肿瘤及其治疗对男性患者生育力的影响及遗传风险分析

刘晓华 伍嘉宝综述 唐运革审校

广东省计划生育科学技术研究所/国家卫生和计划生育委员会男性生殖与遗传重点实验室/广东省人类精子库(广州,510600),

肿瘤发病率的持续增加,严重危害人类健康。据统计,仅中国2013年肿瘤新发病例数就达到368.2万[1]。在过去20年,基于肿瘤早期诊断方法和治疗方案的改进,有超过75%的年轻肿瘤患者群体可长期生存。与此同时,如何满足肿瘤患者愈后高质量生活的需求显得尤为重要。统计数据显示50%以上经治疗的年轻男性肿瘤患者有生育子代的意愿,其中未生育者占该群体的75%[2]。本文将对肿瘤自身及治疗是否对患者生育力造成影响以及是否存在遗传风险进行阐述。

1 肿瘤自身对男性患者生育力的影响

肿瘤自身会影响男性生育力,甚至造成无精子症。明确肿瘤自身对男性患者生育能力的影响,有助于患者选择生育力保存的方式和时机。肿瘤自身所导致的激素分泌及代谢异常可能是影响男性精液质量的主要因素,其分泌的内源性物质导致的应激反应使得男性肿瘤患者的生殖类激素紊乱;其次肿瘤导致的营养不良、高热、细胞因子释放也与男性肿瘤患者的精液质量息息相关。

一项包括764名男性肿瘤患者的统计研究结果发现,64%的患者在治疗前即出现精液参数异常,约12%的患者因无精子症或极度少精子症失去自精保存机会[3],而这其中睾丸肿瘤患者的自存精失败风险远大于其他类型的肿瘤[4]。研究发现睾丸肿瘤患者精子浓度中位数为18×106/ml,其中35%患者为少精子症、12.7%为重度少精子症、4.1%为无精子症,与其他肿瘤类型相比,患者精子浓度显著性下降,其中少精子症患者比例显著上升[5]。虽然大部分学者认可睾丸肿瘤对精子质量的负面影响,但也有研究指出睾丸肿瘤患者自存精时精液质量与其他肿瘤类型不存在显著差异。除睾丸肿瘤外,好发于生育年龄的白血病、霍奇金淋巴瘤等也会对男性生育力造成损伤[6]。Depal o等[7]研究指出霍奇金淋巴瘤、血液肿瘤患者的精液量及精子浓度显著降低。另一项回顾性分析结果显示,淋巴性白血病对精液参数影响甚于睾丸肿瘤[8]。但也有文献认为霍奇金淋巴瘤对精液质量的影响仍存有争议[9]。肿瘤自身影响精液的生物学机制涉及多个因素:①过多的甲胎蛋白和β-h CG的分泌,扰乱垂体性腺轴进而抑制精子发生;②细胞毒性免疫反应阻碍精子生成;③淋巴细胞浸润导致的细胞因子分泌增多及活性氧过剩,破坏血睾屏障引发免疫攻击。

值得注意的是,肿瘤自身除影响男性患者精液质量外,精子冷冻过程中的低温耐受性与正常人相比也存在显著差异[10-11]。其中骨髓性白血病、淋巴性细胞肿瘤及睾丸肿瘤的精子低温敏感性较高,表现冷冻过程中的低复苏率,所以在自精保存时应适当增加精子数量。

2 肿瘤治疗对男性患者生育力的影响

肿瘤的治疗对男性生育力的影响已得到男科临床医生及研究人员的广泛认可,但是不同的化疗方案及放疗策略对男性生育力的影响存在一定的差异,癌症靶向及免疫抗体类药物的应用也可能影响男性正常的生精功能。

2.1 肿瘤传统治疗方案对男性生育力的影响

放化疗可造成“一过性”或者永久性的生精功能损伤。生殖腺对于放疗异常敏感,其损伤程度取决于放射野的大小,放射总剂量及分割放疗方案的采用[12]。虽然分割放疗方案可保证治疗效果,但阻碍了生殖腺损伤后的自我修复。当放射剂量在0.1～1.2Gy时就会阻碍精子发生过程,超过4 Gy可能导致不可逆的生精障碍[13]。化疗对生殖腺的副作用主要取决于化疗药物的类别、剂量、使用周期、是否联合以及患者年龄等因素[14]。大多数的化疗药物都存在生殖毒性,比如甲基苄肼、铂类及烷化剂等。与放疗相似,睾丸生精上皮也易受化疗药物的干扰,进而导致男性患者少精子或无精子症。

