精子凋亡和生精细胞凋亡检测与精索静脉曲张手术指征
文章导读:目的:根据精索静脉曲张患者(Varicocele)的精子和生精细胞形态学特征,探讨精索静脉曲张的手术指征。结论:精索静脉曲张是迁延性疾病,由于睾丸长期血运供应障碍等原因,可导致生殖功能和性功能障碍,患者应尽早、尽快手术,避免对睾丸持续性损伤,保护生殖功能和性功能。 |
4 VC与生精细胞凋亡检测
4.1 精液生精细胞凋亡与VC关系
细胞凋亡是机体维持细胞群体数量动态平衡的重要机制,细胞凋亡失调,无论是凋亡不足和/或者凋亡过度,都可能发生疾病,也可能成为某些疾病的发病机制。在睾丸生精小管的生精过程中,约有25%~75%的生精细胞需要发生凋亡,从而维持支持细胞和生精细胞的适当比例,保持平衡才可以保证睾丸的正常生育功能。当VC产生多种原因导致睾丸功能生精障碍,均可以引起生精细胞发生过度凋亡。动物实验证明,双侧VC大鼠生精细胞的凋亡结果显示:生精细胞凋亡率实验组与假手术组有显著差异,并且随着时间的持续延长,巨噬细胞发生凋亡细胞数目逐渐增加。成年雄性SD大鼠模型建立后14d,每个生精小管有23%的生精细胞发生凋亡,相比较假手术组只有5%的细胞发生凋亡(P<0.05),而对侧睾丸组织和对照组却没有差别。采用原位末端标记(TUNEL)方法,检测一组VC患者的睾丸组织中生精细胞凋亡结果,无论与前列腺癌手术睾丸去势的对照组,还是梗阻性无精子症的睾丸组织和精子发生正常的对照组相比较,VC患者睾丸生精细胞凋亡均明显增多,而且凋亡的生精细胞主要是精原细胞以及靠近生精小管基膜的初级精母细胞,说明VC造成生精小管的损伤始于基膜,而后影响精原细胞和初级精母细胞凋亡,且细胞核胀亡显著增多。而单侧或双侧曲张对生精细胞的凋亡率的影响无显著差别。尽管VC只发生在左侧,但双侧的增多值是一致的。VC动物模型观察证实,随着时间的延长,左右睾丸凋亡的发生率在逐渐增加。
潘连军等研究发现,镉导致的生精损害与生精细胞凋亡关系密切。用原子吸收光谱法(AAS)检测VC患者睾丸组织中镉含量,发现其双侧镉含量均明显增多,且与生精细胞凋亡率成正相关;用金属自显影技术定位显示,还发现进入睾丸组织中镉主要集中在生精小管的基底膜部位,也说明VC损伤始于基膜。镉所致的生精细胞凋亡亦与肌动蛋白被破坏有关。
瞿长宝等报告34例VC患者睾丸组织观察睾丸生精细胞增殖细胞核抗原(PCNA)的表达变化、生精细胞的凋亡变化,5例生育者睾丸对照。结果:正常人睾丸生精细胞PCNA平均指数为(46.50±6.23)%。在VC患者的睾丸生精细胞PCNA阳性细胞数明显减少,VC侧和对侧PCNA增殖指数分别为(20.81±13.46)%和(21.59±13.14)%,与正常睾丸相比,差异均有统计学意义(P<0.01),而VC对侧增殖指数无统计学意义(P>0.5)。在正常睾丸中凋亡是生精细胞较少,凋亡指数为(0.28±0.21)%,而在VC患者的睾丸组织中,生精细胞凋亡比例增加,其凋亡指数左侧(VC)为(0.97±0.28)%;右侧(VC对侧)为(0.98±0.37)%。同正常人相比,差异有统计学意义(P<0.01),凋亡细胞类型及形态与正常人差异无统计学意义,VC与VC对侧睾丸的凋亡指数差异无统计学意义(P>0.05)。
VC所致相关性改变可以损伤睾丸功能,导致不同程度的生精功能障碍,患者精子密度降低的一个重要原因是由于精原细胞及初级精母细胞增殖能力低下造成的。VC不仅损伤VC侧睾丸生殖功能,而且对侧生精功能也造成严重损害。VC患者睾丸中PCNA表达下降,可能由于VC导致各种激素、生长因子及旁分泌因子改变,影响支持细胞和间质细胞功能,继而影响生精内环境所致。易于发生凋亡的细胞主要是基础细胞,如精母细胞和精原细胞,而在人类正常睾丸的标本中很少观察到凋亡的精子细胞。采用PCNG和TUNEL方法, VC患者睾丸生精细胞的增殖和凋亡情况,证明其增殖减弱而凋亡增强。说明VC时睾丸生精细胞增殖和凋亡的平衡造成破坏,这可能就是VC患者生精障碍的原因之一。VC可导致患者双侧睾丸生精细胞PCNA增殖能力减弱及细胞凋亡增加,以致造成生精细胞增殖与凋亡的平衡失调。
