細(xì)菌感染與男性不育相關(guān)性的研究進(jìn)展*

張雲(yún)喬,溫 鍇 綜述,羅 輝△審校

(1.荊門市中心醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)科,湖北 荊門 448000;2.南開大學(xué)藥學(xué)院,天津 300071)

世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定一對(duì)夫婦未采用任何避孕措施同居生活1年以上,由于男方因素造成女方不孕者稱為男性不育癥。在過去的30年,不孕不育癥已經(jīng)成為一個(gè)重要的公共衛(wèi)生問題,困擾著全世界約15%的育齡夫婦,其中約50%是由男性不育引起的[1]。男性不育癥可由遺傳和先天性異常、內(nèi)分泌異常、精索靜脈曲張和免疫學(xué)、醫(yī)源性、理化、環(huán)境、職業(yè)因素等引起。除上述因素外,泌尿生殖系統(tǒng)感染是男性不育的另一重要因素。有研究報(bào)道,15%的男性不育癥病例與細(xì)菌、病毒、真菌和原生動(dòng)物等微生物引起的男性泌尿生殖系統(tǒng)感染有關(guān)。其中,細(xì)菌感染的直接和間接影響都可以降低男性生育能力。細(xì)菌感染不僅可以損害男性泌尿生殖系統(tǒng)功能及精子質(zhì)量和功能導(dǎo)致不育,還會(huì)導(dǎo)致射精過程中污染女性生殖道使其產(chǎn)生婦科疾病[2]。隨著男性不育癥診斷手段的不斷進(jìn)步及對(duì)泌尿生殖系統(tǒng)微生物的深入研究,細(xì)菌感染與不育的關(guān)系越來越受到人們的重視。在正常情況下,男性泌尿生殖系統(tǒng)寄居的菌群并不都具有致病性。因此,本文主要對(duì)大腸埃希桿菌、金黃色葡萄球菌、淋病奈瑟菌、銅綠假單胞菌、幽門螺桿菌、厭氧菌等細(xì)菌與男性不育的關(guān)系作一綜述,以便為細(xì)菌感染導(dǎo)致的男性不育治療提供相關(guān)的研究思路。

1 大腸埃希桿菌

大腸埃希桿菌能引起人類多種疾病,是泌尿生殖系統(tǒng)感染中的常見病原菌之一,與男性不育有關(guān)。有研究報(bào)道,大腸埃希桿菌通過改變精子活力、形態(tài)、活性氧(ROS)水平和DNA完整性,對(duì)男性生育能力特別是精子質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。NABI等[3]收集了618例可育男性和1 535例不育男性的精液樣本,并對(duì)大腸埃希桿菌陽性樣本的精子濃度、形態(tài)、活力參數(shù)進(jìn)行評(píng)估,發(fā)現(xiàn)大腸埃希桿菌對(duì)不育男性的精液參數(shù)有很大的負(fù)面影響。有研究將人類精子暴露于大腸埃希桿菌外膜囊泡中,通過暴露不同的時(shí)間對(duì)精子的活力、形態(tài)、ROS水平和DNA完整性進(jìn)行評(píng)估。暴露30 min后,外膜囊泡減緩了精子的前向運(yùn)動(dòng),增加了不動(dòng)精子的數(shù)量。此外,精子內(nèi)ROS水平和DNA碎片率均顯著增加[4]。LI等[5]發(fā)現(xiàn)大腸埃希桿菌感染的大鼠模型中睪丸巨噬細(xì)胞的促動(dòng)蛋白2(PK2)上調(diào)。PK2誘導(dǎo)激活人隱熱蛋白(NLRP3)炎性體途徑,促進(jìn)促炎細(xì)胞因子[白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)]分泌。IL-1β通過改變線粒體能量代謝、加重氧化應(yīng)激反應(yīng)和蛋白質(zhì)羥基化等機(jī)制導(dǎo)致線粒體功能障礙,降低精子活力。射精精子暴露于大腸埃希桿菌后,高線粒體跨膜電位的細(xì)胞數(shù)量(ΔΨm)和線粒體氧化還原功能正常的細(xì)胞數(shù)量都大幅減少,精子膜穩(wěn)定性、線粒體活性嚴(yán)重受損,引起精子活力下降,最終導(dǎo)致男性不育。許多學(xué)者還認(rèn)為,大腸埃希桿菌是通過快速附著在精子上直接對(duì)精子產(chǎn)生有害影響[6]。電鏡發(fā)現(xiàn)大腸埃希桿菌是通過Ⅰ型黏附分子附著在精子表面結(jié)構(gòu)上,并導(dǎo)致精子的質(zhì)膜和其他表面結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞。

