梨形头畸形精子致病机制及相关研究进展*

贾烨菻，吴应碧，余 林，应丽娟，郑 艳，徐金艳，杨婷婷，李福平

1.四川大学华西第二医院 生殖男科(成都 610061)；2.西部妇幼研究院出生缺陷与相关妇儿疾病教育部重点实验室(成都 610041)

夫妻双方在无避孕措施性行为的情况下，两年未受孕可诊断为不育症[1]。不育症在育龄期夫妻中发病率约15%，不育原因中约20%为男方因素、34%为女方因素、38%为双方混合因素、8%为先天性原发因素[2-3]。男性不育病因复杂，研究[4-5]表明，畸形精子是造成男性不育的原因之一。精子形态学分析是一项评价男性生育力的常规项目之一，有研究[6-7]显示，精子形态学分析可预测自然受孕[8-9]、宫腔内人工授精、体外受精[10-11]的结局。

根据世界卫生组织发布的《人类精液检查与处理实验室手册》第5版标准[12]，通过观察从女性生殖道，特别是性交后宫颈黏液回收的精子[13]，或者从卵透明带表面回收的精子[14]，此类具备潜在受精能力的精子被定义为正常形态精子。正常精子头部是光滑、轮廓规则，大体呈椭圆形[12]。目前梨形头精子被认为是一类头部形似梨状、畸形的精子形态[12-13，15]。1971年美国学者Eliasson最早发现人类精液中的梨形头精子，并分别于1975年、1981年报道了进一步研究[16-18]：梨形头精子的形状是介于卵圆形和锥形之间的精子形状。丹麦学者Blom[19]于1973年发现不育公牛精液中含有梨形头精子，并怀疑这是导致公牛不育原因之一，随后开始区分梨形头以便进一步研究。1975年，捷克学者Maretta[20]发现公鸭精液中含有梨形头精子，未观察到精子核区扭曲现象。1990年，美国学者Graham等[21]发现采用过滤手段可减少公牛精液中梨形头和折尾精子比例，并最终使低生育公牛的生育概率从61%上升至67%。

早期研究中，多位学者[16-18,22]提到梨形头精子，但并未对其进行更多细节描述，仅提供图片说明此类形似梨状的精子为梨形头精子。《人类精液检查与处理实验室手册》第5版也未对梨形头做明确文字描述[12]，且缺乏临床意义的阐述[23]。笔者根据上述文献将梨形头精子总结为：经改良巴氏染色后，在光学显微镜下观察到的顶体区相对正常或膨大，同时顶体后区(或核区)收窄的一类精子。Zhu[24]认为：梨形头精子为一类顶体后区狭窄形成梨状的精子，梨状外观可有细微变化，并以高清扫描电子显微镜(SEM)图谱展示。Menkveld等[13]认为梨形头属于延长头。美国学者Dubin等[25]对梨形头的认知与其他学者相反，认为梨形头精子是正常形态精子头部的侧面观，呈顶体区收窄且核区膨大的形态特征，若误判这类精子为梨形头会造成正常精子百分比假性降低，并认为不同染色方法对梨形头识别有影响。国内学者认为识别梨形头精子存在较大主观性差异，有研究[26]报道，比较3位形态阅片超过10年的技术员对5 296个精子的判断结果显示：3位技术员识别的梨形头精子数差异巨大(n=185，82，262， CV=51.22%)，两两人员间对梨形头的判断符合度没有相关性(coefficient=0.134，0.303，0.199)。

有研究[27]认为，梨形头精子的临床表现是顶体区相对正常或膨大，且顶体后区(或核区)出现严重收窄或延长的一类精子。但由于梨形头精子存在细微差别且识别难度较大，目前实验室对梨形头的识别差异较大。本文将对梨形头精子的发现和认识、形态学特征、致病机制及相关研究进展进行阐述，分析梨形头精子对辅助生殖的影响，从而增强实验室对梨形头精子检测的重视程度，为临床提供有效参考。

1 临床表现

1.1 流行病学

1988年，丹麦学者Jelnes[28]发现强化塑料工人精液中梨形头精子百分比明显高于已生育男性(39% vs. 23%，P<0.05)，提出苯乙烯等有害化学物质(部分为致癌物质)可造成梨形头精子增高。一项对生育男性(n=60，妻子妊娠1～3月)和不育男性(n=114，备孕2年未育)的研究[22]显示，98.2%不育男性精液中检出梨形头精子，100.0%生育男性精液中检出梨形头精子，但低生育男性梨形头精子百分比明显高于生育男性[(22.0±14.9)% vs.(13.0±7.8%),P<0.001)]。在某些疾病下梨形头精子比例较高，Toth[29]发现1例泌乳素分泌型垂体腺瘤患者精子形态学检出90%的精子为顶体区“气球样”膨大、核区纵向延长、颈部含有过量胞浆残留的梨形头精子，在经蝶窦探查垂体窝并切除腺瘤2个月后，患者正常精子形态比例显著上升，1年后精液中的梨形头精子完全消失。Ramaraju等[30]分析1 285例非肥胖男性和肥胖男性(体重指数>30 kg/m2)精子形态结果发现，肥胖男性比非肥胖男性梨形头精子比例高(1.36±0.65)%(P<0.05)。

