精索静脉曲张对精子线粒体功能影响的研究

精索静脉曲张(VC)是男性不育的常见原因之一,与精子线粒体功能变化密切相关。研究发现VC可以导致精子线粒体膜电位改变、线粒体DNA(mtDNA)数量及完整性变化、蛋白屡表达异常、精子线粒体自噬等,这些改变可能是导致男性不育的重要机制。

生活环境是精子线粒体功能转归的重要外在因素。通过药物改善精子线粒体功能的研究目前仍较少。

手术治疗可能改善精子线粒体膜电位、精子mtDNA损伤以及精子蛋白的表达,从而改善精子线粒体功能。本文综述了VC患者精子线粒体功能破坏的可能发生机制及其转归。

VC患者睾丸静脉内活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)浓度显著高于自身外周静脉及对照组睾丸静脉,氧化应激的起源可能是精子线粒体,而增强的氧化应激可导致精子线粒体功能活性减弱。

1VC破坏精子线粒体功能机制

1.1精子MMP是衡量线粒体功能的重要指标,是精液质量及自然受孕能力的重要生物学标志,对临床综合分析男性不育具有重要参考意义。

VC患者精浆和睾丸组织中可以产生过量ROS,使精子线粒体质膜发生脂质过氧化,其机制可能是脂质过氧化导致亲电醛的产生,作用于精子线粒体,造成线粒体质膜电子溢出,最终使MMP水平降低甚至丧失。随着VC程度的加重,精子MMP水平呈逐渐降低趋势,且均显著低于正常生育男性。Dieamant等对例不育男性中的例VC患者进行相关研究,发现VC患者精子MMP异常率显著增高,精子早期凋亡与异常MMP、精子DNA碎片指数呈显著正相关。一项针对实验性VC大鼠的研究认为,精子MMP降低可能与精子体内超氧阴离子生成增加有关。

1.2Gasht等发现VC不育患者出现精子mtDNAbp缺失占81.66%,而正常组只有大约%。VC患者精子的过氧化损伤导致DNA甲基化功能下降,这势必影响精子mtDNA的基因调控。

1.3VC与线粒体超微结构线粒体的超微结构是线粒体的功能基础。VC导致的氧化应激损伤能改变睾丸、附睾线粒体超微结构,这也可能是VC导致精子线粒体功能障碍的重要结构基础。线粒体嵴结构的破坏能导致ATP台成水平的下降。

1.4VC与精子线粒体蛋白组精子线粒体蛋白质表达异常是线粒体功能紊乱的重要原因。Agarwal等对VC患者精子蛋白质组学分析发现,差异蛋白的表达最重要的分子和细胞功能是蛋白质降解、自由基清除和翻译后修饰,蛋白质泛素化和线粒体功能障碍,VC患者精子质量下降可能与线粒体雄激素受体表达下降有关。

1.5VC与线粒体自噬通过细胞自噬降解线粒体的途径称,有丝分裂自噬清除受损线粒体本身是一种生存机制,精子作为一种生殖细胞其线粒体自噬与睾丸支持细胞功能密切相关。

2VC对精子线粒体功能转归的影响因素

2.1生活环境因素VC患者在不良环境的刺激下精子线粒体功能将会继续下降。吸烟和VC对精液质量的影响可能存在协同作用,发现适度吸烟与大量吸烟的VC患者精子线粒体功能下降,脂质过氧化损伤加重,与单纯的VC不吸烟患者比较有显著差异,这也表明了吸烟可以导致睾丸性、甚至是全身性不良影响,加重精子线粒体功能障碍。

2.2药物治疗目前药物治疗VC导致的精子线粒体功能障碍的研究较少。Agarwal等将作为肥大细胞稳定剂的酮替芬联合手术治疗VC导致的男性不育,结果显示精子DNA完整性明显改善,注射氨基胍后可以显著提高精子MMP和精子活力,Mendes等发现白藜芦醇能改善VC精子线粒体功能,这些研究也为药物治疗提供有益佐证。

2.3手术治疗手术治疗可以改善VC不育患者的精液质量,减少辅助生殖技术的使用。手术治疗对精子mtDNA亦有重要影响,研究显示,精索静脉显微结扎术可以改善精子mtDNA的拷贝数量、精子mtDNAbp缺失明显减少,精浆抗氧化能力明显增强,这些研究从精子线粒体基因学的角度证实了手术治疗对VC患者线粒体功能的改善。

3结语

VC导致的男性不育机制目前仍不清楚,可能与氧化应激导致精子线粒体功能障碍有关,其具体机制仍需进一步明确,精子线粒体超微结构、蛋白组学研究、线粒体自噬可能成为今后研究的热点。目前针对VC患者精子线粒体功能障碍的药物并不多,尚缺乏特异性,主要是针对ROS的抗氧化治疗,需要更多的相关研究证实其作用机制及疗效。中医中药具有广阔的研究和应用前景,对于该类疾病的治疗值得进一步研究。手术是VC的主要治疗方法,目前多采用腹腔镜手术或显微手术,且两者均能明显改善精液质量。精索静脉显微结扎术具有微创、复发率低、术后并发症少等优点,已经成为治疗该疾病的常用手术方式,亦有机器人辅助显微外科手术治疗VC的报道,各种手术方式对精子线粒体功能影响的比较研究目前仍鲜有报道。

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