有氧运动对男性精液质量影响的研究进展*

谢 玥 任 玥 武心怡 郑 英 牛长敏

扬州大学护理学院·公共卫生学院(江苏扬州 225009)

世界卫生组织统计目前全球10% ～15%的夫妇正遭受不孕不育,其中约50%与男性因素有关[1]。 由于社会环境、工作压力、生活习惯改变等影响,男性生育力在不断下降[2]。 因此,采取有效的干预措施来改善男性的生殖功能迫在眉睫。 有研究表明[3],健康的生活方式如定期运动、合理膳食、戒烟等可能会为生殖相关过程带来更有利的环境,并能够改善或防止激素和精液参数的减退。 有氧运动作为促进健康的重要生活方式之一,不仅可以舒缓心理压力,改善睡眠质量,还能够提高肌肉和心肺功能的适应性,增强机体对抗应激反应的能力,延缓一些慢性疾病的临床症状[4-5]。 其强度低,节律性强,持续时间超过30 分钟[6]。 目前,越来越多的研究揭示了有氧运动对男性生殖系统的影响,适度的运动有利于提高生育潜力,即使在辅助生殖治疗期间,适度的体育活动与生育力参数和活产率的增加也有关,而剧烈运动会对生育潜力产生有害影响,如职业自行车运动[7～11]。 因此,有氧运动对防治和缓解男性生育力下降有重要作用。 本文就不同类型、不同强度、不同时间和频率的有氧运动对男性精液质量的影响进行综述。

一、不同有氧运动类型对男性精液质量的影响

(一)跑步机运动

跑步机是一项在室内进行的有氧运动,可以根据跑者需求设置不同的时间、速度、频次。 Maleki 等[7]通过让1026 名久坐的不育男性在专业私人教练的监督下进行24 周的跑步机上散步或慢跑的运动干预,结果显示运动组患者的精液质量参数较对照组显著提高,精子DNA 完整性有明显改善。 同样,Rosety 等[12]对60 名久坐不动的2 型糖尿病患者进行每周5 次,每次40 分钟的家庭跑步机训练,14 周后发现患者精液质量得到提升,精子抗氧化能力也显著增强。 跑步机运动改善精子质量的作用机制研究表明,跑步可以激活氧化还原核因子激活的B 细胞的κ-轻链增强(NF-κB)信号通路,增强抗氧化能力,继而通过修复酶和抑制促炎性细胞因子,减少氧化蛋白的积累和DNA 损伤[7]。 综上所述,跑步机运动操作安全,且易于长期坚持,对男性生殖健康发挥着十分积极的作用,因此,建议男性不育患者,尤其是久坐的男性可根据自身状况,制定切实可行的跑步机运动计划。

(二)瑜伽运动

瑜伽是一种身体、心理和精神上的训练,起源于印度。 侧重于温和的伸展运动,呼吸控制练习和冥想[13]。2015 年,Dada 等[14]研究表明瑜伽可以影响精子的DNA完整性,减少氧化应激反应。 随后,在2018 年Dhawan等[15]又对有反复种植失败病史的不孕夫妇中的男性展开研究后发现,在经过6 月的瑜伽练习,受试者DNA 损伤明显减少,DNA 完整性和精子氧化应激状况也得到了显著改善。 最近,Bisht 等[16]的研究显示在对不育症男性进行每天1 小时,共21 天的瑜伽干预治疗后,精子的氧化应激反应明显降低,DNA 完整性得到改善。 不育症患者通过瑜伽运动改善了精液参数,可能是因为瑜伽通过触发神经激素机制,减轻压力和焦虑,改善自主神经功能,从而改善生殖健康,提高了生育力[17]。 瑜伽运动可以根据特定的体式、调息等方法提高男性身心健康水平,建议尤其是身材肥胖,长期处于亚健康状态的男性可尝试练习,体会瑜伽的独特魅力。

(三)游泳运动

游泳运动是人的身体通过依靠浮力作用,在水中进行有规律的运动。 Merve 等[18]在一项动物实验中,对高脂饮食诱导的肥胖大鼠进行游泳训练,每周5 天,每天1 小时,发现适度游泳运动对高脂饮食诱导的肥胖大鼠的精子参数有增强作用,且精子在附睾管内积累显著。 在另一项动物实验研究中,Leila 等[19]发现在对无精子大鼠进行8 周低强度游泳干预后,增加了精原干细胞的维持和发展,减少了不育症产生的影响。 游泳运动通过降低氧化应激反应,抑制促炎细胞因子的表达,同时通过增强抗炎细胞因子的表达促进睾酮的合成,改善精子质量[20]。 目前,游泳运动主要围绕动物实验进行,未来可在人群中展开进一步的结果验证。

