精子DNA碎片指数与精液常规参数及精子运动参数的相关性分析

常椿欣 吴正沐 王彦林

上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院，上海交通大学医学院出生缺陷与罕见病临床研究院，上海市胚胎源性疾病重点实验室( 200030)

精子是遗传物质的载体，精子DNA是影响胚胎质量、发育和着床的关键因素[1]。因此，精子DNA的完整性对成功妊娠和遗传物质传递至关重要。精子生成是一个复杂的过程，在这个过程中异常染色质包装可能会导致精子DNA碎片化(SDF)[2]。精子DNA碎片指数(DFI)是指发生DNA链断裂的精子占全部精子的百分比。本研究旨在观察精子DFI与年龄、精液常规参数及精子运动参数的相关性，探讨精子DFI对男性生育力评估的意义。

1 对象与方法

1.1 研究对象

收集2019年3月-2020年3月在本院就诊的616例男性的流行病学信息及精液样本。616例男性年龄25～50岁，经检查后排除染色体核型异常、Y染色体微缺失、精索静脉曲张、隐睾、附睾损伤、生殖系统炎症以及阻塞性无精子症等疾病，且无特殊病史及家族史，无长期吸烟史和酗酒史。

1.2 方法

1.2.1精液常规参数及精子运动参数检测禁欲2～7d后手淫法收集精液。依据世界卫生组织(WHO)第5版《人类精液检查与处理的实验室手册》标准，选用美国汉密尔顿精子质量分析仪检测精液，获取精液常规参数及精子运动参数等数据。

1.2.2精子DFI检测采用精子核完整性染色试剂盒(浙江星博生物科技股份有限公司生产)，检测仪器为ACEA NovoCyte流式细胞仪。将液化的精液稀释至100μl，精子细胞浓度为(1～2)×106个/ml，经酸处理后使用吖啶橙染料染色。异常精子核染色质为红色或橙黄色荧光；正常精子核染色质为绿色荧光。若红光值比例增高，说明精子核完整性程度降低。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 基本情况

DFI<15%组207例，15%≤DFI<30%组187例，DFI≥30%组222例。616例对象年龄(36.2±6.8)岁，其中DFI<15%组年龄(33.0±4.8)岁，15%≤DFI<30%组(36.9±6.6)岁，DFI≥30%组(38.6±7.4)岁。616例DFI(24.7±15.8)%，其中DFI<15%组(5.9±3.1)%，15%≤DFI<30%组(26.1±3.5)%，DFI≥30%组(41.0±8.5)%。3组精液常规参数和精子运动参数。见表1。

2.2 不同DFI组别精液参数分析

3组年龄有差异(P<0.01)。3组的精液常规参数中前向运动精子率、非前向运动精子率、不动精子率、活动率、前向运动精子浓度、非前向运动精子浓度、不动精子浓度、前向运动精子总数、非前向运动精子总数以及不动精子总数有差异(P<0.01)，精子总数、精子浓度及精子头部宽长比间无差异。3组精子运动参数中曲线速度(VCL)、直线速度(VSL)、平均路径速度(VAP)、直线性(LIN)、头部侧摆幅度(ALH)、前向性(STR)及鞭打频率(BCF)有差异(P<0.01)，而摆动性(WOB)无差异(P>0.05)。见表1。

表1 不同DFI组别精液常规参数及精子运动参数比较

精子参数 DFI<15%组 15%≤DFI<30%组 DFI≥30%组 tP精子头部宽长比0.68±0.070.67±0.080.68±0.091.100.58VCL(μm/s)107.78±24.2286.72±23.4786.83±27.1184.89<0.01VSL(μm/s)54.43±14.7844.23±15.0146.08±16.5844.23<0.01VAP(μm/s)67.27±14.1154.10±14.6055.18±17.0483.82<0.01LIN(%)51.9±9.852.4±11.054.4±10.99.42<0.01ALH(μm)5.43±1.354.57±1.294.44±1.5259.35<0.01STR(%)78.8±8.078.9±11.181.1±10.616.22<0.01BCF(Hz)25.19±3.7426.42±6.9831.51±50.9315.66<0.01WOB(%)63.7±6.463.7±7.064.6±7.35.020.08

