鄧龍生盧太坤陳進(jìn)春鄒 強(qiáng)綜述 高亞輝審校

1.廈門(mén)市中醫(yī)院男科（福建廈門(mén) 361009）；2. 廈門(mén)市中醫(yī)院風(fēng)濕腎科；3. 廈門(mén)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

·綜 述·

活性氧對(duì)精子功能影響研究進(jìn)展

鄧龍生1盧太坤1陳進(jìn)春2鄒 強(qiáng)1綜述 高亞輝3審校

1.廈門(mén)市中醫(yī)院男科（福建廈門(mén) 361009）；2. 廈門(mén)市中醫(yī)院風(fēng)濕腎科；3. 廈門(mén)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

夫婦同居1年以上，未采用任何避孕措施，由于男方因素引起女方不孕者，稱(chēng)為男性不育。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)：不孕不育的發(fā)病率是15%，其中男方因素引起的約占半數(shù)［1］。人類(lèi)精液質(zhì)量下降的趨勢(shì)是無(wú)法輕易解決的問(wèn)題，隨著精子質(zhì)量的下降，甚至有學(xué)者提出20年后：我們的精蟲(chóng)在哪兒［2］？活性氧（reactive oxygen species， ROS）導(dǎo)致的精子功能障礙是男性不育癥的一個(gè)重要原因［3］，在生理情況下，ROS在精子功能上扮演著多種角色（如獲能，頂體反應(yīng)和受精）［4］。但當(dāng)ROS含量過(guò)高超過(guò)機(jī)體抗氧化體系的還原能力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激，可引起精子膜脂質(zhì)過(guò)氧化損傷、精子DNA損傷、精子線(xiàn)粒體損傷及細(xì)胞凋亡，從而破壞精子功能和存活［5］。本文就ROS的產(chǎn)生機(jī)制，ROS對(duì)精子的生理和病理作用，ROS的清除方法做一綜述。

一、ROS的來(lái)源及對(duì)精子的影響

ROS主要由內(nèi)源性和外源性的因素產(chǎn)生。精液中的白細(xì)胞和精子細(xì)胞是ROS的主要內(nèi)源性來(lái)源，而吸煙、感染、精索靜脈曲張、環(huán)境因素（如輻射，毒素等）可導(dǎo)致外源性ROS產(chǎn)生［6］。

（一）內(nèi)源性來(lái)源

1. 精子細(xì)胞：精子細(xì)胞和未成熟/異常精子的精子細(xì)胞是ROS在精液中的主要來(lái)源。

精子細(xì)胞產(chǎn)生ROS主要有兩個(gè)途徑：第一種途徑是精子膜上的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶NAPDH，包含精子膜上的酶復(fù)合物與其底物反應(yīng)產(chǎn)生ROS［7］；第二種途徑是線(xiàn)粒體呼吸鏈電子漏，精子線(xiàn)粒體呼吸鏈傳遞電子并不是十分完善，在一定的部位存在著漏電現(xiàn)象，泄露的電子與精漿中的黃嘌呤等氧化酶發(fā)生一系列的氧化反應(yīng)釋放ROS［8］。為了做好受精的準(zhǔn)備，在精子發(fā)生、發(fā)展中的精子擠壓細(xì)胞質(zhì)。被淘汰的細(xì)胞質(zhì)和殘余細(xì)胞器，形成精子核空泡中多余的殘留膜成分和受損的不成熟精子中段周?chē)亩嘤喟麧{，它們可以激活NAPDH系統(tǒng)［9］。因此，過(guò)量的殘留細(xì)胞質(zhì)液和多余的殘留膜成分是ROS產(chǎn)生一個(gè)來(lái)源。不成熟的精子與圍繞它的中段多余細(xì)胞質(zhì)，存在運(yùn)動(dòng)障礙和異常形態(tài)，最終影響精子的受精［10］。

2. 白細(xì)胞：精液中的白細(xì)胞是ROS產(chǎn)生的一個(gè)主要來(lái)源。大量ROS導(dǎo)致氧化應(yīng)激，會(huì)損害精子，從而影響精子正常受精能力。

