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影响顶体酶活性相关因素的研究进展(《中国男科学杂志》2007年第4期)

杜鹏 副主任医师 广东省妇幼保健院 生殖健康与不孕症科
2009-06-18 4140人已读
杜鹏 副主任医师
广东省妇幼保健院

     

精子顶体酶存在于精子顶体内,是一种胰蛋白酶,它以酶原形式合成并储存在顶体内,它是受精过程中一种重要的蛋白水解酶。当精卵结合发生顶体反应时,通过顶体酶原的释放,为精卵结合提供了条件。顶体酶活性低下会影响卵细胞卵丘的分解及精子对卵细胞透明带的穿透,从而导致男子不育[1]。目前,计算机辅助精子分析(CASA)系统已经成为临床上评价男性生育能力的主要方法,但该方法在检测方面尚有一定的主观性和局限性,对全面了解精子生育能力尚显不足。许多资料表明顶体酶活性是判断精子生育力一项很有价值的指标[2-6],特别是对不明原因的男子不育者[2]。本文对国内外近年来与顶体酶活性研究相关的文献进行了整理并综述如下。广东省妇幼保健院生殖健康与不孕症科杜鹏

 

一、   季节与环境

 

Krause等[7]在欧洲做了一项2454例男性不育患者的临床观察,结果发现所有年龄组的平均精子计数没有显著差异,而出生年份在1950-1954,1955-1959和1965-1969年龄组中精液参数呈现明显的年周期节律变化的趋势,其中精子顶体酶活性在三月份最高。在季节影响因素中,Ciereszko等[8]在动物实验中也发现公猪精子顶体酶活性不受繁殖影响,但却表现出明显的季节变化,其中变化最明显的月份为7到10月间。

 

肖国兵等[9]对24名长期从事苯酚、甲苯、二甲苯作业的已婚男性进行跟踪随访,结果发现其精子活力及顶体酶活性与对照组相比明显下降,说明苯在一定程度上可影响男性生育力和附属性腺功能。甲氧滴滴涕(methoxychlor,MXC)是一种有机氯杀虫剂,近年来,MXC的毒性作用不断被发现, MXC对雄性生殖系统的毒性作用尤为突出。最近刘伏祥等[10]报道,在大鼠精子悬液中加入不同浓度的MXC,以改良的Kennedy法分别测定不同浓度MXC作用下的精子顶体酶活性,结果与对照组比较,MXC作用后的各组精子顶体酶活性明显降低,且降低幅度与MXC的作用浓度有关。

 

二、   细胞因子与神经递质

 

现代研究认为部分细胞因子和神经递质与男性生殖有密切的关系。肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)就是具有多种生物活性的细胞因子之一,研究发现[11]一定量的TNF-α可显著抑制精子的顶体酶活性和顶体反应,其机制可能有以下几个方面,首先,获能是精子使卵受精的重要基础,而Ca2+和能量又是精子获能发生顶体反应的重要因素,TNF-α可降低精子中的Ca2+-ATPase活性,这可能与精子中Ca2+浓度变化有一定的关系,从而直接地影响顶体酶活性和顶体反应; 另外,TNF-α可使精子中的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性显著降低,由于精子中清除氧自由基的能力减弱,精子受到氧自由基的攻击和毒性作用,致使精子顶体酶及顶体反应下降。张玮等[12]在研究IL-2对正常人及白细胞精子症精子功能的影响时,发现IL-2对精子顶体酶有明显的抑制作用,并提示这可能是导致精子受精能力下降的原因。另有报道[13]用IL-6处理人精子,发现当IL-6浓度≥0.5ng/ml时,人精子顶体酶活性显著升高,精子顶体反应率明显增强,呈剂量依赖性,提示精子顶体酶活性升高可能是诱导精子顶体反应的原因之一。

 

NO作为一种神经递质,在男性生殖系统中的作用具有双重性,低浓度的NO(对精子功能)具有保护精子活力的作用,而高浓度的NO则损害精子功能,抑制精子的活动度,降低精子的顶体反应率[14-16]。资捷等[17]以NO供体亚硝基铁氰化钠(SNP)处理人精子,发现当SNP浓度≥0.1μM 时,便可诱导人精子表达顶体酶活性,同时促进精子顶体反应率升高,在一定范围内,呈剂量依赖性,当SNP浓度增至100μM时,相对于10μM的SNP,其作用反而下降。这可能是SNP产生高浓度的NO所致。γ-氨基丁酸(gamma—aminobutyric acid,GABA)是一种广泛存在于中枢神经系统的神经递质,男性性腺和附属性腺也有存在,其与精子的运动和类固醇激素的产生有密切关系,边淑玲等[18]采用BAEE/ADH联合法测定GABA对正常生育男性精子和抗精子抗体阳性精子顶体酶的影响,结果发现GABA可明显提高正常及AsAb 阳性精子的顶体酶活性(P<0.01)。

 

三、   生殖病理

 

(一)精液病理

 