2.3 精子DFI与参数的相关性分析

精子DFI与年龄呈正相关(r=0.35，P<0.01)。精子DFI与不动精子率、不动精子浓度、不动精子总数呈正相关；与前向运动精子率、非前向运动精子率、活动率、前向运动精子浓度、非前向运动精子浓度、前向运动精子总数、非前向运动精子总数呈负相关；与精子总数、精子浓度和精子头部宽长比无相关性。精子DFI与LIN、STR和BCF呈正相关，与VCL、VSL、VAP和ALH呈负相关，与WOB无相关性。见表2。

表2 精子DFI与精液常规参数和精子运动参数的相关性分析

3 讨论

精液常规参数分析是评价男性不育因素的一个重要标准，但是有研究发现15%不育男性的精液常规参数正常[3]，为了更好的对男性不育患者精液质量进行评估，可对精子DNA完整性进行检测。

随着初育年龄的延迟和三胎政策的实施，高龄男性生育问题日益严峻。随着年龄的增长，男性的生育能力有所下降。王甩艳[4]和庾伟坚等[5]的研究都发现男性年龄和精子DFI呈显著正相关，与本研究结果一致。男性衰老会使精子的遗传和表观遗传变化，通过对精子质量和数量以及性器官和下丘脑-垂体-性腺轴的不良影响，损害男性生殖功能[6]。低浓度和中等浓度的活性氧参与抗感染因子的细胞防御、信号转导，以及羧化作用、过氧化作用和核糖核苷酸还原等反应；高水平的活性氧会导致各种细胞损伤如DNA断裂等[7-8]。在男性年龄增长过程中，活性氧的过度积累导致氧化应激增加，高氧化应激可导致精子DNA损伤和凋亡增加，最终导致精子活力丧失[9-12]。

精液常规参数常用于男性生育力评估和男性生殖系统疾病的辅助诊断。帅俊等[13]发现精子DFI和精子活动率、前向运动精子百分率呈负相关，冯玲等[14]研究发现精子DFI与精子浓度不相关，与本研究结果具有一致性。

精子运动参数的临床应用是一个值得关注的问题。VCL、VSL、VAP、ALH可以预测宫内受精和体外受精的结果[15-16]。Aghazarian等[17]对122名男性精液的运动参数和精子DFI相关性进行检测分析，发现VSL、VCL、STR、BCF等与精子DNA损伤显著相关。武学海等[18]的研究发现精子DFI与VSL、VCL呈明显负相关性，与本研究一致。

Boushaba等[19]的研究中，所有精液常规参数异常的患者DFI>18%，高DFI组97.73%的男性至少有一个精液常规参数异常，低DFI组只有30%的男性至少有一个精液常规参数异常，间接证明了精液常规参数异常与精子DNA碎片的增加有关。睾丸和睾丸外因素都可能导致精子DNA的损伤，精子DNA碎片化的损伤原因也可能导致精子数量、活力或形态异常。如果精子DNA碎片化是由于精子发生过程中的DNA损伤未能修复，也可能导致其他生精指标异常，造成精液常规参数异常。先前的研究指出，活性氧影响富含不饱和脂肪酸的精子膜的脂质过氧化，从而影响精子运动参数[20]，同时活性氧也可以造成精子DNA的损伤，也从侧面提示了精子运动参数和精子DFI可能存在的相关性。

同时应注意，并不是所有的精液常规参数和精子运动参数都与精子DFI相关或强相关，提示可利用精子DFI与精液常规参数及精子运动参数存在的相关性和非相关性，协同评估精子质量。

先前的研究发现，精子DFI增高可降低体外受精(IVF)的受精率、妊娠率，并影响胚胎质量[21]，精子DNA损伤会影响顶体功能及体外受精-胚胎移植助孕结局[22]。赵天祺等[23]对781例IVF周期研究发现，DFI低水平组的优质胚胎率、囊胚形成率、优质囊胚率高于DFI高水平组，且精子DFI升高，临床妊娠率降低。

同时，精子DNA完整性降低可能导致偶发或反复自然流产。伊朗的一项研究表明，与无不孕或流产史妇女的配偶相比，反复自然流产妇女配偶的精子DNA断裂水平显著增高，提示特发性反复自然流产与精子DFI存在关联[24]。英国的一项研究表明，与正常生育的对照组相比，流产妇女男性伴侣精子DNA损伤明显增高，精子DNA损伤可能成为自然受孕或辅助受孕后偶发性流产和复发性流产可靠的生物标志物[25]。

通过大人群样本的检测和数据分析，本研究系统性的分析了精子DFI与年龄、精液常规参数及精子运动参数的关联性。提示精子DFI可以作为评估男性不育的较好指标之一，用于指导临床治疗和预测辅助生殖的妊娠结局。