运动对男性生殖功能的影响及机制研究进展

廖粤生，吕 园，白莉莉

随着现代生活节奏的加快以及工作压力的上升，男性健康问题开始成为人们热点关注的话题。调查显示，半个世纪以来，世界范围内的男性精子数量显著下降，不育症发生率也随之增加［1］，男性生殖功能问题已经成为现代社会困扰男性健康的常见慢性病之一［2］。有研究显示，利用运动手段进行非药物干预，对男性生殖功能的改善能产生积极作用［3］。McPherson等［4］研究发现合理运动不仅可以改善睾丸局部微环境、调节激素释放，还能改变生殖细胞的表观遗传修饰，进而有利于后代健康。Wortley等［5］在对男性的研究发现，经过10周的减肥训练营生活后，男性青少年的体重、体成分显著改善的同时，血清睾酮水平也显著提高。当然，也有研究发现不同强度、不同类型的运动会对男性雄性激素水平带来不同影响，进而影响生殖系统的健康［6］。

因此，本文以运动对男性生殖系统的影响为切入点，通过CNKI、Web of Science、PubMed等数据库对相关文献进行搜索、整理和评估，综述运动对男性生殖功能的干预作用及相关机制，以及探讨不同运动项目与负荷对男性生殖功能的干预效果，循证运动对男性生殖功能的影响，为男性以非药物疗法干预生殖系统健康提供理论指导。

1 不同运动负荷对男性生殖功能的影响

1.1 大负荷运动对男性生殖功能的影响

虽然大负荷运动在一定程度上能提高男性的身体机能，但对于男性生殖功能的健康将产生不利的影响。Sutton等［9］对平均年龄24岁左右的14名男性赛艇运动员与7名游泳运动员进行了研究，研究发现在60min大负荷跑步和健身操后，血液中的雄激素增加了22%；7名游泳运动员以最大强度游完800m后，雄激素增加了70%。Griffith等［10］对6名年龄从平均28岁的耐力运动员进行了研究，训练时间为2周，每周跑40到65公里，每周骑行85到190公里，研究结果表明，运动员的血浆睾酮水平下降了17%，精子活性也有所下降。Jezova等［11］研究了不同负荷体育锻炼对健康男性血浆睾酮的影响，发现大负荷运动会显著提高男性的血浆睾酮水平。Galbo等［12］对八名男性进行了分级（最大摄氧量的47%、77%和100%）和延长（76%）力竭性跑步机跑步的研究中发现，血浆中的睾酮浓度仅在长时间运动时显著升高，而在力竭运动的后半段则降低。Barron等［13］针对4名健康男性马拉松运动员进行了研究，研究发现4名过度训练的男性运动员显著降低了生长激素、促肾上腺皮质激素和皮质醇的反应，产生了下丘脑功能障碍。下丘脑—垂体—睾丸轴（HPT）形成的调节环路对男性生殖功能起了决定性作用，而大负荷运动会产生HPT的功能性障碍，严重影响它的正常工作。上述研究结果表明，长时间大负荷运动会促使睾酮水平显著下降，精液质量受损，产生HPT的功能性障碍，因此，在备孕期间的男性应避免进行长时间的大负荷运动，并加强运动监控。

