精子结构异常

　　将男性不育分为睾丸前性、睾丸性及睾丸后性三大类原因是目前仍广泛应用的一种分粪方法，但这种分类方法没有包含精子的病理学。由于近20年来对精子结构研究的进展，使过去很长一段时间不太清楚的问题诸如精子获能及获能时的结构变化、促使精子穿过卵子的发生机制等都有了较深的了解。男性的生育能力主要是通过精子表现出来的，而许多精子结构缺陷是难以通过常规的精液分析发现的，因此，临床上忽视对精子结构的完整性及功能细微结构的观察会使我们失去很多发现并设法进一步研究这些病理变化的机会，从而不可能找出原因，采取预防及治疗措施。．
　　有关精子超微结构病理变化作为男性不育原因的文献已多有报告，但将其系统分类则比较困难，原因在于精子形态的多样性、结构的复杂性、结构异常的各异性以及几种结构异常可同时存在于一个精子中，本文仅就精子功能结构方面的异常作一介绍。
　　一、鞭毛缺陷
　　精子鞭毛是精子活动的动力所在，鞭毛成分中任何一个结构异常便可导致精子活动障碍，这些异常包括在光学显微镜下就可看到的大体改变如鞭毛弯曲、盘绕以及通过常规检查发现不了的亚细胞成分的改变如线粒体、外层致密纤维、纤维鞘等
　　在正常人，偶可看到精子鞭毛轴丝中不同结构成分的缺陷，一但这对诊断及生育力来说无多大意义，只有当一份标本中绝大多数精子或全部精子表现为同样的轴丝结构异常时才有意义。轴丝最重要的缺陷是微管数目异常以及其附件的结构异常，这些异常通常发生在其它结构正常的精子，是先天性精子发生特异性改变的表现。
　　微管数目的异常可以是数目过多或过少，均可导致精子运动不协调或运动效率下降。较常见的是外周微管对增加或中央微管减少至一个或以上二者同时存在。较严重的数目异常是外周微管一个或多个缺失，或两个中央微管缺失，后者被称为9+0缺陷。轴丝所有微管缺失非常少见。
　　轴丝复合体结构异常主要是指与微管有关的成分．(或附件)，特别是纤毛蛋白臂的异常，其中最常见的是所有内、外纤毛蛋白臂的完全消失，其次是选择性的内臂或外臂缺失，另外，仅几个微管对丧失纤毛蛋白臂的也可见到。纤毛蛋白臂的异常常与其它缺陷如轴丝微管对异常、放射幅及中央鞘的异常有关，一般来说这些缺陷可导致精子完全丧失活动能力，这类病人不育的原因就是由于精子不能上行到女性生殖道。
　　轴丝结构异常常与呼吸道纤毛结构异常相关，同一病人若有精子轴丝异常则多同时有纤毛结构异常，这种病理改变称为纤毛不动综合征。
　　二、外周致密纤维缺陷
　　轴丝微管被外周具有9根致密纤维的系统所包绕并伴随其绝大部分长度，即9+9+2鞭毛结构。这些纤维似乎具备角蛋白的性质，其氨基酸与收缩蛋白的氨基酸不同，含有大量的半胱氨酸及双硫键，因此，它们被认为并不是用于收缩而是用于使鞭毛中的紧张结构在将弹性张力传出后恢复静止，有助于鞭毛活动并且使得轴丝内的结构成分在精子通过女性生殖道时免受损害。外周致密纤维结构异常较轴丝异常少见，可表现为数目异常、局部解剖改变及结构改变，如纤维变形及两个或两个以上纤维融合。有外周致密纤维缺陷的精子多有运动障碍，运动方式表现为滑动并且不能穿过宫颈粘液。这些观察也证实了尽管外周致密纤维不是收缩成分但有助于精子的前向运动。
　　三、顶体异常
　　顶体相对于精子整体较小，因此，在活的未被染色的精子很难观察到。许多特殊染色的方法可使顶体在光学显微镜下显色，但这些方法不仅由于复杂不适于常规精液分析而且由于它们主要是用于显示顶体反应和／或区别真正的顶体反应与细胞退化所表现出来的假顶体反应，故在诊断应用中受到限制，无法观察顶体的细微结构及其结构完整性。但这一特殊结构可以很容易地通过电镜观察清楚。
　　精子顶体异常也存在多种不同形式，其中有两种是不育的重要原因，其一是顶体发育不全，其二是顶体未发育。
　　发育不全顶体极薄，形状缩小明显，以至于使顶体前4／5与赤道段无明显差别。这种顶体的发育不全可表现为顶体变形、形状古怪、与其下的核分离、基质稀疏或溶解，但质膜完整，故可排人为造成的改变。顶体发育不全的精子除此缺陷外其它方面多是正常的，由于顶体缺陷在光学显微镜下不能明视，故精液常规分析中这些精子常被认为是正常的。由于对顶体发育不全认识不够，以往常将其归于小头精子一类。如果精液常规检查精子数量、活动及形态正常，但有长期不育的病史及精子不能穿透去透明带仓鼠卵者，应考虑本病的可能。
