7.3 生殖激素与精液质量的关系
7.3.1 生殖激素的测定
(1)生殖激素测定方法:内分泌激素测定方法的发展,先后经历了生物测定法、化学及生化测定法、放射免疫测定法及细胞生物测定法。近年来,放射免疫测定技术的建立和发展使生殖内分泌激素的检测有了突破性的发展。放射免疫测定法检测内分泌激素是根据抗原与其相应抗体特异性结合后形成抗原-抗体复合物的特性,用定量的放射性核素标记的抗原和定量的非放射性抗原共同竞争限量的抗体。
对研究对象第一次采精的同时,采集静脉血5ml,分离血清后在-20℃低温保存。待所有对象的血清标本收集结束后由某市妇产科医院(三级医院)统一测定血清生殖激素。采用放射免疫分析法(RIA)测定卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)、总睾酮(T)和雌二醇(E2)。全部的试剂盒由某生物技术和医学产品有限公司提供。每份标本分两管测量其放射性强度,取平均值后再转换成激素的含量。
(2)生殖激素测定结果:从测定结果来看,FSH的均数和标准差为4.87±3.44mIU/ml,中位数为4.05mIU/ml。LH的均数和标准差为3.42±4.28mIU/ml,而其中位数仅为1.53mIU/ml,呈正偏态分布。T的均数和标准差为17.20±10.77ng/ml,E2的均数和标准差为15.93±13.14pg/ml(表7.1)。
表7.1 血清生殖激素测量结果

生殖激素之间呈现明显的相关关系,T与FSH(r=-0.153,P<0.001)及LH(r=-0.315,P<0.001)均呈负相关,与E2无明显相关性。FSH与LH(r=0.413,P<0.001)及E2(r=0.142,P<0.001)均呈正相关。LH与E2(r=0.300,P<0.001)呈正相关。
7.3.2 生殖激素与精液质量指标的相关关系
调整禁欲时间、中心、年龄及采精季节后,FSH和E2与所有精液质量指标之间的相关性均无统计学意义。LH与精子存活率(r=-0.090)及正常精子形态率(r=-0.118)呈负相关。T与前向运动精子率(r=-0.104)、精子密度(r=-0.171)及精子正常形态率(r=-0.081)呈负相关,与精子存活率(r=0.191)成正相关(表7.2)。
表7.2 血清生殖激素与精液质量指标之间的相关关系

注:**为P<0.01,*P<0.05。
Uhler等[39]对21~60岁无不孕史男性的研究发现,FSH与精液量(r=-0.17)、前向运动精子数(r=-0.18)、正常形态精子数(r=-0.17)呈负相关,LH和T与上述指标相关性均无统计学意义。Andersen等[40]对参加入伍体检18~20岁的年轻人群研究,未发现FSH与精液指标之间存在统计学相关性。鲁海鸥[41]等在北方地区部队18~35岁现役基层官兵的研究中将精子密度分成四组,也没有发现FSH、LH和T与在不同精子密度的四组间有差异。杨秋英等[42]以22~30岁参加婚前体检人群为研究对象,发现FSH与精子密度呈负相关(r=-0.09);睾酮与精子前向运动率呈负相关(r=-0.09);而与精子密度呈正相关(r=0.14);LH及E2与精液各指标没有统计学相关。
7.3.3 不同生殖激素水平的精液指标
(1)FSH:不同FSH水平组的平均精液量及平均精子密度差异均无统计学意义。不同FSH含量组的精子前向运动率、精子存活率、精子正常形态率差别有统计学意义。两两比较发现,FSH 80%~组的精子存活率明显低于其他组。FSH<20%组的精子前向运动率高于20%~,60%~及80%~组,但与40%~的精子前向运动率差别无统计学意义。精子正常形态率有随着FSH升高而下降的趋势,但仅有FSH<20%组的精子正常形态率显著高于其他各组,其他各组之间差异无统计学意义(表7.3)。
表7.3 不同FSH水平的精液质量指标

