桂西地区170例男性精液金属元素浓度的比较研究

庞艳芳 元辉雄 梁治鹏 陈偲 陈兴鸿 刘中林 于佩 韩梦然 陈文成

【摘要】目的研究不同精子質量组男性精液铝、铅、镉、铬、锰浓度与精子质量的关系。

方法收集2019年1月至2019年6月前来生殖中心就诊的男性精液样本170例，通过计算机辅助精子分析仪（CASA）行精液常规分析，根据精子质量状况分为对照组、少精子症组、弱精子症组和少弱精子症组，并采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对各组精液中铝、铅、镉、铬、锰浓度进行分析。

结果与对照组相比，弱精子症组和少弱精子症组受试对象精液镉浓度较高，而铬浓度较对照组低，差异有统计学意义（P<0.05）;弱精子症组和少弱精子症组受试对象精液铬浓度与少精子症组相比，差异有统计学意义（P<0.05）;少精子症组、弱精子症组和少弱精子症组受试对象精液中铝、铅、锰浓度与对照组相比差异均无统计学意义（P>0.05）。进一步统计分析显示，中、重度弱精子症组精液镉浓度较对照组高，铬浓度较对照组低，差异均有统计学意义（P<0.05）。

结论精液中高镉与低铬可能与非职业暴露于金属污染环境的男性精子质量差有关，可能导致弱精和少弱精子症状发生。

【关键词】精子质量;重金属;轻金属;男性不育

中图分类号：R683文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2020.04.011

Comparativestudyonconcentrationsofmetalelementsinsemenof170meninwesternregionofGuangxi

PANGYanfang1，2，YUANHuixiong1，LIANGZhipeng3，CHENSi3，CHENXinghong1，LIUZhonglin1，YUPei2，HANMengran2，CHENWencheng1

（1.MedicalLaboratoryDepartmentofAffiliatedHospital，2.GraduateSchool，3.SchoolofMedicalLaboratory，YoujiangMedicalUniversityforNationalities，Baise533000，Guangxi，China）

【Abstract】ObjectiveToexploretherelationshipbetweenthecontentsofaluminium，lead，cadmium，chromiumandmanganeseinmalesemenandspermqualityindifferentspermqualitygroups.

MethodsSemensamplesof170menwhocametovisitreproductivecenterfromJanuarytoJune2019werecollected，androutinespermanalysiswasperformedbycomputer-assistedspermanalyzer（CASA）.Accordingtothequalityofsperm，theyweredividedinto4groups：controlgroup，oligospermiagroup，asthenospermiagroupandoligoasthenospermiagroup.Andthecontentsofaluminum，lead，cadmium，chromiumandmanganeseinsemenofeachgroupwereanalyzedbyinductivelycoupledplasmamassspectrometry（ICP-MS）.

ResultsTheconcentrationofcadmiumintheasthenospermiagroupandtheoligoasthenospermiagroupwerehigherthanthoseinthecontrolgroup，whilethechromiumconcentrationintheasthenospermiagroupandtheoligoasthenospermiagroupwerelowerthanthoseinthecontrolgroup，andthedifferenceswerestatisticallysignificant（P<0.05）.Comparedwiththeoligospermiagroup，thedifferencesofthechromiumconcentrationsoftheasthenospermiagroupandtheoligoasthenospermiagroupwerestatisticallysignificant（P<0.05）.Thedifferencesoftheconcentrationsofsemenaluminum，leadandmanganeseintheoligospermiagroup，theasthenospermiagroupandtheoligoasthenospermiagroupwerenotstatisticallysignificantwhilecomparingwiththoseinthecontrolgroup（P>0.05）.Furtheranalysisshowedthattheconcentrationsofcadmiuminmoderateandsevereasthenospermiagroupswerestatisticallyhigherthanthoseinthecontrolgroup，whiletheconcentrationsofchromiumwerestatisticallylowerthanthoseinthecontrolgroup，differenceswerestatisticallysignificant（P<0.05）.