　　顶体未发育常与精子的圆形细胞核有关，故常被误称为“圆头缺陷”。绝大多数顶体未发育的精子常有异常的、不成熟的染色质聚集。以上精子顶体未发育．(无顶体)、核圆形及染色质不成熟被称为三联征，并已通过超微结构、组织化学及免疫组织化学得到证实。三联征的同时发生提示精子头的物理及化学组成作为一个整体巳受到相同的或同时发生的作用机制的影响。顶体未发育有家族性，是天先性的，遗传方式主要是多基因遗传。在精液常规分析中若看到大量的圆头精子，应怀疑有顶体未发育，但精子头呈圆形并不总意味着细胞器缺失，因此，最后确定应通过电子显微镜观察。有报告并非所有圆头精子都是不可逆性男性不育的不祥之兆。
　　四、核的异常
　　由于精子核大部分被顶体覆盖，因此常规精液分析无法观察到，只有通过电子显微镜才能进行结构评价。成熟的人类精子核主要由一些基础蛋白组成的类角蛋白样块状物及DNA构成，具有一定的抗破坏作用，其中的DNA既不会被声处理所拆散，也不会被DNA酶所消化，只有在较强的溶剂如去污剂、酸及源于细菌的溶解酶作用下才会被部分解聚。核的这种较强的非反应性对于保护精子基因组的遗传性、免于其在通过女性生殖道时的物理或化学损伤起到重要作用。在密实的核中常有一个或两个无膜包绕的稀疏区，其内含有稀少的颗粒样或丝样物质，这种泡样改变是染色质浓缩过程不均匀的结果。
　　精子核的异常之一是核内空泡及包涵体过大，造成核及头部明显变形。光镜下这些泡样物可以是空的，但实际上其中含有多形性的包涵体如螺纹状或平行状的膜堆集、不同形状的小囊、脂滴、细胞器特别是线粒体。这种核的异常多伴有染色质浓缩异常，且常见于预体发育不全的精子。这种核缺陷尚可见于有肠道感染性疾病的男性不育患者，这些患者的精液质量差，精子形态异常，最初认为是由于应用磺胺类药物的结果，而现在认为是由于疾病直接引起。
　　另一种使生育力受到限制的核异常是染色质不成熟，其常伴有其它头部缺陷如多核、顶体发育不全及核包涵体等。这种精子的染色质呈粗颗粒状，类似于精子细胞核在早期核伸长阶段的特征，故称为染色质或核不成熟，其最严重的表现为真性核软化。染色质不成熟病人的不育是由其本身异常与其它相关异常如顶体发育不全共同造成的，后者单独也可导致不育。染色质不成熟精子的DNA多是单链而不是双链结构，故与正常精子的DNA相比，其对热变性的耐受力明显减低。另外，还发现其中磷浓度低而锌浓度较正常增高，不等量的溶素持续存在，后者提示组蛋白没有被基础蛋白所替代并且含有丰富的组氨酸及胱氨酸。男性不育患者的精子常含有组蛋白而不是鱼精蛋白也间接支持以上发现。
　　五、连接段异常
　　连接段最主要的异常是头尾分离，也是精子结构异常最严重的一种，常被称为断头精子缺陷。这种精子无头但鞭毛活动剧烈，精子头很可能是在附睾中精子获得活动力时分离的。连接段异常是先天性的，其不是由于头尾连接错误就是由于在生精的最后阶段鞭毛发育时近端中心粒位置异常造成。这些无头鞭毛的超微结构正常，其最上端含有完全的连接段及中心粒，并被含有各种不同细胞器的椭圆形胞浆脂滴所包绕，由于其形状类似于精子头，故在光学显微镜下这些脂滴常被误认为小的精子头。这种精子缺陷发生率并不低，其不是未被注意就是被归类于小头精子。断头精子运动活跃可能是鞭毛最前端的l中心粒存在的结果。
　　六、精子结构检查的适应症及注意事项
　　临床上哪些情况下需行精子超微结构检查，这一问题并不那么容易回答，但在下列情况可考虑超微结构检查：(1)精液常规分析精子密度正常，活动率及活动度均正常，精子形态“正常”，但有长期不育病史和／或去透明带的仓鼠卵精子穿透试验阴性。(2)精子不动或运动异常而形态“正常”，为区别真正的死精子与由于鞭毛缺陷造成的运动障碍。(3)精液常规分析中发现精子头形状或大小的异常，如圆头精子及小头精子，为排除顶体发育不全或断头精子。(4)病人数月或数年来曾多次行精液分析，或从—种治疗换到另一种治疗但精液质量无明显改善，并且／或病人积极要求准确评价精液质量低下的原因，
　　需要注意的是精子超微结构异常也可散发于正常有生育力的人，真正的病理状况的诊断必须在对大量精子相关结构最佳切面的仔细观察后方能得出。观察多少精子才能达到要求，这依赖于所要观察的结构、缺陷的类型以及超微结构发现与精液分析结果的相关程度。例如精液常规分析中仅发现有极少的精子鞭毛是随意方向运动的，那么在进行观察时主要注意精子鞭毛横断面结构，若连续20—25个断面都显示一致的纤毛蛋白臂缺失，那么即可诊断纤毛不动综合征(或纤毛运动障碍)。但在诊断顶体发育不全时则需要观察较多的精子(最少75—100个)头纵断面，因为精子顶体厚度不均，在其它平面很难观察细胞器。观察顶体只需花很短时间，因为顶体相对较大，较易观察。