有氧運動對男性精液質量影響的研究進展*

謝 玥 任 玥 武心怡 鄭 英 牛長敏

揚州大學護理學院·公共衛生學院(江蘇揚州 225009)

世界衛生組織統計目前全球10% ～15%的夫婦正遭受不孕不育,其中約50%與男性因素有關[1]。 由于社會環境、工作壓力、生活習慣改變等影響,男性生育力在不斷下降[2]。 因此,采取有效的干預措施來改善男性的生殖功能迫在眉睫。 有研究表明[3],健康的生活方式如定期運動、合理膳食、戒煙等可能會為生殖相關過程帶來更有利的環境,并能夠改善或防止激素和精液參數的減退。 有氧運動作為促進健康的重要生活方式之一,不僅可以舒緩心理壓力,改善睡眠質量,還能夠提高肌肉和心肺功能的適應性,增強機體對抗應激反應的能力,延緩一些慢性疾病的臨床癥狀[4-5]。 其強度低,節律性強,持續時間超過30 分鐘[6]。 目前,越來越多的研究揭示了有氧運動對男性生殖系統的影響,適度的運動有利于提高生育潛力,即使在輔助生殖治療期間,適度的體育活動與生育力參數和活產率的增加也有關,而劇烈運動會對生育潛力產生有害影響,如職業自行車運動[7～11]。 因此,有氧運動對防治和緩解男性生育力下降有重要作用。 本文就不同類型、不同強度、不同時間和頻率的有氧運動對男性精液質量的影響進行綜述。

一、不同有氧運動類型對男性精液質量的影響

(一)跑步機運動

跑步機是一項在室內進行的有氧運動,可以根據跑者需求設置不同的時間、速度、頻次。 Maleki 等[7]通過讓1026 名久坐的不育男性在專業私人教練的監督下進行24 周的跑步機上散步或慢跑的運動干預,結果顯示運動組患者的精液質量參數較對照組顯著提高,精子DNA 完整性有明顯改善。 同樣,Rosety 等[12]對60 名久坐不動的2 型糖尿病患者進行每周5 次,每次40 分鐘的家庭跑步機訓練,14 周后發現患者精液質量得到提升,精子抗氧化能力也顯著增強。 跑步機運動改善精子質量的作用機制研究表明,跑步可以激活氧化還原核因子激活的B 細胞的κ-輕鏈增強(NF-κB)信號通路,增強抗氧化能力,繼而通過修復酶和抑制促炎性細胞因子,減少氧化蛋白的積累和DNA 損傷[7]。 綜上所述,跑步機運動操作安全,且易于長期堅持,對男性生殖健康發揮著十分積極的作用,因此,建議男性不育患者,尤其是久坐的男性可根據自身狀況,制定切實可行的跑步機運動計劃。

(二)瑜伽運動

瑜伽是一種身體、心理和精神上的訓練,起源于印度。 側重于溫和的伸展運動,呼吸控制練習和冥想[13]。2015 年,Dada 等[14]研究表明瑜伽可以影響精子的DNA完整性,減少氧化應激反應。 隨后,在2018 年Dhawan等[15]又對有反復種植失敗病史的不孕夫婦中的男性展開研究后發現,在經過6 月的瑜伽練習,受試者DNA 損傷明顯減少,DNA 完整性和精子氧化應激狀況也得到了顯著改善。 最近,Bisht 等[16]的研究顯示在對不育癥男性進行每天1 小時,共21 天的瑜伽干預治療后,精子的氧化應激反應明顯降低,DNA 完整性得到改善。 不育癥患者通過瑜伽運動改善了精液參數,可能是因為瑜伽通過觸發神經激素機制,減輕壓力和焦慮,改善自主神經功能,從而改善生殖健康,提高了生育力[17]。 瑜伽運動可以根據特定的體式、調息等方法提高男性身心健康水平,建議尤其是身材肥胖,長期處于亞健康狀態的男性可嘗試練習,體會瑜伽的獨特魅力。

(三)游泳運動

游泳運動是人的身體通過依靠浮力作用,在水中進行有規律的運動。 Merve 等[18]在一項動物實驗中,對高脂飲食誘導的肥胖大鼠進行游泳訓練,每周5 天,每天1 小時,發現適度游泳運動對高脂飲食誘導的肥胖大鼠的精子參數有增強作用,且精子在附睪管內積累顯著。 在另一項動物實驗研究中,Leila 等[19]發現在對無精子大鼠進行8 周低強度游泳干預后,增加了精原干細胞的維持和發展,減少了不育癥產生的影響。 游泳運動通過降低氧化應激反應,抑制促炎細胞因子的表達,同時通過增強抗炎細胞因子的表達促進睪酮的合成,改善精子質量[20]。 目前,游泳運動主要圍繞動物實驗進行,未來可在人群中展開進一步的結果驗證。

