精子体外操作过程中的氧化应激及其对精子功能和胚胎发育的影响.pdf

中国性科学 年 月第 卷第 期 ，【通讯作者】刘双，：男科与性医学精子体外操作过程中的氧化应激及其对精子功能和胚胎发育的影响孟庆艳刘双赵竃朋沈阳菁华医院生殖实验室，沈阳 【摘要】在线粒体呼吸过程中产生的低水平活性氧（）在几种信号通路中起着关键作用。氧化应激（）发生时 超过了细胞的抗氧化清除能力，导致细胞损伤。本文主要总结精子体外操作过程中的 及其对精子功能和胚胎发育的影响。【关键词】氧化应激；精子功能；胚胎发育【中图分类号】【文献标识码】，【】（）（）【】；世界卫生组织（，）将不孕不育定义为在持续进行正常且无保护措施的性行为后 个月内无法怀孕。全球约有 的夫妇受到不孕不育的困扰，其中男性因素约占 。男性不育的原因很多，包括遗传原因（如严重少精子症和非梗阻性无精子症患者的 染色体缺失）、精索静脉曲张、生殖道感染、抗精子抗体的存在、非梗阻和梗阻性无精子症、性腺功能减退等 。氧化应激（，）和精子 损伤已显示出与多种形式的男性不育密切相关 。事实上，在 不育男性射出的精液中，其活性氧（，）水平升高，抗氧化能力降低 。因此，最近一个新的名词术语，即男性氧化应激不育（，）出现，用于描述具有异常精液特征和 的不育男性 。事实上，精子中 的产生在氧化还原信号中具有生理作用，并驱动精子中的一些生理活动，如运动性激活、瞬时精子 输卵管粘连、获能、顶体反应和精子卵母细胞融合 。当精液中的 水平超过抗氧化剂的防御能力时，就会产生 状态。在包括不孕不育等的多种疾病中起着关键作用，也明显受到环境和生活方式因素的影响。其不仅会损害女性和男性的生殖健康，还会对后代产生表观遗传效应 。?精子中?的来源精子中 的来源多种多样，如超氧化物 、过氧化氢、一氧化氮 和过氧亚硝酸盐。线粒体是精子中 的主要来源之一 。来源于线粒体凋亡通路，据报道，该通路可因磷酸肌醇信号通路的功能障碍而激活 。此外，线粒体膜富含多不饱和脂肪酸，这是 的优先底物，引发脂质过氧化和高活性脂醛的生成。它们与电子传递链（）蛋白共价结合，在一个自我延续的循环中加强线粒体 的产生，并损害精子能力和 完整性 。未酯化的不饱和脂肪酸是人类精子中强大的 诱导剂，这一事实也表明脂氧合酶在这一过程中发挥了作用 。已有研究表明了己糖 磷酸途径在精子产生 中的作用 。在人类精子中，的产生与葡萄糖 磷酸脱氢酶的存在高度相关，葡萄糖 磷酸脱氢酶是控制己糖 磷酸途径活性的关键酶 。?在精子生理学中的作用氧化还原信号通过产生低水平的 参与精子 中国性科学 年 月第 卷第 期 ，的几个生理过程，如瞬时精子 输卵管黏附、获能、顶体反应及与卵母细胞膜的融合。协调精子获能相关生理变化的两个主要事件是酪氨酸激酶（）家族激酶的激活，从而抑制丝氨酸 苏氨酸（）磷酸酶途径，以及碳酸氢盐和钙离子对环磷酸腺苷（）通路的激活。下游的变化，如细胞内 的升高和膜的超极化，被认为是通过调节特定的精子通道来增加细胞内的钙离子。这种增加对于诱导精子过度激活、顶体反应和发展使卵母细胞受精的能力是必不可少的。半胱氨酸残基硫醇基的氧化还原调节是调节与获能相关的不同精子蛋白所必需的 。在一些物种中，精子暂时附着在输卵管上皮峡部衬里的上皮细胞上。这种黏附会选择高质量的精子，并保持其受精能力，直至排卵周释放，这使得它们能够向输卵管壶腹迁移以进行受精。在整个获能过程中，超氧化物、过氧化氢、一氧化氮和过氧亚硝酸盐的浓度逐渐升高。受 调控的获能早期事件是超氧化物和一氧化氮激活腺苷环化酶，从而导致细胞内 的增加，然后是蛋白激酶 的激活，这对靶蛋白的酪氨酸磷酸化是必不可少的 。与特定 有关的后期获能分子事件包括丝裂原活化蛋白激酶（）、细胞外调节激酶（）、磷脂酰肌醇 激酶 丝苏氨酸蛋白激酶（）通路和酪氨酸磷酸化。过度激活是获能的一部分，是精子成功通过卵丘和透明带及受精所必需的。过度激活是一种高幅度、头部侧移增加、鞭毛不对称运动的现象。这种运动性变化依赖于 介导的鞭毛蛋白酪氨酸磷酸化，而简单地将获能精子暴露于 会增加过度激活。?对精子功能的影响由于精子中多不饱和脂肪酸含量高，细胞内抗氧化酶缺乏，修复能力有限，因此精子容易受到 的影响。特别是精子质膜中高含量的多不饱和脂肪酸不仅调节了膜的流动性，而且也是 攻击的首选底物。事实上，精子质膜的脂质过氧化多不饱和脂肪酸是男性不育最先发现的氧化损伤。过氧化产生的高活性脂醛与蛋白质和 形成加合物，通过与 蛋白结合诱导精子线粒体功能障碍。