1.2 中等负荷运动对男性生殖功能的影响

研究证实，中等负荷运动对于男性生殖功能的改善具有积极的干预效果。Samadian等［14］将36只成年雄性大鼠分为6组，包括久坐对照组（Con）、运动组（EX）、久坐实验性糖尿病诱导组（SDM）、运动和糖尿病诱导组（DM+EX）、胰岛素治疗的久坐糖尿病诱导组（DM+INS）和运动和胰岛素治疗的糖尿病诱导组（DM+INS+EX）。试验组进行为期6周的运动干预（在跑步机上进行30分钟的中等强度跑步，每周训练5天，每天训练一次）。研究发现，中等强度跑步改善了糖尿病抑制的精子发生和精子形成指标，上调了血清睾酮和胰岛素水平，提高了睾丸超氧化物歧化酶含量，抑制了细胞凋亡，改善了精子参数。Grandys等［15］对15名年轻健康的男子在自行车测力计上进行了为期5周的中等强度耐力训练，在训练前后的静止静脉血样本中测定睾酮（T）、性激素结合球蛋白（SHBG）和皮质醇（C）的浓度以及血液形态，研究结果表明，中等强度和低强度的耐力训练可以显著增加未经训练的男性的睾酮浓度。Remes等［16］研究了39名新兵6个月的体育锻炼对血浆睾酮、雄激素、促黄体生成素水平及性激素结合球蛋白（SHBG）结合能力的影响，研究结果表明睾酮与SHBG容量的平均比值增加了32%（P＜0.05）。高珊珊等［17］对不同运动负荷对肥胖雄性小鼠性激素和精子质量的影响进行研究，研究发现肥胖中度负荷运动组小鼠血清黄体生成素、卵泡刺激素、睾酮水平显著升高（P＜0.05），雌二醇水平显著下降（P＜0.05）；精子数及活动度显著升高（P＜0.01，P＜0.05），说明长期中等负荷运动能有效降低体脂，改善早期肥胖对雄性生殖器官和腺体的抑制作用，缓解肥胖对生殖功能的负面影响。以上研究结果提示，长期中等负荷运动对男性生殖功能的改善具有积极的干预作用。因此，在备孕期间的男性可合理进行适当的运动，进而改善生殖功能的各项指标。

2 不同运动项目对男性生殖功能的影响

2.1 跑步

通过梳理文献发现，跑步运动对于男性生殖功能具有直接影响。这可能是由于激素环境影响，运动促性腺激素和睾酮、应激反应，促肾上腺皮质激素释放激素、促肾上腺皮质激素、皮质醇和β-内啡肽、氧化应激等。Safarinejad等［18］将286名受试者被随机分配到中等强度运动组（60%最大摄氧量；第1组，n＝143）和高强度运动组（80%最大摄氧量；第2组，n＝143），两组每周进行五次锻炼，每次120分钟，每次60周，运动24周后，与中等强度运动的受试者相比，高强度运动的受试者精液参数显著下降（P＝0.03），中强度和高强度运动后，血清睾酮和游离睾酮开始下降，血清SHBG开始上升，在12周时，两组的血清黄体生成素和卵泡刺激素浓度均降至基线水平以下（第1组为P＝0.07，第2组为0.03），两组的黄体生成素和卵泡刺激素对促性腺激素释放激素的反应都减弱了，这些参数在恢复期提高到了运动前的水平，结果表明，长期剧烈的跑步机锻炼对生殖有有害影响。Souza等［19］研究了11名高里程跑步者（108.0±4.5公里周）、9名中里程跑步者（54.2±3.7公里周）和10名相似年龄（28.3岁）的久坐对照组，以评估耐力训练量对男性跑步者生殖功能的影响，研究发现训练量与精子活力、密度和圆形细胞数量显著相关。Arce等［20］研究了28名健康男性志愿者，年龄18至35岁，包括10名耐力训练的跑步者、8名耐力训练的举重运动员和10名久坐的对照者，研究的主要激素评估包括血浆总睾酮水平、血清游离睾酮、黄体生成素、卵泡刺激素、催乳素和雌二醇水平以及尿黄体生成素排泄的测定，精液分析包括从密度、计数、运动性和形态学方面对精子特征的评估，研究发现，只有跑步组明显改善了受试者的精液参数，上述研究结果表明，只有长期中等强度负荷的跑步运动能改善男性的生殖功能。

