(二)精液评估
生育是一个概率性事件,进入女性生殖道的活动精子数量越多,卵子受精的机会就越大。从这个意义上说,只有精液分析显示没有精子的情况下,才能被视为绝对不育。
1951年,生理学家John Mac Leod首次发表了严格的统计学评估,在光学显微镜下比较了可育男性与不育男性的精液(Mac Leod,1951)。Mac Leod采用了一种描述性统计方法,计算每个可观察参数的累计概率直方图,并确定两组男性的四分位数(Mac Leod,1951)。研究的基本参数包括精子浓度、运动和形态(Mac Leod,1951)。从Mac Leod的开创性文章中可以明显看出,可育和不育男性的精子参数直方图在很大程度上是重叠的,这意味着根据变动范围较大的参数不能区分可生育男性和不育男性(Mac Leod,1951)。Mac-Leod在这个问题上认为使用较低的精子参数值提示男性不育更合适;然而,高于这些较低阈值也不能证明能生育(Mac Leod,1951)。临床实践中证明,这是非常难以掌握的,生殖医学领域充满未知可能,如果某个参数超过阈值,如精子浓度大于20×106/ml,则被认为能生育,这是不确切的。如此比较可得出的唯一结论是,如果参数低于阈值,那么该男性很可能不育,但也有可能生育。
解决代表疾病和健康阈值过度重叠这个问题的一种常用方法,是建立两个阈值,超过该阈值则可能为健康或疾病,但位于两个阈值当中则不能做出预测性判断。在一项针对精液分析建立两个阈值的研究中,研究人员将分类和回归(CART)分析计算方法应用于一些可生育男性的精液分析,这些男性配偶都正在接受宫腔内人工授精(IUI),最大程度上排除了女性不孕症患者的影响(Guzick et al,2001)。例如对于精子浓度13.5×106为阈值低限,而48×106/ml被确定为阈值高限(Guzick et al,2001)。使用这些参数,临床医师会向精子浓度低于13.5×106的男性提供咨询,他可能是不育的,如果精子浓度高于48×106/ml,则可能生育。如果男性的精液浓度高于13.5×106/ml且低于48×106/ml,则无法准确评估其生育潜能。
1.整体精液参数和WHO标准
基于MacLeod原创性工作得到了专家组的认同,在WHO人类精液检验和处理实验室手册中建立了精液分析参数标准(Cooper et al,2010;WHO,2010;Niederberger,2011;Murray et al,2012)。在前四版手册中,标准由专家组和调查数据确定,包括精子浓度阈值为20×106/ml,这是一个合理的数值,低于该数值时,男性应被认为可能不育(Cooper et al,2010;WHO,2010;Niederberger,2011;Murray et al,2012)。这套标准的问题显而易见:可育男性的精子浓度可能低于这个阈值,不育男性的精子浓度也可能高于这个阈值。
WHO实验室手册第5版与前四版不同,强调以男性人群的统计学描述为依据(Cooper et al,2010;WHO,2010)。表格中列出了停止避孕后能使伴侣在1年内怀孕的男性精液参数百分值,将不育组与可生育组进行比较(表4-2)(Cooper et al,2010;WHO,2010)。这种方法有两个明显的局限性:首先,数据来自于生育的人群,而不是不育人群;其次,临床医师不能依赖描述性数据来预测结果。尽管如此,手册为医师提供了有用的比较信息,否则将无法评估和治疗男性不育。
表4-2 整体精液分析参数百分位值
CI.置信区间
Modified from Cooper TG,Noonan E,von Eckardstein S,et al.World Health Organization reference values for human semen characteristics.Hum Reprod Update 2010;16(3):231-45.
