年龄对男性生殖功能的影响

刘小章岳焕勋

1. 成都中医药大学四川省计划生育科研所（成都 610041）; 2. 四川大学第二医院

·讲 座·

年龄对男性生殖功能的影响

刘小章1岳焕勋2

1. 成都中医药大学四川省计划生育科研所（成都 610041）; 2. 四川大学第二医院

为追求高学历和职业发展，女性推迟生育已成为一种趋势。此外，随婚姻类型的变化，再婚后希望生育的现象也越来越普遍，选择在中年后生育的男子也越来越多。据统计，美国2009年每1 000例活产儿父亲年龄在45～49岁的比例从1980年的6.1升至2007年的8.2，上升34%[1]。英国1993年25%出生儿父亲年龄在35～54岁，10年后该比例上升至40%[2]。许多中国男子也在推迟生育年龄，尤其在大城市更为明显[3]。这一趋势的公共卫生意义尚未引起广泛关注。夫妇年龄增加，生育问题的风险也随之增高。女性生育力在35岁以后明显下降，同时流产、妊娠并发症、以及后代染色体缺陷的风险也随之增高[4,5]。与女性不同，男性雄激素合成及精子发生可维持至生命晚期，男方高龄是否也可能存在生育力受损和生育风险增高等问题引发了人们的关注。

对高龄父亲年龄的界定尚不明确，通常引用的标准是受孕时男方年龄≥40岁[6]。年龄对男子生育功能的影响不仅涉及分子、细胞及内分泌网络调控多方面改变，同时个体差异显著，并受生活方式及环境因素的影响。本文简要综述与男性年龄相关的睾丸功能、精液参数改变、对生育及生育结局的影响、遗传疾病风险及其可能的生物学机制的研究进展。

增龄对男性生殖系统的负面影响是渐进性的。睾丸容积长期保持恒定，与年龄特异相关的睾丸容积下降仅见于80岁后男子，平均双侧睾丸容积（BTV）比18～40岁男子降低31%[7]。睾丸组织学的退行性改变个体差异极大。老化睾丸的形态学特征包括暗A型精原细胞数量减少，多核精原细胞、巨精母细胞和巨大精子细胞发生增加，以及精原细胞多层化和生精小管憩室形成。支持细胞数量减少，胞质内脂滴聚积及空泡化。间质细胞亦见多核化，细胞内脂褐质蓄积增加，数量减少。在一项多变量分析，FSH、抑制素B和生物可利用睾酮（T）与老年男子BTV独立相关。BTV中度下降与抑制素B/FSH比值降低显著相关，与支持细胞数量减少相一致。由于FSH水平代偿性增高支持细胞功能仅出现有限下降[8]。生精小管进行性退化，生精上皮减少。由于初级精母细胞凋亡加速，老龄化睾丸中每个支持细胞上初级精母细胞数量减少，致精子发生效能降低。此外，支持细胞和生殖细胞间通信干扰也有报道。所有这些因素均造成了老龄睾丸精子发生障碍[9-12]。

