān)系

表4　　精液WBC對(duì)精液中活性氧水平及氧化損傷的影響

Log(ROS+1)：ROS相對(duì)熒光強(qiáng)度的Log轉(zhuǎn)換形式。

3討論

有文獻(xiàn)報(bào)道WBC在精子參數(shù)、精子功能和男性不育中具有不良作用，與正常生育組相比，不育男性WBC數(shù)量明顯增加。研究表明，精液WBC增多可導(dǎo)致精液量減少，精子密度、活力、受精能力降低，還可導(dǎo)致精子細(xì)胞染色質(zhì)改變、精子DNA損傷、未成熟生精細(xì)胞和畸形精子數(shù)目增加等[5-6]。但是，也有學(xué)者認(rèn)為精液WBC增高與男性不育并無(wú)關(guān)聯(lián)。Tomlinson等[7]研究顯示精液WBC增多或WBC亞群分布變化并不影響精子質(zhì)量。Kiessling等[8]發(fā)現(xiàn)WBC精子癥者的正常形態(tài)精子增加。本次試驗(yàn)結(jié)果顯示，WBC異常組總活力、前向運(yùn)動(dòng)力和正常精子比率較WBC正常組都有所降低，兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)精液中增高的WBC對(duì)精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)有影響，WBC異常組與WBC正常組相比，精子運(yùn)動(dòng)參數(shù)VCL、VSL、VAP、WOB差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。有研究表明精子運(yùn)動(dòng)能力下降與WBC增高有關(guān)，后者可使精子膜上多聚不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，造成精子膜硬度增加，膜流動(dòng)性減弱，精子運(yùn)動(dòng)能力下降甚至喪失。此外，有研究認(rèn)為隨著WBC水平增加，精子畸形率也增加。筆者比較了WBC異常組和WBC正常組的精子形態(tài)，結(jié)果顯示W(wǎng)BC異常組與WBC正常組的精子形態(tài)異常率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中頭部異常增高明顯，本次研究結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道一致[9]。

盡管WBC對(duì)精液影響的機(jī)制尚未完全明確，但已有大量學(xué)者致力于此方面的研究，精液WBC中大約有95%是嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，可通過(guò)精子與WBC直接接觸或粒細(xì)胞產(chǎn)生可溶性物質(zhì)，釋放大量ROS，引發(fā)氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)精子細(xì)胞損傷和功能喪失。本研究對(duì)WBC異常增加的精液標(biāo)本ROS及MDA、T-SOD進(jìn)行了比較研究，結(jié)果顯示W(wǎng)BC異常組較WBC正常組精液標(biāo)本中ROS、MDA顯著增加，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而T-SOD在兩組之間未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。ROS增加的可能機(jī)制是：位于精子中段的線粒體鞘是精子運(yùn)動(dòng)的供能中心，富含腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)，當(dāng)精液中的WBC增多時(shí)，大量釋放的ROS可使精子線粒體內(nèi)外膜上不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，ATP合成減少，最終影響精液質(zhì)量，導(dǎo)致精子頂體反應(yīng)和卵細(xì)胞融合能力下降，DNA片段增加?；钚匝醍a(chǎn)生和降解的不平衡被認(rèn)為是精液中氧化應(yīng)激的一個(gè)重要原因，后者可造成精子膜的氧化損傷，導(dǎo)致相關(guān)功能的損害，例如精子活動(dòng)力。有報(bào)道顯示哺乳動(dòng)物精子膜的脂質(zhì)過(guò)氧化可導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)的損傷和融合，引起精子活動(dòng)力的喪失?；钚匝跬ㄟ^(guò)攻擊多不飽和脂肪酸(PUFA)來(lái)誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)，進(jìn)而引起膜流動(dòng)性下降，造成精子結(jié)構(gòu)和功能的損害。除了膜功能外，LPO派生的醛類例如MDA可以通過(guò)氧化DNA堿基或與其共價(jià)結(jié)合導(dǎo)致DNA鏈的斷裂或交聯(lián)而引起DNA和蛋白質(zhì)的損傷。Hsieh等([10])報(bào)道MDA水平與少弱精子患者的精子水平和活動(dòng)力呈負(fù)相關(guān)，認(rèn)為增加的MDA水平代表了LPO對(duì)精子膜的致病效能，對(duì)精子的活動(dòng)力和生存力有抑制作用。SOD在精漿和精子內(nèi)都存在，培養(yǎng)過(guò)程中加入SOD可以保護(hù)精子免受活性氧的攻擊。精子計(jì)數(shù)和總、前向運(yùn)動(dòng)力與精液SOD水平有顯著相關(guān)性，研究發(fā)現(xiàn)SOD水平越高精子的數(shù)量越多，提示了SOD水平的下降與精液質(zhì)量的異常有關(guān)([11])。但本研究并未發(fā)現(xiàn)T-SOD在WBC異常增高組中有顯著降低。

綜上所述，精液中WBC異常增高可引起精子的質(zhì)量下降，其機(jī)制可能與WBC增加釋放過(guò)多的活性氧有關(guān)。

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The impacts of leukocytes elevation on the sperm quality and oxidative stress*1

ZhangQiaoxin1,XiaoYingxiu2,ChengBizhen1

(1.DepartmentofClinicalLaboratory;2.DepartmentofNeurology,theFirstAffiliatedHospitalofShantouUniversityMedicalCollege,Shantou,Guangdong515041,China)

Abstract:ObjectiveTo study the impacts of leukocytes elevation on the sperm quality and oxidative stress.MethodsA total of 52 elevated leukocytes specimen and 50 normal leukocytes specimen were collected.Standard semen analysis was performed.Reactive oxygen species (ROS) production was measured using luminol as the probe by the Chemiluminescence method.Malonaldehyde(MDA) content in semen was measured by the sulfo-barbitone acid method.Total superoxide dismutase(T-SOD) in semen was measured by the xanthine oxidase method.ResultsThe semen parameters including total motility(P=0.008),progressive motility (P=0.005) and normal forms (P=0.003),the sperm motion parameters including mean curvilinear velocity(VCL)(P=0.023),mean straight-line velocity(VSL)(P=0.010),mean average path (VAP)(P=0.011),swing(WOB)(P<0.001)in the elevated leukocytes group all decreased significantly compared with the normal leukocytes group.The ratio of sperm abnormality in the abnormal leukocytes group increased significantly(P=0.008).ROS levels (using the log-transformation) and Malondialdehyde (MDA) were significantly higher in the elevated leukocytes group,but no significant difference was observed for T-SOD between the two groups(P>0.05).ConclusionThe leukocytes elevation could result in the decrease of spermatozoa quality,which might be related with ROS increase.

Key words:leukocytes；sperm；reactive oxygen species

(收稿日期：2015-12-04)

DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2016.06.003

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-4130(2016)06-0726-03

基金項(xiàng)目：廣東省醫(yī)學(xué)科研基金資助項(xiàng)目(A2014441)。

作者簡(jiǎn)介：張俏忻，男，副主任檢驗(yàn)技師，主要從事分子診斷研究。