(四)自行車運動

自行車運動是一項以自行車為比賽工具的體育競技類運動,一直廣受人們關注。 但在一些研究[21～22]提示騎自行車與精子形態異常和活力降低有關。 Wise等[23]的一項前瞻性隊列研究發現,雖然定期運動與精液參數無關,但如果每周騎車≥5 小時,精子濃度和活力均會呈現下降趨勢。 Sansone 等[24]對231 名接受不孕治療的男性的精液樣本進行檢測后也發現,每周騎自行車≥1.5 小時的男性精子濃度比不騎自行車的男性低34%。 Maleki 等[25-26]的兩項研究表明連續騎自行車會對陰囊產生影響,造成精子數量、濃度、活力下降。 持續的自行車運動會對男性生殖產生負面影響,這可能與陰囊溫度隨著運動時間增加而增高以及騎車過程中,陰部神經受壓、盆底反復損傷導致精液參數受損有關[25-27]。 總的來說,自行車運動雖然是一項健康環保的有氧運動,但騎車姿勢、時長、頻率等稍有不當則會造成男性生殖健康的損害,因此,可通過調整姿勢、選擇合適的坐墊,適當的休息等方法緩解自行車運動帶來的不利影響。

二、有氧運動強度對男性精液質量的影響

運動強度是運動干預的核心指標,對于能否達到最佳的運動效果起著決定性作用。 最大耗氧量(VO2max)通常作為有氧運動的分級標準,主要分為低、中、高三級,低等強度運動需要達到最大耗氧量的40%、中等強度運動需要達到最大耗氧量的60%以及高等強度運動需要達到最大耗氧量的80%[28]。 目前,多數研究顯示中等強度的有氧運動對于男性生殖指標方面存在有利影響,但高強度有氧運動對于男性生育力方面的影響還尚存有一些爭議。

(一)中等強度運動對男性精液質量的影響

Karaman 等[29]發現中等強度的有氧運動似乎能夠通過產生對氧化損傷的保護性反應來防止代謝綜合征引起的精子參數惡化。 進一步,Maleki 等[7]將伊朗健康男性分為高等強度及中等強度運動組,觀察不同強度的運動對生殖標志物的氧化應激反應和炎癥的影響,發現定期的中等強度訓練在改善男性生殖功能標志物方面優于高等強度訓練。 氧化應激是指由于體內活性氧(ROS)和活性氮(RNS)等高活性氧成分濃度過高,造成氧化系統與抗氧化系統之間出現平衡失調的狀態[30]。 目前,氧化應激已被認為是導致男性不育的主要因素,Parastesh 等[31]研究表明ROS 過量可能會對精子膜、DNA、線粒體產生損傷,并出現持續的脂質過氧化,繼而影響精子的反應能力,降低精子的活力。 有氧運動是一項需要長時間進行的耐力活動,Fahaid等[32]指出適度的有氧運動可以通過上調抗氧化酶和谷胱甘肽含量,增強睪丸的抗氧化能力,保護精子細胞免受DNA 氧化損傷。 中等強度有氧運動可以激活抗氧化劑的產生,從而減少睪丸組織的氧化損傷,增強精子DNA 的完整性[33]。

男性激素水平主要由下丘腦-垂體-性腺(HPG)軸負責調節和控制,因此,這條軸對于男性生殖至關重要。 睪丸是男性重要的內生殖器官之一,其負責的合成激素和生精兩項功能都通過負反饋受到下丘腦和腦垂體的調節[29]。 Glanowska 等[34]研究發現下丘腦以周期性脈沖性方式分泌釋放促性腺激素(GnRH)來刺激腦垂體中產生的促黃體生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH),促黃體生成素通過刺激睪丸間質細胞(Leydig 細胞)分泌睪酮,FSH 則負責促進精子生成,該系統一旦受到任何改變都可能會對生育率產生影響[34]。 Rosety等[35]對90 名肥胖的成年男性進行16 周的中等強度運動干預后,發現中等強度運動訓練可以產生合適的激素環境,提升參與者的精液質量,中等強度的有氧運動除了可以通過減少氧化應激的方式提高精子質量,還能通過改善激素環境刺激精子的生產。 Samadian 等[36]在對大鼠實施6 周適中強度的跑步機運動后,發現有氧運動訓練和同時使用胰島素改善了血清睪酮和胰島素水平,提高了睪丸超氧化物歧化酶含量,抑制了細胞凋亡。 由此可見,中等強度運動無論是在改善氧化應激,還是激素水平方面都對男性生殖功能有一定的促進作用。