精液中的白細(xì)胞很大一部分來(lái)源于前列腺和精囊。在炎癥、感染時(shí)，白細(xì)胞會(huì)“呼吸爆發(fā)”，產(chǎn)生比未激活時(shí)高100倍的ROS［11］。Ali等［12］研究表明當(dāng)精液白細(xì)胞水平＞1×106WBC/mL產(chǎn)生的ROS可誘導(dǎo)精子膜脂質(zhì)過(guò)氧化損傷和精子DNA損傷。Ashok等［13］研究顯示低水平白細(xì)胞精子癥（0.1～1.0×106WBC/ mL）也產(chǎn)生ROS，它可誘發(fā)精子DNA碎片引起精子DNA損傷。不僅如此，Weihua等證實(shí)在慢性前列腺炎/慢性盆底疼痛綜合征時(shí)，精漿炎性細(xì)胞因子IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子TNF-a升高，這些因子都導(dǎo)致精子膜脂質(zhì)過(guò)氧化損傷，與精子活力呈負(fù)相關(guān)［14］。

（二）外源性來(lái)源

1. 吸煙：香煙煙霧［15］中含有大量致癌物和誘變劑，如尼古丁，一氧化碳等，對(duì)精子密度和運(yùn)動(dòng)性造成不利的影響。煙草的代謝物可導(dǎo)致炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，Zakar等［16］研究表明吸煙組精液中的白細(xì)胞浸潤(rùn)比非吸煙組的更高，升高的白細(xì)胞生成大量的ROS，從而引起精子DNA氧化應(yīng)激損傷。尼古?。?7］引起的ROS增加會(huì)導(dǎo)致精子形態(tài)學(xué)的缺陷，緣于精子富含多聚不飽和脂肪酸而易受ROS的攻擊。

2. 感染：許多微生物，包括大腸桿菌、淋球菌、支原體和衣原體等所致的泌尿生殖系統(tǒng)感染，可引起精液中的ROS增加，最終導(dǎo)致精子缺乏線(xiàn)粒體功能和DNA損傷，引起精子異常［18］。支原體感染后，可導(dǎo)致精子活力下降和增加精子的畸形率。衣原體可增加精子ROS生成從而影響精子的功能，誘導(dǎo)精子過(guò)早死亡［19］。

3. 精索靜脈曲張：精索靜脈曲張的男性不育癥患者精液中有較高水平的ROS，容易誘導(dǎo)精子膜脂質(zhì)過(guò)氧化損傷，引起精子DNA碎片指數(shù)的增加，導(dǎo)致精子DNA損傷。并且精索靜脈曲張會(huì)下調(diào)睪丸的總抗氧化能力［20］。

4. 輻射：Gong等［21］研究報(bào)道總劑量為2Gy的?射線(xiàn)，可引起小鼠睪丸重量顯著降低，輻射后精液產(chǎn)生的ROS可誘導(dǎo)精子DNA損傷，精子細(xì)胞凋亡和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性降低，丙二醛（malondialdehyde，MDA）增加。移動(dòng)電話(huà)輻射提高了精子線(xiàn)粒體中ROS產(chǎn)生，降低精子活力同時(shí)刺激DNA的堿合物的形成，并最終導(dǎo)致精子DNA片段形成［22］。

5. 藥物及環(huán)境污染物：化療劑如甲氨蝶呤誘導(dǎo)大鼠睪丸損傷，導(dǎo)致睪丸生精小管萎縮和精母細(xì)胞凋亡，從而引起ROS增加，并且甲氨蝶呤大鼠組有顯著升高的睪丸組織MDA水平和顯著降低SOD的活性，最終導(dǎo)致精子DNA損傷［23］。農(nóng)藥如噠螨靈等使小鼠精液中的ROS顯著增加，導(dǎo)致精子DNA損傷和精子染色質(zhì)的異常［24］。研究表明，各種用于家庭和工業(yè)的塑料物中發(fā)現(xiàn)的鄰苯二甲酸酯，容易損害精子發(fā)生和誘導(dǎo)精子DNA損傷。銅、鉻、鉛、錳等金屬，可增加大鼠睪丸MDA水平，造成精子膜脂質(zhì)過(guò)氧化損傷［25］。

二、ROS對(duì)精子的生理作用

正常生理情況下，在睪丸，男性雄性生殖細(xì)胞的增殖和成熟的過(guò)程ROS是必不可少的。ROS對(duì)于調(diào)節(jié)精子的受精過(guò)程也起著重要作用，如精子獲能，頂體反應(yīng)和精卵融合等［26］。只有激活精子，增加精子活力才能成功受精，ROS在精子的獲能過(guò)程中，可增加胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷（cAMP）水平。cAMP可以激活酶的表達(dá)，其中包括蛋白激酶的活性及其底物酪氨酸等磷酸化成纖維鞘蛋白。精子酪氨酸磷酸化蛋白調(diào)節(jié)精子頂體反應(yīng)和精卵融合的過(guò)程。且ROS已經(jīng)顯示出可以增加精子-卵母細(xì)胞融合的膜流動(dòng)性和速率，從而成功受精。