这加强了线粒体 的产生，损害了精子活性和 完整性，导致精子基因组发生突变。人类辅助生殖技术（）过程会产生精子 虽然配子本身有可能产生 ，但在 过程中，也可能是由几个外部因素引起的，如可见光暴露、离心法、冷冻保存、培养液、张力、和温度。精子的体外操作主要包括从精浆中分离细胞，精浆中含有几种保护性的酶和非酶抗氧化剂，以及具有强大抗氧化活性的低分子化合物 。由于精液中细胞内 的主要来源是白细胞和具有异常头部形态、细胞质滞留的未成熟精子，通过精子选择去除这些 来源可以减少精子 碎片率（）和其他氧化损伤 。在精子的体外操作过程中，有几个因素可以产生 。（）当精液与培养液混合时，精浆中的抗氧化剂被去除；（）离心过程中对精子和细胞产生的剪切力导致产生 ；（）在迁移之前，精子在颗粒中与白细胞和畸形精子一起紧密堆积了不同的时间，这两种细胞都会产生 。产生的水平取决于离心力的严重程度和持续时间。此外，离心法也会增加 。随着 的不断发展，新的精子选择技术层出不穷，包括使用 结合珠的磁性细胞分选（）、胞浆内形态选择精子注射（）和使用透明质酸结合（）的生理性卵胞浆内单精子注射（），上述方法均可用于选择染色质完整的高质量精子 。然而，这种选择过程对 结果是否有益仍存在争议 。这些技术需要更长的培养或处理时间，而 和温度的变化，以及暴露在显微镜下的可见光下均会导致 和 损伤。研究表明，在人类和动物模型中，精子在培养液中长时间孵育会导致 、升高和 氧化 。在对 例正常精子患者和 例少精子症患者的研究中发现，的患者洗涤后的精子在孵育 时总活率和前向运动能力下降，脂质过氧化和 增加 。长时间孵育对 产生的影响也可能取决于所使用的特定精子处理介质。精子培养液培养过程中的氧张力也会影响 水平，并对精子产生相关正面或负面的影响。此外，与室温相比，在 下孵育整个精液或洗涤 选择后的精子会加速 损伤。在显微镜观察中，配子和胚胎暴露在可见光下也是外源 的产生因素 ，但关于精子暴露于可见光下的有害影响仍缺乏具体研究。不同波长可见光的光调制已被用于增加人类和动物精子的精子过度激活和受精潜力，导致细胞内钙离子上升和受控的线粒体 产生，而不影响 。精子冷冻保存在 中广泛使用。然而，研究表明，冷冻保存会降低精子的存活率，并会损害精子的活力、线粒体活性、染色质的完整性及存活细胞的生殖潜能 。?精子?对胚胎发育的影响在实验动物模型和接受 的人类中，精子中的 可在很大程度上导致胚胎发育不良 。在受精中国性科学 年 月第 卷第 期 ，过程中，携带 损伤的精子进入卵胞浆的反应可能会产生各种后果。根据精子 损伤的程度，卵母细胞可以修复精子中的损伤并产生健康的胚胎；它可以随着有缺陷的胚胎的发育而成功受精，或者可能导致受精失败或胚胎停滞。在外源诱导 的研究中也有类似的观察结果。如暴露于过氧化氢的精子在卵裂早期和囊胚期都会导致胚胎携带高度的 损伤 。精子中 诱导的蛋白质损伤被认为与妊娠进行性阶段的胚胎退化有关，这可能导致妊娠丢失。、和总抗氧化能力水平与反复自然流产显著相关。?结语尽管在人类和动物模型中有大量证据清楚表明了精子 对胚胎发育、胎儿生长和出生后健康结局产生的不利影响，但关于特定的体外操作对精子 的影响及其对胚胎发育和 结局影响的研究仍然有限。体外应用特定的抗氧化剂可以预防 操作引起的精子功能和能力的损害。然而，其在临床上的应用仍然有限。在临床实际中可以根据特定的 程序造成的 的程度，以及根据患者的精液特征进行个性化治疗。参考文献 ，：，（）：朱家红，高洋，付涛，等 精子 损伤对胚胎卵裂模式及胚胎发育的影响 生殖医学杂志，（）：，（）：，（）：，（）：宋晓庆，李采霞，潘小红，等 精子活性氧类物质与其形态及 碎片的相关 性 中 国 计 划 生 育 学 杂 志，（）：乜照燕，吴海峰，李亮，等 畸形精子症患者中氧化应激与精子 损伤的关系探讨 国际泌尿系统杂志，（）：，（）：刘利敏，谢庆东，凌晓辉，等 精浆 、联合精子 碎片指数在男性不育症患者中的研究 国际检验医学杂志，（）：，（）：，：（），（）：郑花婵，贺依依，何苗，等 天然 脂氧合酶抑制剂的研究进展 西北药学杂志，（）：，（）：，：，（）：赵利江，王金保，申彦，等 肥胖男性精浆同型半胱氨酸水平与精液质量的相关性分析 中国药物与临床，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，：，：，：，（）：，（），（）：（收稿日期：）