临床医生为什么推荐使用抗氧化剂改善精子质量?
活性氧与男性不育
现有数据表明,全球约有8%~15%的夫妇不孕不育,其中男性因素约占50%。男性不育的原因差异很大,活性氧(reactive oxygen species, ROS)在男性不育的病因学中起着重要的作用,大多数情况下,精子DNA损伤被认为是氧化性的,与受精率降低、着床前发育受损、流产发生率增加和胎儿丢失有关。
ROS对精子的损害是30%~80%不育男性的主要病因,正常的生理受精过程中通常存在ROS簇产物和抗氧化剂⁃清除剂之间氧化应激(oxidative stress, OS)的平衡,适当水平的ROS与精子高活跃性运动、获能以及顶体反应和精子卵母细胞融合等生理功能有关,但是过量的ROS会产生OS并通过脂质过氧化破坏精子膜,导致精子活力、精卵融合和精子DNA完整性降低,从而损害父亲基因组对胚胎的贡献,严重影响男性生育能力。
氧化应激使精子内活性氧水平提高、线粒体膜电位下降,引起精子膜脂质过氧化反应、精子DNA的易损性及精子线粒体数量减少,对精子数量、浓度、活力和形态产生负面影响。临床研究发现将抗氧化剂应用于少精、弱精、畸精等男性生殖问题,取得了良好的效果。
ROS的产生及生物学功能
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在男性生殖系统中,ROS的内源性来源主要包括精液中的白细胞和精子细胞,前者大部分来源于前列腺和精囊的过氧化酶阳性细胞和巨噬细胞,感染、炎性反应等疾病诱导产生的精液白细胞均可以产生ROS;后者产生ROS的途径主要有未成熟精子残余细胞质激活NADPH系统发生反应,以及线粒体呼吸链漏出的电子与胞浆中的氧化酶产生反应所释放的ROS。ROS的外源性来源主要包括辐射、家用或工业产品的毒素、药物,或环境污染、吸烟、喝酒、肥胖及精索静脉曲张等。
在生理状况下,适当水平的ROS是精子获能、超活化、顶体反应和精子⁃卵母细胞融合所必需的,体内正常的内源性抗氧化体系能除掉大部分的ROS,形成抗氧化体系动态平衡。但是在异常状态下,ROS水平超过抗氧化体系中和能力形成不平衡的状态,过多的ROS引起OS导致DNA损伤,其以多种形式表现出来,如DNA碎片化、线粒体DNA损伤引起端粒磨损、表观遗传异常和Y染色体微缺失,因此OS和DNA损伤的临床后果是有害的,并引起全球男性不育负担。因此应用有效的抗氧化剂有望改善由于过量的ROS所导致的精子损伤。
抗氧化剂的应用现状
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现有文献数据显示,抗氧化剂有对抗OS的潜力,在男性不育患者中添加适量的抗氧化剂有高效、简便、便宜等优点。当前效果明显且有较好研究前景的抗氧化剂有维生素E、硒、辅酶Q10、左旋肉碱、番茄红素等。
维生素E是一种常用的天然抗氧化剂,又被人们称为生殖维生素。α⁃生育酚是自然界中分布最广泛、含量最丰富、活性最强的一种维生素E。维生素E这种强力的抗氧化剂是一种主要位于细胞膜中的有机脂溶性化合物,它可以淬灭羟基自由基和超氧阴离子,从而减少由细胞膜水平的ROS引发的脂质过氧化,可以促进生殖生育。维生素E单独使用和联合使用在治疗少弱精子症、精子畸形、精子DNA损伤和精索静脉曲张中均有较好的作用,它可以改善精子活力、精子浓度、精子形态,以及降低精液DNA损伤和曲张静脉内径,从而改善精液质量。在辅助生殖技术的精子准备过程中,维生素E被认为是提高男性生育能力和移植活产率的一个重要因素,体外补充维生素E能保护精子免受精子制备过程中OS的不利影响,精子的前向运动力和总活力显著更高。现临床上维生素E治疗男性不育症已成为共识,需要深入研究的是最佳的服用剂量。
辅酶Q10是一种类似维生素的物质,在人类精液中已发现了可测量的水平。它具有必要的代谢和抗氧化功能,在呼吸传递链中扮演着重要角色,也是一种广泛的内源性脂溶性抗氧化剂,调节胞浆氧化还原电位保护细胞膜不会受到过度氧化损伤。现有研究分析表明。补充辅酶Q10,对精液质量有积极的影响,特别是在精子活力方面,可促进精液抗氧化能力和精子染色质完整性的改善,精液参数的改善在治疗3~6个月后开始,但在停止补充时消失。研究者在临床实验中发现患者口服辅酶Q10剂量为200mg/d,辅助治疗三个月可显著改善男性不育患者精子数量、进行性活力和精子DNA碎片。辅酶Q10主要提高不育男性的精子数量和活力,可减弱ROS的作用,改善精液参数,增强精子功能。
硒是一组称为硒酶的特殊蛋白质的主要成分,以催化和抗氧化功能而闻名,其抗氧化特性被认为源于其增强谷胱甘肽功能的能力,硒参与精子发生,被认为源于其保护精子DNA 免受OS损伤的能力。现有meta分析表明不育男性精浆硒含量均数低于正常对照组男性,男性精浆中硒含量降低提示抗氧化能力减弱,其是男性不育症的致病因素之一,检测男性不育症患者精浆硒水平将有助于不育患者的治疗及预后。硒蛋白作为重要的生殖系统中保护细胞免受OS的抗氧化酶,在男性生殖系统发育和改善精子活力、维持精子正常形态和功能中具有重要作用,富硒精子的浓度、活力均高于非富硒精子,异常比例均低于非富硒精子。硒与维生素E结合可以显著改善射精能力、精液质量参数和抗氧化状态,血液硒浓度、平均精子浓度、平均精子总数、精子活力及活精子和正常精子的百分比等参数得到提高。
左旋肉碱,简称肉碱,又称左卡尼汀。已有较多的研究报道,左旋肉碱在治疗男性不育和提高精子质量方面取得了良好的效果,无论是口服治疗还是体外培养液中添加左旋肉碱,其均可提高精子密度和精子活力,对精子质量的改善有重要作用。
联合使用左旋肉碱、辅酶Q10、番茄红素、锌、硒等抗氧化剂进行抗氧化治疗3~6个月后男性不育患者的精液质量得到了最为明显的改善。
美国医师协会推荐:复合多种抗氧化剂及精子营养成分
问题与展望
抗氧化剂可以改善患者精液质量、精子数量和活力,可在生殖系统中发挥抗感染作用,在化疗药物、电离辐射所致的生殖损伤中的应用效果也较好。因此在治疗中使用抗氧化剂来抵御过量ROS引起的OS对男性的生育力的影响,不仅对提高受精率有效果,而且对优生优育也至关重要。
目前尚缺乏对各种抗氧化剂或其组合进行比较的研究,而且许多抗氧化剂提高精子活力的有效性和安全性尚不清楚,因此需要更多的研究特别是临床试验进一步加以验证。