学者共识:细胞凋亡存在正常的生精过程,若生精细胞大量凋亡,就会导致生精功能障碍,细胞凋亡与增殖均可受到多种因素的影响,而支持细胞和间质细胞恰恰是睾丸生精障碍的靶细胞,基础细胞损伤可以造成睾丸生殖功能障碍和性功能障碍,其危害不言而喻,所以,临床医生一定注意睾丸的生殖功能和性功能。
4.2 精液生精细胞凋亡率与VC
Simsek等用TUNEL技术对睾丸组织标本进行检测,结果对照组及VC组生精细胞凋亡率分别为2%及14%。曹兴午等报告睾丸不同疾病生精细胞凋亡率也不同,显示结果随着生精细胞凋亡率的增加,精子数量减少。生育组(n=30)生精细胞凋亡率为(4.6±1.23)%,不育症组(n=263)为(17.2±26.4)%,VC(n=42)组(21.4±26.6)%,少精子(n=71)组为(21.7±29.5)%,无精子(n=30)组为(25.8±31.8)%。组间比较,显著差异P<0.01。
Baccetti等研究发现,有生育力的男性生精细胞的凋亡率为0.1%,不育症男性生精细胞的异常增多,其中VC和感染者为10%,隐睾者为20%,精子成熟障碍者为25%,精原细胞癌者为50%,而且随着对睾丸影响的程度的加重,生精细胞的凋亡率随之增加。
杨麦贵等对男性不育精液中NO的含量与生殖细胞凋亡的关系进行了研究,在151份精液的结果:生育组精液中NO的含量为(56.83±1.65)μmol/L,生殖细胞的凋亡率(4.60±1.25)%,不育组(128.76±23.76)μmol/L,和(17.36±3.05)%,两者相比较有非常显著性差异(P<0.01)。不育组NO的含量和生精细胞的凋亡率呈显著性的正相关(r=0.96)。认为不育症精液中NO的含量与生殖细胞的凋亡率有密切关系。高浓度的NO可能是导致睾丸生殖细胞凋亡率增加而致使男性生育力下降的原因。
4.3 VC手术前后生精细胞凋亡率比较
曹兴午等曾在90年代中期,对104例精索静脉曲张手术前后的精液进行比较分析,对缺陷精子与头部凋亡精子检查比较。VC手术前畸形精子>60%者96.1%(74/77);<59者3.9%(3/77),头部凋亡精子<15%为32.2%(24/77),头部凋亡精子>15%者为68.9%(53/77)。手术后比较:畸形精子>60%者70.04%(20/27);<59者25.9%(7/27),头部凋亡精子<15%为55.5%(15/27),头部凋亡精子>15%者为44.4%(12/27)。可以看出手术后缺陷精子与>15%的凋亡精子明显下降,说明手术对精液质量的改善和减少精子凋亡是有益的,精子的凋亡数量也明显下降。实践证明,在手术后还需要进行睾丸生殖功能恢复的治疗,尤其是激素的补充,对恢复间质细胞和支持细胞的功能都是有益的。因为睾酮(T)可以通过旁分泌、细胞膜渗透效应和睾酮调节基因Pem机制进行调节,必须满足睾丸内高于血液100倍睾酮的需要,因为,高睾酮的需要是与雄激素结合蛋白(ABP)的合成和改善睾丸生精紊乱及恢复精子质量都是十分必要的。
5 VC导致睾丸曲细精管组织病理损伤的累积性变化
VC引起睾丸组织病理损伤呈现的迁延性与动态性变化。吴明章(1988)观察了睾丸病变损伤不同时期的组织病理变化,为研究VC的病理迁延性、累积性变化提供了理论依据。从组织病理学的造成睾丸病理变化过程看,认为VC可以有4个主要病理变化分级(0级~Ⅲ级)。
据分析,VC在0级~Ⅰ级造成曲细精管损伤的情况,血管及生精小管界膜病变起重要作用;淤血可使局部温度增加,血管病变和水肿使间质细胞微环境改变,引起间质细胞变性;同时局部血管循环障碍可阻碍生精小管正常的物质交换,影响生精小管的微循环,阻碍精子产生。此期50%曲细精管缩小,有精子生成,此时发生生精功能低下,没有发生生精阻滞,少量生精细胞脱落,可以在精液中检出生精细胞和精子,可确定为早期或者中期。在从Ⅱ级~Ⅲ级生精小管已经明显缩小,则发生生精功能阻滞性障碍,精液中可有少量精子或是无精子检出。从上面精子形态学可知,此时VC精液中可出现少精子、弱精子和畸形精子症的病理性精液表现。精子头部凋亡占据一定的比例(头部凋亡精子≥15%为VC手术的指征)和精子畸形率普遍增高的精液病理学特征。依据VC的0级~Ⅰ级精子形态的特点,为手术适应症提供了睾丸病理学变化的依据。此时应该尽早手术,避免迁延性继续对生精小管的伤害,错过手术治疗的最佳时机,是非常遗憾的。
