《世界卫生组织人类精液分析实验室技术手册》第5版中低正常精子形态值的临床意义

·168· 国际生殖健康／生育杂志 2010年 5月第 29卷第 3期 J Int Reprod Heahh／Fam Plan，May 2010，Vo1．29，No．3 《世界卫生组织人类精液分析实验室技术手册》第5版中低 正常精子形态值的临床意义 Menkveld R 【摘 要】第 5版《世界卫生组织人类精液分析实验室技术手册》中提出4％这一非常低的正常精 子形态临界值与近期发表的数值和报道中正常精子形态平均值下降趋势一致。导致正常形态精子比例下 降的可能原因很多。首先是引进了评估精子形态的严格。其他的原因可能包括采用另外的标准定义 精子形态异常，诸多负面环境因素导致的精液参数下降。虽然同原先使用的严格评估精子形态的标准一 样，新引入的非常低的正常值本身并不能提供强有力的预测值来评价男性生殖潜能，但是如果将全面、严 格的评价精子形态的方法与其他可行的精子形态参数～起应用，仍然可得到一个良好的预测值，已知有 一 些形态参数对精子异常有很强的预测与预后判断作用。此外，更好的方法学国际标准化，精子形态评估 标准解释的一致性及标准的国际室间质量控制(EQC)计划对保证精子形态预测值的精确性极为重要。 【关键词】 男性生殖潜能；正常临界值；精液分析；精子形态学评估；严格标准；世界卫生组织手册 Clinical Significance of the Low Normal Sperm M orphology Value as Proposed in the Fifth Edition of the W HO Laboratory M anual for the Examination and Processing of Human Semen Menkveld R．A ndrology Laboratory，Department of Obstetrics and Gynaecology，Tygerberg Academic Hospita!and University of Stellenbosch Tygerberg 75o5 SouthAfriz,a Corresponding author：Menkveld R，E—mail：rme@sun．ac．zu 【Abstract】 The very low cut-off value for sperm morphology of 4％morphologically normal spermatozoa， as proposed in the new edition of the Wodd Health Organization (WHO)manual on semen analysis，iS in agreement with recently published values and reflects the trend of a decline in repoaed mean values for normal sperm morphology．The reduced value for morphologically UOF1TIal spermatozoa over the years may be due to several factors．The first is the introduction of strict criteria for the evaluation of sperm morphology．Other reasons may include the introduction of additional criteria for sperm morphology abnorm alities and the suggested decrease in semen parameters because of increasing negative environmental influences．Although on its own the newly proposed very low normal value may not provide the strong predictive value for a males’ fertility potential，as originally reposed for sperm morphology evaluated according to strict criteria，a good predictive value can still be obtained if the holistic， strict approach for sperm morphology evaluation is followed together with additional sperm morphology parameters now available，because certain morphology patterns and sperm abnorm alities are now known to be of strong prognostic value．