三、ROS對(duì)精子的病理作用

（一）ROS對(duì)精子膜脂質(zhì)過(guò)氧化損傷

精子膜富含多聚不飽和脂肪酸，且具有多個(gè)雙鍵，雙鍵對(duì)于維持精子膜的流動(dòng)性是必不可少的。不飽和脂肪酸特別容易受到ROS攻擊，引起精子膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)。脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)使脂肪酸失去雙鍵，進(jìn)而使細(xì)胞膜失去流動(dòng)性和破壞其完整性，抑制精子線(xiàn)粒體功能及包括腺苷酸環(huán)化酶在內(nèi)的多種酶的活性，其結(jié)果，影響精子的頂體反應(yīng)和精卵融合［25］。

（二）ROS對(duì)精子DNA的損傷

生理情況下，精子核由魚(yú)精蛋白和DNA組成，它們緊密結(jié)合成環(huán)，使精子染色質(zhì)高度緊密完整，免受ROS的攻擊。然而，有研究發(fā)現(xiàn)男性不育患者呈現(xiàn)核染色質(zhì)組裝缺陷，導(dǎo)致精子DNA的易損性，繼而使其易受ROS的攻擊。精子DNA損傷包括堿基被修飾，生成移碼、缺失、無(wú)堿基位點(diǎn)、DNA交聯(lián)及染色體重排［27］。

ROS會(huì)破壞精子核內(nèi)DNA的完整性，造成高頻率的單鏈和雙鏈DNA斷裂。另外，ROS可引起精子細(xì)胞核碎裂，精子核DNA受損，最終導(dǎo)致男性不育相關(guān)的精液質(zhì)量明顯下降現(xiàn)象。已有研究表明精子DNA損傷后，會(huì)引起一系列的不良后果，如降低受精率，破壞植入前的胚胎發(fā)育，增加流產(chǎn)率，增加后代的發(fā)病率等。

因此，精子DNA完整性不但是提高受精率的關(guān)鍵，而且與優(yōu)生優(yōu)育也有十分密切的關(guān)系［28］。

（三）ROS對(duì)精子線(xiàn)粒體的損傷

精子線(xiàn)粒體是精子運(yùn)動(dòng)的能量源泉，其結(jié)構(gòu)的完整性和功能狀態(tài)直接關(guān)系到精子的活力。精子線(xiàn)粒體極為敏感，容易受到各種因子的影響，包括ROS。ROS造成線(xiàn)粒體的改變主要為：（1）ROS引起線(xiàn)粒體膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，對(duì)于線(xiàn)粒體內(nèi)膜危害最大。這將引起線(xiàn)粒體呼吸鏈的功能受損，抑制ATP合成功能。（2）損傷精子線(xiàn)粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）。mtDNA為環(huán)形雙股DNA。不與組蛋白和魚(yú)精蛋白結(jié)合，為裸露的DNA。mtDNA缺乏有效的修復(fù)系統(tǒng)，并且，突變率高于細(xì)胞核DNA 10～100倍，易受到ROS的攻擊造成氧化損傷。ROS改變精子mtDNA，將影響mtDNA正常合成編碼蛋白，而精子線(xiàn)粒體呼吸功能需要這些蛋白的供給［29］。（3）ROS導(dǎo)致精子線(xiàn)粒體脫落，數(shù)量減少。ROS誘導(dǎo)線(xiàn)粒體內(nèi)膜釋放Ca2+。這樣將會(huì)使精子的線(xiàn)粒體膜電位降低，引起精子線(xiàn)粒體數(shù)量減少，精子的凋亡率增加，精子的密度下降。精子能量的來(lái)源受損，精子運(yùn)動(dòng)能力也會(huì)受到影響［30］。

四、ROS的清除方法

（一）精液中抗氧化系統(tǒng)清除ROS

研究表明，精液中存在著抗氧化系統(tǒng)，它包括酶促和非酶促的抗氧化劑，酶促抗氧化劑包括超氧化物歧化酶，過(guò)氧化氫酶，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶等。非酶促抗氧化劑包括維生素A、E、C和B族復(fù)合物，谷胱甘肽，葉酸，輔酶Q10和褪黑素，微量營(yíng)養(yǎng)素如鋅、硒、銅等。它們彼此密切相互作用，以確保對(duì)ROS的最佳保護(hù)［31］。