2.2 登山

研究表明，登山运动对于男性生殖功能具有潜在的影响。Pelliccione等［21］研究了7名男性登山运动员，运动员参与了5900米的探险，主要观察指标为激素水平在基线时的海平面、在高海拔运动22天后和达到海平面10天后进行评估，在胚胎移植前和胚胎移植后评估精子参数、具有片段化DNA的精子百分比和身体成分测量。结果表明，除了影响精子浓度之外，暴露在海拔高于2000米的环境中可能会导致精子活力和形态正常的精子数量减少。Verratti等［22］对6名男性健康登山运动员的精液参数进行测定，在暴露于海拔26天后（从2000米到5600米不等，喀喇昆仑探险队），同样的参数在回到海平面后再次进行评估，分别在1个月与6个月后再次评估，精子浓度从53±18下降到了16±16×106／mL，精子活性从57±16下降到37%±7%，异常和未成熟精子在1个月后的百分比从32±5上升到47±5%，研究发现，这些变化是可逆的。Verratti等［23］研究发现，短时间（5天）缺氧暴露结合运动（跋涉到海拔900米至5895米的高度）并没有显著改变精子参数，但精子运动能力显著降低。Akiou等［24］通过精液分析和内分泌测试，对3名登山试验组成员的男性生殖功能进行了检查，他们在出发前在海拔5100米以上停留21至24天，在海拔6700米以上停留4至5天，在探险归来后分别停留1个月、3个月和2年，精液分析显示精液体积没有变化，精子计数在1个月后下降，3个月后没有恢复，但在2年后所有受试者都恢复了，在1个月后也观察到异常形状精子的增加，但是在3个月后几乎恢复到实验前的状态，内分泌测试显示，1个月后血液中的睾酮略有下降，3个月后睾酮进一步下降，在两年后测试完全正常。综上所述，长期的高海拔的登山运动不利于男性生殖系统的健康，但在登山后的数月后，精液的各项指标又会恢复到正常水平。

2.3 骑自行车

虽然以骑自行车为形式的常规体育锻炼显著提高了身体素质、健康和预期寿命，但过度负荷的自行车锻炼会对男性的生殖功能造成严重的影响［25］。Maleki等［26］研究了长期低强度自行车训练对男性公路自行车运动员精液细胞因子和精液参数的影响，针对24名健康的非职业男性道路自行车运动员（23.1±6.2岁）进行了研究，所有受试者都参加了为期16周的低强度自行车训练，分别在第8周、第16周以及第16周最后一次训练后的第7天对男性公路自行车运动员的精液体积、精子活力、精子形态、精子浓度和精子数量以及精浆中的精液白细胞介素（IL）-1b，IL-6，IL-8，和肿瘤坏死因子进行检测，研究结果发现16周低强度的自行车训练可能会对精子产生有害影响，从而影响男性的生育能力。Kipandula等［27］发现自行车运动员在经历高强度的自行车训练后精液量、浓度、精液活力都相对较低，异常形状的精子细胞浓度也较高。Gaskins等［28］研究检查了231名接受不孕症治疗的男性的精液样本，发现每周骑自行车1.5小时或以上的男性精子浓度比不骑自行车的男性低34%。Gebreegziabher等［29］针对20名受试自愿者进行研究，包括10名长距离竞技自行车运动员和10名久坐的对照组，研究结果发现自行车耐力循环对造成精子形态异常，降低精子活力。Lucia等［30］研究了运动员的生殖功能，发现运动对自行车运动员或其他运动员群体的下丘脑垂体-睾丸激素轴没有不利影响，研究发现自行车运动员在比赛期间精子活力下降可能是由于局部因素，如睾丸微小损伤和睾丸温度升高，而不是激素的影响。

综上所述，运动对于男性生殖系统的改善过程中，长期中等强度的有氧运动是男性生殖功能最有效的干预方式，而长期的高海拔登山运动以及大负荷的骑自行车则会对男性生殖系统产生不利影响，抗阻运动虽然在某些研究也显示了对男性生殖系统的积极作用，但仍存在一定的争论，仍有待进一步研究确认。

