甲状腺激素和性激素对男性生育能力的影响

张振刚，李晓娜，王文娟，张永田，李斌业

精液质量为初步评估男性生育能力的重要指标。相关研究发现，近年来男性精液质量呈逐渐下降趋势，且主要表现为精子损伤［1］。目前受不孕不育困扰的育龄夫妇约有15%，而男方因素约占50%［2］。现关于睾丸生精功能的调控及影响精子产生微环境的研究主要是在下丘脑-垂体-睾丸轴的调控方面，而对于男性的甲状腺激素研究主要集中于生长发育、能量代谢、器官分化等。但越来越多的研究发现在睾丸中存在甲状腺激素受体［3-4］，提示甲状腺激素可能在睾丸功能中发挥重要作用。青少年发育过程中甲状腺功能减退可影响精子的形态和活力［5］，但甲状腺激素异常对男性生育能力的影响研究仍较少。Noli 等［6］在研究甲状腺激素对着床前胚胎线粒体功能及代谢的影响时发现，三碘甲状腺原氨酸（T3）可诱导核糖体和氧化磷酸化活性的转变，有助于线粒体呼吸链的组成和核糖体组装的稳定，从而影响生育能力。甲状腺激素异常也会影响下丘脑-垂体-睾丸轴的分泌，导致性激素的分泌紊乱［7］。本研究主要探究甲状腺激素、性激素相互平衡对男性生育能力的影响。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2021 年1 月—2022 年6 月就诊于青海省人民医院生殖中心的男性不育患者。纳入标准：（1）有规律性生活，性功能正常。（2）可手淫取精者。排除标准：（1）诊断为甲状腺功能亢进或减退者。（2）染色体异常者。（3）射精困难或者因精神紧张导致精液量较少者。（4）重度少精子或无精子症。（5）有明显影响精液质量的职业史者，如农药厂工人、铝厂工人、油漆工人等。（6）患有中度或重度精索静脉曲张、隐睾症、肿瘤、严重附属性腺感染等影响生育疾病。最终共纳入481 例，年龄22~45 岁，平均（33.89±4.66）岁。本研究所有患者均签署知情同意书并通过青海省人民医院伦理审批（受理编号：2021SLCJ2809）。

1.2 精液常规分析及生育力指数计算 患者禁欲2~7 d，采用手淫法取精，留置精液于光口杯中，按照世界卫生组织（WHO）第5 版标准［8］进行精液分析，精液常规分析指标包括：精子总数、精子浓度、精子前向运动率。精子形态学分析采用改良巴氏染色法，待玻片干燥后在光学显微镜100倍物镜下至少观察200个精子，分类计数精子的形态。正常精子头部呈椭圆形，长宽比1.50~1.75，顶体界限清晰，顶体占头部的40%~70%，其头、颈、中段和尾部均正常，除正常精子外，其余精子为畸形精子。记录畸形精子数并计算精子畸形率=（畸形精子数/所检测的精子总数×100%）。生育力指数=精子浓度（1×106/mL）×精子前向运动率（%）×精子正常形态率（%）。

1.3 精子DNA 碎片率检测 采用精子染色质扩散法，待玻片干燥后高倍显微镜下观察500个精子，计数存在碎片的精子数量。精子DNA碎片判定标准：精子头部仅产生较小的光晕或者无光晕，单侧光晕的厚度不超过精子头部最小直径的1/3。精子DNA 碎片率=存在DNA 碎片精子数/被观察精子数×100%。

1.4 甲状腺激素、性激素检测 患者于清晨空腹抽取静脉血5 mL，置于聚酯凝胶/二氧化硅添加剂真空采血管，抽血前嘱患者休息20~30 min。抽血后立即送检验科，采用化学发光法检测甲状腺激素［（游离T3（FT3）、游离四碘甲状腺原氨酸（FT4）、促甲状腺激素（TSH）］和性激素［黄体生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）、睾酮（T）、泌乳素（PRL）、雌二醇（E2）］，若检测结果异常则第2日进行复查。

