甲狀腺激素和性激素對男性生育能力的影響

張振剛，李曉娜，王文娟，張永田，李斌業

精液質量為初步評估男性生育能力的重要指標。相關研究發現，近年來男性精液質量呈逐漸下降趨勢，且主要表現為精子損傷［1］。目前受不孕不育困擾的育齡夫婦約有15%，而男方因素約占50%［2］。現關于睪丸生精功能的調控及影響精子產生微環境的研究主要是在下丘腦-垂體-睪丸軸的調控方面，而對于男性的甲狀腺激素研究主要集中于生長發育、能量代謝、器官分化等。但越來越多的研究發現在睪丸中存在甲狀腺激素受體［3-4］，提示甲狀腺激素可能在睪丸功能中發揮重要作用。青少年發育過程中甲狀腺功能減退可影響精子的形態和活力［5］，但甲狀腺激素異常對男性生育能力的影響研究仍較少。Noli 等［6］在研究甲狀腺激素對著床前胚胎線粒體功能及代謝的影響時發現，三碘甲狀腺原氨酸（T3）可誘導核糖體和氧化磷酸化活性的轉變，有助于線粒體呼吸鏈的組成和核糖體組裝的穩定，從而影響生育能力。甲狀腺激素異常也會影響下丘腦-垂體-睪丸軸的分泌，導致性激素的分泌紊亂［7］。本研究主要探究甲狀腺激素、性激素相互平衡對男性生育能力的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2021 年1 月—2022 年6 月就診于青海省人民醫院生殖中心的男性不育患者。納入標準：（1）有規律性生活，性功能正常。（2）可手淫取精者。排除標準：（1）診斷為甲狀腺功能亢進或減退者。（2）染色體異常者。（3）射精困難或者因精神緊張導致精液量較少者。（4）重度少精子或無精子癥。（5）有明顯影響精液質量的職業史者，如農藥廠工人、鋁廠工人、油漆工人等。（6）患有中度或重度精索靜脈曲張、隱睪癥、腫瘤、嚴重附屬性腺感染等影響生育疾病。最終共納入481 例，年齡22~45 歲，平均（33.89±4.66）歲。本研究所有患者均簽署知情同意書并通過青海省人民醫院倫理審批（受理編號：2021SLCJ2809）。

1.2 精液常規分析及生育力指數計算 患者禁欲2~7 d，采用手淫法取精，留置精液于光口杯中，按照世界衛生組織（WHO）第5 版標準［8］進行精液分析，精液常規分析指標包括：精子總數、精子濃度、精子前向運動率。精子形態學分析采用改良巴氏染色法，待玻片干燥后在光學顯微鏡100倍物鏡下至少觀察200個精子，分類計數精子的形態。正常精子頭部呈橢圓形，長寬比1.50~1.75，頂體界限清晰，頂體占頭部的40%~70%，其頭、頸、中段和尾部均正常，除正常精子外，其余精子為畸形精子。記錄畸形精子數并計算精子畸形率=（畸形精子數/所檢測的精子總數×100%）。生育力指數=精子濃度（1×106/mL）×精子前向運動率（%）×精子正常形態率（%）。

1.3 精子DNA 碎片率檢測 采用精子染色質擴散法，待玻片干燥后高倍顯微鏡下觀察500個精子，計數存在碎片的精子數量。精子DNA碎片判定標準：精子頭部僅產生較小的光暈或者無光暈，單側光暈的厚度不超過精子頭部最小直徑的1/3。精子DNA 碎片率=存在DNA 碎片精子數/被觀察精子數×100%。

1.4 甲狀腺激素、性激素檢測 患者于清晨空腹抽取靜脈血5 mL，置于聚酯凝膠/二氧化硅添加劑真空采血管，抽血前囑患者休息20~30 min。抽血后立即送檢驗科，采用化學發光法檢測甲狀腺激素［（游離T3（FT3）、游離四碘甲狀腺原氨酸（FT4）、促甲狀腺激素（TSH）］和性激素［黃體生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）、睪酮（T）、泌乳素（PRL）、雌二醇（E2）］，若檢測結果異常則第2日進行復查。