2 金黃色葡萄球菌

金黃色葡萄球菌是一種普遍存在的革蘭陽性細(xì)菌,在20%健康人的皮膚、鼻腔、腋窩、咽部和泌尿生殖系統(tǒng)中定植,其感染被認(rèn)為是全世界發(fā)病率和死亡率的主要原因。除此之外,金黃色葡萄球菌是不育男性精液中最占優(yōu)勢(shì)的微生物,其患病率高于其他細(xì)菌。通過減少精子濃度、降低精子活力和增加異常精子形態(tài),金黃色葡萄球菌成為男性生育能力惡化的重要不利因素[7]。THAPER等[8]從金黃色葡萄球菌中分離純化了精子固定因子(SIF),并報(bào)道了濃度為150 mg/mL的SIF可以使精子完全固定,而殺死精子需要200 mg/mL。一項(xiàng)體外研究表明,當(dāng)精子與金黃色葡萄球菌共孵育時(shí),精子活力明顯下降。但有趣的是,當(dāng)細(xì)菌被高溫、溶菌酶或抗生素殺死時(shí),未發(fā)現(xiàn)精子凝集和固定。由此可見,金黃色葡萄球菌能夠凝集和固定精子導(dǎo)致精子功能喪失[9]。LI等[10]從不育男性精液樣本中獲得金黃色葡萄球菌MJ015和MJ163,并通過計(jì)算機(jī)輔助精子分析儀(CASA)測(cè)量精子活力和形態(tài),他們發(fā)現(xiàn)金黃色葡萄球菌對(duì)精子的活力和形態(tài)有抑制作用。DAVID等[11]也報(bào)道了金黃色葡萄球菌和大腸埃希桿菌是研究組中最常見的微生物,其中不育男性的精子濃度、活力和形態(tài)明顯低于可育男性。因此,在男性不育的治療中不應(yīng)忽視定植在男性泌尿生殖系統(tǒng)中的金黃色葡萄球菌。

3 淋病奈瑟菌

淋病是由淋病奈瑟菌所致的泌尿生殖系統(tǒng)化膿性炎性疾病,每年約有1.06億人感染淋病。男性感染者會(huì)出現(xiàn)無癥狀的黏膜定植、黏膜炎性疾病(如尿道炎)和組織侵入性的睪丸損傷和導(dǎo)管阻塞,可引發(fā)睪丸炎、前列腺炎、附睪炎,并伴有黏液膿性尿道分泌物,從而使生育能力受損。有研究表明,淋病奈瑟菌感染對(duì)男性生育有不利影響[12],但淋病奈瑟菌感染導(dǎo)致精子異常和精子受精率降低的分子機(jī)制尚不清楚。一些研究者認(rèn)為,淋病奈瑟菌可以通過菌毛附著在精子上,也可以直接接觸精子。前者通過觸發(fā)多形核白細(xì)胞的流動(dòng),產(chǎn)生過高的ROS,感染其他生殖系統(tǒng)組織。在伊朗一家不孕癥中心進(jìn)行的一項(xiàng)研究中,收集了200名不育男性和150名生育能力正常男性的精液樣本,淋病奈瑟菌是從不育男性精液樣本中分離出的第二大流行細(xì)菌,與精子異常和精子受精潛力降低相關(guān)[13]。

4 銅綠假單胞菌

銅綠假單胞菌是一種革蘭陰性致病菌,是睪丸炎、附睪炎和尿道炎的常見誘導(dǎo)劑,干擾男性生育能力。這種微生物產(chǎn)生一種群體感應(yīng)信號(hào)分子,稱為3-氧十二烷基-1-高絲氨酸內(nèi)酯,其會(huì)導(dǎo)致頂體過早丟失,從而影響受精。也有報(bào)道稱,銅綠假單胞菌的外毒素A對(duì)細(xì)胞的染色質(zhì)有毒性作用,這種效應(yīng)導(dǎo)致了精子的各種缺陷。另外,外毒素A靶蛋白主要集中在精子尾部,因此,外毒素A對(duì)精子尾部的有害影響比其他部位更明顯,從而影響精子活力[14]。CASA分析了不同泌尿生殖系統(tǒng)致病微生物對(duì)人類精子活力的影響,證實(shí)了銅綠假單胞菌的試驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致精子活力進(jìn)行性下降。有研究檢測(cè)了96份精液樣本菌落,銅綠假單胞菌是菌落中最豐富的細(xì)菌之一。通過新一代測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)進(jìn)一步的分析表明,在乳酸菌含量較少的樣品中,銅綠假單胞菌可導(dǎo)致精液體積減少,精子濃度、活力、正常形態(tài)率降低,抗精子抗體(ASA)和粒細(xì)胞水平升高[15]。