间质细胞变性从Ⅰ级开始就有轻度变性表现,随着VC患病时间的延长,对生精小管损伤逐渐加重,间质细胞也从Ⅱ级的中度到Ⅲ级的重度变性并随着病变程度加以脱落,可以在精液中检出,不同数量的间质细胞,其检出多寡和形态不同,都与生精小管损伤程度有直接关系。有时候患者精液中可以检出数量较高的间质细胞,可能由于生精小管间质受到损伤,间质细胞代偿性增生脱落至精液中,可以看到多形态特征。
在VC睾丸的Ⅰ级状态,精子就会有少、弱、畸形精子的表现,更可以出现头部凋亡精子特征性表现,这预示着由于VC已经造成睾丸生殖功能损伤,病情如果没有经过有效治疗和有效控制,VC可以继续对睾丸损伤和进一步发展,可发生到Ⅱ级病理损害,表现生精细胞脱落,生精阻滞(常常发生在初级精母细胞),生精功能低下及精子细胞变态(畸变)。50%生精小管管径缩小,再继续生精细胞大量脱落,出现高峰期,预示生精小管损伤进入Ⅲ级,出现少精子、畸形精子和无精子生成。进入这时期精液中可以看到大量生精细胞,属于高峰期。睾丸Ⅱ级病理损害和附睾功能出现障碍,可导致形成精索静脉曲张引起不育症的精液病理学表现。
从0级至Ⅰ级,再从Ⅱ级过渡到Ⅲ级,可能有一个较长的时间段,其时间长短,取决于VC对睾丸损伤的程度。临床表现为,少精症,畸形精子症及无力型精子症和无精子症,最终导致男性不育。在这发展过程阶段,精液中缺陷精子形态可有多种多样变化,头部凋亡精子数量明显增加,精液中生精细胞可以大量出现,可检到大量各种各样凋亡和胀亡的生精细胞,生精细胞脱落出现高峰期。VC如果仍然没有经过手术治疗,VC仍然进一步对睾丸生精小管损伤,造成睾丸严重生精障碍,睾丸生精细胞脱落出现枯竭现象,精液中已经检出不到或很少检出生精细胞,生精小管属于生精细胞空化期,逐渐形成继发性唯支持细胞综合征,是VC导致睾丸损伤的最终结局。 为此,可以看出精索静脉曲张是渐进性损伤和变化,生精细胞学的检测也必须结合临床的实际,以动态观点看待睾丸病理损伤的进展状况,更应该考虑对睾丸损伤的可能的发展趋势,防患于未然应该是生精细胞检测诊断和观察治疗的出发点。
柯明辉对中日友好医院2599例精液各参数进行独立样本的t检验或秩和检验分析结果:无精索静脉曲张1896例,精子畸形率为44.30±17.13;有精索静脉曲张704例,精子畸形率为47.36±16.59.两组间差异有统计学意义,P<0.01。采用Logistic回归分析结果表明:年龄和精索静脉曲张是精液质量的危险因素,年龄每增加1岁,精液质量异常风险是以前的1.023倍,而精索静脉曲张患者的精液质量异常的风险是无精索静脉曲张的1.2倍。
6 VC的手术效果
手术治疗仍然是精索静脉曲张不育症的主要手段。对精索静脉曲张手术的效果Schlesinger统计了1954~1993年73篇文献,共计进行精索静脉曲张手术6828例,平均妊娠率为37%。手术后妊娠率从30%~60%不等。仍然有半数患者手术后生育力没有改善。因此,需要敏感性高、特异性强的指标,将真正能够从手术中获益的精索静脉曲张患者甄别出来,具有重要意义。通过检测生精细胞凋亡和胀亡或其发生的诱导因素判断精索静脉曲张患者的手术预后显示了较好的应用前景。生精细胞凋亡率明显影响精索静脉曲张手术效果。术前睾丸活检显示生精细胞凋亡率高的精索静脉曲张患者手术后精液质量改善不明显,而生精细胞凋亡率低的患者,手术后精子密度增加50%以上,生精细胞凋亡率与手术改善生精效果呈负相关(r=-0.475,P<0.006)。可见生精细胞凋亡水平可作为精索静脉曲张手术指征之一。睾丸活检具有创伤性,而精液精子头部凋亡率与生精细胞凋亡率恰恰可以替代,即无创伤性,观察方法简单、易行,基层可以开展,患者易于接受。
来自《中国性科学》杂志2012年第2期