无论在人或动物，血清睾酮（T）水平随年龄增加而下降[13]。T水平的下降导致多种生理功能下降，包括骨密度、瘦体量、体能、肌肉强度下降；心理、认知能力、情绪变化以及频发的勃起功能障碍。相当比例60岁以上男子的血清T水平低于年轻男子（20～30岁）的下限[14]。增龄造成循环总睾酮（TT）和生物可利用T以相对恒定的速率下降。由于血清性激素结合球蛋白（SHBG）随年龄而增高，游离T指数（T/SHBG）下降比总T水平下降更为显著。采用TT浓度为标准，血清T水平处于性腺功能减退范围的发生率在 60岁以上、70岁以上和80岁以上的男子分别为20%、30%和50%，当采用游离T指数为标准时该发生率更高[15]。其他研究也注意到与增龄相关的TT下降[16]，这种下降大约从30岁开始[11,17]，其机制尚不完全清楚。随着T水平下降，血清FSH水平升高而LH水平轻度上升或无改变[16]，表明T的下降并非LH降低的结果，提示存在间质细胞缺陷。尽管血清LH水平无明显改变，但下丘脑GnRH基因表达和含量及LH脉冲幅度存在与年龄相关的变化已得到证实。与年轻男子相比，血清T水平低下的健康年长男子LH脉冲频率异常，脉冲幅度降低，以及分泌无序[18]，因此即使平均血清LH浓度无下降，也不能排除下丘脑-垂体功能衰退在间质细胞衰老中的原发作用。采用脉冲式静脉滴注重组人LH及分析LH-T计量反应估算模式，Veldhuis等证实LH刺激睾丸合成T的能力呈现年龄相关的下降。睾丸对LH刺激的应答表现出与年龄相关的3种不同缺陷：生物合成的LH脉冲效力进行性降低、间质细胞对内源性LH脉冲的敏感性降低以及LH脉冲对T的降调增强[19]。老龄Brown Norway大鼠（20月龄）与年轻大鼠（4～6月龄）相比，间质细胞甾体合成能力下降近50%，将分离纯化的衰老间质细胞与LH进行离体培养不能增加其T的合成[13,20]。有证据显示源自线粒体电子传递链、类固醇合成和（或）巨噬细胞的活性氧（ROS）通过改变衰老间质细胞内的氧化还原环境，可能损伤间质细胞膜脂质和蛋白质，致使LH信号传导衰减，影响环磷酸腺苷的生成、胆固醇经类固醇生成急性调节蛋白（StAR）和转运蛋白（18-kd TSPO）的转运以及类固醇合成酶。年龄相关的COX2活性增加（可能起因于ROS诱导的p38MAPK磷酸化）也促成了StAR表达降低，从而抑制T生物合成的限速步骤。此外，其他激素和（或）生长因子，包括PACAP和细胞因子可能也参与了年龄相关的间质细胞T合成下降[13,21]。不过，也有人认为用LH受体或间质细胞绝对数量减少来解释LH效力的减弱更合理，内源性LH生物活性的改变可能是间质细胞类固醇合成降低的原因[18]。

二、精液质量

精液质量通常被视为评估男性生育力的替代指标，已发现精子浓度≥40×106/ml可增加一个月经周期的受孕概率[22]。多种因素包括毒物接触的蓄积、宿主自身的因素如泌尿生殖道感染、血管性疾病或年龄等可都能导致精液质量的改变。对3698例不育男子的回顾性横断面数据显示，附性腺感染发生率随年龄增加而增高（＜25岁为6.1%而＞40岁男子为13.65%），附性腺感染者精子计数显著降低。毒性物质的长期接触或蓄积可直接损伤精子发生或生殖细胞DNA，接触后对精子数量和活力的影响可持续多年。不过，尽管环境因素对中老年男子精液参数的损伤已被广泛接受，但尚缺乏确凿证据[23]。年龄对常规精液参数的真实意义尚有争议，但至少有大量证据表明老龄化与精液量、精子活力和正常形态精子比例降低有关，与精子浓度的关系不明确[23,24]。还有研究发现年龄相关的精子存活率[25,26]、精浆果糖和α-葡糖苷酶水平下降[27]。涉及1 174例健康人群的大样本研究显示45岁以上男子精液参数基线值达到或超过WHO推荐的正常参考值者仅占46%[28]，对中国健康男子的研究也有类似发现[25]，因此评价精液质量时应考虑年龄因素的影响。Sloter等[29]应用计算机辅助精液分析证实年龄相关的精子活力下降（活动精子、前向活动精子、快速活动精子分别以每年0.8%、0.9%、0.4%的速度下降），精子运动的3个定量指标包括直线性、直线速度、平均轨迹速度分别以每年02.%、0.2%和0.3%速度下降。推测随年龄增加，运动精子减少，运动精子的线性运动能力降低，致单位时间内前向运动距离减小，从而影响男性生育力。另外，利用活动精子细胞形态学观察，Silva等证实增龄伴有显著的正常精子比例下降和大核空泡精子（精子核空泡区＞50%）比例增加，绝大多数≥41岁男子都见有明显的精子形态学改变[30]。有证据显示大的核空泡与精子DNA碎片和变性以及异常染色质包装有关。