(二)高等強度運動對男性精液質量的影響

雖然有氧運動本身似乎可以被視為一種可靠的抗氧化劑,但同樣也可能成為致使精液質量惡化的“元兇”,Jana 等[37]的研究發現高強度、高負荷運動可能會加重精子的畸形率、碎片率,甚至導致精子凋亡。 這可能是由于劇烈活動時能量消耗增大,氧氣需求量也隨之增加,導致體內的自由基增加,加劇了氧化應激的發生[32]。 除此之外,運動強度過高也可能抑制下丘腦-垂體-性腺(HPG)軸,從而對男性生殖系統和生育功能以及精液質量產生負面影響。 Safarinejad 等人[38]對20 ～40 歲男性進行了一項隨機對照實驗,研究發現在進行60 周的運動鍛煉后,高強度組的游離睪酮、促卵泡激素和促黃體生成素降低,然而,在經過36 周低強度運動的恢復期后,所有參數均可恢復正常。 而另一項前瞻性研究[39]對108 名有運動習慣的男性以及專業運動員進行干預分組,所有受試者在基線時進行精液取樣,結果發現專業運動員的精囊8-異前列腺素、活性氧和丙二醛水平顯著升高,精囊超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和總抗氧化能力水平顯著降低。 此外,Vaamonde 等[40]通過分析優秀鐵人三項運動員的精液參數發現,在睪酮濃度和睪酮/皮質醇(T/C)比值充足的情況下,DNA 碎片值較高,精子形態正常,但較低,精子的DNA 碎片和形態均受到高水平耐力訓練的影響。 有趣的是,這些情況似乎多數集中在專業運動員身上,這可能是由于專業運動員長期接受高強度高負荷的運動,下丘腦-垂體-性腺(HPG)軸持續受到影響,造成了睪丸的損傷以及激素的改變,導致精漿中氧化應激水平增加,酶抗氧化防御能力下降,使精子生成受損,從而降低了精子質量和生育潛能[41]。

綜上所述,中等強度運動可以通過促進抗氧化酶活性和增強人體抗氧化防御系統來降低氧化應激造成的損害,而劇烈運動可能會破壞氧化劑與抗氧化劑之間的平衡,產生過量的氧化應激,破壞細胞蛋白、脂質和DNA,造成精子損傷,從而導致男性生殖障礙[42]。 因此建議將中等強度的有氧運動訓練作為運動強度指標,但同時也需要注意的是運動訓練過程中需循序漸進,保證安全性。

三、有氧運動時間和頻率對男性精液質量的影響

適當的運動時間、頻率也是運動訓練影響生育力的重要方面。 Maleki 等[7]通過讓患者在獲得認證的私人教練監督下,進行為期24 周的跑步機運動,研究結果發現適度的有氧運動訓練顯著改善了精子的進行性運動能力、精子形態、精子濃度和精子數量。 Gautam等[43]的研究招募了30 名罹患特發性復發性流產的男性在專業瑜伽教練指導下進行瑜伽訓練,干預時間為4周,每次120 分鐘。結果顯示在接受21 天以瑜伽為基礎的生活方式治療后,受試者氧化應激反應和氧化DNA 損傷下降,精子活力得到了改善。 Kumagai 等[44]對44 名肥胖男性進行了一項為期12 周的隨機對照試驗,發現在進行每周3 次的有氧運動以及飲食限制后,受試者平均睪酮水平從12. 3±0. 9nmol/L 增加到13.2±1.1nmol/L,血清睪酮水平顯著升高。 Vaamonde等[3]通過對31 名健康男性的血樣本分析發現,每周運動≥3 次,每次至少2 ～4 小時的男性睪酮、卵泡刺激素、黃體生成素以及睪酮/皮質醇(T / C)比值均比久坐不動的男性高。 但并不是所有的有氧運動均可以長時間進行。 Riachy 等[45]的一項研究表明,與不定期鍛煉的人相比,自行車每周騎行5 小時或更多,精子數量和活力呈現下降趨勢。 因此,運動訓練的效果差異似乎不僅取決于練習的強度和持續時間,還取決于運動的類型。 目前,針對不同有氧運動類型尚沒有制定嚴格統一的指標,未來可探討不同的有氧運動方案對男性精液質量的影響。

四、總結與展望

不孕不育在世界范圍是一個日益嚴重的問題,發病原因和作用機制仍然不清楚。 有氧運動具有風險低、成本效益高的特點,通過改善男性各項生殖指標,提高了生育潛力,可以廣泛應用于提高男性生育力的治療當中,但任何一種極端或激烈的有氧運動都可能增加研究對象生殖功能惡化的風險。 今后,為更好地保障男性生育治療,可圍繞以下方面進行深入研究:①有氧運動不僅會對生殖潛力產生有益的影響,同時也可能產生負面影響,這與運動的固有參數,如類型、持續時間和強度等方面有關,因此,需要根據患者的不同情況,制定規范可行的運動處方,提供更具有針對性的運動方案。 ②由于現階段缺乏有關生殖方面統一的運動指南,導致很多男性對有氧運動缺乏充分的認識,造成依從性差等情況。 醫院和社區可聯手對有氧運動的相關知識及其益處進行大力普及,提高群眾的運動積極性,推動有氧運動在男性生殖領域的發展,具體來講可將運動干預與微信等信息平臺相結合,實時推送最新資訊,定期監督患者的運動進展,提高患者運動依從性。 ③增加樣本量,實施高質量的隨機對照實驗,探討有氧運動對于男性生育力的影響,也可聚焦患者的運動體驗展開不同類型的研究。 ④除了跑步機、游泳、瑜伽等運動外,可繼續深入研究其他運動類型如球類運動、太極、健身操等對于男性生育力的影響,為其治療提供更多的可能性。 此外,有氧運動、抵抗運動和聯合運動可能是治療男性因素不孕癥的成功方法,未來需要更多的實驗來檢驗研究效果。