精索靜脈曲張與男性不育的研究進展

寧金卓+程帆++余偉民++饒婷++阮遠

[摘要] 精索靜脈曲張（VC）是比較常見的男性泌尿生殖系統(tǒng)疾病，也是導致男性不育的重要原因。目前，關(guān)于VC和男性不育機制的聯(lián)系已進行了大量臨床及實驗研究，但其機制仍未完全闡明，可能與睪丸微循環(huán)、血管活性物質(zhì)、氧化應激、一氧化氮、缺氧、免疫及凋亡等多種途徑共同作用有關(guān)。本文介紹VC所致男性不育的機制。

[關(guān)鍵詞] 精索靜脈曲張；男性不育；研究進展；機制

[中圖分類號] R697.24 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）05（a）-0038-04

Research progress of varicocele and male infertility

NING Jinzhuo CHENG Fan YU Weimin RAO Ting RUAN Yuan

Department of Urology Surgery， Renmin Hospital of Wuhan University， Hubei Province， Wuhan 430000， China

[Abstract] Varicocele （VC） is a common disease of male urogenital system， and it is an important factor resulting in male infertility. At present， although numerous clinical and experimental studies have been carried out on the relationship between VC and male infertility， the pathogenesis is not fully clarified. It may be related to the combined action of multiple ways， such as microcirculation of the testis， vasoactive substance， oxidative stress， nitric oxide， hypoxia， immunology and apoptosis. This paper briefly introduces the pathogenesis of male infertility caused by VC.

[Key words] Varicocele； Male infertility； Research progress； Pathogenesis

精索靜脈曲張（varicocele，VC）是指男性蔓狀靜脈和精索內(nèi)靜脈異常擴張、伸長和迂曲的病理現(xiàn)象，是青年男性泌尿外科中的常見疾病，通常以左側(cè)多見，這主要由其生理解剖因素所決定，發(fā)病率約為15%[1]。近年來，男性不育癥發(fā)病率逐步上升，已是影響男女雙方和家庭關(guān)系的全球性問題，世界上幾乎所有的國家和地區(qū)都認識到了男性生殖健康的重要性。在診斷明確的VC人群中，不育的發(fā)病率可高達35%，導致男性不育癥的病因中居首位[1]，可見VC與男性不育關(guān)系密切。隨著兩者之間關(guān)系研究的不斷深入，各種學說不斷出現(xiàn)，VC導致男性不育的機制仍未完全闡明，可能與睪丸微循環(huán)、血管活性物質(zhì)、氧化應激、一氧化氮、缺氧、免疫及凋亡等因素有關(guān)，以下就其可能機制及研究進展作出探討。

1 睪丸微循環(huán)障礙

人與其他哺乳動物的睪丸血管結(jié)構(gòu)基本相同。睪丸動脈起自腹主動脈，部分分支走行于睪丸間質(zhì)內(nèi)，另一些分支沿睪丸表面行進，同時發(fā)出分支穿入睪丸實質(zhì)內(nèi)。睪丸微靜脈相互匯合，向睪丸門方向聚集，最終匯入精索靜脈[2]。睪丸微血管內(nèi)皮細胞是睪丸微循環(huán)的結(jié)構(gòu)基礎[3]，睪丸微循環(huán)的調(diào)節(jié)極為復雜，涉及各級血管[4]。睪丸微血管內(nèi)持續(xù)而穩(wěn)定的血流灌注對維持睪丸細胞正常生精功能及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定起著極為重要的作用[5]。VC出現(xiàn)精索靜脈迂曲擴張，血液回流減緩，逆流熱交換系統(tǒng)效率降低，睪丸局部溫度升高，可影響生精過程的發(fā)生；同時，VC使靜脈內(nèi)壓升高，睪丸小動脈、微動脈收縮，導致睪丸管壁增厚，管徑變小，從而加重缺氧誘導的睪丸細胞損傷，影響精子產(chǎn)生，造成男性不育[6]。VC引起的睪丸微循環(huán)障礙可導致睪丸血流的重新分布，使睪丸發(fā)生明顯病理生理改變，出現(xiàn)“斑點樣”改變。Tarhan等[7]研究發(fā)現(xiàn)VC患者睪丸動脈血流量相比正常對照組明顯減少，提示睪丸微循環(huán)障礙影響了生精功能，妨礙了精子的產(chǎn)生。

2 血管活性物質(zhì)的毒性作用

VC時，由于精索內(nèi)靜脈回流不暢，來源于腎或腎上腺的代謝產(chǎn)物如5-羥色胺（5-HT）、前列腺素F2α（PGF2α）、類固醇激素、兒茶酚胺等反流到睪丸，極大地影響了睪丸的生精功能。VC時，5-HT隨靜脈血反流，破壞睪丸間質(zhì)功能，從而影響生精功能[8]；5-HT可改變睪丸內(nèi)分泌功能，Bartoov等[9]發(fā)現(xiàn)VC時精子線粒體排列紊亂、形態(tài)及位置異常，干擾線粒體正常功能，致使睪丸功能發(fā)生障礙，影響精子活力；PGF2α也是一種血管收縮劑，睪丸內(nèi)PGF2α的升高可能是睪丸病變本身產(chǎn)生，也可能是腎或腎上腺中的PGF2α反流所致[10]；Abayasekara等[11]認為VC時PGF2α對睪丸有直接作用，使睪丸血供減少，破壞蔓狀靜脈叢的功能，造成生精異常；靜脈反流的類固醇抑制正常精子的發(fā)生，可使睪丸慢性中毒，從而影響生精功能。

