羅凌波，穆楊，楊菁

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心，武漢 430060)

不育癥是指規(guī)律性生活下未采取避孕措施一年以上而未懷孕[1]，在我國不孕癥的發(fā)病率約為15%，其中男性因素占比約為50%[2]。其致病因素包括許多方面，理化因素如電離輻射、重金屬等，不良生活習(xí)慣如吸煙、飲酒等，遺傳因素如染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常，睪丸結(jié)構(gòu)與功能異常如精索靜脈曲張和輸精管梗阻等[3]。然而隨著生活水平的提升，男性精液質(zhì)量逐年下降引起了我們的關(guān)注，在這之中，內(nèi)分泌代謝改變起著重要的作用，肥胖、糖尿病和甲狀腺疾病均可能導(dǎo)致男性精液質(zhì)量的下降。在本綜述中，我們將著重探討內(nèi)分泌代謝相關(guān)疾病與男性不育癥之間的關(guān)系，從而深化對(duì)男性不育病因的認(rèn)識(shí)，為男性不育癥的治療指引方向。

一、肥胖

我國約30%成年人超重，其中達(dá)到肥胖標(biāo)準(zhǔn)者約12%[4]。肥胖常伴隨著許多并發(fā)癥，如高血壓、冠心病、2型糖尿病、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)損傷、癌癥等，而肥胖與男性不育癥之間的聯(lián)系早已被密切關(guān)注。吳霞等[5]進(jìn)行了一項(xiàng)納入4 366例不育男性的研究，探究體質(zhì)量指數(shù)(BMI)與男性精液質(zhì)量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著BMI上升，精子的濃度、活動(dòng)度明顯降低，男性生育能力明顯下降。表明肥胖是男性不育癥的一個(gè)重要致病因素。

肥胖導(dǎo)致男性生育功能下降的原因十分復(fù)雜，除了肥胖導(dǎo)致的睪丸自身功能障礙外，其對(duì)性激素水平的改變也不可忽視。肥胖還會(huì)引起全身及睪丸組織局部炎癥反應(yīng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、自噬及細(xì)胞凋亡進(jìn)而影響男性生育能力。此外，肥胖導(dǎo)致的機(jī)體代謝紊亂、脂肪因子分泌異常也是肥胖介導(dǎo)男性不育的重要原因。

肥胖患者性激素水平較正常男性有明顯改變。一項(xiàng)研究納入了131例肥胖男性和160例正常體重男性，比較兩組間性激素水平的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肥胖男性血清睪酮(T)和黃體生成素(LH)水平明顯降低，雌二醇(E2)水平明顯升高，表明肥胖導(dǎo)致的性激素分泌紊亂是男性不育的重要原因[6]。這與肥胖患者外周芳香化酶水平升高有密切關(guān)聯(lián)。肥胖患者前列腺素E2(PGE2)水平升高，PGE2經(jīng)前列腺素轉(zhuǎn)運(yùn)體(Prostaglandin transporter，PGT)轉(zhuǎn)入細(xì)胞后與前列環(huán)素受體(prostaglandin E receptor，EP)結(jié)合，激活cAMP/PKA/CREB(cAMP-response element binding protein，cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白)通路，上調(diào)編碼芳香化酶基因CYP19表達(dá)[7]，進(jìn)而升高血液芳香化酶濃度。芳香化酶可以將睪酮轉(zhuǎn)化為雌激素，導(dǎo)致外周睪酮含量減少，升高的雌激素可負(fù)反饋抑制下丘腦-垂體-性腺軸，減少睪丸間質(zhì)細(xì)胞中的睪酮合成。