1.5 分組 以正常甲狀腺激素水平為界將患者分為低激素水平組61 例（FT3≤3.5 pmol/L 或FT4≤8.0 pmol/L）、正常激素水平組376例（FT3為3.5~7.4 pmol/L且FT4為8.0~16.0 pmol/L）和高激素水平組44例（FT3≥7.4 pmol/L或FT4≥16.0 pmol/L）。

1.6 統計學方法 采用SPSS 20.0軟件進行數據分析。符合正態分布的計量資料以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間多重比較行LSD-t檢驗；非正態分布的計量資料以M（P25，P75）表示，多組間比較采用Kruskal-WallisH檢驗，組間多重比較行Kruskal-Wallis ANOVA 檢驗，相關性分析采用Spearman法。P＜0.05為差異有統計學意義。

Tab.1 Comparison of semen routine and fertility index between the three groups表1 各組精液常規及生育力指數比較

2 結果

2.1 各組精液常規及生育力指數比較 與正常水平激素組比較，低水平激素組前向運動率降低，高水平激素組前向運動率和生育力指數均降低，而畸形率升高（P＜0.05），見表1。

2.2 甲狀腺素與男性性激素的相關性分析 患者FT3［5.84（5.37，6.34）pmol/L］與PRL［9.82（7.34，13.22）μg/L］水平呈負相關（P＜0.05），與T［3.98（3.26，4.81）μg/L］、FSH［5.05（3.55，6.68）IU/L］、LH［3.45（2.54，4.57）IU/L］、E2［26.00（21.00，32.00）IU/L］無相關性；FT4［11.29（10.01，12.48）pmol/L］與FSH、E2 水平呈負相關（P＜0.05），與T、LH、PRL、TSH 無相關性；TSH［2.32（1.68，3.40）mIU/L］與PRL 水平呈正相關（P＜0.05），與T、FSH、LH、E2 無相關性（P＞0.05），見表2。

2.3 T與相關激素比值與精液參數、DNA碎片率、生育力指數的相關性分析 T/E2［0.15（0.12，0.19）］與畸 形 率 呈 負 相 關（P＜0.01）；T/FSH［0.81（0.55，1.16）］與精子總數、精子濃度、前向運動率、生育力指數呈正相關，而與畸形率呈負相關（P＜0.05）；T/LH［1.22（0.82，1.64）］與精子總數、精子濃度呈正相關（P＜0.01）；T/PRL［0.40（0.27，0.57）］與畸形率呈負相關（P＜0.05），見表3。

Tab.2 Analysis of the correlation between thyroxine and male sex hormones表2 男性性激素與甲狀腺素的相關性分析

Tab.3 Correlation between testosterone and related hormone ratio and semen parameters,sperm DNA fragmentation and fertility index表3 T與相關激素比值與精液參數、精子DNA碎片、生育力指數的相關性 （rs）

3 討論

甲狀腺激素是由甲狀腺濾泡上皮細胞合成的酪氨酸碘化物，主要是T4 和T3，其廣泛存在于各個細胞中，主要功能是調節人體蛋白、能量代謝，促進人體的生長發育等，而在人體主要起作用的是FT4 和FT3。目前認為甲狀腺激素在睪丸發育過程中起重要調節作用［9］。近年來研究表明，成年男性甲狀腺狀態的改變與精子發生異常、性活動減少和生育障礙有關［10-11］。

La Vignera等［12］研究發現，甲狀腺功能亢進會破壞大鼠精子生成，導致成熟停滯，損害線粒體活性，改變抗氧化系統，從而導致弱精子癥。Romano等［13］發現，甲狀腺功能減退癥大鼠也表現出精子發生異常，表現為精子生成停止、活力降低和脂質過氧化而引起氧化應激增加。吳朝霞等［14］發現，當左甲狀腺激素水平逐漸升高時線粒體膜電位高的精子比率顯著提高，精子的凋亡與脂質過氧化顯著降低，當左甲狀腺激素水平達到2.9 pmol/L時作用達到最大，繼續增加濃度則出現對精子的毒性作用，導致精子DNA碎片率升高，前向運動率降低。這與本研究發現當甲狀腺激素水平升高后，前向運動率、生育力指數降低，畸形率升高結果一致，表明甲狀腺激素水平升高可導致男性生育能力降低。本研究未納入甲亢或甲減患者，可見甲狀腺激素輕度異常即可影響男性患者生殖功能。