1.5 分组 以正常甲状腺激素水平为界将患者分为低激素水平组61 例（FT3≤3.5 pmol/L 或FT4≤8.0 pmol/L）、正常激素水平组376例（FT3为3.5~7.4 pmol/L且FT4为8.0~16.0 pmol/L）和高激素水平组44例（FT3≥7.4 pmol/L或FT4≥16.0 pmol/L）。

1.6 统计学方法 采用SPSS 20.0软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间多重比较行LSD-t检验；非正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，多组间比较采用Kruskal-WallisH检验，组间多重比较行Kruskal-Wallis ANOVA 检验，相关性分析采用Spearman法。P＜0.05为差异有统计学意义。

Tab.1 Comparison of semen routine and fertility index between the three groups表1 各组精液常规及生育力指数比较

2 结果

2.1 各组精液常规及生育力指数比较 与正常水平激素组比较，低水平激素组前向运动率降低，高水平激素组前向运动率和生育力指数均降低，而畸形率升高（P＜0.05），见表1。

2.2 甲状腺素与男性性激素的相关性分析 患者FT3［5.84（5.37，6.34）pmol/L］与PRL［9.82（7.34，13.22）µg/L］水平呈负相关（P＜0.05），与T［3.98（3.26，4.81）µg/L］、FSH［5.05（3.55，6.68）IU/L］、LH［3.45（2.54，4.57）IU/L］、E2［26.00（21.00，32.00）IU/L］无相关性；FT4［11.29（10.01，12.48）pmol/L］与FSH、E2 水平呈负相关（P＜0.05），与T、LH、PRL、TSH 无相关性；TSH［2.32（1.68，3.40）mIU/L］与PRL 水平呈正相关（P＜0.05），与T、FSH、LH、E2 无相关性（P＞0.05），见表2。

2.3 T与相关激素比值与精液参数、DNA碎片率、生育力指数的相关性分析 T/E2［0.15（0.12，0.19）］与畸 形 率 呈 负 相 关（P＜0.01）；T/FSH［0.81（0.55，1.16）］与精子总数、精子浓度、前向运动率、生育力指数呈正相关，而与畸形率呈负相关（P＜0.05）；T/LH［1.22（0.82，1.64）］与精子总数、精子浓度呈正相关（P＜0.01）；T/PRL［0.40（0.27，0.57）］与畸形率呈负相关（P＜0.05），见表3。

Tab.2 Analysis of the correlation between thyroxine and male sex hormones表2 男性性激素与甲状腺素的相关性分析

Tab.3 Correlation between testosterone and related hormone ratio and semen parameters,sperm DNA fragmentation and fertility index表3 T与相关激素比值与精液参数、精子DNA碎片、生育力指数的相关性 （rs）

3 讨论

甲状腺激素是由甲状腺滤泡上皮细胞合成的酪氨酸碘化物，主要是T4 和T3，其广泛存在于各个细胞中，主要功能是调节人体蛋白、能量代谢，促进人体的生长发育等，而在人体主要起作用的是FT4 和FT3。目前认为甲状腺激素在睾丸发育过程中起重要调节作用［9］。近年来研究表明，成年男性甲状腺状态的改变与精子发生异常、性活动减少和生育障碍有关［10-11］。

La Vignera等［12］研究发现，甲状腺功能亢进会破坏大鼠精子生成，导致成熟停滞，损害线粒体活性，改变抗氧化系统，从而导致弱精子症。Romano等［13］发现，甲状腺功能减退症大鼠也表现出精子发生异常，表现为精子生成停止、活力降低和脂质过氧化而引起氧化应激增加。吴朝霞等［14］发现，当左甲状腺激素水平逐渐升高时线粒体膜电位高的精子比率显著提高，精子的凋亡与脂质过氧化显著降低，当左甲状腺激素水平达到2.9 pmol/L时作用达到最大，继续增加浓度则出现对精子的毒性作用，导致精子DNA碎片率升高，前向运动率降低。这与本研究发现当甲状腺激素水平升高后，前向运动率、生育力指数降低，畸形率升高结果一致，表明甲状腺激素水平升高可导致男性生育能力降低。本研究未纳入甲亢或甲减患者，可见甲状腺激素轻度异常即可影响男性患者生殖功能。