In addition，better international standardization of the technical methodology， consensus on the interpretation of sperm morphology evaluation criteria and standardized international external quality control(EQC)schemes，are of utmost impo~ance to maintain the good predictive value of sperm morphology． 【Key words】 Male fertility potential；Normal cut—off values；Semen analysis；Sperm morphology evaluation；Strict criteria；WHO manual (JIntReprodHeahh／FamPlan，2010，29：168—177) 引 言 达成专业的共识总是涉及到对分歧的观点进 行艰难的平衡。对于精子形态的评估和达成共 作 者单位 ：Andrology Laboratory，Department of Obstetrics and Gynaecology，Tygerberg Academic Hospital and University of Stellen— bosch，Tygerberg 7505，South Africa 通讯作者：Menkveld R，E．mail：rme@sun．ac．za 本文酋次发表在Ast∽JAndrol，2010 12ti ：47—58 ·观 点 · 识更加困难。还有许多完全不同的关于如何评估精 子形态的观点。这在即将出版的《世界卫生组织人 类精液分析实验室技术手册》(简称手册)lf】1的引言 (第 1章)中。书中说，对于精子形态评估的主题， “ 一 些实验室仅仅评估正常的精子，而另一些实验 室则认为精子的类型、异常的部位和程度更重要。 这些或者有差别的或者半定量的评估是否能提高 国际生殖健康／计划生育杂志 2010年5月第29卷第 3期 JIntReprodHeahh／FamPlan，May 2010，Vo1．29，No．3 精液分析的价值仍然有争议。因为严格标准或计算 机辅助定义的形态学评估证据支持“正常”形态精 子百分率与体内受精率相关。从而证明，以形态学 方法区分精液中各类精子是有道理的。” 引言中继续指出，“在第 4版中，一个明显的纰 漏是由于缺乏数据导致缺少一个参考值来表示正 常形态的百分比”；这已在 5版手册中得到校正 ；包 括可育人群的正常精子形态百分比。为此，使用第 5 百分位数，得出非常低的正常形态精子百分率的临 界值，为4％。从第一印象看，该可育男性正常形态 精子参考值下限如此之低，以致于不可能用其来区 分可育与不育人群。 笔者讨论该参考值的有效性及对很少一部分 精子进行如此严格分类的生物学意义，及可利用的 工具和数据以改善从该建议的I临界值中得到的诊 断价值。 精子形态评估的历史 将精子形态作为评估男性生育潜能的工具始 于 20世纪初，当时已公认在一份精液样本中可同 时出现正常的和病态的精子[21。虽然在当时一直强 调正常精子形态的重要性，如 1916年 Cary[31，1925 年 Williams和 Salvage[4]及 193 1年 Moench和 Holt[~ 均指出精子的形态是表示精子生殖潜能的唯一最 重要的信息来源——以何种形式评估正常或异常 精子一直存有争议并是一个持续争论的领域。 从 1980年第 1版世界卫生组织(WHO)手册到 即将出版的第 5版，精子形态评估的历史包括两种 方法或阶段，这也反映在手册连续出版过程中精子 形态评估标准的演变f1' 。两种方法是自由的方法『l01 和 严 格 的方 法 (Tygerberg)，后 者 在 1987年 由 MenkveldI“I提出并在 1990年由 Menkveld等 进行 了详细描述。 一 、自由的方法 人类男性不同人种之间ll3】甚至相同人种㈣在精 子形态方面都展现出极端的异质性或者多形性。人 类精子的多形态性与许多家畜形成对比，一般来说 在特定种属中表现为非常均一的精子类群。动物精 子形态的同质性使从可育动物中得到的精子形态 作为模型，描述该特定种属正常形态精子成为可 能。然而，由于人类精子形态的异质性，不可能在人 类中套用此概念。典型的方法是，研究人员描述各 种明显的异常，并将这些异常作为标准评估精子形 态。所有认为不是异常的精子认为就是正常的，因 此将一些因疏忽未发现的异常形态精子误认为是 · 169· 形态正常精子。这些所谓的(剩余的)正常精子以及 特殊的异常精子经常用一些图解和不准确的绘图 描述 1。