营养素与不育

【摘 要】 近年来男性精液质量明显下降,男性不育发病率逐年上升。当前一些研究发现,营养素与不育有一定联系,关于这方面的研究已经逐渐成为了热门。本文对蛋白质、脂类、糖类、微量元素及维生素等营养素与男性激素分泌、睾丸发育、精子生成及性功能等的关系进行综述。

【关键词】 蛋白质; 脂类; 糖类; 微量元素; 维生素; 男性不育

Nutrients and Male Infertility

KE Minghui, WANG Chuanhang, Cao Xingwu

Department of Andrology, China-Japan Friendship Hospital, Beijing 100029, China

【Abstract】As semen quality tends to deteriorate recently, the occurrence of male infertility increased year by year. Recent studies discovered that nutrients have something to do with male infertility. This paper discusses the correlations between various nutrients such as protein, fat, glucide, microelement, vitamin and sex hormone secretion, growth of testis, sperm generation, male sexual function.

【Key words】 protein; fat; glucide; microelement; vitamin; male infertility

近年来,男性不育症发病率逐步上升,据报道,世界范围内约有15%~20%的育龄夫妇不能生育,其中男方的因素约占50%[1]。不育症的病因十分复杂,但高达60~75%的患者无法找出具体病因[2]。目前不育症的药物治疗,效果尚不满意,探讨营养素与不育的关系,有可能丰富不育的药物治疗方法,或可为不育症的治疗提供一些有益的补充,从而提高临床疗效。

营养素(nutrient)是指食物中给人体提供能量、参与机体构成及调节生理功能的化学成分。人体所必需的营养素有蛋白质、脂类、糖类、矿物质、维生素、水、膳食纤维等。一些研究发现,许多营养素与下丘脑-垂体-睾丸生殖轴功能及精子发生、成熟、获能、顶体反应等有关,营养素对不育影响的研究,渐渐成为热点。本文就几种常见的营养素与不育之间的关系进行综述。

1 蛋白质与不育

蛋白质(protein)是生命的物质基础,是身体不可或缺的物质。蛋白质作为小分子物质调节生理功能,维持新陈代谢,还可提供热能。同样,蛋白质在男性生殖过程中起重要作用。

1.1 蛋白质与性激素的分泌

促性腺激素释放素(GnRH)、黄体生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH)本身及其受体都是蛋白成分。此外,众多小分子蛋白如类固醇生成急性调节蛋白(StAR)、胆固醇侧链裂解酶(P450scc),17-α羟化酶等在睾酮合成过程中发挥重要作用[3]。由此可见,蛋白质通过影响性激素的分泌而发挥对生育的作用,蛋白质合成的异常与不育相关。

1.2 蛋白质与精子生成

精子生成过程中,碱性蛋白组型发生变化。精原细胞和精母细胞的核蛋白主要为组蛋白,而精子细胞内,组蛋白逐渐被鱼精蛋白取代,到了晚期长形核精子细胞和精子阶段,核蛋白成分主要为鱼精蛋白。鱼精蛋白中和DNA的电荷,使其高度折叠浓集形成二硫键,使DNA双链结构更加稳定,并能抑制mRNA的合成防止精子提前发生基因表达[4]。如果精子生成过程中核蛋白组型转换障碍,则影响DNA的稳定性及精子核的正常解聚,导致男性不育或胚胎流产。李建国等[5]报道,不育患者及流产妇女配偶的精子核中组蛋白比例明显高于正常生育者。

1.3 蛋白质与附睾内精子成熟[3]

精子进入附睾后,附睾上皮分泌的小蛋白分子附着、掺入精子膜,或分泌蛋白酶修饰膜蛋白,使精子膜蛋白成分构象发生变化,精子成熟。

1.4 蛋白质与获能、顶体反应及受精

许多小分子蛋白在精子获能及受精过程中起重要作用,如肌动蛋白由球状(G-actin)变成丝状(F-actin),蛋白激酶A和磷脂酶D激活、酪氨酸磷酸化等[6];附睾分泌的糖蛋白稳定因子及掩盖精卵结合位点的蛋白被清除;而起到精卵识别作用的蛋白被暴露或重新分布。顶体素是一类丝氨酸蛋白水解酶,能水解透明带;白蛋白吸附、去除精子膜的胆固醇,提高膜流动性;精子膜上及卵泡膜上的许多小分子蛋白如PH20、PH30等在精卵识别过程中互补[3]。