ConclusionHighcadmiumandlowchromiuminsemenmayberelatedtothepoorspermqualityofmenwithoutoccupationalexposuretometal-contaminatedenvironments，whichmayleadtoasthenospermiaandoligoasthenospermiainmen.

【Keywords】spermquality;heavymetal;lightmetal;maleinfertility

世界卫生组织预测，不孕不育将成为继癌症与心脑血管疾病之后威胁人类健康的第三大疾病，全球不孕不育發生率高达10%～15%，其中男性因素约占一半[1]，而导致男性不育最主要的原因为精子质量差。近几十年来，大样本分析[2]已发现男性精子质量呈下降趋势。重金属及一些轻金属被认为是导致男性不育的元凶之一，男性生殖系统对有害物质十分敏感，在有害物质侵害时往往先于其他系统表现出机能障碍[3]。铝（Al）、铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、锰（Mn）是存在于自然界中的金属元素，由于人类社会工业等的飞速发展，环境金属污染指数与人群接触概率不可避免的增加，使之成为导致男性不育的重要外在因素[4]。本研究通过收集非职业性接触金属污染物的男性精液样本，检测精液样本中的铝、铅、镉、铬、锰浓度，分析其与精子质量参数的关系，探讨其对男性精子质量的影响，希望能为临床诊断治疗男性不育及公共预防提供帮助。

1对象与方法

1.1研究对象

收集2019年1月至2019年6月前来右江民族医学院附属医院生殖中心就诊的男性精液样本170例，根据精子质量分析结果，参照WHO《人类精液检查与处理实验室手册》（第五版）标准，将精子浓度<15×106/mL、其他精液常规分析结果正常者作为少精子症组，纳入研究30例;将前向运动精子百分比（PR%）<32%、其他精液常规分析结果正常者作为弱精子症组，纳入研究54例;将精子浓度<15×106/mL、PR%<32%及其他精液常规分析结果正常者作为少弱精子症组，纳入研究35例。同时收集来该院生殖中心门诊就诊的各项精液常规分析结果正常的健康男性精液样本51例作为对照组。根据精子浓度分级标准，进一步将少精子症组按严重程度进行分级：轻度少精子症组（10×106/mL≤精子浓度<15×106/mL）、中度少精子症组（5×106/mL≤精子浓度<10×106/mL）、重度（严重和极重）少精子症组（精子浓度<5×106/mL）;根据精子活动力分级标准，进一步将弱精子症组按严重程度进行分级：轻度弱精子症组（20%≤PR%<32%）、中度弱精子症组（10%≤PR%<20%）、重度（严重和极重）弱精子症组（PR%<10%）。本研究中所有样本的采集均执行知情同意原则，并获得右江民族医学院附属医院伦理委员会的审批。

1.2纳入和排除标准

纳入标准：①年龄18～55岁之间;②在桂西地区居住3年以上;③无生殖道感染、附睾炎等;④无泌尿系生殖系统外伤及遗传学疾病家族史;⑤无明显睾丸、附睾及输精管等生殖系统器官的异常（包含隐睾、精索静脉曲张、睾丸扭转等）。排除标准：①烟酒滥用;②熬夜过频;③长时间精神高度紧张;④职业暴露于铝、铅、镉、铬、锰及其他常见重金属污染环境;⑤高温、高电离辐射环境作业;⑥性激素分泌不足;⑦服用损害生殖系统的药物。

1.3研究方法

1.3.1精子质量参数测定

所有病例组及对照组人员按照《世界卫生组织人类精液检查与处理实验室手册》（第五版）要求，禁欲2～7d后于门诊取精室采用手淫法取精，精液样本保存于无菌的精杯中置于37℃恒温水浴箱中液化30～60min，取5～10μL精液置于计算机辅助精子分析仪（CASA）上行精液常规分析，按照相关规定操作流程分别测出精液量、pH值、精子浓度、精子活动力等结果。剩余精液收集后保存于低温冰箱备用。

