COVID-19大流行對男性生殖健康的潛在影響

周 洋 綜述 陳 峰審校

重慶市南川區人民醫院泌尿外科（重慶 408400）

2020年2月11日，WHO宣布新冠肺炎被正式命名為“COVID-19”，國際病毒分類委員會冠狀病毒研究小組（CSG）將新冠病毒正式命名為SARS-CoV-2。1月后，COVID-19傳播到大流行病水平，截至2021年3月7日，全球累計確診COVID-19共115967664例，累計死亡2579775例，病死率2.22%[1]。SARS-CoV-2與嚴重急性呼吸系統綜合癥冠狀病毒（SARS-CoV）共享約80%的氨基酸序列[2]，這兩種病毒均使用跨膜絲氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）和受體血管緊張素轉換酶2（ACE2）感染宿主細胞。除了肺，ACE2還可以在許多組織中表達，包括心血管系統、胃腸道、肝臟、腎臟及睪丸等。且在COVID-19患者中觀察到這些器官的損害[3-5]。男性COVID-19感染者患病率及死亡率較高，研究顯示，男性是COVID-19患者病情發展的重要因素[6]。且已出現COVID-19對男性生殖健康影響所導致的相關疾病[7]。根據目前相關研究，現對COVID-19大流行期間對男性生殖健康的潛在影響作一綜述。

一、COVID-19大流行對男性生殖健康的影響

（一）SARS-CoV-2感染男性生殖系統的分子基礎

睪丸具有生精和內分泌功能。血液-睪丸屏障（BTB）為成熟的精子提供了免疫微環境。睪丸細胞之間都具有高度整合的協同作用，以確保男性生殖健康。SARS-CoV-2和SARS-CoV共享共同的刺突（S）蛋白。SARS-CoV-2對靶細胞的內吞作用取決于S蛋白對血管緊張素轉換酶2（ACE2）受體的識別[8]。在睪丸內，ACE2主要在Sertoli細胞（SC），Leydig細胞（LC）和精原細胞中表達[9]。ACE2在睪丸中的表達隨年齡而變化，并且在30多歲的男性中ACE2的表達最高[10]。因此，睪丸可能是SARS-CoV-2的潛在靶標，可能對男性生育能力產生不利影響。細胞的病毒感染需要輔因子，例如TMPRSS2蛋白，它通過引發S蛋白在促進SARSCoV-2的進入人體組織中起著至關重要的作用[11]。盡管精原細胞和精子表達TMPRSS2，但在睪丸細胞中未觀察到ACE2、TMPRSS2同時高表達[12]。鑒于ACE2和其他輔因子在睪丸中的共同表達水平較低，SARS-CoV-2通過ACE2直接感染睪丸細胞的可能性仍然很低。根據目前的證據，暫不能得出SARS-CoV-2通過與ACE2或其他受體相互作用直接感染睪丸細胞的結論。

（二）SARS-CoV-2對睪丸的影響

對急性期死亡的COVID-19患者的睪丸樣本進行檢測，未發現到SARS-CoV-2病毒[13]。而另一項研究報道，該病毒可以在包括睪丸在內的多個器官中被檢測到，并出現生殖細胞的減少和不同程度的損傷[14]。最近的研究，從12例死亡的COVID-19患者中檢測睪丸樣本，僅在一名病毒載量高的患者中檢測到該病毒。SARS-CoV-2病毒不存在于生精小管中，僅存在于間質中，目前尚不清楚該病毒是否來自血液的感染[15]。但病毒是否可以存在于睪丸中并不完全取決于病毒感染。在其他情況下，病毒可能會進入并破壞睪丸組織，包括高病毒載量，局部炎癥，高熱和不完善的BTB。因此，不能排除SARS-CoV-2直接破壞睪丸的可能性，但是在沒有高危因素的輕度COVID-19患者中，這種可能性似乎很小。