除了通過影響性激素的分泌降低男性生育力外，肥胖還會(huì)導(dǎo)致睪丸炎癥和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，進(jìn)而導(dǎo)致睪丸細(xì)胞自噬和凋亡，從而導(dǎo)致不育癥。肥胖男性血液內(nèi)腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白介素6(IL-6)、C反應(yīng)蛋白(CRP)水平均較正常男性明顯升高[8]，表明肥胖會(huì)促進(jìn)全身炎癥反應(yīng)。肥胖患者全身各處炎癥反應(yīng)都會(huì)加劇，例如心肌、骨骼肌、腸道等，睪丸也同樣不可避免。夏俊等[9]研究發(fā)現(xiàn)，肥胖大鼠睪丸中核因子κB(NF-κB)、IL-6水平明顯升高，而睪丸組織自噬水平也明顯提高，表明肥胖會(huì)通過造成睪丸局部炎癥和自噬，進(jìn)而導(dǎo)致精液質(zhì)量下降。肥胖導(dǎo)致的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過度激活，引發(fā)未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)也會(huì)導(dǎo)致睪丸細(xì)胞凋亡[10]。我們的先前研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)后小鼠睪丸組織自噬顯著激活，而羥氯喹和3-甲基腺嘌呤(3-Methyladenine，3-MA)處理均可以抑制高脂飲食導(dǎo)致的精子自噬[11]。

過度肥胖時(shí)脂肪因子如瘦素(leptin)和補(bǔ)體C1q/腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白(C1q/TNF-related proteins，CTRPs)家族等的變化也會(huì)對(duì)睪丸功能有一定的影響。

血清中瘦素水平與脂肪組織質(zhì)量成正比，瘦素作用于瘦素受體，調(diào)節(jié)機(jī)體代謝。當(dāng)血清中瘦素水平超過閾值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)瘦素抵抗現(xiàn)象，意味著瘦素受體的敏感性下降。細(xì)胞因子信號(hào)抑制因子3(suppressors of cytokine signaling 3，SOCS3)在瘦素抵抗的過程中起著重要作用，當(dāng)血清瘦素水平升高時(shí)，SOCS3蛋白會(huì)激活誘導(dǎo)瘦素抵抗[12]。SOCS蛋白家族是JAK-STAT通路抑制劑，D’Cruz等[13]曾發(fā)現(xiàn)JAK/STAT通路在人類精子中表達(dá)十分活躍，因而我們推斷瘦素可能通過SOCS3蛋白來抑制JAK/STAT通路進(jìn)而改變肥胖男性的生育能力。

脂聯(lián)素是一種由成熟脂肪細(xì)胞分泌的脂肪因子，與TNF-α具有密切同源性。以往的研究表明，脂聯(lián)素參與了一系列疾病和病理過程，如胰島素抵抗、糖尿病、代謝綜合征和心力衰竭[14]。研究人員發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素可以激活A(yù)MPK信號(hào)通路，減少特異性蛋白1(specificity protein-1，SP1)從胞漿轉(zhuǎn)位至胞核，進(jìn)而下調(diào)下丘腦GT1-7細(xì)胞中促性腺激素釋放激素(GnRH)上游基因KISS1的表達(dá)，從而減少GnRH合成[15]。脂聯(lián)素還可以減輕小鼠睪丸自噬、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和氧化應(yīng)激，保護(hù)睪丸功能，從而保護(hù)男性生育能力[16]。

CTRPs是一個(gè)進(jìn)化上高度保守的蛋白家族，是脂聯(lián)素的旁系同源物。我們的一項(xiàng)前期研究發(fā)現(xiàn)，CTRP3治療可以通過激活Sirtuin1基因抑制睪丸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，從而改善高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的生精障礙[17]。

二、糖尿病

糖尿病是另一種會(huì)損害男性生育能力的內(nèi)分泌代謝疾病。一項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)納入了32 篇臨床研究和165 篇?jiǎng)游镅芯?，認(rèn)為高糖會(huì)通過氧化應(yīng)激、表觀遺傳學(xué)、新生血管生成障礙等機(jī)制影響男性生育功能[18]。盡管糖尿病的發(fā)病高峰期仍是40歲以后的中老年人，但青壯年糖尿病患者比例也在逐年增高[19]。因此，糖尿病導(dǎo)致的精液異常也應(yīng)該受到足夠的關(guān)注。