（二）抗氧化劑清除ROS

維生素E能顯著降低MDA濃度，保護(hù)精子膜免受脂質(zhì)過(guò)氧化損傷和提高精子密度。維生素C是一種水溶性抗氧化劑，可減少ROS對(duì)精子DNA損傷。維生素C和E聯(lián)用能顯著減少精子DNA損傷［32］。輔酶Q10通過(guò)對(duì)精子氧化應(yīng)激和精子DNA損傷的保護(hù)作用來(lái)改善精液質(zhì)量與提高妊娠率［33］。左旋肉堿可阻止ROS的產(chǎn)生及清除ROS，保護(hù)精子細(xì)胞免遭氧化損傷，并改善精子DNA完整性。此外，左旋肉堿還具有減少生精細(xì)胞凋亡、抑制精子聚集等作用［34］。

（三）天然抗氧化劑清除ROS

自然界有許多食物具有較好的抗氧化性能。如：藻類(lèi)，魚(yú)類(lèi)等海鮮，富含膳食抗氧化劑，如維生素E、C、β胡蘿卜素和酚類(lèi)化合物，可改善氧化應(yīng)激。海藻多糖可提高精子膜流動(dòng)性和精子活力［35］。蜂王漿有較好的抗炎和抗氧化能力，可增加精子數(shù)量、成熟、運(yùn)動(dòng)和降低精子DNA損傷的百分比［36］。芹菜富含抗氧化劑化合物如芹菜素、維生素E和C等，可以減少氧化應(yīng)激，保護(hù)精子細(xì)胞膜免受ROS損傷［37］。

（四）中草藥抗氧化劑清除ROS

一些中草藥表現(xiàn)出的抗氧化特性對(duì)精子功能起到有益的效果。如：枸杞子、菟絲子、淫羊藿、肉蓯蓉、黃芪、野山楂等。其中淫羊藿［38］通過(guò)提高精漿SOD水平對(duì)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)大鼠生精功能障礙起保護(hù)有益效果。枸杞多糖［39］對(duì)小鼠精子DNA的氧化損傷有保護(hù)作用。山茱萸［40］可以減少甲氨蝶呤引起的ROS增加導(dǎo)致的精子DNA損傷，保護(hù)線(xiàn)粒體膜免受氧化損害。并且很多中藥復(fù)方也有很好的抗氧化作用。

五、小結(jié)

綜上所述，ROS導(dǎo)致精子功能障礙是復(fù)雜、多機(jī)制的。有效地使用抗氧化劑清除ROS，是臨床醫(yī)師治療男性不育癥不容忽視的方法。但抗氧化劑的使用目前仍有以下問(wèn)題需進(jìn)一步研究。（1）有效的抗氧化劑，治療劑量和療程，有待明確。（2）單用抗氧化劑并沒(méi)有提高懷孕率，有效的抗氧化劑聯(lián)用提高懷孕率需進(jìn)一步探明。（3）天然抗氧化劑與中草藥抗氧化劑來(lái)源自然，副作用小，是否可以尋找一個(gè)靶點(diǎn)相結(jié)合有效地提高懷孕率，從而開(kāi)發(fā)出新型的高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的天然配方，是一個(gè)新穎的研究方向。

致謝：本課題受廈門(mén)市科技局科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目（No.3502Z20154058）和廈門(mén)市衛(wèi)生局第四批優(yōu)秀中醫(yī)后備人才基金資助項(xiàng)目（No.201539）基金項(xiàng)目資助

