精子如何製造及男性不孕症評估

男性的精蟲是如何製造?男性不孕症如何評估及造成男性不孕的原因為何,該如何檢查及治療呢?
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2021-12-23
作者 Ryan

精子如何製造?

精子從製造到出廠會經過睪丸、副睪、輸精管、儲精囊、前列腺等器官,其中精子在睪丸曲細精(Seminiferous tubule)內製造,曲細精管除了精細胞以外還有另外兩種細胞,一種為史托利細胞(Sertoli cell)保護精原細胞的基質組成;另一種為萊氏細胞(Leydig cell)負責製造睪固酮(Testosterone)

男性進入青春期後,腦下垂體前葉開始分泌濾泡刺激素(FSH)黃體激素(LH)及腎上腺皮質素,濾泡刺激素會刺激史托利細胞提供大量睪固酮與養分給精原細胞,以利曲細精管內的精子製造,那這些睪固酮又源自何處呢?此時就需要LH刺激萊氏細胞合成睪固酮,睪固酮除了作用於睪丸的精子製造外,也作用於身體其他部分,比如肌肉量增生、骨密度提高、毛髮量增多、肩膀變寬等,即所謂第二性徵的出現。

精子從製造到出廠需要 72 至 75 天,其中 50 天是在睪丸中度過,其他 25 天則在輸精管系統。

睪丸的曲細精管內,精原細胞(Spermatogonium)會發育為初級精母細胞(Primary spermatocyte),初級精母細胞便會在史托利細胞內受到滋養,逐漸由初級精母細胞(2n)二級精母細胞(1n)減數分裂為精細胞(Spermatid, 1n),精細胞一開始時呈圓形且沒有尾巴,然後會逐漸橢圓長型化,且像蝌蚪一樣會長出尾巴,此時才是具活動力的精子(Spermatozoa),即俗稱的精蟲。之後進入副睪,約 18 至 24 小時後,精子頭部的細胞膜會進行醣蛋白、磷脂質修飾,變成活動性強的精子,開始其強而有力的擺尾運動,經過大約 2 星期後會到儲精囊,如有遇到射精衝動時,儲精囊便會收縮將這些精子及精液排到射精管中,順著尿道而排出男性體外。

懷孕不只是女性的事,男性也有蟲蟲危機?

懷孕的前提是必須要有一顆健康的胚胎出現,胚胎是經由卵子受精而來,正常情況下,精子會在輸卵管中與卵子相遇,過程中除了女性生殖道要暢通無阻外,精子的數量夠不夠、活動力好不好也是關鍵因素,而常見的男性不孕症有重度精蟲稀少症(Severe Oligospermia)無精症(Azoospermia)等,其中以無精症最為嚴重。

無精症的原因可分為阻塞性和非阻塞性兩大分類:

阻塞性原因:

  1. 先天性無輸精管症(Congenital Bilateral Absent of the Vas Deferens,簡稱CBAVD): 發生率占所有男性不孕症的1-2%,研究顯示囊性纖維症(Cystic Fibrosis)囊性纖維基因(CFTR gene)突變好發此症,95%囊性纖維症(Cystic Fibrosis)男性都具有先天性無輸精管症表徵,而且這95%先天性無輸精管症男性都具有囊性纖維基因(CFTR gene)突變。
  2. 後天性輸精管系統阻塞
    • 淋病、披衣菌或肺結核菌引起之副睪、輸精管、前列腺或精囊發炎
    • 外科手術(陰囊水腫手術、疝氣手術、骨盆腔手術)外傷
    • 輸精管結紮
  3. 逆行性射精: 射精過程中,膀胱頸因為疾病、交感神經受損關係無法配合緊閉,精液從前列腺尿道直接進入到膀胱內,並於排尿時再與尿液混合一起排出。可能成因: 糖尿病、脊隨傷害、所有可能傷及交感神經的手術後遺症(脊隨手術、攝護腺肥大、腹部/骨盆手術)等

非阻塞性原因:

  1. 染色體異常,如克林費氏症(Klinfelter syndrome)、透納氏症(Turner syndrome)、Y染色體缺失(BYP2/AZFc gene deletion、賽托利細胞症候群(Sertoli cell only syndrome)...)
  2. 內分泌荷爾蒙問題:包括黃體激素(LH)、濾泡刺激素(FSH)分泌不足、泌乳激素(PRL)過高、睪固酮(Testosterone)不足、下視丘病變、腦下垂體腫瘤等。
  3. 先天生理構造異常,如隱睪症(Cryptorchidism)、雙側性無睪症(Bilateral anorchia)、努南氏症候群(Noonan Syndrome)
  4. 後天性睪丸生殖上皮損傷:如腮腺炎性睪丸炎、精索靜脈曲張、放射線或化療導致睪丸功能喪失,或生殖細胞發育停滯。

※不能排除同時有阻塞性及非阻塞性無精症狀況

男性不孕症如何評估?