刘睿智等[19]对3767例不育门诊病人做了精子顶体酶活性检测,并对相应标本的精液常规分析(routine semen analysis)主要参数分别进行了相关性分析;结果提示顶体酶活性与精子密度、a及b级活动力精子百分率、精子活动率之间存在明显正相关(P<0.001),而与畸形精子率呈显著负相关(P<0.005)。岳林等[20]采用正甲苯胺蓝过氧化物酶法对383例男性不育患者精液中白细胞进行定量测定,其中106例为精液白细胞增多症,抗炎治疗前后精子顶体酶活性有显著性差异(P< 0.01)。Zalata等[21]也有报道,精液白细胞增多症患者的精液中存在着氧化应激,同时伴有精子功能的损伤,顶体酶活性降低是其表现之一。

 

另外,支原体对顶体酶活性的影响较有争议。例如,刘睿智等[22]对男性不育患者做了UU(解脲支原体)与顶体酶活性的相关性试验研究,最后总结出顶体酶活性与支原体感染无关的结论。而赵忠文等[23]在研究人精子顶体酶活性与UU的关系时,却得出了相反的结论,即顶体酶活性与解脲支原体感染有关。

(二)生殖免疫病理

 

在参与免疫不育的免疫因素中,不仅涉及到血液循环中的抗精子抗体,而且与生殖系统局部的抗精子抗体(AsAb)有密切联系,目前认为后者在不育机制中更具重要性[24]。在研究AsAb对顶体酶活性的影响时,更多学者比较倾向于顶体酶活性与AsAb无关[23],但张海峰等[25]选择精浆AsAb阳性不育者40例,对照组为40例正常生育男性,通过吸光度变化分别计算顶体酶活力(BAEE/ADH联合法), 结果精浆AsAb阳性组与正常生育组比较,精子顶体酶活力明显降低(P<0.01)。王浩飞等[26]在观察60KD精子膜抗原对抗体阳性精子顶体酶活性的影响时发现,抗精子抗体阳性精子经60KD抗原处理后,精子顶体酶阳性反应率由处理前的30.3±7.3%升高到56.4±9.1%(P<0.001);结果提示:60KD 精子膜抗原可提高精子的顶体酶活性。张辉等[27]选用消抗提取液可增强抗精子抗体阳性大鼠精子顶体酶活性(P<0.01);可使抗精子抗体阳性大鼠精子中的SOD活性增高(P<0.01),抑制氧自由基的产生,其结论是消抗提取液对抗精子抗体阳性大鼠精子顶体酶活性有显著影响。

 

四、精子体外处理

 

    精子优选广泛应用于助孕技术,尤其是少精、弱精、畸形精子等患者,如沙艳伟等[28]比较了30例不育男性精液标本Percoll优选前后形态正常精子百分率和顶体酶活性,结果:Percoll优选后均明显高于Percoll优选前(P均<0.001),结论:Percoll法优选精子后形态正常精子百分率和顶体酶活性增加。精液冷冻保存在国外则被称为“生殖保险”,但冻融过程及冷冻保护剂对精子都有不同程度的影响,顶体酶活性可在精液冻融后下降,说明冻融过程可能对精子的受精潜力有一定影响,但从另外一个角度也说明冻融后精子顶体酶活性指数可以作为检验精液冻融方案优劣的一项指标[29]。在精液冷冻保存过程中,速冷冻方法和缓冷冻方法对精子顶体酶活性没有影响,应用冷冻保护剂甘油—卵黄—柠檬酸钠(GYC)在保持顶体酶活性方面表现更优[30]。另外,张红国等[31]选取1O例健康生育男子精液,用Percoll密度梯度分离法和上游法优选精子;用3种冷冻保护剂进行冷冻;用孕酮诱导顶体反应(acrosome reaction,AR),结果发现Percoll法和上游法优选后,顶体反应率和AR释放的顶体酶活性均较优选前显著升高(P<0.05),但Percoll法和上游法优选组间比较差异不显著(P>0.05)。精子冻融后甘油组和GYC(甘油一卵黄一柠檬酸盐)组顶体反应率和AR释放的顶体酶活性均下降,与冷冻前比较差异均有显著性(P<0.01),GYCG(甘油一卵黄一柠檬酸盐一葡萄糖)组与冻融前组比较,差异不显著(P>0.05)。结论:优选后顶体反应率及AR释放的顶体酶活性增加,GYCG对精子顶体反应和AR释放的顶体酶活性有保护作用。 

 

五、抗生育药物

 