在COVID-19患者中睪丸發生了類似睪丸炎的組織病理學改變，來自10個尸檢中的2個睪丸樣本，發現不明原因的睪丸炎[16]。在兩份單獨的報告中，12例死于COVID-19的患者中，有6例和11例觀察到與睪丸炎一致的組織病理學變化[7,15]。這些包括生精小管的炎性損害，間質性水腫，充血，炎性細胞浸潤和紅細胞滲出。還觀察到生精小管變薄，間質中LC的數量減少，SC腫脹，空泡化和胞質稀疏，細胞從基底膜明顯脫落。此外，有8名患者的精子發生程度不同，并伴有精子發生低下，成熟停滯和輕度腎小管透明質酸化[15]。上述研究在確診睪丸炎的睪丸樣本中均未檢測到SARS-CoV-2病毒，考慮是炎癥而并非直接的病毒感染引起了組織病理學。因此，我們推測由SARS-CoV-2引起的細胞因子風暴在睪丸炎中起關鍵作用。嚴重感染的COVID-19患者血漿細胞因子水平較高，包括IL-2，IL-6，IL-7，IL-10，TNF-α和MCP-1[17-18]。與病毒感染不同，IL-6和TNF-α等細胞因子會積極破壞BTB的完整性[19-20]。當發生高細胞因子血癥時，細胞因子可能會通過BTB并在生精小管中引起炎癥。這與先前的研究表明自身免疫性睪丸炎的發病機制涉及IL-6對BTB的破壞是一致的[21]。此外，炎癥會增加病毒進入睪丸的可能性，在病重、病危患者的睪丸中檢測到SARS-CoV-2也就不足為奇了[14]。

（三）SARS-CoV-2對下丘腦-垂體-性腺（HPG）軸功能的影響

睪丸分泌的雄激素對于維持男性特征至關重要。男性性激素的合成涉及HPG軸。受損的LC會減少雄激素分泌，進而通過垂體反饋，并可能導致T降低和LH升高。研究表明，垂體嗜酸性細胞（主要分泌生長激素和泌乳素）中檢測到SARS-CoV RNA，感染患者的腺垂體內分泌細胞功能受到了不利影響[22]，但不能充分說明垂體嗜堿性細胞（主要分泌促性腺激素、促甲狀腺激素和促腎上腺皮質激素）也受到影響。盡管文獻記載不足，但也有人提出了COVID-19對下丘腦和垂體的可能作用[23]。下丘腦和垂體功能障礙不僅影響性激素，還影響有助于維持正常性功能的其他激素和腎上腺素[24]。異常的性激素水平可能歸因于HPG軸上多個目標的影響。

先前的研究報道，感染SARS-CoV的男性患者的黃體生成素（LH）、促卵泡激素（FSH）、催乳素（PRL）升高，而雌二醇（E2）、孕酮（P）和睪丸激素（T）血漿水平降低[22,25]。在一項針對45名男性COVID-19患者的隊列研究中，分別有68.6%和48.6%的患者T和雙氫睪酮水平較低[26]。與緩解期患者相比，重癥監護（或已故）的31名男性具有較高的LH，較低的總T和游離T，這表明重癥患者性腺功能減退[27]。上述表明T水平與炎癥因子之間呈負相關。一項包含119名患者的回顧性研究，男性患者與對照組相比血清T水平無差異，但LH水平升高，且T/LH比率顯著降低。T/LH比值與炎癥標志物之間也呈負相關[28]。意大利相關報道，31位COVID-19男性患者中，某些患者在該病發作后發展為低促性腺激素性性腺功能減退[27]。睪丸激素充當內皮功能的調節劑[29]，通過增加抗炎細胞因子（如IL-10）水平和降低促炎細胞因子（如TNF-α，IL-6和IL-1β）來抑制炎癥[30]。因此可以假設，睪丸激素水平的抑制可能是男性和女性死亡率和住院率差異很大的原因之一，也可以解釋為什么SARS-CoV-2最常感染老年男性。

炎癥似乎在SARS-CoV-2對HPG軸的影響中起著至關重要的作用。性腺功能減退狀態是永久性的還是暫時性的，至今尚無定論。因此還需要認識到性激素改變對男性生育能力的長期影響。

（四）SARS-CoV-2對ACE2/Ang-（1-7）/Mas受體軸的影響

在男性ACE2/Ang-（1-7）/Mas軸可能通過PI3K/AKT途徑激活精子活力[31]。ACE2/Ang（1-7）/Mas軸激活PI3K/AKT信號傳導，PI3K/AKT信號可改善氧化應激和炎癥。ACE2是ACE的同源物，ACE的主要產物血管緊張素II通過ACE2轉化為血管緊張素（1-7），對ACE進行負反饋[32]。血管緊張素-II除了控制血壓外，還調節精子的活動和功能[33]。ACE有兩種同工型，包括體細胞ACE（sACE）和生發性ACE（gACE）。gACE基因敲除小鼠被證明是不育的，而ACE2基因敲除的小鼠生育能力沒有受損[34]。但ACE2降低Ang-II水平的作用可以調節精子的成熟和功能[32]。SARS-CoV-2感染從膜表面降低了ACE2的表達數量及其功能；血管緊張素II轉化為血管緊張素（1-7）的功能減退，ACE2/Ang-（1-7）/Mas受體軸出現紊亂，對精子活力和性腺功能產生影響。因此，不能否認COVID-19男性患者潛在的不育癥。