有一些地方容易混淆,第5版手册在公布全部百分比表的同时单独列出了5%~95%可信区间(CI)(Cooper et al,2010;WHO,2010)。例如,精子浓度5%的可信度为15×106/ml,95%CI范围为(12~16)×106/ml(Cooper et al,2010;WHO,2010)。尽管该手册的作者非常清楚地描述了使用来自生育男性统计数据阈值所固有的问题,但列举出5%的可信度似乎在鼓励作为新阈值使用。泌尿外科医师使用第5版手册中表格的最佳方式是将其列在患者参数旁边作为可育人群的参考数据,但临床实际表明医师和患者感兴趣的是如何诊断不育,以及何时采取药物和手术治疗。5%的可信度可能预示不育,50%的可信度是男性能让配偶在1年内怀孕的通用精液参考值,与患者沟通是泌尿外科医师的合理做法。例如,对于精子浓度,低于15×106/ml表示不育,标准值为73×106/ml(Cooper et al,2010;WHO,2010)。
较为复杂的是精液分析参数变化很大,建议通常至少进行两次分析,分别间隔2~3周进行评估(Centola,2011)。尽管存在相反的数据,但大多数研究者观察到,随着禁欲天数的增加,整体精液参数呈线性下降,禁欲时间的变化能导致精液参数的变化(Levitas et al,2005;Keel,2006;Elzanaty,2008)。因此,评估男性生殖潜能时应确保精液分析前禁欲的持续时间尽可能恒定。曾经建议在射精后等待2~5d再进行精液分析(WHO,2010;Centola,2011)。近期研究表明,禁欲1d对于评估整体精液参数最佳(Levitas et al,2005;Elzanaty,2008)。
使用无毒广口玻璃杯或塑料杯收集精液样本(WHO,2010)。如果宗教或文化规定不允许手淫采集,可以使用特殊的无毒安全套(WHO,2010)。
首先在显微镜检查前评估精液样本的物理和化学特性。射精精液首先形成凝结物,并在评估前使样本液化30min(Centola,2011)。通过吸管抽吸评估黏度并测量形成液滴的长度,应不超过2cm(WHO,2010;Centola,2011)。然后目测检查样本的颜色,正常精液呈白色或浅灰色;黄色或绿色可能表明感染、黄疸、服用维生素等药物;在脊髓损伤的男性中经常观察到棕色;红色表示有血液(WHO,2010;Centola,2011)。
曾经需要报道精液p H,但测量结果不再被推荐使用,因为环境条件可能会改变p H,并且使用p H来初判是否存在梗阻受到氢离子和精子头之间显著差异的限制(Centola,2011)。在描述显微镜下精液参数时,常规使用具有固定容量隔室(例如血球计或Makler计数室)的专用载玻片(Centola,2011)。
(1)精液量:较少进行精液分析的实验室常常遗漏精液量,这一数据具有重要的临床意义(Niederberger,2011)。导致精液量降低的疾病包括解剖学因素,例如在严重的雄激素缺乏症或CBAVD中可能发生射精管梗阻、前列腺及精囊发育不良;功能性病变,如逆行射精;神经系统疾病,如脊髓损伤、糖尿病或多发性硬化症;药理学因素,使用α-肾上腺素受体阻滞剂如坦洛新(Sigman et al,2009;Niederberger,2011)。根据WHO实验手册第5版,精液量的第5百分位值为1.5ml,95%CI为1.4~1.7ml,第2.5百分位值为1.2ml,95%CI为1.0~1.3ml(WHO,2010)。出于实用目的,初始评估精液量降低的最常用阈值为1.0ml(Niederberger,2011)。
精液缺乏、干性射精和不射精是指在男性性高潮期间没有液体从尿道排出的情况(Sigman et al,2009),是由造成精液量降低的疾病引起(Sigman et al,2009;Niederberger,2011)。如果观察到无精液或精液量降低,则进行射精后尿液分析以确定是否存在逆行射精,并进行其他检查,例如经直肠超声检查(TRUS)以评估是否存在射精管梗阻(Sigman et al,2009;Niederberger,2011)。射精后尿液分析,指示患者排空膀胱后射精,收集精液样本进行精液分析,最后进行排尿收集尿液样本(Sigman et al,2009)。对尿液离心后计数沉淀中的精子数量(Sigman et al,2009)。如果精液样本中的精子数量很大,那么尿液中的少量精子几乎没有影响。一般来说,如果尿液中精子的数量接近或超过精液标本中的数量,则认为逆行射精具有临床意义(Sigman et al,2009)。
射精量超过5ml属于精液量增多,是一种罕见病(Sigman et al,2009),可能是通过精子稀释来干扰生育(Sigman et al,2009)。如果精液量太大,可通过处理浓缩精液量恢复精子浓度,实施IUI(Sigman et al,2009;Centola,2011)。