1.3.2铝、铅、镉、铬、锰浓度测定

将精液样品解冻后，用涡旋震荡法将样品混匀，取1mL样品置于经10%超级纯硝酸浸泡过夜的塑料离心管中，加入1mL硝酸，于电热板上加热至清亮;消解结束后，静置冷却至室温，用超纯水定容至刻度10mL，用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）进行检测。连续测定3次，取均数作统计分析。

1.4统计学方法

采用SPSS17.0软件处理，计量资料符合正态分布，以均数±标准差（±s）表示，采用单因素方差分析（ANOVA），方差齐者组间两两比较采用SNK-q法检验，方差不齐者组间两两比较用Games-Howell法检验，检验水准：α=0.05，双侧检验。

2结果

2.1受试对象的一般资料与精液参数

各组受试对象年龄、精液量、精液pH值等方面差异无统计学意义（P>0.05）。少精子症组及少弱精子症组与对照组相比，弱精子症组与少精子症组相比，少弱精子症组与弱精子症组相比，在精子浓度方面差异均有统计学意义（P<0.05）。弱精子症组和少弱精子症组与对照组相比，弱精子症组及少弱精子症组与少精子症组相比，在前向运动精子百分比方面差异均有统计学意义（P<0.05）。见表1。

2.2各组受试对象精液铝、铅、镉、铬、锰浓度比较

与对照组相比，少精子症组、弱精子症组和少弱精子症组受试对象精液中铝、铅、锰浓度均无统计学意义（P>0.05），弱精子症组和少弱精子症组受试对象精液镉浓度高于对照组（P<0.05），而铬浓度低于对照组（P<0.05），与少精子症组相比，弱精子症组和少弱精子症组受试对象精液铬浓度差异亦有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.3不同轻重程度少精子症组、弱精子症组金属元素浓度比较

轻、中、重度少精子症组精液铝、铅、镉、铬、锰浓度与对照组相比差异均无统计学意义（P>0.05）。见表3。轻、中、重度弱精子症组精液铝、铅、锰浓度与对照组相比差异均无统计学意义（P>0.05），中、重度弱精子症组精液镉浓度较对照组高，铬浓度较对照组低，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表4。

精子质量是评价男性生育力最直接和最主要的依据，精子具有正常的形态、数量与功能等是使其能够通过子宫到达输卵管壶腹部与卵子结合完成受精的重要保障。而随着工业化发展，人类采矿活动及金属物质在日常生活中应用的广泛性，日益严重的金属污染已成为威胁男性生殖健康的严重问题。金属物质的毒性作用作为影响男性生殖健康的重要外部因素，也日益受到人们关注。

铝为轻金属，是自然界中含量最丰富的金属元素，广泛应用于航空、建筑、汽车等工业和水处理、食品添加剂、炊具、医药、颜料、化妆品、造纸、阻燃剂、填充剂及其他铝制品中，涉及生活中的方方面面。铅、镉、铬、锰均为重金属元素。铅和镉是两种主要的有毒重金属之一，铅毒性大、累积性强，可与体内一系列蛋白质、酶和氨基酸结合，干扰机体正常的生理生化活动[5];镉在自然界中含量很低，为稀有元素，其半衰期长，被人体吸收后可形成镉硫蛋白，在人体内蓄积并导致慢性中毒，引起健康障碍[6]。铬和锰均为体内微量元素之一，其缺乏或过量都可能产生有害影响，铬可以与核酸结合，并且是葡萄糖、某些蛋白质和脂质代谢不可或缺的一部分[5];锰对于维持体内许多生化和细胞反应的正常功能及调节至关重要，是正常射精、精子发生和精子运动所必需的[7]。高水平接触铝、铅、镉、铬、锰对生殖健康的不利影响在许多实验动物模型和职业暴露男性的研究中已得到了证实[3，5，7～9]，但不同研究对于这些金属元素与非职业暴露的普通人群或非高水平接触的雄性动物间的关系仍存在差异。法国的KLEIN等[10]对62例具有生育问题的男性精液样本进行研究发现，精子数量下降患者精液中铝浓度较高。ONUL等[11]研究192名没有职业性铅暴露的可育和不育男性血液和精液中铅的浓度与生殖的关系，发现高铅水平与精液质量低有关。LI等[12]分析587名没有职业性接触镉的男性精液质量与镉的关系，发现血清高镉水平与精子活动力下降及形态异常有关。而ZENG等[13]研究了394名非职业暴露的男性尿液中包含铅、镉、铬、锰在内的13种金属浓度与精液质量的关系，结果显示精液质量较好和质量较差的男性之间铅、镉、铬、锰浓度均未存在统计学差异。WANG等[14]也分析了尿液中包含铝、铅、镉、铬、锰在内的18种金属浓度与男性生殖健康的关系，发现锰可能与诱导精子细胞凋亡有关，而铝、铅、镉、铬浓度则均未显示出统计学关联。