精子發(fā)生過程依賴支持細(xì)胞產(chǎn)生的乳酸來供能，葡萄糖經(jīng)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT)轉(zhuǎn)至支持細(xì)胞中，經(jīng)糖酵解途徑產(chǎn)生乳酸，后通過單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(MCT)將乳酸轉(zhuǎn)至細(xì)胞外從而為生精細(xì)胞減數(shù)分裂為精子供給能量[20]。因此，當(dāng)糖尿病患者乳酸脫氫酶活性降低時(shí)[21]，男性生育能力也會(huì)明顯下降[22]。此外，大量證據(jù)表明糖尿病與GLUT1和GLUT4密切相關(guān)，通過影響支持細(xì)胞攝取葡萄糖，影響精子發(fā)生[23-24]。

糖尿病患者體內(nèi)雄激素水平也會(huì)下降，這可能與糖尿病患者睪丸間質(zhì)細(xì)胞數(shù)量減少、間質(zhì)細(xì)胞中的脂肪滴和液泡數(shù)量增加有關(guān)，而下丘腦-垂體-性腺軸(HPG)的抑制是糖尿病患者睪酮水平下降的另一重要原因[25]。

糖尿病患者體內(nèi)氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)會(huì)升高，代表其體內(nèi)氧化應(yīng)激水平加劇[26]，活性氧(ROS)水平明顯升高。盡管有證據(jù)表明ROS在精子發(fā)生過程中起到重要作用，ROS誘導(dǎo)精蛋白中半胱氨酸殘基之間形成的二硫鍵是分裂前期核染色質(zhì)凝聚的關(guān)鍵因素[27]，但是過多的ROS卻可能會(huì)對(duì)生育能力造成不利影響[28]，ROS對(duì)精子的損傷主要是通過對(duì)脂質(zhì)和DNA的損傷實(shí)現(xiàn)的[29]。脂質(zhì)是細(xì)胞膜的重要成分，當(dāng)ROS濃度升高時(shí)，細(xì)胞膜上多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFAs)的電子就會(huì)轉(zhuǎn)移至ROS，導(dǎo)致過氧化脂質(zhì)的形成，進(jìn)而降低細(xì)胞膜流動(dòng)性，影響精子活力[30]。ROS對(duì)DNA的影響已被熟知，ROS會(huì)直接攻擊精子的DNA和堿基，造成點(diǎn)突變、染色體位移、斷裂等損害，ROS還會(huì)攻擊精子Y染色體，導(dǎo)致AZF片段微缺失，進(jìn)而導(dǎo)致無精子癥的發(fā)生[31]。

除了糖尿病導(dǎo)致的睪丸局部氧化應(yīng)激加劇，研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者睪丸表觀遺傳學(xué)也可能會(huì)改變，從而影響精子發(fā)生，這一現(xiàn)象可能與精原細(xì)胞轉(zhuǎn)座因子被激活有關(guān)。轉(zhuǎn)座因子是細(xì)胞中可以改變位置的一段DNA序列，而這一現(xiàn)象被稱為轉(zhuǎn)座，轉(zhuǎn)座可能帶來基因的激活、沉默、缺失等，在精子發(fā)生的過程中，轉(zhuǎn)座因子通常會(huì)被沉默。然而，在糖尿病模型動(dòng)物上，轉(zhuǎn)座因子沉默的缺失卻會(huì)導(dǎo)致不育癥的發(fā)生，這可能與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3L(DNMT3L)的功能缺失有關(guān)[32]。糖尿病與DNMT3L基因異常關(guān)系密切[33]，研究人員發(fā)現(xiàn)DNMT3L促進(jìn)甲基化，進(jìn)而沉默轉(zhuǎn)座因子，而DNMT3L敲除小鼠表現(xiàn)為同源染色體無法對(duì)齊并形成聯(lián)會(huì)復(fù)合體，精子發(fā)生停滯，進(jìn)而導(dǎo)致不育癥[34]。除此之外，非編碼RNA，例如microRNA、siRNA等，也會(huì)通過改變表觀遺傳學(xué)進(jìn)而影響精子發(fā)生[32]。