尽管不少研究者认为精液参数的变化呈渐进性，无明确年龄界线[9,24,29,31]。但Stone等观察4822份精液样本，发现34岁后总精子数和精子活力明显下降，40岁开始精子密度和正常形态精子比例下降（分别为0.8%/年），43岁后活动精子比例和活动精子前向运动参数下降（分别每年为2%和0.8%/年），45岁后精液量下降，55岁后见精液中携带Y和X染色体精子比值下降，预测＞34岁男子致孕的可能性降低[32]。也有研究报告类似结果[33,34]。Levitas 等发现精子参数峰值出现在年龄≥30岁～＜35岁，最明显的下降发生在55岁以后[33]。Zhu等以人群为基础涉及998例中国男子的研究也观察到精子前向运动率、存活率及正常形态精子比例的下降具有不同年龄的转折点，精子快速前向运动力和正常形态精子比例从30岁开始缓慢下降，前向运动力的下降从40岁开始，精子存活率在20～60岁持续缓慢下降[35]。研究人群、年龄组截点、以及分析方法的不同可能解释研究结果间的差异。

三、生育力与生育结局

精液质量仅为受孕概率的间接测量，年龄相关的精液质量下降并不能证明高龄男子致孕或受精机会降低。多种混淆变量包括女方高龄、性交频率降低、勃起功能障碍发生率增高、以及吸烟等，增加了独立评估男方年龄对生育潜能影响的难度。

Katz-Jaffe等对6～8周龄雄性远系繁殖CF1小鼠在15个月期间与6～8周龄超排卵雌鼠常规交配的生育结局（体内、体外）进行观察。结果显示≥12月龄雄鼠所致体内受精率、胎儿体长体质量、胎盘质量均明显低于＜12月龄雄性小鼠。离体胚囊发育明显降低，胚囊移植流产率明显增高。此外，12～15月龄小鼠精子Ace-1、Prm1、Prm2以及Smep基因表达水平降低。表明父系生育力从中年（12月龄，相当于人40～50岁）开始迅速退化，父系年龄对自然受孕、离体胚囊发育、胚囊植入潜能以及胎儿生存具有直接负面影响[36]。

也有大样本研究尝试描述男方年龄对夫妇生育力的影响[24,37]。在对2 112妊娠妇女的队列研究，Hassan等发现，当男方年龄＞45岁时，妊娠等待时间（TTP）增加5倍，夫妇TTP＞1年或＞2年的相对风险分别是≤25岁男子的4.6倍和12.5倍[38]。Dunson等对782对健康夫妇5 860个月经周期的回顾性分析也显示男子生育力在35岁后明显下降[39]。这些研究均对女方年龄及性行为等混杂变量进行了控制。丹麦一般人群前瞻性队列研究亦显示与20～24岁男子相比，35～39岁男子的生育力略有下降（0.95，95% CI: 0.77-1.19），去除周期规律和月经周期长度变量后该结果保持不变[40]。Matorras等发现男性从35～39岁开始生育力呈指数型下降（斜率-0.11至-0.12），其独立于女方年龄，39岁后生育力年下降率为21%～23%[41]。

还有大量研究检测了父亲年龄对接受辅助生育技术（ART）治疗夫妇妊娠结局的影响。Klonoff-Cohen等发现妊娠率随男方年龄的增加而降低。男方年龄≤30岁、36～40岁、＞40岁时活产率分别为38%、17%和7%。男方年龄每增加一岁，无成功活产的比值增加12%[42]。为了避免男方年龄分析中的取样偏倚，Rochebrochard等选择研究了1938对因女方不孕（双侧输卵管梗阻或缺失）要求IVF治疗夫妇的ART数据，发现与＜30岁男子相比，男方年龄≥40岁IVF受孕失败的比值比为1.70，表明类似女方年龄超过35岁，男方年龄超过40岁也是生育的一个主要危险因素[43]。

有人提出赠卵接受者是研究人类父亲年龄对妊娠结局影响的最佳人群。因赠卵一般取自年轻健康妇女，基本排除了女方年龄的影响。Frattarelli等对接受赠卵周期治疗的1 023对不孕夫妇的评价报告男方年龄＞50岁对妊娠结局及囊胚形成率有显著影响，男方年龄≤50岁和＞50岁活产率和流产率分别为56.0%和41.3%，24.4%和41.5%。植入率、妊娠率及早期胚胎发育不受男方年龄的影响[44]。相反，一项涉及1083对不孕夫妇1 392赠卵周期的回顾性队列研究在对女方受体年龄和治疗周期数进行校正后，未发现父亲年龄与妊娠结局有明显的关系，不过男方年龄增加与精液量和精子活力显著相关[45]。近期Dain等的Meta分析认为没有足够证据证明父亲高龄对ART结局的影响，但确发现胚囊形成比例降低与父亲年龄增加有关[46]。