患者治疗前的生育力评估可以作为生精能力恢复的一个重要指标,其次化疗药物的选用也是一重要因素。比如在霍奇金淋巴瘤的治疗中,使用MVPP方案(氮芥、长春花碱、甲基苄肼、强的松)的患者在治疗结束后约有90%出现无精子症并伴随FSH升高[15];经 MOPP方案(氮芥、长春新碱、甲基苄肼、强的松)超过3个周期后的1年内无精子症发生率可达85%～90%[16];而当MOPP结合ABVD方案(阿霉素、博来霉素、敏毕瘤冻晶、达卡巴仁)后生殖毒性显著降低,约有40%的患者在2年左右可以恢复生精功能[17];单独使用ABVD方案后12个月,约有90%的患者可恢复精液质量[18]。另外,常用的铂类化疗药物对比环磷酰胺表现出较低的生殖毒性,使用铂类药物化疗后的男性患者大约有55%～80%可以恢复生精功能[19],相反,由于环磷酰胺诱导各阶段生殖细胞凋亡,当白血病患者联合全身放射治疗时约有83%出现永久性不育[20]。除生精功能恢复能力外,治疗后精液质量的恢复周期也是一个需要关注的问题。有报道称睾丸生殖细胞肿瘤精液浓度及活力恢复多出现在治疗后的3～6个月,小剂量化疗后12个月精液浓度及活力开始恢复,24个月后部分男性精液浓度及活力恢复正常水平[21]。也有文章指出,肿瘤患者精液质量的恢复可能需要5年甚至更久,在睾丸生殖细胞肿瘤患者治疗1年后63%可恢复,5年后这个比例将提升至80%[22]。另外肿瘤的其他治疗方案如睾丸切除术及相关并发症也会导致男性生育力的下降[23]。

2.2 前沿靶向及免疫治疗对男性生育力的影响

靶向与免疫类抗癌药物近年来成为抗肿瘤治疗领域的研究热点,该类药物通常针对特定的受体、生长因子或信号通路设计。

作为慢性髓性白血病(CML)一线治疗药物的伊马替尼,在男性患者使用后其精子浓度、活力、存活率等都显著降低,该小分子可穿透血–睾屏障影响男性生育力但对睾丸结构及性激素水平无显著影响[24]。索拉非尼在雄性小鼠模型中的研究也观察到了类似的现象[25]。另外,硼替佐米的使用可导致长时间的睾丸功能损伤,包括生精细胞的凋亡增加,性激素改变,生精阻滞,睾丸重量改变,生精小管长度减少,精子浓度减少等[26]。其机制可能是氧化损伤的增加及A MP活化蛋白激酶的诱导活化进而促使生精细胞凋亡并干扰支持细胞-生精细胞间锚定连接,最终干扰正常的生精过程[27]。经达沙替尼治疗后长期生存的慢性髓细胞样白血病患者中59%的女性患者可自然受孕,48%男性患者保持生育力,但妊娠结局存在较大差异,治疗后自然受孕的女性患者中仅33%可生育正常婴儿,39%选择性流产及17%自发性流产,11%异常妊娠。与之相比,治疗后的男性患者生育结局良好,91%的男性患者子代出生时未见异常[28]。

免疫抑制剂类的单克隆抗体治疗原理在于解除免疫抑制而达到激活免疫系统进而消灭癌细胞的目的,因此一般伴随机体免疫系统平衡破坏。有证据显示FDA批准的PD-L1抗体Atezolizu mab存在一定的生殖毒性,在动物实验中免疫排斥反应风险的增加会导致孕期胎儿的死亡;另一个获批应用于膀胱癌治疗的PD-1抗体KEYTRUDA在食蟹猴的动物实验中未发现对生殖器官的影响,是否对生育能力造成影响仍然未知[29]。

随着越来越多的癌症治疗生物制剂开发及临床应用的批准,我们期待看到更多关于该类药物对生育力影响的相关报道,这有助于对男性肿瘤患者治疗前后生育力做出准确的评估并提前做好应对方案。

