枸杞子治疗男性不育症的作用机制研究进展

刘丹 白雪 汤轶波 刘桂敏 樊晓蕾 陈亚飞 马茹 常征辉 郑燕飞 刘振权

全世界有高达15%的育龄夫妇受不孕不育的影响，患病率也在逐年递增，而男性不育是最常见的单一因素[1]。男性不育症是指结婚一年的夫妇在性生活正常，同时女性身体无异常的情况下，单纯由男性因素造成女性无法自然受孕，其原因包括精液异常、生精障碍以及其他全身性因素等。现阶段男性不育症已经影响了全球12%以上男性的生活[2]，在临床上愈发得到重视。

枸杞子为茄科植物宁夏枸杞(LyciumbarbarumL.)的干燥成熟果实，《本草纲目》载有：“枸杞子甘平而润，性滋而补，能补肾、生精、益气，此乃平补之药。”枸杞子具有广泛的药理活性，研究发现，枸杞子可有效治疗肝脏[3]、肾脏[4]和其他脏器相关的疾病，具有抗氧化[5]、免疫调节、抗炎等药理作用[6-7]，常用于治疗或者辅助治疗男性不育。随着国内外学者对枸杞子的不断探索，发现其有效成分主要包括枸杞多糖、枸杞多酚类化合物、枸杞色素、微量元素、维生素C等[8]。基于枸杞子在男性不育症治疗中的良好效果[9]，本文对近年来枸杞子治疗男性不育症作用机制的相关文献进行归纳总结，为进一步研究枸杞子的药理作用提供依据。后文将从药效物质基础着手对枸杞子治疗男性不育症的作用机制进行阐述。

1 作用机制

枸杞子对男性生殖系统的保护作用是一个研究热点，其相关作用机制包括：抗氧化应激和清除自由基、抑制生精细胞的凋亡、增强细胞免疫、调节性激素平衡、促进精子形成过程中相关功能的表达、保护生殖系统相关神经。

1.1 抗氧化应激和清除自由基

活性氧(reactive oxygen species，ROS)是具有高度活性的氧化剂，主要由精细胞和白细胞产生，包括超氧阴离子、羟基自由基等。在正常精细胞中，ROS处于较低水平，有利于刺激精子获能，促进精子顶体反应[10-11]。相反，ROS过量会对精子造成损害，导致精子质膜脂质过氧化，并且破坏DNA的完整性[10]。

1.1.1 枸杞多糖抗氧化 枸杞多糖是一种具有多种生物活性的植物多糖，不仅对男性生殖功能具有保护作用，还能提高精子的质量[12]。枸杞多糖通过清除体内多余的脂质过氧化物，如丙二醛(malondialdehyde，MDA)等；提高细胞中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的含量及谷胱甘肽(glutathione，GSH)的抗氧化水平以缓解细胞氧化损伤[13]。Varoni等[14]在进行镉诱导大鼠睾丸损伤的实验时，将雄性大鼠分为对照组、枸杞多糖组、镉组及枸杞多糖+镉组，结果发现，与镉组比较，枸杞多糖组和枸杞多糖+镉组的MDA含量略微下降；GSH及SOD含量则呈上升趋势，表明枸杞多糖减轻镉所致大鼠睾丸损伤的作用机制与抗氧化应激有关。另外，Shi等[15]发现与对照组相比，口服枸杞多糖后小鼠睾丸中MDA、ROS含量显著降低；SOD、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)及过氧化氢酶(catalase，CAT)含量升高。

1.1.2 枸杞多酚类化合物抗氧化 枸杞多酚类化合物别名枸杞子鞣质，是枸杞子中多酚类物质的总称。按基本母核主要分为类黄酮和非黄酮两大类，类黄酮主要包括花色苷、黄酮等；非黄酮主要有羟基肉桂酸等[16]。据报道，枸杞子的抗氧化功能还与其所含的黄酮等多酚类成分有关，这可能是由于植物中的多酚类化合物具有清除自由基、过氧化分解和酶抑制剂的功能[17]。研究发现，枸杞多酚类化合物具有较高的抗氧化和抗糖尿病能力，可用于治疗与自由基代谢有关的糖尿病[18]，从而改善由糖尿病所致性功能障碍并发症。