采用全基因组测序证实父亲新生突变率随年龄的增加而增高[2,37,47,48]。高龄父亲与生育能力之间的反向关系提示老化雄性配子新生基因突变的可能性。每一次细胞有丝分裂，基因组的复制对诸如碱基对交换、微缺失、微重叠等错误更为敏感，导致可能影响蛋白质编码和（或）功能的新生突变累积。据估计精原干细胞在青春期前分裂30次，进入成年期后每16d分裂一次，50岁时已发生840次分裂，每一次复制都可能导致DNA拷贝错误[36,48]。老龄化过程亦累及到表观遗传学，生殖细胞表观遗传标记的建立和（或）维持中的错误，包括DNA甲基化、组蛋白尾部修饰、目标组蛋白保留、鱼精蛋白嵌入可能导致受精率降低，存活率下降及不正确的胚胎基因组活化等[36,49]。新的基因突变的产生和表观遗传修饰可能影响精子质量和功能。高龄父亲应被视为人群中新的基因突变的重要原因。最新估计表明15%～30%男性因素不育是基因异常所致，随着更多导致不育基因的识别该比例可能还会升高[50]。高龄男子精浆ROS水平升高，精子DNA损伤（单链和双链DNA断裂）增加及早期凋亡标记表达增高[11,51]。目前标准临床试验室检测方法无法识别的早期凋亡精子可能存在功能不全而不能受精，携带DNA损伤的精子进入卵子可导致胚胎发育不良、流产及其他负面影响的风险。为此，一些国家将供精者年龄上限定为40～45岁。

理解男性年龄对生育功能的影响具有重要的公共卫生意义。男性睾丸功能和精子质量随年龄增长而下降，高龄父亲携带已知和未知的风险。ART的发展使得即使是精液质量最差的高龄男子也能够致孕，但其中所涉及风险并未被完全认识。年龄是决定生育力的一个最重要的因素，不仅是高龄母亲，父亲年龄的增长（＞40岁）也与生育力降低、妊娠相关并发症及不良结局有关。在生殖生物学领域人们的思维模式正在转变，高龄父亲的潜在风险将与母亲因素一并考虑。同时应尽快制定高龄潜在父亲评估和咨询的正式指南。

父亲年龄; 生育力; 生育结局

1 Martin JA, Hamilton BE, Ventura SJ, et al. Natl Vital Stat Rep 2011; 60(1): 1-72

2 Wiener-Megnazi Z, Auslender R, Dirnfeld M. Asian J Androl 2012; 14(1): 69-76

3 Yu J Zhang X, Huang H, et al. Chin J Fam Plan 2008; 153: 413-415

4 American Society for Reproductive Medicine. Age and fertility. A guide for patients revised 2012. http:// www.asrm.org/uploadedFiles/ASRM_Content/Resources/ Patient_Resources/Fact_Sheets_and_Info_Booklets/ agefertility.pdf