(四)自行车运动

自行车运动是一项以自行车为比赛工具的体育竞技类运动,一直广受人们关注。 但在一些研究[21～22]提示骑自行车与精子形态异常和活力降低有关。 Wise等[23]的一项前瞻性队列研究发现,虽然定期运动与精液参数无关,但如果每周骑车≥5 小时,精子浓度和活力均会呈现下降趋势。 Sansone 等[24]对231 名接受不孕治疗的男性的精液样本进行检测后也发现,每周骑自行车≥1.5 小时的男性精子浓度比不骑自行车的男性低34%。 Maleki 等[25-26]的两项研究表明连续骑自行车会对阴囊产生影响,造成精子数量、浓度、活力下降。 持续的自行车运动会对男性生殖产生负面影响,这可能与阴囊温度随着运动时间增加而增高以及骑车过程中,阴部神经受压、盆底反复损伤导致精液参数受损有关[25-27]。 总的来说,自行车运动虽然是一项健康环保的有氧运动,但骑车姿势、时长、频率等稍有不当则会造成男性生殖健康的损害,因此,可通过调整姿势、选择合适的坐垫,适当的休息等方法缓解自行车运动带来的不利影响。

二、有氧运动强度对男性精液质量的影响

运动强度是运动干预的核心指标,对于能否达到最佳的运动效果起着决定性作用。 最大耗氧量(VO2max)通常作为有氧运动的分级标准,主要分为低、中、高三级,低等强度运动需要达到最大耗氧量的40%、中等强度运动需要达到最大耗氧量的60%以及高等强度运动需要达到最大耗氧量的80%[28]。 目前,多数研究显示中等强度的有氧运动对于男性生殖指标方面存在有利影响,但高强度有氧运动对于男性生育力方面的影响还尚存有一些争议。

(一)中等强度运动对男性精液质量的影响

Karaman 等[29]发现中等强度的有氧运动似乎能够通过产生对氧化损伤的保护性反应来防止代谢综合征引起的精子参数恶化。 进一步,Maleki 等[7]将伊朗健康男性分为高等强度及中等强度运动组,观察不同强度的运动对生殖标志物的氧化应激反应和炎症的影响,发现定期的中等强度训练在改善男性生殖功能标志物方面优于高等强度训练。 氧化应激是指由于体内活性氧(ROS)和活性氮(RNS)等高活性氧成分浓度过高,造成氧化系统与抗氧化系统之间出现平衡失调的状态[30]。 目前,氧化应激已被认为是导致男性不育的主要因素,Parastesh 等[31]研究表明ROS 过量可能会对精子膜、DNA、线粒体产生损伤,并出现持续的脂质过氧化,继而影响精子的反应能力,降低精子的活力。 有氧运动是一项需要长时间进行的耐力活动,Fahaid等[32]指出适度的有氧运动可以通过上调抗氧化酶和谷胱甘肽含量,增强睾丸的抗氧化能力,保护精子细胞免受DNA 氧化损伤。 中等强度有氧运动可以激活抗氧化剂的产生,从而减少睾丸组织的氧化损伤,增强精子DNA 的完整性[33]。

男性激素水平主要由下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴负责调节和控制,因此,这条轴对于男性生殖至关重要。 睾丸是男性重要的内生殖器官之一,其负责的合成激素和生精两项功能都通过负反馈受到下丘脑和脑垂体的调节[29]。 Glanowska 等[34]研究发现下丘脑以周期性脉冲性方式分泌释放促性腺激素(GnRH)来刺激脑垂体中产生的促黄体生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH),促黄体生成素通过刺激睾丸间质细胞(Leydig 细胞)分泌睾酮,FSH 则负责促进精子生成,该系统一旦受到任何改变都可能会对生育率产生影响[34]。 Rosety等[35]对90 名肥胖的成年男性进行16 周的中等强度运动干预后,发现中等强度运动训练可以产生合适的激素环境,提升参与者的精液质量,中等强度的有氧运动除了可以通过减少氧化应激的方式提高精子质量,还能通过改善激素环境刺激精子的生产。 Samadian 等[36]在对大鼠实施6 周适中强度的跑步机运动后,发现有氧运动训练和同时使用胰岛素改善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。 由此可见,中等强度运动无论是在改善氧化应激,还是激素水平方面都对男性生殖功能有一定的促进作用。