目前,顶体酶抑制剂是男子节育药物的研究热点之一,顶体酶在精子穿透卵子的包被中起到重要作用,抑制其活性可阻断受精。棉酚作为非激素类干扰生精的代表药物,其抗生育作用之一就是影响顶体酶的活性,国外实验研究表明大鼠精子在体外经浓度为2.5 mg -60mg/L的棉酚处理15分钟后,其穿透牛宫颈黏液的能力、精子活力和顶体酶活性都受到明显抑制,并且抑制作用依赖于棉酚的剂量与给药的持续时间[32]。Taitzoglou等[33]研究发现黄酮类化合物鞣酸也具备类似的抗生育效应,它也是通过抑制顶体酶活性干扰精子功能的,体外实验表明该物质亦具有浓度依赖性,只有浓度在50mmol/L以上时对顶体酶才起到抑制作用。Chaudhury等[34]用一种新型男性避孕药RISUG体外处理人的活动精子时发现,RISUG可以使精子的质膜几乎完全分解,造成顶体酶流失,影响精子功能从而达到避孕效应。国内赵亚南等[35]运用醋酸抽提取并纯化人精子顶体蛋白酶,用BAEE/ADH法测定不同浓度KF950作用后残余顶体酶的活性,在加入不同浓度KF950后,残余顶体酶的活性与KF950的浓度呈负相关(r=0.998),结论:KF950对人精子顶体蛋白酶具有很强的抑制作用。

 

六、   相关药理研究

 

Zervos等[36]研究发现维生素A对公羊的精子顶体酶活性也有影响,其将15只公羊随机分到A、B、C三个组,共观察20周,其中A组为对照组,每天每只羊给药12,500iu,B组为50,000iu,C组13周前不给药,第14周到实验结束每天给药150,000iu,结果B组顶体酶活性没有显著变化,C组从第9周开始下降,11周时下降幅度达到最大49%。Tsantarliotou等[37]报道肌肉注射地塞米松也可使公羊精子顶体酶活性降低,具体用3mg/kg剂量每4小时肌注一次,连续肌注四次,然后分别在第2、4天以及此后的每周做顶体酶活性定量监测,直到第11周为止,结果发现精子顶体酶活性在第7天至第28天间降低,而且在第7天时降低速度较快,这可能由于在附睾及附属性腺上存在糖皮质激素受体,地塞米松可以直接影响附睾液或精浆中顶体酶抑制剂的合成或释放。Kokolis等[38]观察发现植入药褪黑激素不仅可以提高公羊的精子顶体酶活性,而且不同季节有差异,表现为繁殖季节(秋季)比非繁殖季节(春季)有更大的提高。国内如周文隆等[39]应用活性钙治疗精子质量异常的男性不育者,用底物膜法测定精子顶体蛋白酶活性以及血清钙和精浆钙浓度等,结果表明活性钙能明显增加血清钙和精浆钙浓度,全面改善和提高精子质量,并有促进生精功能作用,尤其是对精子顶体酶活性异常者,活性钙有明显增强顶体酶活性的作用。

 

七、   传统医药

 

    传统医学治疗精液质量异常引起的男性不育有一定优势,如郑洪生[40]用曹氏活力生精汤加减对22名顶体酶活性低下的不育患者进行辨证治疗,经过60到90天后,化验达标17人,化验基本达标5人。陈琼等[41]采用液化生精汤加减及抗炎治疗精液液化不良合并顶体酶活力低下的患者80例;结果:精液液化不良得到明显改善,但顶体酶活力的上升则例数少而且缓慢。夏卫平等[42]发现中药制剂育精阴对实验性变态反应性睾丸炎(EAO)造成的顶体酶活性下降有显著性恢复作用,提示育精阴可以减轻EAO对精子顶体的损伤,对EAO造成的免疫损伤有修复作用。Yang等[43]采用少府逐瘀汤治疗36名慢性前列腺炎患者,用药前后分别检测精子顶体酶活性,结果提示顶体酶活性显著提高(P < 0.01)。

 

    八、其他

 

刘睿智等[44]对6名健康男性在不同禁欲时间分别做了精子顶体酶的检测,结果显示禁欲1~5d时,顶体酶活性是稳定的;而禁欲10d时,顶体酶活性明显下降,与禁欲1d时顶体酶活性比较有显著性差异(P<0. 05)。El-Segini等[45]研究表明,精索静脉曲张患者精子功能受到严重影响,顶体酶活性下降比率可达50%,但顶体反应不受影响,精液常规参数也正常。郭正辉等[46]对41名精索静脉曲张患者手术前后的精子顶体酶活性进行了对比性研究,结果提示:精索静脉高位结扎术后患者的精子密度、形态正常率、存活率、活动力以及精子顶体酶活性都较术前明显增高(P<0.05);手术前后精子顶体酶活性的变化与精子密度的变化以及精子形态正常率的变化呈正相关关系(P<0.05)。

 

九、小结

 

综上所述,有关顶体酶的研究逐年增多,大多数为阐述其机理及影响因素等,而涉及临床药物治疗方面较少,这可能和顶体酶活性测定的稳定性差有关。目前顶体酶试剂缺少质控品,这就造成了监测(质控)指标的不稳定,并对其广泛应用于临床造成了障碍。顶体酶活性测定是一项很有应用价值的精子质量评价指标,相信随着质量控制方法的逐渐成熟,顶体酶这个检测项目一定能广泛地运用于临床,有助于男性不育的诊断和治疗评价。

 

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杜鹏 副主任医师

广东省妇幼保健院 生殖健康与不孕症科

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