(2)精子浓度:精子浓度通常以百万每毫升的方式记录。少精子症是指精子浓度低,隐匿精子症是指精子数量太少而难以准确测量(Niederberger,2011)。根据WHO实验室手册第5版,精子浓度的第5百分位值为15×106/ml,95%CI为(12~16)×106/ml,第50百分位值为73×106/ml(Cooper et al,2010;WHO,2010)。先前的WHO实验室手册版本包含精子浓度为20×106/ml的阈值,并且医师过去常常将低于该值定义为少精子症。根据WHO手册第5版中描述的精子参数列表,少精子症应该在临床实践中定义才更合适:如一次精液样本显示为10×106/ml,但对于能使配偶怀孕的男性来说可能就不是少精子症,然而如果一名男性小睾丸合并FSH升高,即使几次精子浓度为(20~25)×106/ml,也可能被合理地认为是少精子症。如前所述,一项大型CART分析显示13.5×106/ml是精子浓度的参考值下限,而48×106/ml是参考值上限(Guzick et al,2001)。在CART分析中,精子浓度的ROC曲线下面积为0.60,表明单凭精子浓度难以区分可育和不育(Guzick et al,2001)。
精子总数或精子数量是通过精液量和精子浓度的乘积来计算的,通常以百万为单位记录(Niederberger,2011)。根据WHO实验室手册第5版,精子总数的第5百分位值为39×106/ml,95%CI为(33~46)×106/ml,第50百分位值为255×106/ml(Cooper et al,2010;WHO,2010)。
(3)精子活力:最好在液化30min内评估精子活力,是指观察到不同运动类型的精子百分比(WHO,2010)。活力低被称为弱精子症(Niederberger,2011)。WHO第5版将精子活力分为前向运动型、非前向运动型、不动型三类,取代了之前的四分类系统(a~d,其中a和b表示“快速”和“慢速”的前向运动型)(WHO,2010)。前向运动型被定义为“无论速度如何,精子以线性或大环形积极向前运动”,而非前向运动型则定义为“不能向前运动”(WHO,2010)。根据WHO实验室手册第5版,前向运动型第5百分位值为32%,95%CI为31%~34%,第50百分位值为55%(Cooper et al,2010;WHO,2010)。CART分析显示,32%是精子活力的参考值下限,63%是参考值上限(Guzick et al,2001)。在CART分析中,精子活力的ROC曲线下面积为0.59,显示该参数的鉴别可育和不育的能力较低(Guzick et al,2001)。
(4)精子形态:人类精子形态高度多样化,与预期能成功穿透并使卵子受精的精子形态相比,任何男性的精液中都具有很多形状奇特的精子(Niederberger,2011)。不正常形态精子数量过多被称为畸形精子症(Niederberger,2011)。早期版本的WHO手册中对精子形态的可接受标准制定十分宽松,即便如此,大多数精子在正常精液分析中被归类为畸形精子(Niederberger,2011)。为了提高精子形态的预测能力,Kruger提出一个分级系统,对精子的几个方面进行评估,其中任何一个超出范围,精子即被计为异常(Kruger et al,1987;van der Merwe et al,2005)。该系统被称为“严格”的形态学、“Kruger”形态学和“Tygerberg”形态学,作为定义正常精子的更严格标准,正常精子比例超过5%的阈值就代表精子形态正常(van der Merwe et al,2005)。WHO手册第5版对精子形态采用严格的形态学评估(WHO,2010)。根据第5版,正常形态的第5百分位值为4%,95%CI为3.0%~4.0%,第50百分位值为15%(Cooper et al,2010;WHO,2010)。CART分析显示9%是严格形态学上的参考值下限,12%为参考值上限(Guzick et al,2001)。
严格形态学的临床预测价值待商榷。尽管有限的数据表明该参数可能与胚胎形成有关,但大多数研究都认为严格的形态学与精子核完整性无关,也不能预测自然受孕或IVF的结果(Keegan et al,2007;Dubey et al,2008;Avendaño et al,2009;Dayal et al,2010;French et al,2010;Sripada et al,2010;Morbeck et al,2011)。更为复杂的是,有证据表明随着实验室技术人员更加仔细地检查每个精子的形态,越来越多的男性被描述为具有正常形态的精子百分比较低(Morbeck et al,2011)。这种趋势的实际含义是,目前许多寻求评估的男性被确定为单独的畸形精子症,但本身可能具有足够的生育潜能。