注:*P<0.05。**P<0.01。
(2)LH:LH不同水平组的平均精液量和平均精子密度略有差异,80%~组的精液量(2.43ml)低于其他三组0.15~0.18ml,40%~组的精子密度(66.43×106/ml)低于其他三组2.4~5.5×106/ml;精子前向运动率有随着LH上升而下降的趋势,但上述三指标的差异未显示有统计学意义。不同LH组的精子存活率之间存在差异,LH低于60百分位组的精子存活率显著高于60%~和80%~组,而且60%~组的精子存活率也略高于80%~组,整体上呈现以60、80百分位为界,随着LH的上升但精子存活率反而下降的趋势。<40%组的精子正常形态率高于80%~组,整体上LH≥40%时,精子正常形态率差别不大(表7.4)。
表7.4 不同LH水平的精液质量指标

(3)T:T水平60%~和80%~组的精液量要比其他组多0.2ml左右,但不同T水平组的平均精液量差异无统计学意义。不同T水平组的平均前向运动精子率、精子密度、精子存活率、精子正常形态率均有统计学差异。
总体上,以T 20%和60%为分界点,精子密度呈现两端低、中间高的分布趋势,其中80%~组的精子密度显著低于其他各组,而20%~组和40%~组高于其他各组。精子存活率基本上有随着睾酮的上升而升高的趋势,<20%组的精子存活率明显低于其他各组,而80%~组的精子存活率高于其他各组,中间三组之间差异较小。精子前向运动率呈现出在睾酮两端组较低,而中间高一些的钟型分布,<20%组的前向运动精子率低于20%~和40%~组,而80%~组的前向运动精子率低于20%~,40%~及60%~三组。正常精子形态率随睾酮水平变化也呈现出一个两端低、中间高的山峰状,<20%组和80%~组低于20%~,40%~以及60%~三组(表7.5)。
表7.5 不同T水平的精液质量指标

(4)E2:不同雌二醇水平组的平均精子密度无统计学差异;不同雌二醇水平组的精子前向运动率似略有差异,<20%组(49.10%)高于其他各组,但无统计学意义。精液量有随着E2上升而有下降的趋势,<20%和20%~组的精液量高于其他三组。精子存活率也存在随着E2上升而下降的趋势,<20%和20%~组的平均精子存活率显著高于40%~,60%~和80%~组。精子正常形态率也有随着雌二醇水平的上升而降低的趋势,<20%组的正常精子形态率显著高于其他各组,40%以上相近三组的精子正常形态率相近;将40%以上三组合并,发现合并组的精子正常形态率(39.19%±12.17%)均低于<20%组和20%~组(表7.6)。
表7.6 不同E2水平的精液质量指标

7.3.4 生殖激素对精液质量的联合作用
由于精子的发生受FSH和LH共同介导的T的调控,近年来证实E2在精子发生的数量及成熟中也具有不可替代的作用,因此联合作用主要考察不同水平的FSH、LH、E2与不同T水平组合间各精液指标均值的差异。由于生殖激素与精液异常的关系尚不十分明确,确定生殖激素的正常值也无公认的普遍接受的标准,故本研究分层的界值确定参照LOESS模拟曲线中的变化拐点。在比较过程中采用一般线性模型,调整了禁欲时间、年龄、季节及中心影响。
(1)FSH和T:当FSH≤5mIU/ml时,T≤20ng/ml组平均精子密度高于T>20ng/ml组;当FSH>5mIU/ml时,T≤20ng/ml组平均精子密度仍然高于T>20ng/ml组。当FSH≤5mIU/ml时,T≤20ng/ml组的平均精子存活率显著低于T>20ng/ml组;而当FSH>5mIU/ml时,T≤20ng/ml组的平均精子存活率仍然显著低于T>20ng/ml组,差别比较均有统计学意义。当FSH≤2.5mIU/ml时,T>20ng/ml组的平均前向运动精子率高于T≤20ng/ml组(p<0.05);但当FSH>2.5mIU/ml时,T>20ng/ml和T≤20ng/ml两组间平均前向运动精子率差异无统计学意义。由上可见,T对精子密度有负面作用而对精子存活率有正面作用;而FSH对精子密度与精子存活率均略有一些负面作用。总体而言FSH>2.5mIU/ml对精子前向运动无显著作用,而当FSH≤2.5mIU/ml时,T有明显的正向作用(表7.7)。
表7.7 不同FSH和T组的精液质量指标