Zhou等[19]对枸杞子中多酚类化合物的活性进行系统研究，发现这些成分都表现出抗氧化能力，部分化合物还表现出对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH)的清除活性。Ahn等[20]对大鼠肝脏实施部分切除术后，按照枸杞多酚类化合物浓度梯度给药，结果发现枸杞多酚类物质的浓度越高，清除DPPH的能力越强。黄元庆等[21]通过Fe2+-Cys-His体系建立大鼠肝线粒体脂质过氧化模型，用于研究枸杞总黄酮类的抗氧化作用，结果表明枸杞总黄酮类可抑制脂质过氧化，降低MDA含量，从而维持线粒体流动的稳定性。以上结果证实，枸杞多酚类化合物可通过抗氧化作用来调节生殖系统功能。

1.1.3 枸杞色素抗氧化和抗衰老 在男性不育症的治疗中，年龄同样是影响治疗措施和效果的一大因素，所以枸杞子的抗衰老作用为治疗男性不育提供了更多机会，为其进一步研究提供了思路[22]。枸杞色素作为枸杞子的另一种活性成分，Li等[23]在小鼠酒精性脂肪肝(alcohol-induced fatty liver disease，AFLD)模型上设计治疗和预防实验，发现枸杞色素能在一定程度上控制小鼠肝脏指数的升高，还可以减轻酒精造成的肝脏炎症，从而缓解肝脏的氧化应激损伤。另外，陶大勇等[24]建立D-半乳糖诱导的衰老小鼠模型，并灌胃低、高剂量黑果枸杞色素，实验发现与模型组相比，给药组小鼠体内SOD活性显著提高，MDA含量明显降低，从而防止机体的损伤和衰老，这可能与黑果枸杞色素清除小鼠体内自由基有关。综上，枸杞色素可能通过抗氧化和抗衰老作用来提高男性性功能。

1.1.4 微量元素抗氧化 微量元素是人体的重要组成部分，枸杞子中含有锌、硒、铁、钙、锰、铜等多种微量元素[25]。国内外研究表明，大多数男性不育症与其功能密切相关。Nenkova等[26]发现人体精浆中铁、铜含量升高会造成精子损伤，这是由于铁、铜作为促氧化剂会诱导精子氧化损伤，而铁、铜又分别是CAT、SOD的辅助因子，因此维持微量元素的平衡至关重要。Narasimhaiah等[27]给正常雄性山羊额外补充有机铜，会使山羊精浆SOD、CAT和GPx活性升高，精子过氧化脂降低，其机制与抗氧化作用相关。

Mistry等[28]发现性腺可以吸收并储存硒，其中大部分是用于合成GSH-Px，而睾丸中也含有高浓度的硒，主要参与GPx4的形成，GPx4是精子中段结构的基本决定因素，可以保护发育中的精细胞DNA抗氧化损伤，该研究为联系硒、精子质量和男性生育能力提供了思路。

此外，Tajaddini等[29]证实了锰对甲醛致小鼠睾丸及精子损伤的保护作用与锰的抗氧化应激有关。

1.1.5 维生素C抗氧化 枸杞子中还含有维生素C，Akorede等[30]以卡马西平诱导雄性大鼠产生生殖毒性，再给予维生素C治疗15周，结果发现，给药后大鼠精子数目增加，睾丸中GSH-Px活性、促黄体生成素(luteinizing hormone, LH)及促卵泡激素(follicle-stimulating hormone, FSH)的含量也相对增加，这可能与维生素C的抗氧化活性有关[31]。维生素C通过降低睾丸中的自由基负荷和MDA含量[32]，来促进睾丸激素及促性腺激素的产生[33]，改善睾丸组织的损伤[34]，从而为生精细胞发育提供环境。

1.2 抑制生精细胞的凋亡

枸杞多糖抑制细胞凋亡的机制可能与调节凋亡相关蛋白和基因的水平有关。在生殖细胞的凋亡过程中，促凋亡蛋白Bax(Bcl-2 assotioated x)主要起加速凋亡的作用，抗凋亡蛋白B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)具有抗氧化作用，枸杞多糖则是通过抑制促凋亡蛋白的产生来阻止细胞凋亡并维持细胞的稳定性[35]。