5 幽門螺桿菌

幽門螺桿菌是一種革蘭陰性細(xì)菌,主要定植于胃黏膜、十二指腸黏膜和食管的胃型上皮化生區(qū)。幽門螺桿菌感染是人類最常見的慢性感染之一。最近,越來越多的證據(jù)表明幽門螺桿菌是男性不育的危險(xiǎn)因素。有研究報(bào)道,幽門螺桿菌感染可影響精液中調(diào)節(jié)睪丸功能的肽濃度,如胃饑餓素和肥胖抑制素,這2種激素對(duì)泌尿生殖系統(tǒng)發(fā)揮不同程度的重要作用。胃饑餓素能夠通過減少 cAMP 形成和降低編碼類固醇生成途徑中幾個(gè)關(guān)鍵因子的 mRNA 水平,以劑量依賴性方式調(diào)控睪酮分泌,還可以直接調(diào)節(jié)曲細(xì)精管功能,從而對(duì)精子的生成和活力產(chǎn)生影響。有研究發(fā)現(xiàn),患者感染細(xì)胞毒素相關(guān)基因(CagA)陽性的幽門螺桿菌菌株,其精液中的胃饑餓素水平顯著高于 CagA 陰性菌株患者,同時(shí)肥胖抑制素的濃度也會(huì)有所增加[16]。EL-GAREM等[17]發(fā)現(xiàn),幽門螺桿菌感染可顯著降低精子活力和破壞正常精子形態(tài),而降低精液中幽門螺桿菌的濃度可顯著改善精子活力和形態(tài)。MORETTI等[18]最近證實(shí)了CagA 陽性菌株感染可以通過不同機(jī)制對(duì)精子的濃度、活力、形態(tài)和凋亡產(chǎn)生負(fù)面的影響。CagA 陽性菌株導(dǎo)致患者全身腫瘤壞死因子-α(TNF-α)表達(dá)水平顯著增加,誘導(dǎo)精子發(fā)生凋亡,對(duì)精子的運(yùn)動(dòng)能力也有抑制作用。另外一些研究證實(shí),CagA 陽性菌株還能夠誘發(fā)局部或全身水平的IL-6 表達(dá)水平增加。IL-6可以抑制精子生成過程中減數(shù)分裂的 DNA合成,影響支持細(xì)胞對(duì)轉(zhuǎn)鐵蛋白和抑制素 B 的分泌,減少精子濃度并降低精子的運(yùn)動(dòng)能力。進(jìn)一步研究評(píng)估了不同組幽門螺桿菌感染與水楊酸類藥物的關(guān)系,包括幽門螺桿菌引起的胃十二指腸疾病患者、ASA陽性的不育患者和健康的可生育者作為對(duì)照。有研究發(fā)現(xiàn),精子凝集和固定測(cè)試顯示不同組患者存在顯著差異,ASA陽性的不育患者ASA明顯較高,幽門螺桿菌引起的胃十二指腸疾病患者較健康的可生育者ASA升高。他們認(rèn)為幽門螺桿菌可能在誘導(dǎo)產(chǎn)生ASA中發(fā)揮作用[19]。