3 运动改善男性生殖功能的可能机制

3.1 睾酮（T）水平

睾酮是男性体内重要的雄性激素，与男性生殖功能的维持密切相关。其来源主要是睾丸间质细胞（Leydig cells，LC）的合成，血浆中大约有68%的T和性激素球蛋白（sex hormonebinding globulin，SHBG）紧密结合，大约30%的T与白蛋白结合，只有2%～3%的T处于游离状态，被称为游离睾酮（Free testosterone，FT）。与性激素球蛋白结合的T不能发挥它的生理功能，但是与白蛋白相结合以及游离的睾酮才具有活性，被称作活性睾酮（Active Testosterone，AT）［31］，Hooper等［32］对睾酮合成的具体步骤进行了研究，研究发现睾酮的合成是一个复杂的过程，它是一种以胆固醇为原料合成的含19个碳原子的类固醇激素。Duclos等［33］年研究发现耐力训练运动员在长时间高强度运动后静息血浆T水平会明显降低。Hackney等［34］针对持续了多年训练的长跑运动员进行了研究，研究发现，运动性腺功能减退与男性的睾酮水平较低有关，运动性腺功能减退男性的睾酮水平仅为久坐男性受试者的50%～85%。Gulledge等［35］在三个独立的试验（间隔2周）中收集静息血样，试验组为男性（ET，n＝15）、未经训练组为男性（UT，n＝13），对血液标本分析，包括总睾酮、黄体生成素、皮质醇和催乳素等，结果表明，长期大负荷训练后睾酮水平均低于训练前（p＜0.01）；各组之间的黄体生成素、皮质醇和催乳素则没有差异（p＞0.05）。Fahey等［36］人最初报道了抗阻运动后睾酮水平的急剧上升，在这项研究中，针对男性进行了举重训练，并在训练前后测量了睾酮水平，研究结果表明，与抵抗运动相关的睾酮水平急剧上升。Kraemer等［37］在研究中发现优秀青少年举重运动员（年龄为17.3±1.4岁）的睾酮水平急剧上升，但仅限于至少有2年训练经验的受试者。Ahtiainen等［38］研究了12个月的抗阻训练对年轻男性（28±3岁）和老年男性（70±2岁）睾酮合成和作用的许多方面的影响，包括睾酮产生和代谢清除、黄体生成激素水平、AR含量和睾酮对促性腺激素刺激的反应，研究发现抗阻训练可能对T的产生和清除率有急性影响，而运动诱导的血清T升高似乎是由T代谢清除率降低引起的，T生成能力和尿排泄能力减弱，老年男性的T代谢物可能反映了已知的随着年龄增长睾丸甾体生成减少。Kraemer等［39］比较了年轻男性（29.8±5.3岁）和老年男性（62±3.2岁）的T反应，并证明年轻男性在30分钟的中等强度抗阻运动后睾酮水平显著增加。Vingren等［40］研究了关于急性项目变量，如运动选择、运动顺序、强度、量和休息时间等对急性睾酮血症反应的影响，在运动中通过减少组间休息时间来提高运动强度，从而达到对T的影响，研究发现似乎必须达到一个容量阈值才能诱发T值的明显变化。综上所述，短时间中等负荷运动可使血睾酮明显升高，而长时间大负荷训练会导致睾酮水平下降，运动诱发睾酮水平明显变化的负荷阈值仍有待进一步研究。