1.5 精浆中的蛋白质

精浆中有丰富的蛋白质,如白蛋白、免疫球蛋白、γ-谷氨酰转酞酶、转铁蛋白、纤维蛋白原、β2-微球蛋白等,对精子的生成、成熟、获能、顶体反应、受精等起着至关重要的作用。白洁等[7]研究发现,无精子症患者的精浆蛋白质群较生育男性有显著改变,主要是含量减少。

2 脂类与不育

脂类是人体最佳的能量物质,还可以参与细胞的构成,并与体内信号传导、激素合成、酶的激活等有关。

2.1 胆固醇与睾酮合成[4]

睾酮是男性最重要的性激素,以胆固醇为原料在间质细胞中合成。在胚胎14-18周,雄激素分泌达到第一高峰,决定胚胎的性分化。孕妇若脂肪酸摄入缺乏,可能造成胚胎睾酮合成不足,影响内外生殖器及附属性腺的正常发育;青春期睾酮分泌达到第二次高峰,促进睾丸发育,生成精子,这个时期脂类摄入不足,睾酮合成分泌减少,可导致睾丸发育不良,影响将来的性能力及生育能力。

2.2 脂类与精子细胞膜[3]

精子膜由胆固醇、磷脂、糖脂等脂类双分子层组成,胆固醇的含量与精子膜的流动性有关,含量越高,膜的流动性越小。在受精过程中,精子膜胆固醇脱落,流动性增大,有利于顶体破裂、精卵融合。

2.3 高血脂与不育

男性肥胖症患者可伴有不同程度的性腺功能异常及血浆睾酮水平下降[8]。孟国柱等[9]观察到男性肥胖儿童有性发育不良倾向,血浆FSH、LH、T水平下降,与肥胖程度负相关。相关动物实验表明[10-11],高血脂肪高热量喂养的大鼠睾丸重量下降,T水平下降,生精细胞减少脱落,生精上皮排列紊乱。

3 糖类与不育

糖类是人体直接的能量提供者,糖蛋白、糖脂等小分子在细胞信号传导中起重要作用。糖类与生殖的关系密切,主要体现在对性功能和生精的影响上。

3.1糖类与性功能障碍

性功能障碍是不育的病因之一,糖尿病性勃起功能障碍可导致不育。血糖增高导致海绵体平滑肌数量减少及功能下降、阴茎动脉硬化狭窄、阴茎神经传导速度减慢等[4]。Musicki等[12]发现,高血糖导致神经和内皮介导的平滑肌舒张受损,cGMP介导的效应降低,eNOS表达和活性降低,NO灭活等。李光伟等[13]调查发现,糖尿病勃起功能障碍患者中约612%伴自主神经病变。

3.2 糖类与精子的生成

血糖升高能使睾丸间质细胞变小、数量减少,出现滑面内质网减少、脂滴积聚等超微结构病理改变,导致睾酮合成障碍,影响精子生成;还可引起氧化损伤、生精细胞凋亡等[14]。Wang等[15]发现,糖尿病大鼠睾丸合成T及雄激素结合蛋白(ABP)的能力下降。Gondos等[16] 研究证明,提高葡萄糖浓度使非肥胖型糖尿病小鼠睾丸支持细胞活力下降。窦京涛等[17]发现,糖尿病大鼠Leydig细胞表面LH受体数量减少。

3.3 精浆的糖类[4]

精囊腺分泌的果糖和山梨醇是精子代谢的能量来源,精浆内果糖浓度降低,可影响精子的活动力。

4 微量元素与不育

4.1 锌

锌能促进性腺发育、参与机体免疫、构成多种生殖必需的酶。男性体内的锌主要集中于睾丸、附睾及前列腺等器官中,能清除多余的ROS,增加LH、T的分泌,促进睾丸发育及精子生成,提高精子运动能力,与精子染色质巯(qiu)基结合防止DNA链断裂及头尾连接解聚等[18]。Cina[19]等报道,不育患者精浆锌浓度显著低于正常生育者,血液锌浓度无明显差异,而且精浆锌浓度与精子密度、精子活力和精子活率呈正相关,但过高浓度的锌也会抑制生精。

4.2 硒

硒组成与精子产生和代谢有关的一系列酶,为谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx)的活性成分,参与构成精子膜及线粒体外膜,维持精子膜正常功能及线粒体螺旋状结构,在精子成熟过程中发生构象及功能改变[20];硒还参与生精上皮的合成及精子早期的发生过程。Safarinejad[21]报道,精浆硒浓度与精液质量正相关,补充硒的疗法可以显著改善精液质量。