血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是血管生成的關(guān)鍵因子，VEGF改變是糖尿病視網(wǎng)膜病變的主要原因之一。2018年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠睪丸中PI3K/AKT通路被抑制，導(dǎo)致睪丸中VEGF表達(dá)量下降，從而使得睪丸微循環(huán)受損，表現(xiàn)為睪丸血流速度減慢和血管面積減少[35]。這表明糖尿病伴隨的睪丸血管病變也可能是導(dǎo)致男性不育癥的主要原因。

三、甲狀腺疾病

肥胖和糖尿病是與男性不育癥聯(lián)系最為緊密的內(nèi)分泌代謝疾病，但是近年來甲狀腺疾病與男性不育癥之間的關(guān)系也受到了足夠的重視[36]。甲狀腺激素T3和T4會(huì)通過多種途徑影響男性生殖功能。T3可以進(jìn)入胞核，與甲狀腺激素受體結(jié)合，促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯。短期內(nèi)T3會(huì)促進(jìn)LH刺激的睪丸間質(zhì)細(xì)胞睪酮分泌，但T3長期作用又會(huì)抑制這一過程；除了間質(zhì)細(xì)胞，研究人員還發(fā)現(xiàn)T3會(huì)通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白酶抑制因子p27Kip1和p21Cip1，從而抑制睪丸支持細(xì)胞在青春期時(shí)的增殖；T4可以與細(xì)胞質(zhì)中的受體結(jié)合，通過上調(diào)環(huán)磷酸腺苷(cAMP) 合成和Ca2+釋放最終增強(qiáng)精子活力[36]。因此，甲狀腺激素分泌異常時(shí)，男性生育能力就可能會(huì)受到影響。

男性甲狀腺功能亢進(jìn)(甲亢)患者生育能力明顯下降，甲亢患者精液中精子濃度和活動(dòng)度均明顯下降[37]。除了精液參數(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)甲亢患者性功能障礙的比例較高，這可能與甲亢患者體內(nèi)一氧化氮(NO)合成減少和睪酮水平下降有關(guān)[38]。而在經(jīng)過治療后，大多數(shù)病例精液參數(shù)可以恢復(fù)到正常水平[36]。

除了甲亢，甲狀腺功能減低(甲減)后男性生育能力也會(huì)受到影響。使用丙硫氧嘧啶誘導(dǎo)的甲減大鼠精液體積、儲(chǔ)精囊重量、黃體生成素、睪酮水平顯著下降，精子畸形率明顯升高，提示其生育功能明顯下降；丙硫氧嘧啶處理后的大鼠睪丸內(nèi)過氧化氫酶活性降低，而T3處理后過氧化氫酶活性升高，提示甲減通過誘導(dǎo)睪丸內(nèi)氧化應(yīng)激水平升高從而導(dǎo)致不育癥的發(fā)生[39]。

四、總結(jié)

男性不育癥近年來備受關(guān)注，內(nèi)分泌代謝疾病在其中起到了十分重要的作用。肥胖患者外周芳香化酶含量升高，使得睪酮轉(zhuǎn)化為雌激素，肥胖還會(huì)介導(dǎo)炎癥和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，并改變脂肪因子如瘦素和CTRP3分泌從而影響男性生育能力。糖尿病患者睪丸糖代謝異常，間質(zhì)細(xì)胞功能異常，氧化應(yīng)激水平加劇，這些都會(huì)導(dǎo)致男性不育癥的發(fā)生；此外，糖尿病還會(huì)改變睪丸表觀遺傳學(xué)，并通過下調(diào)睪丸VEGF表達(dá)降低男性生育力。除了肥胖和糖尿病，甲亢和甲減也會(huì)通過影響睪酮分泌、調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白酶抑制因子、上調(diào)cAMP合成和Ca2+釋放等途徑影響精液質(zhì)量。