(二)高等强度运动对男性精液质量的影响

虽然有氧运动本身似乎可以被视为一种可靠的抗氧化剂,但同样也可能成为致使精液质量恶化的“元凶”,Jana 等[37]的研究发现高强度、高负荷运动可能会加重精子的畸形率、碎片率,甚至导致精子凋亡。 这可能是由于剧烈活动时能量消耗增大,氧气需求量也随之增加,导致体内的自由基增加,加剧了氧化应激的发生[32]。 除此之外,运动强度过高也可能抑制下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴,从而对男性生殖系统和生育功能以及精液质量产生负面影响。 Safarinejad 等人[38]对20 ～40 岁男性进行了一项随机对照实验,研究发现在进行60 周的运动锻炼后,高强度组的游离睾酮、促卵泡激素和促黄体生成素降低,然而,在经过36 周低强度运动的恢复期后,所有参数均可恢复正常。 而另一项前瞻性研究[39]对108 名有运动习惯的男性以及专业运动员进行干预分组,所有受试者在基线时进行精液取样,结果发现专业运动员的精囊8-异前列腺素、活性氧和丙二醛水平显著升高,精囊超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和总抗氧化能力水平显著降低。 此外,Vaamonde 等[40]通过分析优秀铁人三项运动员的精液参数发现,在睾酮浓度和睾酮/皮质醇(T/C)比值充足的情况下,DNA 碎片值较高,精子形态正常,但较低,精子的DNA 碎片和形态均受到高水平耐力训练的影响。 有趣的是,这些情况似乎多数集中在专业运动员身上,这可能是由于专业运动员长期接受高强度高负荷的运动,下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴持续受到影响,造成了睾丸的损伤以及激素的改变,导致精浆中氧化应激水平增加,酶抗氧化防御能力下降,使精子生成受损,从而降低了精子质量和生育潜能[41]。

综上所述,中等强度运动可以通过促进抗氧化酶活性和增强人体抗氧化防御系统来降低氧化应激造成的损害,而剧烈运动可能会破坏氧化剂与抗氧化剂之间的平衡,产生过量的氧化应激,破坏细胞蛋白、脂质和DNA,造成精子损伤,从而导致男性生殖障碍[42]。 因此建议将中等强度的有氧运动训练作为运动强度指标,但同时也需要注意的是运动训练过程中需循序渐进,保证安全性。

三、有氧运动时间和频率对男性精液质量的影响

适当的运动时间、频率也是运动训练影响生育力的重要方面。 Maleki 等[7]通过让患者在获得认证的私人教练监督下,进行为期24 周的跑步机运动,研究结果发现适度的有氧运动训练显著改善了精子的进行性运动能力、精子形态、精子浓度和精子数量。 Gautam等[43]的研究招募了30 名罹患特发性复发性流产的男性在专业瑜伽教练指导下进行瑜伽训练,干预时间为4周,每次120 分钟。结果显示在接受21 天以瑜伽为基础的生活方式治疗后,受试者氧化应激反应和氧化DNA 损伤下降,精子活力得到了改善。 Kumagai 等[44]对44 名肥胖男性进行了一项为期12 周的随机对照试验,发现在进行每周3 次的有氧运动以及饮食限制后,受试者平均睾酮水平从12. 3±0. 9nmol/L 增加到13.2±1.1nmol/L,血清睾酮水平显著升高。 Vaamonde等[3]通过对31 名健康男性的血样本分析发现,每周运动≥3 次,每次至少2 ～4 小时的男性睾酮、卵泡刺激素、黄体生成素以及睾酮/皮质醇(T / C)比值均比久坐不动的男性高。 但并不是所有的有氧运动均可以长时间进行。 Riachy 等[45]的一项研究表明,与不定期锻炼的人相比,自行车每周骑行5 小时或更多,精子数量和活力呈现下降趋势。 因此,运动训练的效果差异似乎不仅取决于练习的强度和持续时间,还取决于运动的类型。 目前,针对不同有氧运动类型尚没有制定严格统一的指标,未来可探讨不同的有氧运动方案对男性精液质量的影响。

四、总结与展望

不孕不育在世界范围是一个日益严重的问题,发病原因和作用机制仍然不清楚。 有氧运动具有风险低、成本效益高的特点,通过改善男性各项生殖指标,提高了生育潜力,可以广泛应用于提高男性生育力的治疗当中,但任何一种极端或激烈的有氧运动都可能增加研究对象生殖功能恶化的风险。 今后,为更好地保障男性生育治疗,可围绕以下方面进行深入研究:①有氧运动不仅会对生殖潜力产生有益的影响,同时也可能产生负面影响,这与运动的固有参数,如类型、持续时间和强度等方面有关,因此,需要根据患者的不同情况,制定规范可行的运动处方,提供更具有针对性的运动方案。 ②由于现阶段缺乏有关生殖方面统一的运动指南,导致很多男性对有氧运动缺乏充分的认识,造成依从性差等情况。 医院和社区可联手对有氧运动的相关知识及其益处进行大力普及,提高群众的运动积极性,推动有氧运动在男性生殖领域的发展,具体来讲可将运动干预与微信等信息平台相结合,实时推送最新资讯,定期监督患者的运动进展,提高患者运动依从性。 ③增加样本量,实施高质量的随机对照实验,探讨有氧运动对于男性生育力的影响,也可聚焦患者的运动体验展开不同类型的研究。 ④除了跑步机、游泳、瑜伽等运动外,可继续深入研究其他运动类型如球类运动、太极、健身操等对于男性生育力的影响,为其治疗提供更多的可能性。 此外,有氧运动、抵抗运动和联合运动可能是治疗男性因素不孕症的成功方法,未来需要更多的实验来检验研究效果。