向春燕等[36]采用原位末端标记法检测体外人前列腺癌DU-145细胞的凋亡情况，发现DU-145细胞表达Bcl-2/Bax蛋白比值明显下降，说明枸杞多糖对DU-145细胞的抑制作用是通过诱导细胞凋亡实现的。由此推测，枸杞子治疗男性不育可能与枸杞多糖调控生精细胞凋亡中Bcl-2、Bax基因的表达有关。另外，Liu等[37]建立雄性Immp2l突变小鼠模型，研究发现给予枸杞多糖(10 mg/kg)可对乙醇诱导Immp2l+/_小鼠产生的精子毒性和睾丸变性提供保护，其机制可能是枸杞多糖通过降低胶原表达水平影响生精上皮的形态，导致生精过程中蛋白质合成发生变化。

1.3 增强细胞免疫

大量研究表明植物多糖可通过激活相关细胞和促进细胞因子的分泌来改善细胞免疫功能。Zhu等[38]通过测定枸杞多糖对小鼠内脏器官及嗜酸乳杆菌、长双歧杆菌生长速度的影响，发现与对照组相比，治疗组小鼠脾脏指数的差异有统计学意义(P<0.05)，表明枸杞多糖可以增强先天免疫。此外，治疗组的转化生长因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)、血清白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)及结肠中分泌型免疫球蛋白A的浓度显著性增加，提示枸杞多糖给药后可以在一定程度上刺激潜在益生菌的产生和生长，进而提高宿主免疫应答能力。刘宏婧等[39]对糖尿病雄性大鼠睾丸组织的病变部位进行染色观察，发现使用枸杞多糖后，大鼠的精子数量及存活率明显上升，说明枸杞多糖可以改善糖尿病所致雄性大鼠睾丸组织病理损伤。因此，可推测枸杞多糖通过调节细胞免疫，促进睾丸病变组织和功能的恢复，对男性不育症的治疗起到一定作用。

1.4 调节性激素平衡

1.4.1 枸杞多糖调节性激素 在调节脊椎动物的生殖过程中，下丘脑分泌促性腺激素释放激素(gonadotrophin release hormone, GnRH)通过垂体门静脉系统作用于垂体，促进腺垂体分泌FSH和LH[40]。另外，下丘脑—垂体—性腺轴(hypothalamic-pituitary-gonadal axis，HPG)通过调控睾酮、FSH、LH等性激素的合成与分泌，影响男性生殖活动的不同阶段[35,40]。

Shi等[41]研究发现，与糖尿病组相比，枸杞多糖组小鼠血清中睾酮、FSH和LH水平、LH/FSH比值均有不同程度的增加，小鼠性行为和生育水平也有所提高。因此，可认为枸杞多糖通过调节下丘脑-垂体-睾丸轴，维持体内促性激素的平衡，避免血清中睾酮含量下降，从而有助于雄性小鼠生育能力的恢复。此外，Shi等[42]发现，与模型组相比，枸杞多糖组小鼠血清中睾酮含量升高，从而缓解了链脲佐菌素诱导雄鼠产生的睾丸损伤。

1.4.2 微量元素调节性激素 睾酮分泌还受到硒的影响，硒缺乏会导致睾丸间质细胞LH受体的改变。镉含量过高引发的前列腺癌也会造成男性不育，而硒在无毒条件下可抑制癌细胞的生长[43]。铜是所有生物必需的微量元素，其动态平衡对维持男性生育和精子产生发挥重要作用[44]。然而，实验证明精浆中铜含量过高也会造成精子数量、活力和形态降低，不利于男性生殖健康[45]，这可能是由于过量铜会破坏睾丸组织并且改变HPG中相关基因的表达[46]，从而导致性激素分泌失调。