存在与大多数精子相关的特殊缺陷的情况。例如,如顶体不能形成,多数精子将会是小圆头,被称为圆头精子症(WHO,2010)。在精子发生期间,如果基板没有附着在与顶体相对的细胞核上,头部就会被吸收(WHO,2010)。这种缺陷导致精液中只观察到精子尾部,被称为大头针样精子(WHO,2010)。毫无疑问,这些相对罕见的特殊形态影响了男性生殖潜能。
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(5)精子存活率:存活率是指精液中具有细胞代谢活性的精子所占比例(WHO,2010;Niederberger,2011)。死精子症是指大量无活性精子(Niederberger,2011)。如果观察到接近或完全弱精子症的情况,则必须评估精子是否存活,以辨别不动精子是由于细胞死亡还是由于精子运动所涉及的分子功能障碍引起(Niederberger,2011;WHO,2010)。如果检测纯粹为诊断性,且精子不用于IVF,则可用伊红Y染色,加或不加黑色素(WHO,2010;Niederberger,2011)。代谢活跃的精子能够排出伊红Y,而死精子不能排出且能吸收色素(WHO,2010;Niederberger,2011)。黑色素使背景变暗,并增加其与活精子头部之间的对比度,从而更容易识别活精子(WHO,2010)。根据WHO实验室手册第5版,精子存活率的第5百分位值为58%,95%CI为55%~63%,第50百分位值为79%(Cooper et al,2010;WHO,2010)。
低渗膨胀(HOS)试验可以无损的方式评估精子是否存活,这种方法适合精子需要用于IVF的情况(Jeyendran et al,1984)。在低渗培养基中孵育时,膜未损伤的活精子尾部可在5min内膨胀,以此可识别活精子(WHO,2010)。
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2.二次精液分析
单倍体的雄性配子表现出与体内其余二倍体细胞不同的表面抗原,因此必须通过支持细胞之间的紧密连接来保护其免受免疫系统的影响(Walsh and Turek,2009)。如果“血-睾屏障”被破坏,暴露于免疫系统的精子可能引起不同程度的免疫反应,涉及分泌性免疫球蛋白和体液免疫球蛋白,并影响精子细胞表面的多个区域(Walsh and Turek,2009)。与抗精子抗体形成相关的疾病包括输精管结扎、睾丸创伤、睾丸炎、隐睾症、睾丸癌和精索静脉曲张(Walsh and Turek,2009)。
白细胞可能对精子有害,有证据表明其破坏性机制是由于ROS的产生(Pasqualotto et al,2000;Agarwal et al,2006;Lackner et al,2006;Desai et al,2009;Domes et al,2012;Aktan et al,2013)。精液中的适度的白细胞可能是生理性的,甚至可能对精子功能有益(Barraud-Lange et al,2011)。
如果观察到精子凝集或精子活力降低,尤其是存在与抗精子抗体相关的疾病的情况下,应该测定抗精子抗体(Walsh and Turek,2009;WHO,2010;Brannigan,2011;Niederberger,2011)。抗精子抗体测定方法有两种:在精子表面检测免疫球蛋白的方法被称为直接检测,在液体例如精浆或血清中检测抗体的方法是间接检测(WHO,2010;Brannigan,2011)。因为血浆或血清中的抗体可能与精子表面结合无关,所以直接测定方法具有更好的临床相关性(Walsh and Turek,2009;Brannigan,2011;Niederberger,2011)。由于体积较大,免疫球蛋白M(Ig M)在精液中含量很低,因此IgG和Ig A是主要检测指标(Walsh and Turek,2009;Brannigan,2011;Niederberger,2011)。
有两种直接检测方法,即混合抗球蛋白反应(MAR)检测和免疫珠检测(WHO,2010;Brannigan,2011)。MAR检测使用包被有抗IgG或抗Ig A的乳胶珠,与精子共同孵育来“桥接”抗体;而直接免疫珠检测使用兔抗人球蛋白IgG和Ig A共价结合的聚丙烯酰微球(WHO,2010;Brannigan,2011)。在这两种情况下,在技术人员孵育之后通过观察活动精子结合的运动颗粒来鉴定抗精子抗体的存在,因此一定数量的活动精子对于这些检测必不可少;完全弱精子症使抗精子抗体直接测定无法进行(WHO,2010;Brannigan,2011;Niederberger,2011)。直接免疫珠检测比MAR检测费时费力,但获得的信息更准确(WHO,2010)。
