长期暴露于可吸入颗粒物对男性精子质量影响

冯永琦 罗 慧 胡雅平 李 涛 李朝彬 姜丽丽*

1.陕西省宝鸡市妇幼保健院(721000)2.陕西省榆林市星元医院

环境可吸入颗粒物(PM)的暴露对生殖健康的影响受到广泛关注[1-2]。有研究认为精液质量差与体内PM暴露有关[1],是引起不孕的一个重要原因。美国一项研究表明,PM2.5或PM10对精液质量均无显著影响[3]；而中国和波兰的两项研究发现PM与精子形态下降显著相关[4-5]。基于精子的发育周期,大多数研究集中在精液收集前约90天的空气污染[6]。然而人们对PM的接触史是漫长的,长期低剂量暴露可能会导致严重的精子质量下降,而关于这方面的研究目前却十分有限。因此,本研究收集长期暴露于PM的男性精液,拟分析PM对于精子质量的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2017年10月—2018年12月在本院生殖中心接受辅助生殖技术手术且两年内未更换居住地男性为研究对象。排除标准：患有性传播疾病、腮腺炎、尿道手术、睾丸手术、附睾手术、输精管切除术、少精症、精索静脉曲张、染色体异常。本研究经院伦理委员会批准,研究对象均签署知情同意书。

1.2 PM2.5 的测量

基于卫星AOD数据建立一个高分辨率(1×1km)时空模型测量地面PM2.5浓度。问卷调查获取研究对象住址并编码形成纬度和经度,计算特定地址的月和年平均PM2.5浓度,以2年平均PM2.5浓度作为本研究的长期PM2.5暴露指标。

1.3 精子质量测量

所有研究对象在取精前禁欲2～7d,无菌容器收集精液。由专业技术人员分析精液质量,包括精子浓度、精子总活动力、前向运动精子数和精子形态学。参考标准采用相关手册[7]。

1.4 统计学方法

采用R3.2.2统计分析。使用多变量线性回归模型评估PM2.5暴露每增加5μg/m3与每个精液样本质量参数间关系。该模型校正如下变量：年龄(岁)、教育(高中及以下、大学及以上)、吸烟状况(不吸、戒烟和吸烟)、饮酒量(是、否)、职业接触灰尘和有机溶剂(是和否)、季节、禁欲时间(天)及环境温度。P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

纳入研究783名男性,年龄30.3±5.1岁；文化程度为高中及以下323例(41.3%),大学及以上460例(58.7%)；吸烟198例(25.3%),已戒烟110例(14%)；饮酒730例(93.2%)；有职业暴露124例(15.8%)例,其中灰尘45例(5.7%),有机溶剂659例(84.2%)；精子测量季节,春(3、4、5月)114例(14.6%),夏(6、7、8月)294例(37.5%),秋(9、10、11月)244例(31.2%),冬(12、1、2月)131例(16.7%)；采样禁欲时间4.3±1.4d。

2.2 PM2.5 对精子质量的影响

PM2.5每增加5μg/m3与精子浓度降低及正常精子形态百分比降低显著负相关(P<0.05),与精子总活力和前向运动(PR)精子无显著相关性(P>0.05)。见表1及图1。

表1 PM2.5 对精子质量的影响

图1 PM2.5 与精液质量关系的线性图

3 讨论

不孕不育中男性因素占50%[8]。环境因素,尤其是空气污染物被认为是造成精液质量恶化的潜在因素之一[9]。PM是最主要的空气污染物,其引起的氧化应激反应可能干扰精子的发生。目前,只有少数小样本研究分析了环境PM对男性精液质量的短期影响,并未得出一致结论[4,10-11]。本研究针对长期暴露于PM对男性精子质量的影响进行探讨。

捷克Teplice项目以及中国和波兰的两项研究均发现空气污染与精子正常形态之间的负相关关系[4,5,12]。但上述研究只分析了3个月的PM浓度,而没有考虑到长期PM暴露对精子质量的影响。美国有3项研究显示PM的平均暴露时间从每天到3个月不等,并未发现PM暴露与精子质量有明显的相关性[3,13-14],汉森等[3]将这种不相关归因于相对较低的空气污染水平。本研究以2年平均PM2.5浓度作为研究对象长期PM暴露指标,结果发现PM2.5每增加5μg/m3与精子浓度降低和正常精子形态百分比降低有显著相关性,提示PM暴露时间的增加可能会对精子质量产生更大影响。

PM影响精子质量的机制尚不完全清楚,可能与氧化应激反应增加,产生过量活性氧(ROS)有关。ROS及其代谢产物可以破坏DNA、脂质和蛋白质,改变酶系统和细胞凋亡,造成精子功能障碍,最终导致精液质量下降[15]。此外,PM2.5可携带多种微量元素和多环芳烃。其中金属铅和镉等对精子产生毒性作用已在研究中得到证实。PAHs是一组包含多种内分泌干扰物的化合物,也可以通过其对下丘脑-垂体轴和睾丸精子发生的影响引起精子的改变。

综上所述,长期暴露于PM2.5能降低精子浓度和正常精子形态百分比,导致男性不育的发生。