自由的方法可以用 MacLEOd和 GOLDt 6】的 话进行阐述，“我们不准备在这个时候进行分类，而 是将大多数扭曲的形式作为真正的异常。”基于该 方法，没有特异的标准定义一个形态正常的精子。 理论上，可以预期正常精子功能和生育率的相关性 很差，这与Page和 Holding的报道相同ll 7】。 二、严格(Tygerberg)标准 严格的精子形态评估方法在20世纪 70年代 末到 80年代初形成概念，Menkveld等在 1987年和 1990年对此进行了描述。与自由的方法相反，形态 正常精子的定义依据的是从子宫颈口内部的精子 得到的生物学证据。这种样本的精子大部分表现出 均一的形态。在这些样本中精子头部形态会发现一 些微小的生物学变化，但认为这些变化是正常的。 严格评估标准的一个最重要方面是必须保持这些 正常生物学变化的范围尽可能小。由于这一原因， 认为所谓的“临界的”或者“轻微异常的”头部形式 均是异常的。通过严格评估，与人透明带紧密结合 的精子的形态支持形态正常精子的描述[18-19】。 j、精子形态评估标准的演变 1980年出版的第 1版 WHO手册[61中没有对形 态正常精子进行明确的文字说明，除了在一些彩图 的图例中提到“精细胞的分类是以 MacLeod提出的 方法为基础的，”因此使用了自由的方法。虽然第 2 版手册网略有改进，但仍沿用了自由方法 1，并只提 供很少的关于精子形态评估标准的补充信息。 第 3版手册阎对人类精子形态学分类进行 了仔细描述。手册中指出，“严格标准应该在评估精 子形态正常时使用。”并给出形态正常精子严格评 估的定义，同时还指出，应该认为“临界的”形式均是 异常的。第 4版手册[91完全采用了严格(Tygerberg) 方法。 四、正常形态精子临界点的演变 经过前 4版手册的发展，一些临界值发生了细 微改变 ，包括大部分精液变量，比如密度、活动力和 存活率。然而，正常精子形态值从 1980年第 1版到 1999年第 4版大大降低，尤其是在第 5版，见 Table 1。在第 1版[61中，1个显示不同精子形态变量， 比如，正常的，大的椭圆形头部和锥形的头部，同时 还有平均值和范围。这些数值来源于 73例可育男 性的602份射出精液的结果。正常形态的平均值为 80．5％，范围是 48．0％～98．0％。在图表的脚注中说明 · 170· 国际生殖健康／计划生育杂志2010年5月第29卷第 3期 JIntReprodHeahh／FamPlan，May 2010，Vo1．29，No．3 “来自至少50—70例可育男性的射出精液 (多个样 本)的分析，需要每个中心根据各自人群建立正常 值，其中包括精子数量、精细胞类型和百分比。”读 者可从 MacLeod[2~]和Eliasson[2 】发表的文献中得到更 多信息。后者认为，形态的临界值应该为≥60％正 常形态精子【2l】。 在第2版手册【’1中，正常精子形态值降低到 50％。在第3版[81中，正常精子形态值变为≥30％。添 加的一个说明指出，“虽然临床研究还没有完成，但 是根据一些中心的经验，在更加严格的标准实施 后，正常形态精子百分率应该下调。经验的参考值 建议为 30％或更多正常形态的精子。”到 1999年 第4版[91，没有具体的数值表示正常精子形态，但加 入一个说明，“正在使用本手册所描述的形态学评 估方法，来进行多中心的群体研究。来 自辅助生殖 技术项目的数据表明，当用本手册中所描述的定义 和方法，如果正常形态精子数低于 l5％时，体外的 受精率降低。” 在即将发布的第 5版手册Ⅲ中，采用一种新的 方法定义所谓的“正常”或参考值。这种新趋势是期 待已久的：许多作者多年前就已主张改变。最早主 张改变的组织之一是 Tygerberg医院的男科，这在 Van Zyl等{22-23]、Menkveld和 Kruger 、Menkveld f27J 的文章中已提到。 第5版手册提到的数值非常低，即4％正常形 态精子，这是基于来自许多近期发表的报道中的综 合数据的第5百分位数得出的，这些精液根据已知 和标准的方法进行分析[2Sl。 WHO数值与近期发表正常精子形态数值比较 早在 1975年和 1976年，Van Zyl等[22-23]就根据 区间值发表数据，提出很低的正常形态的数值，在 区间值以上，自然妊娠率在统计学上并没有随着特 定精液变量值的升高而提高，见Table 2。在该正常 临界值以下，还建立了另外两个临界值，一个代表 灰色区域 ，表示偶然会 自然妊娠 ，如果低于另一个 数值，几乎没有可能自然妊娠[291。正常精子的形态， 与MacLEOD等『l 61和Eliasson[3~]提出的60％正常形态 精子相比，正常临界值为20％正常形态精子。Van Zyl等[291提出的灰色区域的精子形态临界值为 10％ 正常形态精子，3％是最低的临界值，低于此值自然 妊娠非常罕见[29,3u。这样的3种分类与 Eliasson阳发表 的通过精液分析的结果进行预测分类一致，但其使用 正常、可疑、病理和严重病理的词汇进行分类。 