5 Dain L, Auslander R, Dirnfeld M. Fertil Steril 2011; 95(1): 1-8

6 Toriello HV, Meck JM，Professional Practice and Guidelines Committee. Genet Med 2008; 10(6): 457-460

7 Mahmoud AM, Goemaere S, El-Garem Y, et al. J Clin Endocrinol Metab 2003; 88(1): 179-184

8 Kidd SA, Eskenazi B, Wyrobek AJ. Fertil Steril 2001; 75(2): 237-248

9 Kühnert B, Nieschlag E. Hum Reprod Update 2004; 10(4): 327-339

10 Sampson N, Untergasser G, Plas E, et al. J Pathol 2007; 211(2): 206-218

11 Amaral S, Amaral A, Ramalho-Santos J. Front Biosci (Schol Ed) 2013; 5: 181-197

12 Kimura M, Itoh N, Takagi S, et al. J Androl 2003; 24(2): 185-191

13 Chen H, Ge RS, Zirkin BR. Mol Cell Endocrinol 2009; 10: 306(1-2): 9-16

14 Surampudi PN, Wang C, Swerdloff R. Int J Endocrinol 2012; 2012: 625434. doi:10.1144/2012/625434

15 Harman SM, Metter EJ, Tobin JD, et al. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86(2): 724-731

16 Travison TG, Nguyen AH, Naganathan V, et al. J Clin Endocrinol Metabol 2011; 96(8): 2464-2474

17 Amaral S, Ramalho-Santos J. Curr Aging Sci 2009; 2(3): 165-173

18 Keenan DM, Veldhuis JD. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2009; 297(5): R1215-R1227

19 Veldhuis JD, Liu PY, Keenan DM, et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 2012; 302(1): E117-E122

20 Chen H, Hardy MP, Zirkin BR. Endocrinol 2002; 143(5): 1637-1642

21 Wang X, Stocco D. Mol Cell Endocrinol 2005; 238(1-2): 1-7

22 Jensen TK, Jacobsen R, Christensen K, et al. Am J Epidemiol 2009; 170(5): 559-565

23 Sartourius GA, Nieschlag E. Hum Reprod Update 2010; 16(1): 65-79

24 Kidd SA, Eskenazi B, Wyrobek AJ. Fertil Steril 2001; 75(2): 237-248

25 崔起元, 高尔生, 周维谨, 等. 中华流行病学杂志 2009; 30(9): 899-902

26 Brahem S, Mehdi M, Elghezal H, et al. J Assist Reprodu Genet 2011; 28(5): 425-432

27 Molina RI, Martini AC, Tissera A, et al. Arch Esp Urol 2010; 63(3): 214-222

28 Hellstrom WJ, Overstreet JW, Sikka SC, et al. J Androl 2006; 27(3): 421-428

29 Sloter E, Schmid TE, Marchetti F, et al. Hum Reprod 2006; 21(11): 2868-2875

30 Silva LF, A Oliveira JB, Petersen CG, et al. Reprod Biol Endocrinol 2012;10:19

31 Eskenazi B, Wyrobek AJ, Sloter E, et al. Hum Reprod 2003; 18(2): 447-454

32 Stone BA, Alex A, Werlin LB, et al. Fertil Steril 2013; 100(4): 952-958

33 Levitas E, Lunenfeld E, Weisz N, et al. Andrologia 2007; 39(2): 45-50

34 Pasqualotto FF, Sobreiri BP, Hallak J, et al. Brit J Urol 2005; 96(7): 1087-1091

35 Zhu QX, Meads C, Lu ML, et al. Fertil Steril 2011; 96(3): 572-576

36 Katz-Jaffe MG, Parks J, McCallie B, et al. Fertil Steril 2013; 100(1): 262-268

37 Humm KC, Sakkas D. Fertil Steril 2013; 99(1): 30-36

38 Hassan MA, Killick SR. Fertil Steril 2003; 79 Suppl 3: 1520-1527

39 Dunson DB, Colombo B, Baird DD. Hum Reprod 2002;17(5): 1399-1403

40 Rothman KJ, Wise LA, Sorensen HT, et al. Fertil Steril 2013; 99(7): 1958-1964

41 Matorras R, Matorras F, Exposito A, et al. Gynecol Obstet Invest 2011; 71(4): 229-235

42 Klonoff-Cohen HS, Natarajan L. Am J Obstet Gynecol 2004; 191(2): 504-514

43 de La Rochebrochard, de Mouzon J, Thepot F, et al. Fertil Steril 2006; 85(5): 1420-1424

44 Frattarelli JL, Millier KA, Millier BT, et al. Fertil Steril 2008; 90(1): 97-103

45 Whitcomb BW, Turzanski-Fortner R, Richter KS, et al. Fertil Steril 2011; 95(1): 147-151

46 Dain L, Auslander R, Dirnfeld M. Fertil Steril 2011; 95: 1-8

47 Kovac JR, Addai J, Smith RP, et al. Asian J Androl 2013; 15(6): 723-728

48 Kong A, Frigge ML, Masson G, et al. Nature 2012; 488(7412): 471-475

49 Jenkins TG, Carrell DT. Asian J Androl 2011; 13(1): 76-80

50 Kovac JR, Pastuszak AW, Lamb DJ. Fertil Steril 2013; 99(4): 998-1007

51 Colin A, Barroso G, Comez-Lopez N, et al. Fertil Steril 2010; 94(7): 2609-2614

（2013-10-13收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.01.020