3 缺氧

VC時，精索靜脈回流受阻，影響睪丸正常的血液循環(huán)，可使睪丸出現(xiàn)缺氧的狀態(tài)，引起精子數(shù)量和質(zhì)量的下降[12]。Kilinc等[13]研究表明VC可導致組織缺氧及相關(guān)的病理生理過程，從而影響精子的發(fā)生；Ozturk等[14]在大鼠VC模型組中發(fā)現(xiàn)睪丸組織缺氧指標明顯增加。缺氧環(huán)境下，機體會做出相應代償及改變，缺氧誘導因子（HIF）是組織缺氧時所產(chǎn)生的特異性因子，其含量與缺氧程度成正比。HIF-1α在缺氧條件下能夠進入細胞核形成HIF-1，啟動靶基因血管內(nèi)皮生長因子VEGF的轉(zhuǎn)錄，從而使組織細胞適應低氧環(huán)境[12]。Wang等[15]在大鼠VC模型中發(fā)現(xiàn)，睪丸中HIF-1α表達增加，一側(cè)VC可引起另一側(cè)睪丸缺氧，導致了雙側(cè)睪丸的生精細胞凋亡，表明HIF-1α在低氧條件下可促進細胞存活和凋亡，也是預測睪丸生殖細胞凋亡有用的因子[16]，與細胞凋亡率增加有一定聯(lián)系。

4 氧化應激

氧化應激是活性氧（ROS）過量產(chǎn)生或細胞內(nèi)抗氧化機制障礙導致的氧自由基大量積累的結(jié)果[17]。在生理條件下，ROS的積累通過內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)維持在一個較低的水平，抗氧化酶的存在避免對精子產(chǎn)生氧化損傷，ROS水平處于相對“平衡”狀態(tài)，對于精子成熟、獲能、活化、頂體反應、趨化過程以及與雌配子融合具有重要的意義[18]；相反，VC發(fā)生時，過量的ROS將超過內(nèi)源性抗氧化劑的水平，加劇氧化應激，同時可與細胞內(nèi)重要的分子如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等發(fā)生反應，破壞了其正常的功能，導致精子濃度、精子活力及受精率下降[19]。Mostafa等[20]研究表明，Ⅱ、Ⅲ級與Ⅰ級患者VC相比，患者精漿中ROS水平明顯升高，其水平與VC分級呈正相關(guān)，說明ROS水平升高可能和VC不育有關(guān)聯(lián)；Liang等[21]在大鼠VC模型中，發(fā)現(xiàn)左睪丸組織中的ROS水平明顯升高，睪丸功能減退，進一步阻礙了精子的產(chǎn)生、活力以及成熟，最終導致生殖功能受損。Fernando等[22]在VC大鼠的生精細胞應用抗氧化劑，發(fā)現(xiàn)其對凋亡有抑制作用，也間接說明了氧化應激對生育的影響。

5 一氧化氮（NO）機制

NO是近年來的研究較多的一種效應分子，和VC所致生精系統(tǒng)的損害有密切的關(guān)系，其生成是由前體L-精氨酸為底物，在NOS的作用下產(chǎn)生，NOS活性變化直接調(diào)節(jié)NO的生成量[23]。NOS有三中不同的亞型，分別為神經(jīng)元、內(nèi)皮和誘生型NOS：內(nèi)皮NOS通常在睪丸間質(zhì)細胞和血管中表達；誘生型NOS存在于巨噬細胞和平滑肌細胞中，在正常情況下不表達，只是受到某些因素如細菌脂多糖和細胞因子的刺激而產(chǎn)生的表達上調(diào)，VC時，作為一種代償性機制，以維持缺氧引起的睪丸動脈血流量減少[24]。研究表明，低濃度NO可促進精子獲能，而高濃度NO可抑制精子獲能，從而破壞生精功能[25]。Shiraishi等[26]研究發(fā)現(xiàn)，VC患者睪丸內(nèi)NO濃度和誘生型NOS表達明顯升高，并能導致生精障礙。