1.4.3 枸杞多酚类化合物调节性激素 杨丽等[47]将50只雄性SD大鼠随机分为空白组，睾酮+低、中、高剂量黄酮组及模型组，连续给药30天后发现睾酮+高剂量(240 mg/kg)黄酮组能够明显降低前列腺增生大鼠的性激素水平，从而维持大鼠体内性激素的动态平衡。

1.5 促进精子形成过程中相关功能的表达

1.5.1 枸杞多糖促进精子相关功能表达 青春期后哺乳动物持续的精子形成依赖于精原干细胞(spermatogonial stem cells, SSCs)，SSCs是一种成体干细胞，能够有效平衡干细胞池的自我更新分裂并且维持精子持续增殖的分裂分化[48-49]，是男性具有生育能力的关键。马良宏等[50]对体外培养1周后的精原干细胞进行细胞增殖周期检测，发现加入枸杞多糖后精原干细胞的数量明显增加，可见枸杞多糖有利于促进生精细胞的形成。这可能与枸杞多糖在体外微环境中参与了塞尔托利氏(Sertoli)细胞的调控作用有关，Sertoli细胞能为精子的形成过程提供营养。此外，Yang等[51]在顺铂诱导的小鼠睾丸间质瘤细胞培养基中，验证了枸杞多糖能有效稳定睾酮水平，从而改善生精功能。

1.5.2 微量元素促进精子相关功能表达 Chia等[52]报道称缺锌会导致性功能障碍和曲细精管收缩，并且降低精子质量。锌金属酶是参与生殖腺核酸及蛋白质合成的关键酶，锌还能加速精子运动，其作用机制包括：(1)参与精子的生长、成熟和凋亡，延缓精子细胞膜的脂质氧化；(2)调节HPG，促进性激素的分泌，从而增加精子数量。精液在射出体外15分钟左右开始液化，这与前列腺特异性抗原(prostate specific antigen，PSA)有关，而精液锌离子可双向调节PSA的活性[53]。在糖尿病诱导的大鼠睾丸及附睾损伤的实验中，Sahu等[54]发现糖尿病组的精子数量及精子活力显著下降，通过锌和硒联合治疗后异常精子数减少，精子运动能力增强。硒是人体性腺发育、配子形成和受精的核心元素，影响精子的最终形成。许多研究表明，缺乏硒元素会导致多种生殖问题，还会降低男性DNA水平和精子质量，使精子细胞膜受损，进而影响RNA的转录、蛋白质及酶的合成[55-56]。除此以外，还有报道称缺钙会影响精子运动[57]、趋化性应答[58]及精子获能[59]，从而导致男性不育。

1.6 保护生殖系统相关神经

神经药理学研究发现，大鼠的射精行为主要受到下丘脑内侧视前区和室旁核控制，包括性行为的发生和非接触性阴茎勃起都由躯体神经支配，许多具有抑制或兴奋作用的神经递质，如多巴胺、一氧化氮等也与射精的中枢调节有关[60]。对大鼠海绵体神经造成挤压伤后，Zhao等[61]使用甲苯胺蓝对大鼠海绵体进行染色，发现枸杞多糖组的海绵状神经中有髓神经轴突数量比受伤组多，比假手术组少。此外，枸杞多糖还不同程度地增加了一氧化氮合酶阳性神经纤维的数量。由此推断，枸杞多糖可通过保护海绵体神经来改善男性性功能。

2 展望

综上所述，大量研究证明枸杞子治疗男性不育效果显著，充分显示其在治疗男性不育症方面具有较好的发展前景。笔者对枸杞子药效物质基础及相关作用机制进行总结，发现枸杞子中的枸杞多糖、枸杞多酚类化合物以及微量元素等活性成分均可改善男性生殖能力，其作用机制主要为抗氧化应激及清除自由基、抑制生精细胞凋亡、增强细胞免疫，调节性激素平衡等。笔者还发现枸杞色素的抗衰老作用对提高男性生殖功能有一定帮助，而当前关于枸杞色素的药理研究较少，有待进一步探索。另外，由于枸杞子化学成分种类繁多，对男性不育的治疗并非是靠枸杞多糖等单一成分发挥疗效，可能是多成分多靶点相互协调共同作用，所以有待进一步研究。