3.2 黄体生成素（LH）与卵泡刺激素（FSH）

LH和FSH均为蛋白激素，由脑垂体前叶嗜碱细胞产生，FSH作用于男性睾丸的生精和支持细胞，促进生精，在女性可促进卵泡成熟及分泌雌激素，并诱导产生芳香化酶，使雄激素转化为雌激素。LH可刺激男性睾丸Leydig细胞产生睾酮，与FSH协同促进精子成熟，Leydig细胞是分泌雄性激素的结构基础，其分泌的睾酮是影响精子发生和性功能的主要激素，其数量和结构的变化均会影响它的分泌功能。王启荣等［41］研究发现，在6周的游泳耐力训练后大鼠睾丸Leydig细胞内脂滴的体积显著下降，出现了细胞核皱缩、滑面内质网扩张、胞质溶解等损伤现象，说明长期耐力运动可导致小鼠生殖功能受损。相关研究表明，剧烈和持续的体育锻炼相关的静息血浆LH浓度没有变化，Gulledge等［42］获得了较低的静息T浓度，但其黄体生成素（LH）浓度没有显著增加，他们得出结论，耐力训练男性的静息生殖激素状态是可再现的，并且似乎不是所用血液取样方法的人为原因。在这方面，Duclos等［43］发现耐力训练受试者的静息黄体生成素值较低。McConnie等［44］研究比较男性马拉松运动员下丘脑，发现黄体生成素脉冲的幅度和频率较小，而促性腺激素释放激素的反应较小。Hackney等［45］发现耐力训练增加垂体的催乳素释放，减少黄体生成素的释放，在促性腺激素释放激素刺激下，黄体生成素释放量较小相比之下。总体而言，很少有研究发现耐力运动员的静息黄体生成素增加，但是这些改变是否会对HPT轴的功能状态产生直接影响，导致TRG的静息态T水平被抑制，仍不确定。但可以肯定的是，运动对于黄体生成素（LH）与卵泡刺激素（FSH）具有积极的干预作用。

3.3 精液质量

研究发现，运动与精液质量具有直接的联系，不同类型的运动，不同负荷的运动都会对精液质量产生不一样的影响，在研究运动和男性生殖功能之间的关系时，自行车运动是最受关注的运动之一。Malek等［46］研究发现长时间骑自行车或大量训练后，男性生殖系统可能会出现几个问题，这项研究检查了16周低强度自行车训练对男性公路自行车运动员精液细胞因子的影响，数据表明，在长期低强度至高强度的自行车训练后，精浆中白细胞介素IL-1b，IL-6，IL-8，TNF-a的平均值显著增加。Maleki等［47］发现骑自行车者和登山运动员在长时间剧烈体力劳动后精子浓度下降的趋势，然而人类精液对长时间骑自行车或大量训练的免疫反应仍不清楚。Lucia等［48］研究表明高强度的自行车训练与男性自行车运动员的精子健康参数有关，从精子参数以及精子抗氧化剂和细胞因子的角度来看，高负荷的自行车训练可能对精子产生有害的后果，甚至可能导致男性生育能力的严重损害，这主要是因为自行车车座和所穿紧身衣产生的对该区域的压迫可能会产生不希望的直肠内温度升高，特别是对初级精母细胞的发育造成干扰。Wise等［49］针对2261名男性收集了4565份新鲜精液样本，在接受第一次体外受精周期之前进行了登记，主要观察指标精液体积、精子浓度、精子活力、精子形态和总活动精子数。研究发现与不定期运动相比，每周骑自行车5小时精液浓度有所降低，再次证明自行车运动不利于精液质量的发展。Ángel等［50］在一项对两组肥胖男性的对照研究中研究了锻炼如何提高男性生殖能力，其中45人接受了为期16周的有氧训练，45人没有接受训练，研究结果表明，运动组的精液分析参数和睾酮水平普遍提高，而对照组无显变化。

4 小结与展望

综上所述，长期中等强度的有氧运动对男性生殖功能的改善具有积极的干预效果，且已经在各项研究中被证实；而大负荷的力竭运动、长期高海拔的登山运动、大负荷的自行车运动则会对男性的生殖功能产生负面影响。研究认为，长期中等强度有氧运动是男性生殖功能干预的最佳选择，运动干预男性生殖功能的机制主要体现在以下方面：1）长期中等强度有氧运动能明显改善睾酮（T）水平；2）运动对于黄体生成素（LH）与卵泡刺激素（FSH）具有积极的干预作用；3）长期中低强度的有氧运动能明显改善男性的精液参数中的各项指标（图1）。但就目前而言，关于不同的运动项目和运动强度干预男性生殖功能健康具体机制及运动干预男性生殖功能的负荷阈值的相关基础研究仍比较匮乏，仍将作为体医融合背景下以非药物疗法干预男性生殖系统健康的重要理论研究方向。

图1 运动改善男性生殖功能的可能机制