（五）SARS-CoV-2引起的發熱對精子發生的影響及SARS-CoV-2感染可能形成抗精子抗體（ASA）

睪丸的位置為生殖細胞的發育提供了一個溫度低于人體核心溫度的環境。但SARS-CoV-2感染通常會伴隨發燒等癥狀和各種炎癥過程，并會干擾精子的發生[35]。據報道，從COVID-19中恢復的男性出現精子數量減少或精子DNA片段增多[28]。4名中度感染和發燒患者精子質量受損[36]，但仍未確定是由于炎癥還是發燒。精子DNA片段增多會導致生育力下降，胚胎質量差和胚胎損失增加[37]。因此，精子發生受損和繼發性生育能力障礙可能是SARS-CoV-2的并發癥。

精子上表達的抗原對免疫系統而言是外源的，而ASA可能是由于各種病因如BTB的破壞，睪丸炎和生殖道炎癥而形成的[38-40]。如前所述，由病毒感染引起的IL-6可能導致白細胞滲入睪丸間質，從而引起自身免疫應答并形成ASA[41]。薈萃分析顯示，ASA會對精子活力和精子濃度產生負面影響[42]。13%的不育病例似乎與高水平的ASA有關[43]。ASA的發展，隨后的免疫應答和免疫性不育可能是SARS-CoV-2的并發癥。

（六）SARS-CoV-2性傳播的可能性

來自三個縣的六項小型隊列研究[7,13,28,36,44,45]和來自意大利的一例病例報告[46]在輕度受累和處于康復階段的男性患者的精液樣本中未檢測到病毒核酸。兩項獨立研究也報告前列腺液中沒有SARS-CoV-2病毒[47-48]。但另一項研究表明[49]，SARS-CoV-2可以進入精液中。在這項研究中，在23例臨床康復患者和15例急性期患者中，分別有2例（8.7%）和4例（26.7%）患者的精液中病毒成分呈陽性，與以前的研究形成鮮明對比。但是沒有提供詳細方法來排除由采樣和檢測錯誤引起的假陽性可能[50]。與其他組織相比，精液中病毒RNA的數量少，收集精液的程序容易受到污染。根據現有研究，輕度或恢復期患者中病毒進入精液的可能性非常低。需要進行大型和多中心試驗以得出關于精液中是否存在SARS-CoV-2的令人信服的結果，尤其是對于疾病過程早期或無癥狀的患者。

（七）從COVID-19中恢復的患者的生殖能力可能受到影響

精子的變化，包括生活方式在內的環境影響可以轉化為可遺傳的信息，這些信息存儲在表觀基因組和影響子代的配子RNA中[51]。例如，肥胖是具有超重父親高遺傳可能性的表型。在與食欲控制有關的區域中，在接受手術治療的體重減輕后，觀察到了精子DNA甲基化的顯著重編程[52]。在代謝紊亂的小鼠模型中，如果給雄性小鼠高脂飲食（HFD），則精子tRNA衍生的小RNA（tsRNA）的表達特征和修飾也會改變。從HFD小鼠注射tsRNA的正常受精卵也發生了代謝紊亂的表型[53]。鑒于SARS-CoV-2的感染期短，且精原細胞自我更新，因此發生轉基因效應的可能性較低。

SARS-CoV-2感染對男性生殖的影響通常與SARS-CoV的結果一致。在中度感染和恢復期的患者中已觀察到精子發生受損的風險[28,36]。這些異常的持續時間和嚴重程度及其對子代的潛在影響尚不清楚。因此，進行前瞻性和長期研究對于進一步闡明COVID-19的不良后果將很重要。

二、總結

目前研究初步證實COVID-19大流行下對男性生殖健康的影響。SARS-CoV-2引起的細胞因子風暴在COVID-19對睪丸、性腺的破壞起了主要作用。病毒感染繼發的嚴重炎癥可能破壞BTB并引起睪丸炎，形成ASA，不利于睪丸內的精子發生和激素產生。BTB被破壞可能是SARS-CoV-2病毒在睪丸中存在的原因。SARS-CoV-2似乎不可能通過性傳播，但需要大量病例樣本進一步研究。對于恢復期的患者，生育力評估和孕前咨詢很重要。最近對SARS-CoV-2的研究主要集中在病毒的短期并發癥和急性期。關于病毒長期并發癥（例如男性不育可能性）的研究很少，要更好地了解感染和病理生理機制將需要長期、跨代監測和調查。長期隨訪研究應有助于驗證初步研究，并為輔助生殖技術的需求提供指導。改進的人類雄性生殖實驗模型的開發對于確定SARS-CoV-2病毒感染的病理生理學將是有價值的。