劉 斌（綜述），繆 珩（審校）

（南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院內分泌科，南京 210011）

不孕不育是一個復雜的疾病，涉及醫(yī)學、經濟、心理等多個方面，目前其發(fā)病率已高達15%［1］。不孕不育癥主要包括女性不孕和男性不育。隨著社會環(huán)境的改變以及生活方式的多樣性，男性不育導致的生殖障礙幾乎高達50%以上，諸多因素中以精液質量異常為主要原因［2］，是目前臨床治療難題。多項研究顯示，維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）在雄（男）性生殖器官組織中存在較高表達，這提示VDR可能參與了雄（男）性生殖的生理過程［3-5］。經動物實驗證實，維生素D缺乏可直接引起雄性不育，可能與精子數(shù)量或活性下降有關［6］。近年來，隨著研究的深入，不斷有新的理論提出，研究提示維生素D缺乏可導致精子質量和數(shù)量顯著下降，性激素降低以及參與生殖腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，因而導致男性不育［7-8］?，F(xiàn)就近年來維生素D與男性生殖有關的研究進展予以綜述。

1 維生素D概述

維生素D作為一種脂溶性激素，是人體必需的營養(yǎng)物質;其主要來源于皮膚，皮膚中的7脫氫膽固醇經紫外線照射后轉化為維生素D，體內維生素D經肝臟羥化生成25-羥基維生素D［25-dihydroxy vitamin D，25（OH）D］;25（OH）D為體內主要儲存形式且是評估循環(huán)維生素D狀態(tài)的最佳指標，再經腎臟羥化生成1，25-二 羥 維 生 素 D3［1，25-dihydroxyvitamin D3，1，25-（OH）2D3］即活性維生素D，其通過與核受體——VDR結合發(fā)揮作用;1，25-（OH）2D3具有激素樣生理特性，不僅參與機體鈣穩(wěn)態(tài)、骨代謝、調控細胞增殖分化及調節(jié)免疫應答等多個生理進程［9］;還與癌癥、自身免疫性疾病、心血管疾病發(fā)生風險增加有關［10］。早在20世紀90年代就有動物研究發(fā)現(xiàn)維生素D缺乏與男性不育癥有關;目前越來越多的研究表明，維生素D缺乏與男性不育的患病風險呈正相關，主要與男性生殖過程（如精子發(fā)生、性激素水平以及生殖腫瘤等）關系密切［7-8］，在男性不育癥的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

2 維生素D與男性生殖的關系

2.1 維生素D與男性生殖道 作為維生素D靶器官的先決條件之一是該器官上必須有VDR的表達。大量研究證實，VDR和維生素D代謝酶表達于睪丸支持細胞、生殖細胞、睪丸間質細胞、精子以及男性生殖道上皮細胞［3-5］。研究表明，VDR在睪丸內與1，25-（OH）2D3具有高親和力，這提示血清內1，25-（OH）2D3可能為生殖腺 VDR活化所必需［11-12］。再者，維生素D在靶器官發(fā)生一系列級聯(lián)反應不僅依賴循環(huán)中1，25-（OH）2D3水平，還需要 CYP2R1/CYP27B1（25-hydroxylase/1α-hydroxylase）和 CYP24A1（25-hydroxyvitamin-D3-24-hydroxylase）的參與，因細胞內1，25-（OH）2D3水平受兩者編碼的蛋白調控，從而激活或者滅活1，25-（OH）2D3或25（OH）D，這表明生殖器官能調節(jié)局部維生素D的反應［3-5，10］。此外，Blomberg等［13］研究發(fā)現(xiàn)，CYP24A1特異表達于精子環(huán)，且其在精子環(huán)表達百分比與精子質量（如精子總數(shù)、精子濃度、精子活力以及精子形態(tài)）呈正比，因此CYP24A1陽性表達率可作為評估精子質量的一個預測指標。

