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WHO標準精液分析以及未來可能新增之指標 - 精蟲損傷(Sperm damage)

更新時間:2009-09-01 by Ashley

當滿懷困擾的難孕夫妻們,鼓起勇氣進入醫院,想要得到協助時,先生與太太通常需要做一些基本的檢查,來幫助醫師們釐清原因與問題之所在。這時,偶爾會聽到太太無奈咕噥著,相較於女性所需要安排的多項檢查,先生可藉由精液分析,不造成困擾地即可評估基本的精蟲狀況。沒錯,精液分析就是目前評估男性不孕症最快速、簡單卻也重要的檢查方法。

目前的精液分析主要包含精液的理學檢查、精子的數量、活動力與型態,世界衛生組織(WHO)在 1999 年統整、制定了檢查程序及方法,並提供了各項檢驗項目的參考值,如下表所示。

檢驗項目參考值
精液外觀 均勻灰白色或乳白色
精液液化所需時間 室溫下小於60分鐘
精液黏稠度 低黏稠度
精液量(C.C.) 大於等於2C.C.
精液酸鹼度 7.2 - 7.8
精子濃度(百萬隻/每cc) 每毫升大於等於兩千萬隻
精子活動力(%) 每百隻大於等於五十隻有活動性(A+B)
A(III):快速直線前進(%)
B( II):緩慢前進(%)
C( I ):原地打轉(%) 每百隻小於50隻
精子形態(%) 正常形態大於等於30/每百隻 (WHO)
正常形態大於等於14/每百隻
(Strict criteria 嚴格標準)
白血球 每毫升小於1百萬個
精子凝結現象 不凝結

 

在所有不孕的夫妻中,約有 40 至 50% 為男性不孕症所造成。而目前的精液分析,我們可初步得知精蟲數目與活動力的狀況,這與受精率有著相當的關係,而精子型態,更是在 1000 倍顯微鏡肉眼觀察下,用作猜測精蟲的『內涵』、『品質』的標準。

藉由上述的精液分析,的確幫助了許多不少不孕夫妻們進行初步的評估,但臨床上總有些原因無法解釋的不孕症個案,曾經有學者提出,男性不孕症患者中可能有 15% 的精蟲,仍具有正常形態,而無法以傳統精液分析診斷出。那他們問題出在哪呢?或許就是顯微鏡下看不出的秘密-精蟲的DNA。

近年來醫學研究逐漸發現,精蟲內部 DNA 的損傷(Sperm DNA damage)在男性不孕症的病因中扮演重大的角色,所謂的損傷包括了:

  1. 精蟲細胞內累積過多自由基造成的氧化壓力(Oxidative stress)
  2. 受環境刺激或DNA嚴重被破壞,而走向自殺一途的凋亡(Apoptosis)反應
  3. 以及DNA碎片(DNA fragmentation)等。

 

為什麼會造成 DNA 損傷?

精蟲的 DNA 損傷,多是 DNA 鏈中發生斷裂、缺失等;造成損傷的可能原因有:疾病、發炎、藥物使用、高燒、睪丸溫度太高、環境汙染、抽菸喝酒、年紀漸長、或是精蟲體外處理時間過久等;而造成 DNA 損傷的機制,多為自由基(Reactive oxygen species, ROS)的累積、染色體異常包裹(Chromatin packaging)、凋亡(Apoptosis)。

如何檢驗 DNA 損傷?

人工輔助受孕許多種檢驗方法可以使用,例如將螢光標記在斷裂的DNA 缺口處的TUNEL試驗,即可偵測DNA碎片(DNA fragmentation)的程度;化學冷光、或螢光方式,利用自由基氧化的特性,可以反映出精蟲細胞內的自由基部份等(如右圖);其餘還有Comet試驗、精蟲染色體結構分析等。但由於目前技術的限制,檢驗過後的精蟲,不宜回收使用,因此在臨床上仍只帶有診斷上的意義。

DNA 損傷與生殖力的關係?