4.3 钙

钙是精液中重要的微量元素之一,精液钙离子(Ca2+)浓度为血钙的3-4倍。Ca2+参与鞭毛的收缩与松弛,胞内Ca2+浓度升高是精子运动的关键;Ca2+是第二信使,许多介质通过打开Ca2通道使Ca2内流,促进精子获能和顶体反应:精子超活化的主要原因可能是胞内Ca2+浓度升高,获能后胞外Ca2进入精子内,直接结合于顶体外膜,中和负电荷,促进其和精子膜融合,顶体酶释放;另外,Ca2+升高促使卵子激活,皮质颗粒释放,卵子内组蛋白生成,都有助于成功受精及其后的卵裂[3]。许波等[22]研究发现,异氟醚可通过调节精子Ca2通道兴奋精子运动,而Ca2拮抗剂地尔硫卓可抑制精子运动。

4.4 磷[23]

磷是DNA、RNA、ATP、磷脂、脂蛋白组成中不可缺少的成分。磷的缺乏,可以引起核酸的合成障碍,进而导致精原细胞有丝分类及精母细胞的减数分裂障碍,引起不育;还可引起ATP的数量下降,能量供应障碍,精子运动能力下降。磷的缺乏还会导致底物磷酸化障碍,精子内分子信号传递异常。另外精子膜的主要成分为磷脂双分子层,磷缺乏可引起精子膜的不稳定,精子结构和功能异常。

4.5 镁[23]

镁是许多酶的激活剂及辅助因子,镁含量的降低,会损害睾丸功能,导致曲精小管变性,使精子生成障碍。

5 维生素与不育

5.1 维生素A

维生素A是一个具有酯环的不饱和一元醇,主要功能是促进蛋白质合成。其缺乏时影响类固醇激素的合成,导致睾酮减少,精子生成障碍[23]。Morale等[24]研究发现,维生素A缺乏可导致大鼠严重生精障碍,补充维生素A治疗后可以有所恢复。此外,维生素A可通过阻断精子膜的脂质过氧化链发挥抗氧化作用。

5.2 维生素C

维生素C又叫L-抗坏血酸,是一种含有6碳的α-酮基内酯的弱酸,可溶于水,主要来源于新鲜蔬菜和水果。维生素C能高效清除ROS,精浆中维生素C的浓度比血液中高10倍,可以保护精子膜脂质不被氧化破坏[25]及精子DNA免被损伤[26]。Dawson[25]等认为,增加维生素C的摄入可以增加精子活率,和正常精子的百分率 。

另外,维生素C在细胞内能降低精子凝聚力,有利于精液液化[25]。用补充维生素C的疗法在临床上已证明对精液不液化者有疗效。

5.3 维生素E

维生素E又名生育酚,在自然界分布广泛,主要存在于植物油中。主要生理作用包括:调节性腺促进睾酮分泌、终止脂质的过氧化反应链[27]并与维生素A、维生素C、谷胱甘肽、硒协同起抗氧化作用、增强机体免疫力等。它的缺乏引起睾丸发育不良及生精障碍, 国外有动物研究表明,补充维生素E可增加精液量、精子密度、精子活力及精子活率[28]。维生素E还是一种很重要的血管扩张剂和抗凝血剂,通过改善血液循环,提高生殖器部位毛细血管活性,可能促进生育。

综上所述,糖类、脂肪酸、蛋白质、维生素及微量元素等营养素与男性生殖密切相关,在睾丸发育、精子生成、下丘脑—垂体—睾丸生殖轴发挥正常功能、附睾中的精子成熟、精子获能、顶体反应、精子穿卵、精卵结合等一系列过程中均起到重要作用。目前对锌、硒、维生素C等影响生育的机制研究较为透彻;在三大营养物质方面,关于血糖、血脂升高对生精影响的研究目前较热门,也取得了很大的成果;虽然普遍认为蛋白质、糖类、必需脂肪酸等营养素缺乏可能对性激素分泌和生精有影响,但具体机制尚不明确,相关的临床研究较少,可能与营养方面研究方法复杂、花费时间与资金较多等有关。

食疗越来越被广泛重视,是一种有效安全的方法,而通过对营养素过量或缺乏影响生育的研究,有望为采用营养疗法治疗不育提供理论依据。

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[收稿日期:2010-01-20]

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