WHO实验室手册宽松地将50%作为MAR和免疫珠检测的阈值,并指出参考值由医师参考抗精子抗体结合的程度、位置以及临床情况,对检测结果进行解释(WHO,2010)。抗精子抗体与精子头部结合比尾部结合更具有临床意义(Niederberger,2011)。
脓精症分析:在未染色的相差显微镜下,白细胞和未成熟的生殖细胞难以区分(Brannigan,2011)。因此,当报道显示,存在量大只有用相差显微镜才能观察到的类似于白细胞的细胞时,评估医师就不能准确诊断脓精症(Brannigan,2011)。幸运的是,实验室检测白细胞是否存在并不困难。巴氏染色可根据细胞核形态区分未成熟生殖细胞和白细胞(WHO,2010)。根据WHO实验室手册,目前认为白细胞的阈值为1×106/ml(WHO,2010)。排除脓精症后,患者可以消除疑虑,存在未成熟的生殖细胞很常见,没有病理学意义(Brannigan,2011)。
3.三次及研究性精液分析
整体精液参数的局限性催生了许多其他方法来评估精子的结构和功能,以期能更好地诊治男性生殖功能障碍,以及预测IVF等技术的结果。大多数检测手段都很有应用前景,但很少得到确切证实。许多研究对生殖过程中涉及的生物学过程提出了见解,但是近似的研究将这些检测方法应用于临床时出现了相互矛盾的结果。对于如何在临床应用这些检测方法仍缺乏共识,WHO手册第5版在“研究操作步骤”一章中详细说明了这些检测方法(WHO,2010)。审慎的医师应关注研究进展,并在临床上使用这些检测方法,以便在实用性方面达成共识。
(1)精子DNA完整性分析:精子DNA分子和空间结构对雄性配子细胞具有高度特异性。精子DNA比体细胞紧密6倍,并且与鱼精蛋白形成紧密的线性排列(Ward and Coffey,1991)。研究人员假设,DNA排列的断裂或干扰会造成对精子功能、受精、着床和妊娠的影响。在验证这个假说时存在很多矛盾的数据和观点,表明我们对精子DNA四级结构作用的理解有限,或者现有的检测方法不完善,或者两种情况同时存在。一般来说,有两种评估DNA结构完整性的测试方法(Sakkas and Alvarez,2010)。其中之一是直接测量DNA片段(Sakkas and Alvarez,2010)。总体来说,目前男科实验室首选这种评估方式,因其似乎与临床结果更相关(Sakkas and Alvarez,2010)。另一种检测方式是使DNA在分析前先变性(Sakkas and Alvarez,2010)。在一项荟萃分析中,较高的流产率与精子DNA碎片增加造成的双倍风险比有关,但不同的检测方法得到的风险强度明显不同(Robinson et al,2012)。
(2)TUNEL分析:末端脱氧核苷酸转移酶d UTP缺口末端标记(TUNEL)试验是一种广泛用于分子生物学中的通用方法,通过荧光标记核酸链末端来检测DNA碎片化,并在男科学实验室经过各种改进用于检测精子头部DNA碎片化(Gavrieli et al,1992;Mitchell et al,2011)。图4-3详细介绍了一种方法。在该图A和图B中,4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)荧光染料可以与富含腺嘌呤和胸腺嘧啶的DNA区域结合,从而可以识别包含大量DNA的精子头部。图A是一个明场的图像,可以看到精子尾部,确认观察到的是精子。图B是荧光图像,可以与图C中TUNEL阳性的精子进行比较。一般而言,结果报告为DNA碎片化指数(DFI),是TUNEL阳性精子与所有精子的比率,并以百分比表示。TUNEL被认为是精子DNA碎片化的直接测量方法,在对流产率进行的荟萃分析中,TUNEL的风险比最高,接近4(Sakkas and Alvarez,2010;Robinson et al,2012)。
(3)微卫星检测:微卫星检测也称为单细胞凝胶电泳检测,像TUNEL一样,分子生物学实验室广泛应用于评估DNA碎片化,并被男科学实验室所采用(Tice et al,2000;Sakkas and Alvarez,2010)。微卫星检测是一种简单的检测方法,包括单个精子头部DNA在电泳琼脂糖凝胶中的迁移,类似彗星的尾部表明碎片的程度(Tice et al,2000)。在中性p H条件下,该检测被认为是精子DNA碎片化的直接测量方法(Sakkas and Alvarez,2010)。使用这种方法作为临床结果预测工具的相关数据相互矛盾(Simon et al,2010,2011;Ribas-Maynou et al,2012;Robinson et al,2012)。研究人员在不同实验设定中使用微卫星检测来了解各种因素对精子DNA的影响,包括精索静脉曲张、毒素、男性年龄和睾丸癌(Meeker et al,2004;Bertolla et al,2006;Delbes et al,2007;Schmid et al,2007;Blumer et al,2008;Meeker et al,2008;O’Flaherty et al,2008;Wu et al,2009;Lacerda et al,2011;Fariello et al,2012b)。