注:前向运动精子率的FSH分界值2.5mIU/ml,即为FSH≤2.5mIU/ml和FSH>2.5mIU/ml两组。上标括号内英文字母不同,代表差异有统计学显著意义。
(2)LH和T:当LH≤2.7mIU/ml时,T>20ng/ml组的平均精子存活率显著高于T≤20ng/ml组,而当LH>2.7mIU/ml时仍然存在该差异。当LH≤2.7mIU/ml时,T≤10ng/ml组的平均正常精子形态率高于T>10ng/ml组,但当LH>2.7mIU/ml时,T两组间的平均正常精子形态率不存在差异。由上可见,对精子存活率T有正向作用,而LH有负向作用;在LH>2.7mIU/ml时,T对精子正常形态率无作用,但LH≤2.7mIU/ml时,T有负向作用(表7.8)。
表7.8 不同LH和T组的精液质量指标

注:正常精子形态率的T分界值10ng/ml。上标字母不同代表差异有显著意义。
(3)E2和T:当E2≤10Pg/ml时,T>20ng/ml组的平均精液量高于T≤20ng/ml组,而当E2>10Pg/ml时,T两组之间的平均精液量无差异。当E2≤16Pg/ml时,T>20ng/ml组的平均精子存活率高于T≤20ng/ml组,当E2>16Pg/ml时,T>20ng/ml组的平均精子存活率仍然高于T≤20ng/ml组;当E2≤10Pg/ml时,T>10ng/ml组的平均正常形态精子率高于T≤10ng/ml组;而当E2>10Pg/ml时,T>10ng/ml组的平均正常形态精子率与T≤10ng/ml组相比无统计学差异。由上可见,对精子存活率,T有一定的正作用,而E2有较高的负作用;对精液量和精子正常形态率E2有负作用,且在E2>10Pg/ml时,T没有作用,而当E2≤10Pg/ml时,T有正向作用(表7.9)。
表7.9 不同E2和T组的精液质量指标

注:精子存活率E2的分界值为16Pg/ml,精子正常形态率的T分界值10ng/ml。上标括号内英语字母不同,代表差异有统计学显著意义。
7.3.5 生殖激素与精液质量异常
根据WHO《人类精液及精子-宫颈黏液相互作用实验室检测手册》第三版(1992年)的标准,对少精液症(精液量<2ml)、弱精症(a级<25%且a+b级<50%)、畸精症(精子正常形态率<30%)、低精子存活率(精子存活率<75%)以及低精子密度分布(<40×106/ml)等精子质量异常情况与各生殖激素水平不同分组进行非条件多元logistic回归分析,在分析中调整中心、年龄、禁欲时间及季节的影响。
(1)少精液症:logistic回归发现与各生殖激素40~60百分位水平相比,上述四激素的其他水平对少精液症的发生均无统计学意义的影响(分析结果未列入表内)。精液主要由精子和精浆组成,其中精子只占10%,男性精浆的产生可能与生殖激素并不相关,故精液量受影响较小。
(2)弱精症:在四个生殖激素中,仅有T的不同分组与弱精症的发生有统计学意义。相比较于40%~60%组,60%~80%、80%~组发生弱精症的危险性较高,其OR值分别1.92(95%CI:1.24~2.98)、1.63(95%CI:1.23~2.16);而<20%及20%~40%组与40%~60%相比发生弱精症的危险性没有统计学意义的差异,其OR值分别为1.77(95%CI:0.94~2.94)和1.04(95%CI:0.67~1.62)。Gonzales等[43]研究显示有相同的结果,发现血清中E水平升高时,降低精子的活力,精浆中睾酮过高可能抑制精子的运动。
(3)畸精症:不同水平的T和E2对畸精症的发生有统计学意义。T 60%~80%和80%~组相对于参照组是畸精症发生的保护因素,其OR值分别为0.56(95%CI:0.32~0.96)和0.65(95%CI:0.45~0.94)。E2<20%组相对于40%~60%组也是畸精症发生的保护因素,其OR值为0.46(95%CI:0.24~0.88)。其余水平的T和E2相对于参照组对畸精症的发生无统计学意义的差异。FSH和LH各水平对畸精症的差别无统计学意义。精子在睾丸阶段,特别是睾丸精子发生变态期,最易产生精子畸形。化学、物理、生物、药物等因素都可能致精子畸形,特别在环境污染甚为普遍、日益加重的情况下更是如此。
(4)低精子存活率:不同水平的E2对低精子存活率有统计学意义影响。E2<20%组相对于参照组发生低精子存活率的危险性大,在调整了禁欲时间、年龄、季节及中心影响后的OR值为2.02(95%CI:1.22~3.34),其余E2组与参照组相比对低精子存活率的发生无统计学意义。其他生殖激素的不同水平与参照组相比对低精子存活率的发生也无统计学意义。造成低精子存活率的原因很多,有精子营养物质缺乏、生殖道感染、精液低pH值、供氧不足、禁欲过久等[1]。
(5)低精子密度分布:FSH和T的不同水平与低精子密度的发生有统计学意义。T 80%~组相对于参照组,发生低精子密度分布的危险性大,OR值为1.42(95%CI:1.08~1.99)。FSH<20%组相对于参照组是发生低精子密度分布的保护因素,其OR值为0.58(95%CI:0.35~0.96)。其余各水平的FSH和T相对于参照组,对发生低精子密度分布无统计学意义的影响。世界卫生组织的一项多中心研究中[1],670名男子每周肌内注射200mg庚酸睾酮油剂,6个月内69%的受试者达无精子状态,98%达到重度少精子状态。Merino[34]等认为,FSH是研究少精症患者的最重要的激素指标。Nieschlag[44]认为高FSH水平往往伴随着睾丸功能的衰竭而上升,而极高的FSH往往会出现在Klinefelter综合征以及Leydig细胞缺失征合征中(表7.10)。
表7.10 精液质量异常与生殖激素的关系(https://www.daowen.com)