3 男性肿瘤患者的遗传风险分析

在生育年龄人群中肿瘤幸存者占较大比例,虽然抗肿瘤治疗后其精液质量可恢复并可自然受孕生育子代,但肿瘤幸存者精子的安全性仍然存在争议。

3.1 染色体与DNA

首先肿瘤患者自身细胞会因为高剂量的放疗和化疗药物损伤DNA进而诱发第二原发癌[30];其次放化疗会导致的精子染色体非整倍体和DNA碎片率的增加[31]。研究发现,男性肿瘤患者精子非整倍体率的最高点出现在BEP方案化疗后的6个月,在18个月后才显著下降,化疗后2年仍可检测到精子DNA损伤和染色体的装配异常[32]。基于此,研究人员建议肿瘤患者在治疗结束后的两年内避孕,以防止子代遗传缺陷风险的增加。放化疗导致的染色体异常、DNA碎片率增加及可能的基因突变,使得肿瘤患者担心其子代出生缺陷几率增加,约有9%的肿瘤幸存者因此放弃生育子代,子代的健康问题成为影响肿瘤患者生育选择的主要因素。

理论上抗肿瘤治疗可能增加子代出生缺陷的风险,但流行病统计学结果并没有迹象指向该观点。大多数据显示男性患者抗癌治疗后自然受孕的出生结局良好,子代遗传缺陷比例未见增加[33]。但Heat her等[34]分析丹麦和瑞士人口登记系统数据时发现肿瘤患者子代的出生缺陷比例显著增加。尽管大部分数据支持肿瘤患者与子代出生缺陷之间缺乏相关性的观点,但该领域研究人员仍持谨慎态度并建议基因组测序方法的介入以分析潜在的突变位点[35]。

放化疗导致染色体异常及DNA损伤与男性肿瘤患者子代出生结局间并不存在密切相关性。究其原因:其一,得益于自然选择机制,抗肿瘤治疗后的自然受孕可能是出生缺陷降低的主要因素[35];其二,生物体基于自身的保护机制识别染色体异常和基因突变进而诱发早期流产,在一定程度上也降低了出生缺陷的发生率[36]。随着统计学数据的累积和基因检测技术的发展,男性患者抗肿瘤治疗与子代遗传缺陷风险的相关性将进一步明确。

3.2 表观修饰改变的潜在风险

恶性肿瘤治疗中表观遗传沉默基因的复活具有深远的意义,因此成为抗肿瘤治疗和预防的靶点。所以抗肿瘤药物,如阿扎胞昔、地西他滨、折布拉林、法扎 拉滨和二氢胞昔等都可能成为表观遗传修饰改变的的潜在威胁。

Chan等[37]发现经BEP方案治疗后的睾丸癌患者精子DNA甲基化模式发生改变,并且基因中不同片段的敏感性存在差异。化疗药物替莫唑胺的使用,在降低精液参数的同时也显著降低了父源性印记基因H19 DNA甲基化差异区(DMR)的甲基化水平[38],有学者在他莫昔芬处理后的小鼠模型中发现父源印记基因H19甲基化控制区域的异常,最终导致胚胎吸收率的增加[39]。Margarett等[40]研究结果显示,骨肉瘤患者化疗10年后精子DNA甲基化差异区的甲基化水平与正常人群仍存在差异。研究指出子代出现印记基因缺陷性疾病类综合征主要由父方的印记基因缺陷导致[41],所以抗肿瘤治疗后精子表观修饰的改变可能是导致子代出生缺陷的危险因素。目前的研究仍缺少男性肿瘤患者抗肿瘤治疗后子代出现表观遗传缺陷性疾病的相关数据,基础研究的开展和高危人群的随访有助于我们进一步了解抗肿瘤治疗可能导致的遗传风险。

在缺少循证医学证据的情况下,肿瘤患者在治疗后生育风险的评估仍存在挑战。不同研究中入选标准、方法论、队列、变量等因素的差异性最终导致了研究结果的差异性。此外,化疗药物的联合、放化疗方案的结合以及肿瘤自身都可能引起生殖细胞变异在一定程度上增加了追溯难度,这些变量的不确定性阻碍了肿瘤治疗后生殖安全标准的推广。抗肿瘤治疗前的精子冷冻保存技术仍是规避放化疗生殖毒性的最佳方案,对于在非安全时间内有生育需要但没有冷冻保存精子的肿瘤患者,我们应强烈建议他们在生育前进行遗传咨询和相关的医学检查。

4 结论

男性肿瘤患者自身及其治疗过程会降低精液质量甚至造成生精功能不可逆的损伤,抗肿瘤药物的生殖毒性导致的染色体异常、DNA损伤及表观修饰的改变也会对肿瘤患者的生育安全造成影响。男性肿瘤患者诊断时应被告知其面临的生育风险,并在治疗前选择可行的生育力保存方案以及做好治疗过程中的生殖腺保护。人类精子库开展的生殖保险业务是现阶段最为成熟的生育力保存方案,随着肿瘤与生殖医学的发展与合作,将会有越来越多的男性肿瘤患者可以生育健康子代。