图4-3 TUNEL 分析。A图为亮视野,B图显示荧光标记精子头部,C图显示TUNEL阳性的精子
(4)变性精子DNA分析:许多检测方法在进行结构分析之前使精子DNA变性(Sakkas and Alvarez,2010)。在酸性或碱性条件下进行的微卫星检测会使DNA变性,并且与微卫星检测一样,精子染色质分散(SCD)试验通过在琼脂糖上分散然后进行核酸染色,可以观察到单个精子头部DNA结构(Fernández et al,2003;Sakkas and Alvarez,2010)。精子头部DNA结构的最成熟测定方法是精子染色质结构测定(SCSA)(SCSA Diagnostics,Brookings,SD)(Evenson and Melamed,1983;Evenson and Jost,2000;Larson et al,2000;Boe-Hansen et al,2006;Chohan et al,2006)。在酸性条件下变性后用吖啶橙染色,SCSA不能识别单个精子,而是通过流式细胞术鉴定细胞群(Evenson and Jost,2000;Larson et al,2000)。流式细胞术检测的图形分析产生SCSA的几个结果参数中,DFI和高DNA可染性(HDS)是临床常用的两个(Evenson and Jost,2000;Larson et al,2000)。尽管许多研究将人类生殖结果与SCSA报告值相关联,但许多研究并未发现有效的统计学相关性(Evenson and Jost,2000;Larson et al,2000;Payne et al,2005;Boe-Hansen et al,2006;Bungum et al,2007,2008;Lin et al,2008)。在流产率的荟萃分析中,SCSA的风险比为1.47,95%CI为1.04~2.09,表明可能存在较弱的联系。
(5)活性氧物质:自然发生的化学反应产生具有未配对电子的高活性分子,称为自由基。由氧化反应产生的自由基被称为活性氧物质(ROSs)。ROSs参与对精子功能重要的多种生理过程,但研究者认为,精液中过量存在的ROSs可能导致生殖功能障碍(Agarwal et al,2006,2008c;Desai et al,2009)。TAC在精液中可以被量化,一种量化ROSs如何影响精子功能的常用方法是计算ROS-TAC评分(Rice-Evans and Miller,1994;Sharma et al,1999)。研究人员评估了在衰老、前列腺炎、精索静脉曲张、润滑剂、辐射、吸烟、毒素和肥胖症中的ROS活性(Pasqualotto et al,2000;Smith et al,2005;Cocuzza et al,2008a,2008b;Farombi et al,2008;Pasqualotto et al,2008a;Agarwal et al,2009;Hsu et al,2009;Palmer et al,2012;Taha et al,2012;Agarwal et al,2013)。
(6)顶体反应:详情请参阅Expert Consult网站。
(7)精子黏液相互作用:详情请参阅Expert Consult网站。
(8)精子卵子相互作用:详情请参阅Expert Consult网站。
(9)精子超微结构评估:在本章中关于精子形态学部分讨论过,MSOME使用放大超过6000倍的高功率Nomarski相差显微镜对精子头部进行形态学检查。电子显微镜广泛用于男性配子的科学研究,在对男性不育的临床评估中也占有一席之地(Chemes and Rawe,2003)。精子运动依赖于尾部微管的超微结构排列,外围9对微管和中央两个微管通过动力臂连接(Chemes and Rawe,2003)。这种“9+2”结构与纤毛相同,受遗传性疾病影响可出现男性生殖功能障碍伴发呼吸道疾病,称为纤毛不动综合征、原发性纤毛运动障碍(PCD)或Kartagener综合征(Eliasson et al,1977;Guichard et al,2001;Chemes and Rawe,2003)。Kartagener综合征产生几乎或完全不能移动但代谢活跃的精子(Peeraer et al,2004)。活动率和存活率小于10%的精液可利用电子显微镜检测是否存在尾部超微结构缺陷,但并非所有男科实验室都有电子显微镜。