自1996年開始,許多學者開始研究精蟲DNA損傷對生殖力的影響,2005年Mohamed et al.以回溯性的研究,發現不孕症的男性精蟲,的確較健康捐贈者的精蟲,較容易凋亡、或帶有更多的自由基。而自由基含量較多的精蟲,也較易走向凋亡一途。

2004年Bungum et al. 收集了306例輔助生殖的案例將其分析,也發現DNA碎片指數(DNA fragmentation index, DFI)≦27%、碎片含量越少的個案,有較高的懷孕及生產率。

DNA 損傷是否影響精蟲外表?

2008年Pharm et al.分析了共1633位男性精蟲,觀察DNA碎片指數與精蟲外表活動力指標的關係,可從下表發現DNA碎片影響著精蟲活動力、存活率、頸部型態以及捲屈的尾部。但其實精蟲中是否有碎片、DNA品質是否良好,很難從顯微鏡下型態肉眼辨識出,因此DNA損傷的檢驗更具它的必要性。

精蟲品質的判斷,是目前生殖醫學專家們所重視的,現在可藉由DNA損傷的檢測幫助得知。藉由DNA的檢驗,或許可以幫助釐清一些生殖醫學上的疑惑:以往做遍了各式檢查,卻仍無法順利帶回寶寶的夫妻們,是否精蟲看似正常卻DNA受損,而造成不論是自行同房、人工受孕或試管嬰兒,不易受精的原因?當父系DNA受損時,即使使用顯微授精(ICSI)技術得到胚胎,是否會影響未來發育過程,而使結果不好? 而若確定DNA有受損的情形,找出原因而加以改善生活型態或是治療,是否能改善精蟲品質,而幫助得到個健康的寶寶呢?

日新月異的生殖醫學研究腳步始終沒有停下,精蟲DNA的檢測方法有許多,標準化、便利化這些方法,則是學者與WHO接下來的目標。未來,精液分析或許可如Nabil et al.所建議的,分為兩個層級:Level 1為初次評估的精蟲分析,延續目前標準,對象不拘;若有異常,再進行Level 2的確切診斷,並試著找出造成DNA損傷、精蟲品質下降的原因,除了提高受精率之外,為了胚胎寶寶可以健康發育,再多盡一份心力。

 

參考資料

  • WHO laboratory manual for the examination of human semen and sperm-cervical mucus interaction. Fourth edition. 1999
  • Evaluation of sperm damage: beyond the World Health Organization criteria. Fertility and Sterility, Vol.90, No.3, 484-485, 2008
  • Sperm DNA damage assessment: a test whose time has come. Fertility and Sterility, Vol.84, No.4, 850-853, 2005
  • Correlation between DNA damage and sperm parameters: a prospective study of 1633 patients. Fertility and Sterility, Article in press, 2008
  • DNA fragmentation of spermatozoa and assisted reproduction technology. Reproductive BioMedicine Online, Vol.7, No.4, 477-484, 2003
  • Relationship between ROS production, apoptosis and DNA denaturation in spermatozoa from examined for infertility. Human Reproduction, Vol.19, No.1, 129-138, 2004

賴興華 醫師的分享

評語圖片
  1. 為了植入一顆品質最優的胚胎,需從挑選一隻最健康的精蟲與最優的卵子開始,自從1992顯微受精(ICSI)問世以後,曾有一段時間認為只要有活的精蟲能使卵子受精即可,直到近幾年才開始重視精蟲DNA,科學家發現DNA正常的精蟲才能分裂成好囊胚,提高懷孕率與降低流產率,但傳統精液分析似乎無法滿足此一需求。
  2. 精蟲品質好壞已無法從傳統指標來判斷,DNA有沒有受損才是我們所關心的,經認證過(檢測DNA)的精蟲無法再使用,所以要精準挑選一隻DNA正常的精蟲目前還做不到,只能從可能造成精蟲DNA受損的面向下功夫,歸納起來不良生活形態與有害環境及物質是主因,輔以降低體內自由基的維他命或保健食品或有些許幫助。