本研究分析了170名非职业性接触金属物质的男性精液中铝、铅、镉、铬、锰浓度与精子质量的关系，结果显示，弱精子症组及少弱精子症组与对照组相比精液中镉浓度较高，同时精液铬浓度较低，弱精子症组和少弱精子症组精液铬浓度与少精子症组相比，差异亦有统计学意义，少精子症组、弱精子症组和少弱精子癥组受试对象精液中铝、铅、锰浓度与对照组相比差异均无统计学意义，提示精液中高镉与低铬可能对男性弱精和少弱精的产生具有一定的作用。进一步分析不同轻重程度少、弱精子症组精液中这些金属元素存在的差异，发现中、重度弱精子症组精液中镉浓度较对照组高，铬浓度较对照组低。由于不同研究所纳入的研究对象存在差异，同时因男性不育是一个复杂的疾病，尽管研究人员为确定男性不育的根本原因做出了许多努力，但仍有70%的病例原因不明[15]，研究过程中可能存在着许多潜在混杂因素，导致了不同研究结果可能存在一定的差异。我们的研究结果支持了LI等[12]研究所显示的非职业性接触金属物质的精子质量差与镉水平较高有关的观点，同时许多研究均显示镉对生殖的影响主要为导致精子活动力下降[6，12]，本研究也显示弱精子症组与少弱精子症组镉浓度较高，而少精子症组镉浓度与对照组相比未存在统计学差异。虽然KOLAHIAN等[16]研究发现用铬作为补充剂增加了糖尿病大鼠精子存活率和附睾精子数量，但人体是否存在铬缺乏症以及受其影响的人群目前尚不明确，由于铬具有诱变和致癌作用，许多研究者对补充铬的毒性和安全性表示担忧[17]，因此，尽管本研究结果初步显示了弱精和少弱精子症组精液铬浓度较低，但铬与雄性生殖的关系仍需进行更深入的研究与探讨。

我们的研究结果初步表明，非职业性接触金属元素的男性精液中高镉与低铬可能与弱精和少弱精子症发生有关，铝、铅、锰浓度在非职业暴露的精子质量异常和精子质量正常的男性精液中未存在统计学差异，为男性不育的病因及预防研究等提供了一定的依据。然而由于男性不育及精子损伤是一个复杂的疾病，我们并不能排除潜在混杂因素的影响，同时由于本研究纳入的样本量较小，仍需在非职业性接触的普通人群中进行更大样本量的分析以确证这些金属元素与普通人群精子质量的关系。

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（收稿日期：2020-01-14修回日期：2020-04-03）

（編辑：梁明佩）

基金项目：广西高校科学技术研究项目（ZD2014099）;广西医疗卫生适宜技术开发与推广应用项目（S2018106）;百色市科学研究与技术开发计划项目（百科20182515）

作者简介：庞艳芳，女，初级检验技师，在读硕士研究生，研究方向：生殖免疫。E-mail：pyf930203@163.com

通信作者：陈文成。E-mail：cwcch3268@163.com

[本文引用格式]庞艳芳，元辉雄，梁治鹏，等.桂西地区170例男性精液金属元素浓度的比较研究[J].右江医学，2020，48（4）：290-295.