2.2 維生素D與性激素

2.2.1 睪酮 睪酮是睪丸間質細胞產生的一種性激素，對男性生殖具有重要作用。在胎兒期睪酮的分泌主要受人絨毛膜促性腺激素的調控，而后直至成人期主要受垂體分泌的黃體生成素的調節(jié)［8］。而黃體生成素誘導類固醇激素的合成是通過增加環(huán)腺苷一磷酸的分泌和睪丸間質細胞內鈣離子濃度進行的，故可推測1，25-（OH）2D3對睪酮的作用可能是通過調節(jié)上述鈣依賴性黃體生成素應答實現(xiàn)的［14］。近期，歐洲一項多中心橫斷面研究揭示，25（OH）D與體內總的或游離睪酮呈正相關，與雌二醇和黃體生成素呈負相關，并發(fā)現(xiàn)維生素D濃度具有季節(jié)波動性;同時該研究還觀察到，維生素D缺乏個體睪酮水平低下，并且在調整潛在的混雜因素后，維生素D水平仍與代償性性腺功能減退有關［15］。另一項納入2299例男性的歐洲大隊列研究表明，游離25（OH）D水平與睪酮和游離雄激素指數(shù)呈正相關;調整可能的混雜因素后，發(fā)現(xiàn)在同樣的季節(jié)波動模式下，25（OH）D水平與睪酮和游離雄激素指數(shù)仍具有相關性［16］。此外，美國一項關于男性的研究顯示了同樣的結果，進一步表明，25（OH）D水平與總睪酮和游離睪酮具有相關性，但只在25（OH）D（＜75～85 nmol/L）低水平時呈線性相關［17］。

2.2.2 雌激素 在男性和女性體內均存在雌激素和雌激素受體ER（estrogen receptor，ER），只是其在兩者中的濃度和表達量不同而已。在生物體內雌激素的合成需要一種關鍵酶即芳香化酶，芳香化酶基因表達于所有生殖道組織，超過60%的睪丸芳香化酶來自于生殖細胞［18］。CYP19A1基因編碼的芳香化酶能調節(jié)睪酮與雌激素之間的轉化，1，25-（OH）2D3與CYP19A1基因啟動子區(qū)域的維生素D反應元件結合，對特定組織芳香化酶進行調控［6，19-20］，其調節(jié)功能的不同取決于靶組織啟動子活性［18-19，21］。體外研究證實，未成年大鼠睪丸間質細胞芳香化酶表達的增加是由1，25-（OH）2D3介導的［20］。兩個關于 VDR缺失小鼠模型實驗也表明，1，25-（OH）2D3在睪丸和附睪對雌激素信號轉導有顯著影響，一個表現(xiàn)為睪丸芳香化酶水平降低、促性腺激素代償性增加［6］;另一個表現(xiàn)為促性腺激素水平正常、ER（ERβ和ERα）表達發(fā)生改變［13］。VDR缺失小鼠模型的生殖表型并不完全一致［6］，但VDR缺失小鼠與ERα缺失小鼠表現(xiàn)相似，均表現(xiàn)為精子活力低下及不育率增加，這可能是因為睪丸和附睪頭的液體重吸收能力下降所致［22-23］。Hess等［24］的研究揭示，VDR和ER同時表達于男性生殖器官的同一個細胞;Kinuta等［6］研究發(fā)現(xiàn)，對VDR缺失小鼠，補充鈣和雌激素后能逆轉精子發(fā)生和精子活力下降，兩者進一步支持了VDR和雌激素在男性生殖器官的關系。另有文獻報道，在老年男性血清雌激素水平與25（OH）D呈負相關［11］，而在健康青年男性血清雌激素水平與25（OH）D并無關聯(lián)［25-26］。

