畸形精子與精子DNA損傷對生育影響的研究進展

張杰　胡紅林

[關鍵詞] 精子形態;精子DNA;畸形精子;輔助生殖技術

[中圖分類號] R698.2? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2021）19-0187-06

Research progress on the effects of abnormal sperm and sperm DNA damage on fertility

ZHANG Jie1? ?HU Honglin2

1.Department of Assisted Reproduction，Jiujiang Maternal and Child Health Hospital in Jiangxi Province，Jiujiang? ?332000，China;2.Department of Urology，the Second Affiliated Hospital of Nanchang University，Nanchang? ?330000，China

[Abstract] Sperm is an indispensable male gamete in the reproductive process.Its normal morphology and nuclear chromatin determine the reproductive ability and the safety of offspring.Therefore，abnormal sperm and sperm deoxyribonucleic acid （DNA） damage is an important cause of infertility.Sperm morphology has always been an important indicator that affects male fertility and reproductive outcomes.Strict sperm morphology has significant predictive value in natural conception and assisted reproductive technology （ART） treatments.However，the isolated use of sperm morphology to predict reproductive outcome has its limitations.In recent years，with the deepening of sperm research， the role of sperm DNA in reproduction has attracted more and more attention，especially in embryonic development and pregnancy outcome.It has a better predictive effect than sperm morphology.This article mainly reviews the mechanisms of abnormal sperm and DNA damage and their effects on reproduction.

[Key words] Sperm morphology; Sperm DNA; Abnormal sperm; Assisted reproductive technology

近年來，隨著工作與生活節奏的加快、環境污染等問題加劇，不孕不育的發生率正在逐年上升。據統計，大約有15%～20%的夫婦存在著不孕不育，其中男性因素高達40%～50%[1-2]。造成男性不育的主要原因是精子質量的下降，據統計過去幾十年，男性的精子質量呈現出不斷下降的趨勢[3-5]。在不育不孕高發的背景下，一些夫婦無法獲得自然妊娠而選擇輔助生殖技術（Assisted reproductive technology，ART）助孕治療。精子質量不僅在自然生育中扮演了不可替代的角色，在ART治療中也起著非常關鍵的作用。早在17世紀，Anton van Leeuwenhoek第一次利用顯微鏡在人類和動物精液中發現了精子，人類從此開啟了認識和研究精子的大門。1916年，Cary第一次提出精子形態可能對男性生育能力造成影響。而到1980年，WHO首次對精液體積、pH、液化時間、精子數量、活動力、形態等參數制定了統一的檢測方法和標準閾值。近年來，隨著人們對精子功能和機制的不斷認識，精子質量評估已經向細胞、分子階段發展，其中精子DNA完整性檢測對生殖的影響受到了高度重視。本文主要就精子形態和精子DNA結構發生異常的機制及它們對生殖的影響作一綜述。

1 畸形精子產生的機制

正常精子形似蝌蚪，長約60 μm，分為頭部和尾部。頭部長4～4.5 μm，寬2.5～3.5 μm，外觀呈橢圓形，光滑、對稱，由高度濃縮的細胞核和頂體組成，前者為遺傳物質的攜帶者，后者是特殊的溶酶體。精子尾部是頭部的7～15倍，分為頸段、中段、主段和末段，由尾部中央的軸絲和中段周圍的線粒體鞘組成，前者是精子運動的結構基礎，后者是精子運動的供能裝置?；尉痈鶕课徊煌譃轭^部缺陷、頸部和中段缺陷以及尾部缺陷，如大頭、圓頭、多尾、卷尾、胞質殘留等形態異常。精子的發生是一個及其復雜的細胞分化過程，精原干細胞通過有絲分裂形成了大量的生精細胞，精母細胞進行減數分裂形成單倍體細胞，最終通過獨特的形態學轉化轉變為形態特異的精子。而畸形精子產生的機制復雜多樣。在睪丸曲細精管中，精母細胞經過減數分裂及形態逐漸轉為形態、功能完備的精子，然而受體內外因素的影響，減數分裂過程紊亂，染色體的分離異?？赡軐е戮有螒B異常[6]。核染色質濃縮與核蛋白轉換異常也與畸形精子相關，核染色質的濃縮與穩定依賴于精核蛋白的正常轉換，組蛋白-魚精蛋白轉換異常會出現細胞核過大，核內空泡數增多，染色質結構變得松散，導致精子頭部形態異常[7]。研究表明腫瘤患者在暴露于烷化劑和全身放射治療時，精子細胞的減數分裂受到抑制，組蛋白-魚精蛋白的轉換程序受到干擾，從而誘發嚴重的生殖細胞損害，使精子生成逐漸減少，畸形精子比例升高[8]。精子形態逐漸的過程中，高爾基復合體囊泡融合成一個大的頂體囊泡，覆蓋于精子細胞核前形成頂體，中心粒遷移到細胞的尾部，遠端中心粒分化形成鞭毛中軸，線粒體集中在鞭毛外周形成線粒體鞘，如果精子的軸絲缺少中部的線粒體合成或尾部的裝配異常都會導致尾部形態異常和僵直。精子形成后也可能受到周圍環境的氧化損傷，一些病原體可吸附在精子膜表面，分泌蓄積的毒性產物可以破壞精子的結構與功能，同時激發免疫反應與氧化應激，使精子形態結構與功能受到損傷[9]?；尉幼鳛槟行圆挥闹匾∫蛑?，其發病機制復雜，涉及的影響因素也非常廣泛，與感染、損傷、理化因素、內分泌紊亂等多種因素相關，通過尋找病因及影響因素給予干預治療往往能獲得比較好的療效。但有些畸形精子癥患者病因不明，治療效果較差，也許是忽視了遺傳學因素的作用，畸形精子癥可能還與某些特定基因的異常相關，而相關基因表達對精子的形態建成起著不可忽視的作用，尋找這些基因也變得尤為重要。