高原低氧环境对成年男性生精功能的影响

余伍忠，何 江，崔建华，王 瑞，高 亮，杨 柳，曹金军，高晓康，张占平

（1.兰州军区乌鲁木齐总医院 临床医学研究所，新疆 乌鲁木齐830000；2.解放军第十八医院 高山病 研究所，新疆 叶城844900；3.解放军第十二医院 检验科，新疆 疏勒844200）

高原低氧环境对人体功能具有多方面的负面影响，包括系统水平、器官水平、细胞水平、分子水平甚至基因水平等，是人们进行高原作业或执行任务时不得不面临的自然因素。目前，人们在预防、治疗高原肺水肿、脑水肿等高原急症方面取得了显著成效，但长期高原缺氧暴露对人体生殖功能产生的影响尚缺乏系统研究。

抑制素B（inhibinB，INHB）是由睾丸产生的糖蛋白激素，由两个亚单位共价连接而成，青春期前由Sertoli细胞分泌，青春期后由Sertoli细胞与各级生精细胞共同作用分泌［1，2］，从青春期中期开始，血清INHB与卵泡刺激素（FSH）形成稳定的负调控关系［3］，INHB选择性抑制垂体分泌FSH，被认为是男性精子发生的血清标志物［4］，可为各种生精障碍及睾丸功能受损程度提供参考［5］。为了解高原低氧环境对男性生精功能的影响，我们对同一批进驻高原的官兵，于上山前、上山后半年、上山后一年和下山后半年四个时间段，分别观察了不同海拔高度血清INHB水平及相关指标的变化，现报告如下。

1 对象与方法

1.1对象拟上高原换防某部男性官兵，共58人，年龄20.8±1.5岁。上山前（平原地区）海拔高度1 400m，上山后海拔高度5 100m以上。

1.2方法采用自身前后对照方法，对同一批进驻高原某部官兵，于上山前一个月、上山后半年、上山后一年和下山后半年四个时间段，分别观察不同海拔高度血清INHB水平、精液质量及精子运动参数变化。

1.3标本采集于上午8：00－10：00，按 WHO标准，手淫法收集全部精液于无菌容器中，取精后抽取静脉血5ml。精液、血液标本均置于37℃水浴箱中，精液标本1h内进行常规分析，血液标本分离血清后－20℃冻存待用。

1.4血清INHB测定按试剂盒 （Adlitteram Diagnostic Laboratories，ADL）说明操作，以标准品OD值（B）与标准品0点 OD值（B0）的比值（B／B0）为纵坐标，以标准品的浓度为横坐标，在对数坐标纸上绘制标准曲线，然后在标准曲线上查找对应的浓度范围，正常值＜150pg／ml。该方法敏感度为1.0 pg／ml，与INH A 交叉反应性约为0.1，批内、批间变异系数＜7%。

1.5精液常规分析采用计算机辅助精子分析系统（北京伟力公司），常规分析后500×g离心精液，分离精浆后－20℃冻存待用。

1.6统计学分析采用SPSS 10.0统计软件包进行双因素方差分析及相关性分析。

2 结果

2.1血清INHB浓度血清INHB浓度测定结果见表1，对同一批官兵，于上山前、中、后分别测定血清INHB浓度，结果显示，上山后半年血清INHB水平显著升高，至一年血清INHB仍然维持较高水平，到离开低氧暴露环境（半年）一段时间内，血清INHB浓度虽有下降，但尚未恢复到上山前的水平（表1、图1）。

2.2精液质量变化上山半年组与上山前相比，精子总数、精子密度、精子活力和精子活率显著降低，精液液化时间显著延长。上山一年组与上山前相比，精子活力和精子活率进一步明显减低，精液液化时间稍有恢复，而精子密度则大幅回升。在山上低氧暴露环境中，一年组与半年组相比，液化时间有所减少但差异无统计学意义，精子总数、精子密度明显恢复，精子活力和精子活率进一步显著降低。下山半年后，除液化时间仍然明显延长之外，其它指标均恢复至上山前水平（表1、图2）。

2.3精子运动参数变化上山半年后，精子的鞭打频率显著增加，直线性、摆动性和前向性显著降低，而精子的直线速度、曲线速度和路径速度略有升高。上山一年时，精子的直线速度、曲线速度、路径速度和侧摆幅度显著降低，但精子的前向性、摆动性、直线性及鞭打频率基本正常。下山半年后，精子的各项运动参数均已恢复到上山前状态（表1、图3）。

表1 精液质量、精子运动参数及血清抑制素B观察比较（n＝58）

图1 上山前后血清抑制素B水平变化曲线

图2 精液的质量变化

图3 精子运动参数变化

3 讨论

近年来，随着生物技术的发展，血清INH B在睾丸生精功能中的作用越来越受到重视。INHB与精子发生有着密切关系，其含量比FSH更能准确地反映睾丸生精小管的生精状态，是判断睾丸生精功能的敏感指标。INHB的正常参考值因各家所采用的检测方法和计算方法不同而报道不一，基本都在94－327pg／ml之间。本文INHB测定正常值＜150 pg／ml，所使用方法的敏感度为1.0pg／ml，与INH A交叉反应性约为0.1%，批内、批间变异系数＜7%。是一个敏感和特异的检测方法。使用该法对上山前、中、后的官兵，分别测定血清INHB浓度发现，上山半年后血清INHB水平即显著升高，至一年时血清INHB仍然维持在较高水平，到离开低氧暴露环境半年后，血清INHB浓度仍然未恢复到上山前的水平，说明高原低氧环境对机体生精功能造成的损害，在短期内尚无法完全恢复。同时分析精液质量及精子运动参数证实，急进高原时，低氧暴露因素对男性生精功能有较严重的影响，随着时间延长，受机体应急和调节机制作用，机体的生精功能可渐向好转，在脱离低氧暴露环境后，其生精功能趋于正常，但这种复原将是一个缓慢的过程。