2.3 維生素D與精子 男性生育能力的評估主要是對精液的常規(guī)分析（如精子質量、活力和形態(tài)等）。研究發(fā)現(xiàn)，精子本身存在VDR，主要位于精子的頭部和頸部［4，10］。對VDR缺失裸小鼠生殖能力的全面研究發(fā)現(xiàn)，精子數(shù)量（40%）和精子活力（9倍）明顯下降，從而導致不育［6］。VDR剔除雄性小鼠亦表現(xiàn)為精子數(shù)量下降和活力降低［27］。一項橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，維生素D缺乏（＜25 nmol/L）或不足（＜50 nmol/L）的男性精子活力明顯較維生素D充足男性低下［12，28-29］。來自普通人群［12］、生育男性［29］和不育男性［28-29］的研究表明，維生素 D與精子活力呈正相關。另一項關于維生素D充足的青年男性隊列研究報道，25（OH）D與精子活力有明顯的正相關趨勢［25］。此外，一項小規(guī)模研究也表明，血清維生素D為50～125 nmol/L的男性，其活力精子比血清維生素D＜50 nmol/L和＞125 nmol/L的男性多［26］。另有兩項研究表明，精子形態(tài)與血清25（OH）D 呈正相關［26，29］;然而，有的研究卻發(fā)現(xiàn)，血清25（OH）D與精子總數(shù)、精子濃度、抑制素B或卵泡刺激素無相關性［12，25，28-29］。在人類精子中，1，25-（OH）2D3可以增加膽固醇的流出、酪氨酸蛋白磷酸化、蘇氨酸蛋白磷酸化及細胞的生存力;此種作用也表現(xiàn)出反饋抑制，即低水平激素促進該作用，高水平反而抑制該作用，這與精子在雌性生殖道的頂體反應有關［11］。除此之外，維生素D還可通過與相關受體的結合，增強精子的能動性和頂體酶活性，增加細胞內鈣離子水平，從而使其獲得受精能力［30］。

2.4 維生素D與生殖腫瘤 維生素D不僅在成年期具有重要作用，研究發(fā)現(xiàn)，其在人類生殖母細胞、未成熟的睪丸支持細胞和間質細胞也有VDR表達，這高度表明維生素D對早期生殖腺發(fā)育具有作用［31］。但目前并未有研究報道有關維生素D對胎兒生殖腺發(fā)育的影響，研究主要側重于維生素D與睪丸生殖細胞腫瘤細胞之間的關系，由此推斷或預測兩者間的關系。睪丸生殖細胞腫瘤是年輕男性中最常見的實體腫瘤，源自于原位癌［32］。青春期后，原位癌細胞發(fā)生惡性轉化，形成侵襲性精原細胞瘤或非精原細胞瘤［33］。大部分體細胞瘤發(fā)生惡性轉化期間，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞伴有VDR和維生素D代謝酶的改變［34-35］，這種變化意味著兩者可能參與了癌癥的發(fā)生和發(fā)展，因為1，25-（OH）2D3在大多數(shù)腫瘤細胞中促進其分化，抑制其增殖［36］。VDR和維生素D代謝酶顯著高表達于原位癌，但在原位癌轉化為侵襲性精原細胞瘤時兩者表達量下降，轉化為惡性胚胎癌時兩者不表達，而在原位癌向惡性胚胎瘤去分化過程中表達下降［37］。換句話說，睪丸生殖細胞腫瘤中維生素D代謝機制反應腫瘤的分化狀態(tài)。多能惡性胚胎癌的特征在于VDR和維生素D代謝酶表達缺失，但當惡性胚胎癌開始分化為其他組織類型時，VDR和維生素D代謝酶的表達被重新誘導并伴有多潛能因子的下調［37］;Jorgensen等［38］的研究證實了這一點。此外，用1，25-（OH）2D3或骨化三醇治療許多體細胞癌，發(fā)現(xiàn)其具有增殖抑制作用，并能增加癌細胞對化療藥物順鉑的敏感性;這種現(xiàn)象可能與睪丸生殖腫瘤有關，因睪丸癌對順鉑的耐賴藥性在很大程度上取決于VDR調節(jié)的p21基因［39］。以上研究均從側面說明維生素D與男性生殖存在密切關系。

3 小結

動物實驗及臨床研究均表明，維生素D與男性生殖能力關系十分密切，但其確切機制尚不清楚。目前調查顯示，人群維生素D缺乏較為普遍，因此在臨床上應該重視維生素D水平的監(jiān)測，并對維生素D缺乏者進行維生素D或維生素D類似物的適量補充以及生活方式的指導（如增加陽光照射及健康知識教育等）。但維生素D的攝入或者治療劑量以及治療時間長短，目前還沒有統(tǒng)一的標準。另外，有關國人維生素D與男性不育的研究目前仍較少，因此對維生素D在生殖方面功能的深入研究，將為男性不育癥的治療提供新的思路，值得進一步探討。

［1］Thonneau P，Marchand S，Tallec A，et al.Incidence and main causes of infertility in a resident population（1，850，000）of three French regions（1988-1989）［J］.Hum Reprod，1991，6（6）:811-816.