续 表

注:aOR为调整混杂因素的OR。
(崔元起 袁 伟)
参考文献
[1]熊承良,吴明章,刘继红,等.人类精子学.武汉:湖北科学技术出版社,2001.
[2]廖二元,超楚生.内分泌学(上册).北京:人民卫生出版社,2001.
[3]谢文英,王一飞,江鱼.男性学.上海:上海科学技术出版社,1991.
[4]史小林.人类生殖学.北京:科学技术出版社,2002.
[5]葛秦生.临床生殖内分泌学.北京:科学技术文献出版,2001.
[6]胡礼泉,郭应禄.男科学.北京:人民卫生出版社,2004.
[7]Forti G,张桂元.人睾丸细胞间相互作用.生殖医学杂志,1993,2(4):251.
[8]Neaves WB,Jonson L,Porter JC,et al.Leydig cell numbers,daily sperm production and serum gonadotropin levels in aging men.J Clin Endocrinol Metab,1984,59:756~763.
[9]Schwartz D,Mayaux Mj,Spira A,et al.Study of a group of 484fertile men.PartⅡ:relation between age(20-59)and semen characteristics.Int J Androl,1981,4(4):450~465.
[10]Kidd SA,Eskenazi B,Wyrobek AJ.Effects of male age on semen quality and fertility:a review of the literature.Fertil Steril,2001,75(2):237~248.
[11]Andersson AM,Muller J,Skakkeb Ek NE.Different roles of perpubertal and postpubertal germ cells and Sertoli cells in the regulation of serum inhibin B levels.J Clin Endo Metab,1998,83(12):4451~4458.
[12]Mulligan T,Iranman A,et al.Aging alters feed-forward and feedback linkages between LH and testosterone in healthy men.Am J PHysiol,1997,273:1407~1403.
[13]Tennekoon KH,Karunanayake EH.Serum FSH,LH and testosterone concentrations in presumably fertile men:effect of age.Int J Fertil,1993,38:108~112.
[14]Haji M,Tanaka S,Nishi Y,et al.Sertoli cell function declines earlier than Leydig cell function in aging Japanese men.Maturitas,1994,18:143.
[15]王兴海,马鼎志,张晓琳,等.不同年龄男性生殖激素水平的变化.江苏医药,1996,22(9):643~644.
[16]庄碧嘉,陈月华,杜伟佳.锰对小鼠睾丸中微量元素含量及某些生化指标的影响.职业医学,1996,23(2):8~10.
[17]庄碧嘉,陈月华,曹易琼.硫酸锰对雄性小鼠生殖系统的亚慢性毒性影响.卫生毒理学杂志,1996,10(2):97~99.
[18]朱长才,张本延,叶方立.锰对接触男工性激素的影响.中国公共卫生,1999,15:63~64.
[19]吴卫平,王植柔,刘锋等.锰对作业男工睾丸生殖功能的影响.工业卫生与职业病,1992,18(5):275~279.
[20]Hjollund NH,Bonde JP,Jensen TK,et al.Semen quality and sex hormones with reference to metal welding.Reprod Toxicol,1998,12(2):91~95.
[21]EL Feki A,Ghorbel F,Smaoui M,et al.Effects of automobile lead on the general growth and sexual activity of the rat.Gynecol Obstet Fertil,2000,28(1):51~59.
[22]Ng TP,et al.Male endocrine functions in workers with moderate expose to leads.Brit J Ind Med,1991,48(7):485~491.
[23]Telisman S,Cvitkovic P,Jurasovic J,et al.Semen quality and reproductive endocrine function in relation to biomarkers of lead,cadmium,zinc,and copper in men.Environ Health Perspect,2000,108(1):45~53.