6 免疫因素

近年來，隨著醫(yī)學免疫學的飛速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)免疫因素在不育中起著重要作用[27]。在正常情況下，由于血睪屏障、免疫調(diào)節(jié)等因素的制約，機體并不產(chǎn)生自身免疫反應。VC發(fā)生時，由于睪丸組織中精索蔓狀靜脈叢壓力增高及血睪屏障遭受破壞，精子抗原與機體自身的免疫發(fā)生反應產(chǎn)生抗精子抗體（AsAb），進而干擾精子正常的發(fā)育和精子的形成，降低精子存活率和活動力，引起無精或少精，導致不育[28]。研究表明，VC患者精漿中AsAb水平明顯增高，術(shù)后AsAb水平呈下降趨勢，表明VC可能會導致AsAb形成，進一步證實了免疫功能與VC發(fā)生可能相關(guān)，改善患者的免疫功能是VC治療中一個比較重要的環(huán)節(jié)[29]。但目前AsAb在VC不育中的作用還存有爭議，有研究顯示，AsAb通常不會改變精子的密度、活動力和形態(tài)，也不會導致AsAb大量產(chǎn)生，所以AsAb與VC導致不育關(guān)系不大[30]。Verajankorva等[31]研究發(fā)現(xiàn)AsAb與VC并無直接相關(guān)聯(lián)系，認為自身抗體產(chǎn)生的主要由輸精管部分狹窄所致。

7 附睪的損害

以往對VC致男性不育的研究主要集中在睪丸。近年來，VC附睪損害所致不育正逐漸被認識。附睪大部分血液循環(huán)和睪丸是同源的，也是精子運輸、儲存和成熟的場所。附睪內(nèi)的變化可能是VC致不孕不育的一個重要因素，附睪的損害對VC所致不育有著很大的影響[32]。研究發(fā)現(xiàn)，VC發(fā)生的缺氧可通過降低肉堿和唾液酸水平改變附睪微環(huán)境，導致附睪上皮細胞排列紊亂、微絨毛稀疏，引起上皮細胞凋亡，進一步損害附睪功能，從而降低男性的生育能力[16]。Zhao等[33]研究顯示，VC時，附睪上皮細胞凋亡和唾液酸含量增加，繼而影響附睪的合成和分泌功能，說明附睪微環(huán)境穩(wěn)定對生育功能的重要性。Zha等[32]通過對實驗型大鼠左側(cè)VC的研究，發(fā)現(xiàn)左側(cè)的附睪功能結(jié)構(gòu)較對照組明顯受到破壞，且附睪上皮細胞凋亡也明顯增加。Lehtihet等[34]發(fā)現(xiàn)對于Ⅲ級VC患者，通過改善附睪功能可提高精子活力和數(shù)量，改善生精功能，說明附睪功能與男性不育之間存在著密切的關(guān)系。

8 凋亡

細胞凋亡是細胞死亡的一種形式，并受基因的精確調(diào)控，在維持精子發(fā)生過程中起著重要的作用[35]。正常生精過程中25%～75%的生精細胞凋亡，通過凋亡信號轉(zhuǎn)導通路的調(diào)節(jié)，維持生精細胞與支持細胞的正常比例，以保證正常的生育功能。目前認為細胞凋亡的主要信號轉(zhuǎn)導通路有兩條，即內(nèi)在（線粒體）和外在（死亡受體）信號轉(zhuǎn)導通路。其中，線粒體信號轉(zhuǎn)導通路是20世紀90年代后期所提出，源于細胞外一些凋亡刺激因素，通過線粒體膜的通透性轉(zhuǎn)換孔（permeability transition pore，PTP）促使線粒體釋放一些凋亡啟動因子引起細胞凋亡[36]。Bcl-2是一組家族蛋白，包含促凋亡因子（如Bax）和抗凋亡因子（如Bcl-2），它們是近年來發(fā)現(xiàn)的一對關(guān)系密切的凋亡基因，其比值可作為生精細胞凋亡的調(diào)節(jié)器，在凋亡的調(diào)控過程中發(fā)揮重要的作用[37]。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（Caspase）是細胞凋亡機制中重要的組成部分，并參與多種發(fā)病機制，如睪丸生精障礙、降低精子活力和精子DNA水平等[38]。其中，Caspase-3是細胞凋亡的重要效應酶，也是關(guān)鍵的執(zhí)行者。正常情況下，Caspase-3以無活性的酶原的形式存在，當細胞接受凋亡刺激時，Caspase-3激活后通過信號轉(zhuǎn)導引起細胞底物的降解而誘導凋亡，這些影響包括細胞固縮、碎裂，染色質(zhì)凝聚和DNA片段化[39]。Lee等[35]研究發(fā)現(xiàn)，VC患者睪丸中Caspase-9水平明顯增高，Bcl-2水平降低，而Fas和Caspase-8水平無顯著變化，表明VC可能通過內(nèi)在途徑來調(diào)控細胞凋亡。Fazlioglu等[40]在大鼠VC模型發(fā)現(xiàn)，術(shù)后14 d雙側(cè)睪丸生精細胞較術(shù)前凋亡明顯增加，術(shù)后28 d生精凋亡達到最高值。因此，生精細胞凋亡的改變與VC致不育關(guān)系緊密。

綜上所述，對于VC與男性不育之間的關(guān)系，已進行大量臨床及實驗研究，深入到超微結(jié)構(gòu)和分子水平。但VC致男性不育很可能是多種機制共同作用的結(jié)果，各機制相輔相成，相互聯(lián)系，共同作用于機體，最終導致生精功能障礙。隨著VC致男性不育機制研究的不斷深入，無疑將為未來VC的治療提供新的方向。

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（收稿日期：2016-12-02 本文編輯：張瑜杰）