6 厭氧菌

厭氧菌是男性尿道正常菌群,約1%的尿道感染由其引起。厭氧菌引起的前列腺炎和附睪炎非常罕見,故一直認(rèn)為厭氧菌不是引起男性不育的原因。但莊東明等[20]認(rèn)為男性不育與某些類型厭氧菌有關(guān),他們發(fā)現(xiàn)附性腺感染的男性不育患者其前列腺液、精液中分離出的厭氧菌陽性率遠(yuǎn)高于無感染者,且當(dāng)厭氧菌數(shù)目增至一定數(shù)量時(shí)就會(huì)影響生育。陰道加德納菌是一種常見的厭氧菌,是從患有細(xì)菌性陰道炎的婦女中分離出來的主要微生物,可通過性傳播給男性伴侶。其也經(jīng)常從精液和男性泌尿生殖系統(tǒng)中被發(fā)現(xiàn),但這種病原體在男性泌尿生殖微生物組中的作用尚未得到很好的確定。在一些研究中,陰道加德納菌是導(dǎo)致男性不育最常見的分離菌種之一[21]。KOEDOODER等[22]研究表明,在696份精液樣本中陰道加德納菌是第1個(gè)大量分離的細(xì)菌,他們認(rèn)為陰道加德納菌的存在會(huì)對(duì)人精子膜產(chǎn)生負(fù)面影響,引起精子質(zhì)量下降,導(dǎo)致男性不育。

厭氧球菌是另一種常見的厭氧菌,常見于女性陰道和各種化膿性分泌物中,但也存在于男性尿路感染中。在一項(xiàng)由19例捐精者和58例不育癥患者組成的研究中,多項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯示厭氧球菌可顯著降低精子質(zhì)量,更具體地說是影響精子的活力和形態(tài)。因此,研究者認(rèn)為厭氧球菌是精子質(zhì)量低的生物標(biāo)志物[23]。

7 其他細(xì)菌

除了上述細(xì)菌外,糞鏈球菌是慢性前列腺感染中的主要致病菌,可引起嚴(yán)重的男性泌尿生殖系統(tǒng)感染。有研究表明糞鏈球菌是從不育患者精液樣本中分離出的最常見的微生物之一,并被認(rèn)為是男性不育的潛在原因[24]。一些研究者認(rèn)為糞鏈球菌毒力因子溶血素可損傷精子頭部、頸部和中段膜,引起精子形態(tài)畸形和活力下降。

腸球菌為腸道微生物群的典型代表之一,有研究表明這種細(xì)菌可能是男性生育能力低下或不育的原因。MARETTI等[25]發(fā)現(xiàn)腸球菌檢測(cè)呈陽性的患者精子濃度和活力顯著下降。ROBERT等[26]報(bào)道了在13.8%的無癥狀細(xì)菌精子癥患者精液中發(fā)現(xiàn)了腸球菌,與無任何細(xì)菌存在的對(duì)照組比較,精子濃度、膜完整性、線粒體膜電位和DNA完整性等參數(shù)均受到負(fù)面影響。

乳酸菌是一種無芽孢的桿菌,屬革蘭陽性菌。一般來說,乳酸菌的存在與疾病無關(guān),很少研究乳酸菌對(duì)精子的影響。ZHANG等[27]討論了乳酸菌是否會(huì)附著在精子表面,從而影響受精,結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳酸菌的濃度是其對(duì)精子致病的關(guān)鍵因素。乳酸菌濃度越高,其對(duì)精子的黏附性越強(qiáng),從而干擾受精過程。

8 小 結(jié)

細(xì)菌感染被認(rèn)為是男性不育的重要病因。不同的細(xì)菌通過對(duì)精子質(zhì)量和功能、泌尿生殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生負(fù)面影響,增加男性的生育問題。本文綜述了大腸埃希桿菌、金黃色葡萄球菌、淋病奈瑟菌、銅綠假單胞菌、幽門螺桿菌、厭氧菌等不同類型的細(xì)菌通過不同病理生理機(jī)制影響精子質(zhì)量和功能,導(dǎo)致男性不育。目前,雖然有研究已經(jīng)報(bào)道了大量關(guān)于細(xì)菌感染在男性不育癥中的可能作用機(jī)制,但關(guān)于淋病奈瑟菌、銅綠假單胞菌、幽門螺桿菌、厭氧菌和其他致病菌的潛在機(jī)制仍需要進(jìn)一步充足的研究。與復(fù)發(fā)性和潛伏性感染相關(guān)的無癥狀感染是控制不育的主要挑戰(zhàn)。因此,提高人群的認(rèn)識(shí)、有效的預(yù)防措施和積極的檢查治療是預(yù)防細(xì)菌傳播和抑制細(xì)菌在人群中流行的最佳方法。了解這些細(xì)菌的真正影響,并深入研究其潛在的病理生理機(jī)制,將為未來確定合適的生物標(biāo)志物和提出新的治療策略鋪平道路,從而最大限度地降低細(xì)菌感染對(duì)男性生殖的風(fēng)險(xiǎn)。