活性氧； 抗氧化劑； 精子； 男性不育癥

1 Cakiroglu B， Eyyupoglu SE， Gozukucuk R， et al. Nephrourol Mon 2014； 6（3）： e16870

2 John Aitken R. Asian J Androl 2013； 15（2）： 204-207

3 Hosseinzadeh Colagar A， Karimi F， Jorsaraei SG. Iran Red Crescent Med J 2013； 15（9）： 780-785

4 Fanaei H， Khayat S， Halvaei I， et al. Iran J Reprod Med 2014； 12（2）： 103-110

5 Agarwal A， Sharma RK， Sharma R， et al. Reprod Biol Endocrinol 2014； 12： 33

6 Agarwal A， Virk G， Ong C， et al. World J Mens Health 2014； 32（1）： 1-17

7 Walczak-Jedrzejowska R， Wolski JK， Slowikowska-Hilczer J. Cent European J Urol 2013； 66（1）： 60-67

8 Guerriero G， Trocchia S， Abdel-Gawad FK， et al. Front Endocrinol （Lausanne） 2014； 5： 56

9 Komiya A， Kawauchi Y， Kato T， et al. Scientific WorldJournal 2014； 2014： 178970

10 Agarwal A， Durairajanayagam D， du Plessis SS. Reprod Biol Endocrinol 2014； 12： 112

11 Condorelli RA， Vicari E， Calogero AE， et al.Asian J Androl 2014； 16（5）： 761-766

12 Nabi A， Khalili MA， Halvaei I， et al. Iran J Reprod Med 2013； 11（11）： 925-932

13 Agarwal A， Mulgund A， Alshahrani S， et al. Reprod Biol Endocrinol 2014； 12（1）： 126-134

14 PLOS ONE Staff. PLoS One 2014； 9（4）： e95652

15 Lee HD， Lee HS， Lee JS， et al. World J Mens Health 2014； 32（2）： 105-109

16 Meri ZB， Irshid IB， Migdadi M， et al. Oman Med J 2013；28（1）： 12-15

17 Cho Ping N， Hashim NH， Hasan Adli DS. Evid Based Complement Alternat Med 2014， 10（5）： 218293

18 Hou D， Zhou X， Zhong X， et al. Fertil Steril 2013， 100（5）：1261-1269

19 Redgrove KA， McLaughlin EA. Front Immunol 2014； 5：534-556

20 Inci K， Gunay LM. Clinics （Sao Paulo） 2013； 68 Suppl 1：89-98

21 Gong EJ， Shin IS， Son TG， et al. J Radiat Res 2014；55（1）： 54-60

22 Zalata A， El-Samanoudy AZ， Shaalan D， et al. Int J Fertil Steril 2015； 9（1）： 129-136

23 Yulu? E， Türedi S， Alver A， et al. Scientifi cWorldJournal 2013； 2013： 489659

24 Ebadi Manas G， Hasanzadeh S， Najafi G， et al. Iran J Reprod Med 2013； 11（8）： 605-610

25 Akintunde JK， Oboh G， Akindahunsi AA. Interdiscip Toxicol 2013； 6（4）： 192-197

26 戢開(kāi)麗， 郭江華， 梁輝洪， 等. 中國(guó)男科學(xué)雜志 2016；30（1）： 38-42

27 Evgeni E， Charalabopoulos K， Asimakopoulos B. J Reprod Infertil 2014； 15（1）： 2-14

28 包華瓊， 孫嵐， 伊宏亮， 等. 中國(guó)男科學(xué)雜志 2016； 30（2）：55-56

29 Gholinezhad Chari M， Hosseinzadeh Colagar A，Bidmeshkipour A. Int J Fertil Steril 2015； 8（4）： 453-463

30 Kim S， Agca C， Agca Y. Reprod Fertil Dev 2013； 25（7）：1051-1064

31 Pahune PP， Choudhari AR， Muley PA. J Clin Diagn Res 2013； 7（6）： 991-995

32 Jung JH， Seo JT. Clin Exp Reprod Med 2014； 41（3）： 108-114

33 Gvozdjáková A， Kucharská J， Dubravicky J， et al. Dis Markers 2015； 2015： 827941

34 Co?kun N， Hatipo?lu MT， Ozo?ul C， et al. Balkan Med J 2013； 30（2）： 235-241

35 Gammone MA， Gemello E， Riccioni G， et al. Mar Drugs 2014； 12（5）： 2357-2382

36 Zahmatkesh E， Najafi G， Nejati V， et al. Avicenna J Phytomed 2014； 4（1）： 43-52

37 Kooti W， Mansouri E， Ghasemiboroon M， et al. Iran J Reprod Med 2014； 12（5）： 365-366

38 Xu Y， Lei H， Guan R， et al. Int J Mol Sci 2014； 15（9）：16100-16113

39 Zhang C， Wang A， Sun X， et al. Evid Based Complement Alternat Med 2013； 2013： 690808

40 Zarei L， Sadrkhanlou R， Shahrooz R， et al. Vet Res Forum 2014； 5（1）： 21-27

（2016-06-15收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2016.07.015