睾丸支持细胞可分泌T、抑制素B 等激素，在胎儿期器官分化到成人睾丸精管的生长和发育过程中起重要作用，为器官分化和睾丸后期的发育成熟提供微环境［15］。有研究发现，性成熟的动物生产精子总数最终取决于支持细胞的总数，支持细胞在性成熟后转变为成熟支持细胞，则不再有分裂能力［16］；但也有研究发现性成熟的啮齿类动物有一部分区域支持细胞仍然能够增殖，甚至进行有丝分裂［17］。Figueiredo等［18］给予雄性大鼠丙硫氧嘧啶的治疗，发现青春期前的过渡区支持细胞具有较高的有丝分裂活性，且对甲状腺激素水平高度敏感。青春期后过渡区有可塑性（细胞在不改变基因组的情况下，有对来自环境的信号进行表型变化的能力）的支持细胞可以被刺激增殖，并促进睾丸质量和精子数量增加，这种短暂的甲状腺功能减退可导致睾丸质量、支持细胞的数量和每日精子产量显著增加。本研究发现，甲状腺激素水平降低可导致精子前向运动率降低，但精子总数与正常激素水平组无差异，且对精子浓度、精子畸形率并无影响。这与既往研究不一致，可能与以下因素有关：人类睾丸中可能并不存在像小鼠睾丸中的过渡区；甲状腺激素水平降低组FT3与FT4 水平降低不显著，导致激素不能达到刺激睾丸过渡区支持细胞的增殖，因此需要在人类睾丸中深入研究。而以上研究表明甲状腺激素升高对男性生育能力影响较大。

本研究结果表明，FT3 与PRL 呈负相关，FT4 与FSH、E2 呈负相关，TSH 与PRL 呈正相关。王淑婵等［19］对甲状腺功能亢进及减退患者性激素水平分析发现，甲状腺激素水平对男性性激素影响作用不同，对FSH、LH影响较小，但对PRL影响较大，甲状腺功能异常患者常伴有高PRL血症。王金波等［20］研究发现，甲状腺功能亢进及减退男性患者的E2和PRL水平均明显高于正常人群，而对FSH和LH水平影响不明显。也有研究发现，男性甲亢患者LH、E2升高，T水平早期升高，但游离T水平降低，出现T/E2比例失调，抗甲状腺药物治疗后逐渐恢复正常［7］。

男性性激素水平的平衡是睾丸产生精子的重要前提，性激素水平的紊乱会导致生精微环境的紊乱，精子生成异常及成熟分化异常［21］。本研究发现，T/E2 与畸形率呈负相关，T/FSH 与精子总数、精子浓度、前向运动率呈正相关，T/LH与精子总数、精子浓度呈正相关。有研究发现，性激素之间的比值失衡可影响精液质量，导致男性生育能力降低［22］。江立玉［21］通过对116 例男性志愿者精液分析发现，T/LH与精子总数呈正相关，T/FSH 与精子数量和浓度呈正相关，与精子前向运动率呈负相关。徐惠明等［23］通过分析已婚男性性激素水平对精液参数的影响后发现，血清T/E2 与精子畸形率有相关性，但并不影响精子浓度及精子前向运动率，与本研究结果一致。但Gregoriou 等［24］研究发现，T/E2对精子总数和精子浓度有明显影响，且当比值小于10时精液质量会发生改变，同时对29例患者使用芳香化酶抑制剂治疗后，血清T/E2比值升高，精子总数、前向运动率均明显改善。这与本研究不同，可能与本研究纳入高E2患者较少，且E2水平较低无法对垂体起到负反馈作用有关。

本研究发现，甲状腺激素水平异常可影响精液质量，同时伴有PRL水平异常，且与甲状腺激素水平降低相比，甲状腺激素水平升高对男性生育能力影响更为明显。性激素水平之间的比值可影响男性精液质量，其中T/FSH 比值对精液质量的影响更加显著。对于甲状腺激素水平异常但未达到甲亢或甲减的患者也应注意其对男性不育患者精液质量的影响。