睪丸支持細胞可分泌T、抑制素B 等激素，在胎兒期器官分化到成人睪丸精管的生長和發育過程中起重要作用，為器官分化和睪丸后期的發育成熟提供微環境［15］。有研究發現，性成熟的動物生產精子總數最終取決于支持細胞的總數，支持細胞在性成熟后轉變為成熟支持細胞，則不再有分裂能力［16］；但也有研究發現性成熟的嚙齒類動物有一部分區域支持細胞仍然能夠增殖，甚至進行有絲分裂［17］。Figueiredo等［18］給予雄性大鼠丙硫氧嘧啶的治療，發現青春期前的過渡區支持細胞具有較高的有絲分裂活性，且對甲狀腺激素水平高度敏感。青春期后過渡區有可塑性（細胞在不改變基因組的情況下，有對來自環境的信號進行表型變化的能力）的支持細胞可以被刺激增殖，并促進睪丸質量和精子數量增加，這種短暫的甲狀腺功能減退可導致睪丸質量、支持細胞的數量和每日精子產量顯著增加。本研究發現，甲狀腺激素水平降低可導致精子前向運動率降低，但精子總數與正常激素水平組無差異，且對精子濃度、精子畸形率并無影響。這與既往研究不一致，可能與以下因素有關：人類睪丸中可能并不存在像小鼠睪丸中的過渡區；甲狀腺激素水平降低組FT3與FT4 水平降低不顯著，導致激素不能達到刺激睪丸過渡區支持細胞的增殖，因此需要在人類睪丸中深入研究。而以上研究表明甲狀腺激素升高對男性生育能力影響較大。

本研究結果表明，FT3 與PRL 呈負相關，FT4 與FSH、E2 呈負相關，TSH 與PRL 呈正相關。王淑嬋等［19］對甲狀腺功能亢進及減退患者性激素水平分析發現，甲狀腺激素水平對男性性激素影響作用不同，對FSH、LH影響較小，但對PRL影響較大，甲狀腺功能異常患者常伴有高PRL血癥。王金波等［20］研究發現，甲狀腺功能亢進及減退男性患者的E2和PRL水平均明顯高于正常人群，而對FSH和LH水平影響不明顯。也有研究發現，男性甲亢患者LH、E2升高，T水平早期升高，但游離T水平降低，出現T/E2比例失調，抗甲狀腺藥物治療后逐漸恢復正常［7］。

男性性激素水平的平衡是睪丸產生精子的重要前提，性激素水平的紊亂會導致生精微環境的紊亂，精子生成異常及成熟分化異常［21］。本研究發現，T/E2 與畸形率呈負相關，T/FSH 與精子總數、精子濃度、前向運動率呈正相關，T/LH與精子總數、精子濃度呈正相關。有研究發現，性激素之間的比值失衡可影響精液質量，導致男性生育能力降低［22］。江立玉［21］通過對116 例男性志愿者精液分析發現，T/LH與精子總數呈正相關，T/FSH 與精子數量和濃度呈正相關，與精子前向運動率呈負相關。徐惠明等［23］通過分析已婚男性性激素水平對精液參數的影響后發現，血清T/E2 與精子畸形率有相關性，但并不影響精子濃度及精子前向運動率，與本研究結果一致。但Gregoriou 等［24］研究發現，T/E2對精子總數和精子濃度有明顯影響，且當比值小于10時精液質量會發生改變，同時對29例患者使用芳香化酶抑制劑治療后，血清T/E2比值升高，精子總數、前向運動率均明顯改善。這與本研究不同，可能與本研究納入高E2患者較少，且E2水平較低無法對垂體起到負反饋作用有關。

本研究發現，甲狀腺激素水平異常可影響精液質量，同時伴有PRL水平異常，且與甲狀腺激素水平降低相比，甲狀腺激素水平升高對男性生育能力影響更為明顯。性激素水平之間的比值可影響男性精液質量，其中T/FSH 比值對精液質量的影響更加顯著。對于甲狀腺激素水平異常但未達到甲亢或甲減的患者也應注意其對男性不育患者精液質量的影響。