［2］Gyllenborg J，Skakkebaek NE，Nielsen NC，et al.Secular and seasonal changes in semen quality among young Danish men:a statistical analysis of semensamples from 1927 donor candidates during 1977-1995［J］.Int J Androl，1999，22（1）:28-36.

［3］Mahmoudi AR，Zarnani AH，Jeddi-Tehrani M，et al.Distribution of Vitamin D Receptor and 1α-Hydroxylase in male mouse reproductive tract［J］.Reprod Sci，2013，20（4）:426-436.

［4］Corbett ST，Hill O，Nangia AK.Vitamin D receptor found in human sperm［J］.Urology，2006，68（6）:1345-1349.

［5］Aquila S，Guido C，Perrotta I，et al.Human sperm anatomy:ultrastructural localization of 1α，25-dihydroxyvitamin D receptor and its possible role in the human male gamete［J］.J Anat，2008，213（5）:555-564.

［6］Kinuta K，Tanaka H，Moriwake T，et al.Vitamin D is an important factor in estrogen biosynthesis of both female and male gonads［J］.Endocrinology，2000，141（4）:1317-1324.

［7］Anagnostis P，Karras S，Goulis DG.Vitamin D in human reproduction:a narrative review［J］.Int J Clin Pract，2013，67（3）:225-235.

［8］Jensen MB.Vitamin D and male reproduction［J］.Nat Rev Endocrinol，2014，10（3）:175-186.

［9］Holick MF.Vitamin D deficiency［J］.N End J Med，2007，357（3）:266-281.

［10］Blomberg JM，Nielsen JE，Jorgensen A，et al.Vitamin D receptor and vitamin D metabolizing enzymes are expressed in the human male reproductive tract［J］.Hum Reprod，2010，25（5）:1303-1311.

［11］Aquila S，Guido C，Middea E，et al.Human male gamete endocrinology:1alpha，25-dihydroxyvitamin D3（1，25（OH）2D3）regulates different aspects of human sperm biology and metabolism［J］.Reprod Biol Endocrinol，2009，7:140.

［12］Blomberg JM，Bjerrum PJ，Jessen TE，et al.Vitamin D is positively associated with sperm motility and increases intracellular calcium in human spermatozoa［J］.Hum Reprod，2011，26（6）:1307-1317.

［13］Blomberg JM，Lieben L，Nielsen JE，et al.Characterization of the testicular，epididymal and endocrine phenotypes in the Leuven Vd r-deficient mouse model:targeting estrogen signalling［J］.Mol Cell Endocrinol，2013，377（1/2）:93-102.

［14］Costa RR，Reis RI，Aguiar JF，et al.Luteinizing hormone（LH）acts through PKA and PKC to modulate T-type calcium currents and intracellular calcium transients in mice Leydig cells［J］.Cell Calcium，2011，49（3）:191-199.

［15］Lee DM，Tajar A，Pye SR，et al.Association of hypogonadism with vitamin D status:the European Male Ageing Study［J］.Eur J Endocrinol，2012，166（1）:77-85.

［16］Wehr E，Pilz S，Boehm BO，et al.Association of vitamin D status with serum androgen levels in men［J］.Clin Endocrinol（Oxf），2010，73（2）:243-248.

［17］Nimptsch K，Platz EA，Willett WC，et al.Association between plasma 25-OH vitamin D and testosterone levels in men［J］.Clin Endocrinol（Oxf），2012，77（1）:106-112.

［18］O'Donnell L，Robertson KM，Jones ME，et al.Estrogen and spermatogenesis［J］.Endocr Rev，2001，22（3）:289-318.

［19］Krishnan AV，Swami S，Peng L，et al.Tissue-selective regulation of aromatase expression by calcitriol:implications for breast cancer therapy［J］.Endocrinology，2010，151（1）:32-42.

［20］Zanatta L，Bouraima-Lelong H，Delalande C，et al.Regulation of aromatase expression by 1α，25（OH）2vitamin D3in rat testicular cells［J］.Reprod Fertil Dev，2011，23（5）:725-735.