1.2 梨形头精子与精液参数的关系

已有学者[16-18，22，27]发现，梨形头精子常同时伴随颈部异常、过量胞浆残留和卷尾，梨形头精子百分比与无头精子、小顶体精子、不定形头精子百分比均呈正相关(P<0.05)，提示梨形头精子与无头精子、小顶体精子、不定形头精子可能存在类似的精子变形过程异常，所以梨形头精子比例增高可造成多重异常指数(MAI)和精子畸形指数(SDI)的升高。由于梨形头精子数量与卷尾精子比例呈正相关[22]，卷尾精子无摆动能力，故可能会造成精子活力相关参数(前向运动精子百分比、精子活动直线性等)下降。Rousso[22]报道，梨形头精子比例高的男性精子浓度(22.0±20.3)×106/mL vs. (77.0±27.7)×106/mL 和活力(31.0±15.5)% vs. (60.0±9.3)%均较正常人群组低。Mangiarini等[31]使用末端脱氧核苷酸转移酶荧光素法检测精子DNA碎片率并放大4 400倍判定精子畸形种类，结果显示，梨形头精子与正常形态精子的DNA碎片率比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

1.3 梨形头精子的结构及蛋白表达

梨形头精子以顶体膨大且核区两侧缩窄为主要形态特征。Toth[29]认为梨形头精子的头部显著拉伸延长，其中以核区纵向延长为主。Maree等[32]使用不同染色方法发现，梨形头精子顶体面积百分比大于正常精子的顶体面积百分比，但梨形头精子顶体纵轴长度并未显著增大。

2013年，Shojaei Saadi等[33]利用液相色谱和串联质谱法分析了公牛的梨形头精子蛋白表达发现，关于精子获能、精卵识别、精子细胞骨架等相关蛋白在梨形头中表达降低；抗氧化活性、凋亡及新陈代谢的相关蛋白在梨形头中表达上升；另外，梨形头精子的活性氧物质、泛素化蛋白明显高于正常对照组，而含有高泛素化蛋白的梨形头精子反映了当梨形头精子在附睾成熟时，附睾对畸形精子的异常蛋白有降解反应。

1.4 梨形头精子产生的原因

1992年Rosenbusch等[34]提出，细胞发生过程异常与畸形精子的产生没有绝对关系，虽然有些异常精子形态与精子染色异常相关，但精子形态异常并不能证明一定发生精子染色体异常，精子染色体异常也不一定会产生异常形态精子。对梨形头精子产生的原因研究亦有争议，梨形头精子与其他畸形精子(无头、小顶体、不定形头精子)常同时出现且具有相关性，提示梨形头精子产生的原因可能是精子变形过程的异常[22]。泌乳素分泌型垂体腺瘤患者的精液中会有高比例梨形头精子，切除肿瘤后泌乳素和梨形头精子比例均显著降低，提示高泌乳素水平可能导致梨形头产生[29]。Soler等[35]研究了前列腺癌患者切除术后的附睾，附睾近段至远端的9个穿刺点得到的精子呈现头部高度、宽度、面积、周长逐渐减小的趋势，结果表明，精子在附睾中实现变形，穿刺出的精子中包含梨形头、长头、瘦头等异常形态精子，说明在附睾中已产生梨形头，梨形头可能产生于更早的精子发生过程。Fenster等[36]报道，近期亲人离世造成的压力会造成精子活力降低及包括梨形头在内的核区延长精子比例增高，说明情绪剧烈变化和心理压力增加也会造成精子形态异常。

2 梨形头精子对生育结局的影响

精子形态学与男性生育力的关系经过半个世纪的研究，争论从未停歇，对精子形态的认识也不断更新。有学者[37-39]认为，精子形态是评价男性生育力水平的重要指标，也有学者[40-42]质疑精子形态对男性生育力有负面影响。

2.1 自然生育

Jeulin等[43]发现在体外试验中，梨形头精子可以像正常形态精子一样穿过宫颈黏液。1992年Liu等[44]在光学显微镜下观察到:有22.7%的卵子透明带上结合了畸形精子(包括小头、梨形头、锥形头、不定形头)，其中梨形头占47%，提示梨形头精子可以与人卵子透明带结合，并分析原因可能为梨形头精子的顶体较其他畸形精子的顶体更类似于正常精子顶体，并且可能有穿过卵透明带的能力。虽然结合卵子的梨形头精子百分比与卵子受精率呈反比，但也有1名受试者(梨形头精子百分比占61%)有5/11的卵子体外受精成功。

2017年Whitcomb等[45]对427例男性精液参数与其所生新生儿体重(birth weight, BW)的线性混合模型分析显示：BW与受试者梨形头精子百分比呈负相关；BW与顶体面积占头部百分比间比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2 辅助生殖结局

3 小结与展望

通过查阅近20年的研究报道发现，最近关于梨形头精子的研究[39]来自2018年，说明对梨形头的研究尚需跟进。梨形头精子做为一类特殊的畸形精子，在形态分析中具有单独评价分析的临床意义，其形成原因和临床价值众说纷纭。另外，由于梨形头的顶体形态与正常精子的顶体形态类似，顶体功能是否对妊娠结局有不良影响仍需进一步行顶体功能试验以确认；梨形头核区比正常形态精子的核区更狭窄，故核染色质浓缩过程可能存在异常，未来尚需对梨形头的染色质异常或基因是否突变做相关探索。目前梨形头精子对男性生育力的影响和妊娠结局仍有较大争议，需加强男科实验室对梨形头精子的认识和分类，并开展相应精子功能试验予以探究，为临床提供有效的实验室支撑数据。