目前，高原环境对男性生精功能影响的报道较少，也无直接的病因学及病理学数据，根据已有资料我们认为，①睾丸缺血缺氧是导致男性生精功能异常的重要因素。有研究表明，在大气含氧量较低的环境下，睾丸面临亚缺氧状态，而缺氧缺血睾丸的相应部位一氧化氮合酶含量明显升高，导致睾丸局部NO浓度增加。目前认为，高浓度的NO可以抑制精子的呼吸链［6］，抑制ATP合成酶活性，并且，过高的NO与呼吸链代谢生成的超氧阴离子反应可生成对精子毒性更高的亚硝酸根离子［7］，从而破坏雄性生精系统细胞的结构与功能。②氧化应激（OS）损伤是生精功能障碍的重要原因。在低氧暴露环境下，体内ROS的产生随海拔的增加而增强，而超氧化物歧化酶、谷胱甘肽等抗氧化酶的活性随海拔高度增加显著降低［8］。国内最新研究发现，低氧暴露条件下大鼠睾丸曲精小管在形态学上表现为管间间隙显著增大，TUNEL染色显示睾丸组织内凋亡细胞数目增多［9］。通过叔丁基过氧化氢诱导OS大鼠模型，人们发现睾丸组织细胞DNA片段化程度显著增加、caspase－3活化、p53表达显著上调等，睾丸、附睾抗氧化机能遭到破坏［10］。这些研究说明，OS诱发睾丸生殖细胞凋亡是导致雄性生殖机能损伤的重要途径。③辐射是影响生精功能的潜在诱因。研究表明，高原环境中的高强度辐射（包括紫外线、X线、微波、γ射线及红外线等）可以通过光敏化学反应诱导机体发生自由基代谢紊乱。④营养素缺乏是生精功能低下的重要环节。高原低氧应激反应会引起营养物质的大量消耗，同时降低机体细胞的抗氧化能力。陈东升等［11］对不同模拟高度大鼠营养状态的研究结果表明，SOD、维生素C、维生素E、微量元素Zn和Fe等代表机体抗氧化功能的营养素或相关物质均随海拔高度增加而降低。另有研究证实，缺乏微量元素Zn能影响下丘脑－垂体－睾丸轴功能，致使性腺激素分泌减少，而使睾丸发育不良，还可影响精子一系列酶的活性，致使精子形成过程发生障碍［12，13］。总之，精子生成是一个复杂的过程，高原缺氧环境存在多种对人体生殖功能产生负面影响的不利因素，只有对移居高原前后男性进行有关生殖机能相关的酶学、内分泌学、营养学以及分子生物学等指标进行系统、深入的研究，才能为移居人群的生殖功能防护、保健提供全面的参考。

［1］Christian P，Anderson AM，Skakkebaek NE，et al.Serum inhibin B，FSH，LH and testosterone levels before and after human chorionic gonadotrop in prepubertal boys with cryp torchidism［J］.Eur J Endocrinol，2002，147（1）：95.

［2］Marchetti C，Hamdane M，Mitchell V，et al.Inmunolocalization of inhibin and activin alpha and beta B subunits and expression of corresponding messenger RNA in the human adult testis［J］.Biol Reprod，2003，68（1）：230.

［3］Crofton PM，Evans AE，Groome NP，et al.Inhibin B in boysfrom birth to adulthood：relationship with age，pubertal stage，FSH and testosterone［J］.Clin Endocrinol，2002，56（2）：2152221.

［4］胡毓安，黄宇烽.精子发生的血清标志物—抑制素B［J］.中华男科学杂志，2002，8（1）：57.

［5］Bohring C，Krause W.Serum levels of inhibin B in men with different causes of spermatogenic failure［J］.Andrologia，1999，31（3）：137.

［6］Zini A，O’Bryan MK，Magid MS，et al.Immunohistochemical localization of endothelial nitric oxide synthase in human testis，epididymis，and vas deferens suggests a possible role for nitric oxide in spermatogenesis，sperm maturation and programmed cell death［J］.Biol Reprod，1996，55（5）：935.

［7］Weinberg JB，Doty E，Bonaventura J，et al.Nitric oxide inhibition of human sperm motility［J］.Fertil Steril，1995，64（2）：408.

［8］侯少范，王五一，李海蓉，等.高原环境因素与自由基反应［J］.地理科学进展，2006，25（1）：82.

［9］Liao W，Cai M，Chen J，et al.Hypobaric hypoxia causes deleterious effects on spermatogenesis in rats［J］.Reproduction，2010，139（6）：1031.

［10］Kalia S，Bansal MP.Regulation of apoptosis by Caspases under oxidative stress conditions in mice testicular cell：in vitro molecular mechanism［J］.Mol Cell Biochem，2009，322（1－2）：43.

［11］陈东升，杨家驹，石元刚，等.不同模拟高度对大鼠营养状态的影响［J］.第三军医大学学报，1999，21（2）：123.

［12］王 瑞，张卫星，郑 涛，等.不育男性精浆酸性磷酸酶和锌与精液参数分析［J］.中华男科学杂志，2006，12（1）：36.

［13］Henkel R，Bittner J，Weber R，et al.Relevance of zinc in human sperm flagella and its relation to motility［J］.Fertil Steril，1999，71（6）：1138.