［21］Hess RA.Estrogen in the adult male reproductive tract:a review［J］.Reprod Biol Endocrinol，2003，1:52.

［22］Hess RA，Bunick D，Lee KH，et al.A role for oestrogens in the male reproductive system［J］.Nature，1997，390（6659）:509-512.

［23］Joseph A，Hess RA，Schaeffer DJ，et al.Absence of estrogen receptor alpha leads to physiological alterations in the mouse epididymis and consequent defects in sperm function［J］.Biol Reprod，2010，82（5）:948-957.

［24］Hess RA，F(xiàn)ernandes SA，Gomes GR，et al.Estrogen and its receptors in efferent ductules and epididymis［J］.J Androl，2011，32（6）:600-613.

［25］Ramlau-Hansen CH，Moeller UK，Bonde JP，et al.Are serum levels of vitamin D associated with semen quality Results from a crosssectional study in young healthy men［J］.Fertil Steril，2011，95（3）:1000-1004.

［26］Hammoud AO，Meikle AW，Peterson CM，et al.Association of 25-hydroxy-vitamin D levels with semen and hormonal parameters［J］.Asian J Androl，2012，14（6）:855-859.

［27］Wojtusik J，Johnson PA.Vitamin D regulates anti-Mullerian hormone expression in granulosa cells of the hen［J］.Biol Reprod，2012，86（3）:91.

［28］Blomberg JM，J rgensen A，Nielsen JE，et al.Expression of the vitamin D metabolizing enzyme CYP24A1 at the annulus of human spermatozoa may serve as a novel marker of semen quality［J］.Int J Androl，2012，35（4）:499-510.

［29］Yang B，Sun H，Wan Y，et al.Associations between testosterone，bone mineral density，vitamin D and semen quality in fertile and infertile Chinese men［J］.Int J Androl，2012，35（6）:783-792.

［30］Foresta C，Strapazzon G，De Toni L，et al.Bone mineral density and testicular failure:evidence for a role of vitamin D 25-hydroxylase in human testis［J］.J Clin Endocrinol Metab，2011，96（4）:646-652.

［31］Van PO，Argraves WS，Morales CR.Co-expression and interaction of cubilin and megalin in the adult male rat reproductive system［J］.Mol Reprod Dev，2003，64（2）:129-135.

［32］Skakkebaek NE.Possible carcinomainsitu of the testis［J］.Lancet，1972，2（7776）:516-517.

［33］Kraggerud SM，Hoei-Hansen CE，Alagaratnam S，et al.Molecular characteristics of malignant ovarian germ cell tumors and comparison with testicular counterparts:implications for pathogenesis［J］.Endocr Rev，2013，34（3）:339-376.

［34］Matusiak D，Benya RV.CYP27A1 and CYP24 expression as a function of malignant transformation in the colon［J］.J Histochem Cytochem，2007，55（12）:1257-1264.

［35］Blomberg JM，Andersen CB，Nielsen JE，et al.Expression of the vitamin D receptor，25-hydroxylases，1α-hydroxylase and 24-hydroxylase in the human kidney and renal clear cell cancer［J］.J Steroid Biochem Mol Biol，2010，121（1/2）:376-382.

［36］Fleet JC.Molecular actions of vitamin D contributing to cancer prevention［J］.Mol Aspects Med，2008，29（6）:388-396.

［37］Blomberg JM，J rgensen A，Nielsen JE，et al.Vitamin D metabolism and effects on pluripotency genes and cell differentiation in testicular germ cell tumors in vitro and in vivo［J］.Neoplasia，2012，14（10）:952-963.

［38］Jorgensen A，Blomberg JM，Nielsen JE，et al.Influence of vitamin D on cisplatin sensitivity in testicular germ cell cancer-derived cell lines and in a NTera2 xenograft model［J］.J Steroid Biochem Mol Biol，2013，136:238-246.

［39］Koster R，di Pietro A，Timmer-Bosscha H，et al.Cytoplasmic p21 expression levels determine cisplatin resistance in human testicular cancer［J］.J Clin Invest，2010，120（10）:3594-3605.