  1. 病史了解:職業、工作環境、疾病史、心理障礙…等,可以從中發現是否有影響性能力的病史產生。
  2. 生理學檢查:從外觀觀察生殖器官,有無陰囊上精索靜脈曲張、睪丸是否有萎縮、是否有未下降的睪丸(隱睪症)…等。
  3. 實驗室檢查
    • 精液分析(Semen analysis): 
      評估精液量、濃度、黏稠度、精蟲活動力、前進性及精蟲型態是否正常,由於會因為檢查時間身體狀況的不同而有所誤差,因此精液分析檢查必須要有兩次以上不正常的結果才能判定為男性不孕症。
    • 血液荷爾蒙檢查: 睪丸造精功能受到下視丘-腦下垂體-性線軸(Hypothalumus-pituitary-gonad axis)正常平衡的調控,透過血液荷爾蒙檢查得知是否為原發性(性腺)或次發性(下視丘、腦下垂體)造精功能障礙
    • 常見檢查結果:
      A. 濾泡刺激素、黃體激素、睪固酮皆偏低: 下視丘異常、腦下垂體腫瘤等原因造成低性腺激素性的性腺功能低下(Hypogonadotropic hypogonadism),進而導致下游的性腺細胞沒有接收到濾泡刺激素、黃體激素刺激,無法發揮出原本正常的造精功能,屬次發性造精功能障礙。
      B. 濾泡刺激素/黃體激素高、睪固酮偏低: 睪丸本身造精功能失常,屬原發性造精功能障礙。
      C. 濾泡刺激素、黃體激素、睪固酮皆正常: 阻塞性無精症,造精功能正常但精子因阻塞性問題無法順利排出。
      D. 泌乳素高: 下視丘異常、腦下垂體巨大腺瘤、腦下垂體微小腺瘤等原因造成高泌乳血症,高量泌乳素會抑制濾泡刺激素、黃體激素分泌,導致下游性腺功能失常。
  4. 睪丸切片(Testes biopsy):屬高侵入性的檢查,常用在無精症(Azoospermia)患者身上。

    檢查結果:
    A.可能是正常組織,表示有正常的精子形成,可能是精子在輸送的途中受到阻塞。
    B.精細胞缺少,有一部分人是先天性染色體上出了問題,根本沒有辦法製造出精細胞,如克林費氏症、賽托利細胞症候群;有些人是後天性睪丸細胞受損,如青春期腮腺炎感染。
    C.精蟲稀少,可能過去受到發炎、化學物質或癌症的干擾而造成精蟲稀少。
    D.精蟲生長停止,可能是腦下垂體刺激不足、荷爾蒙異常(濾泡刺激素、黃體激素、睪固酮不足)。

造精功能障礙可依病因區分為原發性或次發性,病因又可區分為先天性或後天性,一旦有明確的檢查結果釐清病因,醫師就可以評估後續治療的預後效果、療程需時多長、手術取精的可行性、借精的必要性...等,為不孕症之夫妻做確切的治療方針。

延伸閱讀 - 精子DNA損傷率指標 (Sperm DNA fragmentation index, Sperm DFI)

在常規精液分析檢查中,大多就精子本身的外觀、活動力高低去評估,並無法看見精子內部DNA是否有斷裂、毀損的風險;不幸的是,內含受損DNA的精子仍具有與卵子受精的能力,即使卵子受精成功變成胚胎了,後續仍有可能因胚胎品質不良而流產,現今已有許多研究指出高精子DNA損傷率(Sperm DFI)常伴隨高流產率(Miscarriage rate)發生。

是甚麼會造成精子DNA斷裂呢?

造成精子DNA損傷的高風險因子其實生活中處處可見,包含抽菸、有機溶劑、癌症、藥物、泌尿道感染、禁慾天數過長等因子都是元凶之一。

這些不良因子都會產生過多的氧化自由基(Reactive Oxygen Species, ROS),使得精子在製造前、製造後接觸到這些氧化自由基,在高度氧化壓力的環境下,精子DNA完整性就有可能被這些氧化自由基所破壞,所以平常就應該多留意生活周遭有沒有這些高風險因子,盡可能地避開高風險因子才是上上之策。
Reference:

  1. The effect of sperm DNA fragmentation on miscarriage rates: a systematic review and meta-analysis. Human Reproduction, Vol.27, No.10 pp. 2908–2917, 2012
  2. Clinical Relevance of Oxidative Stress and Sperm Chromatin Damage in Male Infertility: An Evidence Based Analysis.
  3. Comparison of chromatin assays for DNA fragmentation evaluation in human sperm. Journal of Andrology, 27:53-59.
  4. Congenital Bilateral Absence of the Vas Deferens as an Atypical Form of Cystic Fibrosis: Reproductive Implications and Genetic Counseling. Journal of Andrology. 2018 January ; 6(1): 127–135. doi:10.1111/andr.12450.
     

 

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