[24]Apostoli P,Kiss P,Porru S,et al.Male reproductive toxicity of lead in animals and humans.ASCLEPIOS Study Group.Occup Environ Med,1998,55(6):364~374.
[25]万智启,宁浪,吴东,等.不同超声剂量对家兔附睾作用后精浆中肉毒碱及精子密度分析.男科学杂志,1995,9(1):41~42.
[26]胡佩瑶,朱秀兰,李景月,等.微波节育对人血清睾酮及黄体生成素的影响.生殖与避孕,1985,5(2):23~28.
[27]Hauser R,Altshul L,Chen Z,Ryan L,Overstreet J,SchiffⅠ,Christiani DC.Environmental organochlorines and semen quality:results of a pilot study.Environ Health Perspect,2002,110(3):229~233.
[28]Maroni M,et al.Occupational exposure to polychlorinated biphenyls in electrical workers.Ⅰ.Environmental and blood polychlorinated biphenyls concentrations.Br J Ind Med,1981,Feb,49~54.
[29]丁训诚,蒋学之,顾祖维主编.男性生殖毒理学.北京:中国人口出版社,1998.
[30]Leto S,Fernsili FJ.Changing parameters of donor semen.Fertil Steril,1981,36:766.
[31]Fried AE,Colditz GA,Willet WC,et al.The relation of smoking,age,relative weight,and dietary intake to serum adrenal steroids,sex hormones and sex hormone one-binding globulin in middle age men.J Clin Endocrinol Metab,1994,79:1310~1316.
[32]程汉琴,刘早清.吸烟与不吸烟不育男子精液分析与性激素检测的比较.实用男科学杂志,1999,2(3):187~188.
[33]Merino G,Lira SC,Martinez-Chequer JC.Effect of cigarette smoking on semen characteristics of a population in Mexico.Arch Androl,1998,41(1):1115.
[34]Evans HJ,Fletcher J,Torrance M,et al.Sperm abnormalities and cigarettes smoking.Lancet,1981,21:627~629.
[35]郭应禄,李宏军.男性生殖健康面临的挑战.中华男科学,2003,9(1):5.
[36]陈如钩,江鱼.不孕不育治疗学.上海:上海科学技术出版社,1995:118.
[37]杨利丽,高志芹,尹凤玲,等.酒精致大鼠生殖系统损伤模型的建立及其检测.中国公共卫生,2002,18(7):818~819.
[38]Pajarinen J,Karhunen PJ,Savolainen V,et al:Moderate alcohol consumption and disorders of human spermatogenesis.Alcohol Clin Exp Res,1996,20(2):332~337.
[39]Uhler ML,Zinaman MJ,Brown CC,et al.Relationship between sperm characteristics and hormonal parameters in normal couples.Fertil Steril,2003,Jun;79Suppl 3:1535~1542.
[40]Andersen AG,Jensen TK,Carlsen E,et al.High frequency or sub-optimal semen quality in an unselected population of young men.Hum Reprod,2000,15(2):366~372.
[41]鲁海鸥,丁晓萍,张宁,等.正常男性血清生殖内分泌激素与睾丸、精液的相关研究.中国优生与遗传杂志,2003,11(5):129~130.
[42]杨秋英.中国年轻男性精液质量及其影响因素研究.上海医科大学博士研究生毕业论文,2000.
[43]Gonzales GF,Kortebani G,Mazzolli AB.Leukocytospermia and function of the seminal vesicles on seminal quality.Fertil Steril,1992,57(5):1058~1065.
[44]Nieschlag E.Care for the infertile male.Clin.Endocrinol,1993,38:123~133.