同样，在 1986年和 1988年，Kruger等[32-331发布 数据建议，可根据用来区分精子形态的各区间组内 卵细胞受精数量的百分比预测体外受精(IVF)时男 性的受精潜能。这 3个区间临界值分别为：≥15％正 常形态精子属于正常预后组 ；5％一14％属于良好预 后组或 G模式组；≤4％属于较差预后组或P模式组。 最近发表的许多文章比较了精子形态临界值 和不育人群或所谓可育和弱生育力人群体内妊娠 结果，见 Table 2。Eggert—K~use等 的前瞻性研究随 机选择女性正常的参加过不育诊断的 89对夫妇 ， 在未进行治疗 1年后，自然妊娠率为20．2％(18／89)。 用严格标准进行精子形态分析发现，3个临界值致 妊娠率分别为，≥4％的妊娠率为21．5％(17，79)，≥ 7％的妊娠率为27．4％(17，62)和≥14％的妊娠率为 34_3％(1 2／35)。 Ombelet等f35J比较 144例使其妻子在最近 l2个 月无保护性交中妊娠的男性的精液参数，弱生育力 Table 1 Cut-off values for semen variables as published in consecutive WHO manuals[~gl and as proposed in the fifth World Health Organization(WHO)manualt”． Lower reference limit．Obtained from the lower fifth centile value．2Grade a=rapid progressive motility(<25 p,m‘S-I)；Grade b=slow／sluggish progressive motility(5-25 p,m·s一 )；Grade c----no—progressive motility；Grade d=immotility；Normal=I>50％motility(grades a+b)or>~25％progressive motility(grade a)within 60 min of ejaculation． Forward progression on a scale of 0-3．in which 0=no forward progression． Mean of a fertile population(range=48％- 98％)；modified Bryan Leishman staining． Arbitrary value．6No actual value given．Muhicentre studies in progress refer to>14％for in vitro fertilization (IVF)． 国际生殖健康 ／计划生育杂志2010年 5月第 29卷第3期 JIntReprodHeahh／Fam Plan，May 2010，V01．29，No．3 组为在同一时期参与了不育的临床治疗，但是并没 有妊娠的143例男性。使用第 10百分位数值得出 正常形态精子百分比的临界值为 10％；使用受试者 工作特征(ROC)曲线分析法，得出区分可育和弱生 育组正常形态精子的临界值为 5％。 Zinaman等[361也对210对健康夫妇进行了前瞻 性研究，跟踪调查每对夫妇 12个月经周期的时问， 在此期间夫妻试图妊娠 ，每例男性在已知禁欲时间 的情况下进行多次精液分析，要求夫妇尽可能在排 卵期期间性交。根据精液分析的结果分为妊娠组和 未妊娠组。妊娠组正常形态精子平均(sD)百分比是 6．2(3．7)％，未妊娠组为 4．1(3．5)％。正常形态精子 百分比低于8％预示妊娠率下降。 和Ombelet等阁相似，Menkveld等 比较了可育 和弱生育人群的精液参数。可育人群由107例没有 生育问题史的健康男性组成，其配偶在无保护性交 中1年内妊娠。弱生育组由103例参加不育临床治 疗的男性组成。用 ROC曲线分析，精子形态的临界 值、畸形精子指数(TZI)和顶体指数(AI)分别为 4％ 正常形态精子，1．64％TZI和 8％正常顶体。考虑到男 性因素在不育问题上约占50％，根据假阳性和假阴 性预测值重新计算，临界值的结果是正常形态精 子≤3％，TZI值为≥2．09，AI值为 ≤3％正常顶体。 · 171· 根据可育人群的第 10百分位值为最低值，临界值 正常形态精子为2％，AI为5％，TZI为1．82。 Gunalp等【38】也报道一项前瞻性研究的 ROC曲 线分析数据，包括 61例其妻子已妊娠8～23周的可 育男性和参加临床不育治疗的62例男性，得出正 常形态精子临界值为 12％。假设人群中不育率为 15％，经过调整后，计算得出正常形态精子的临界值 为 5％。 Guzick等1391发表的研究报告，汇编 9个中 t~,765 对不育夫妇和696对可育夫妇的数据。通过分类和 回归树(CART)分析，发现关于精子形态的3个预 测区间分别是 ，可育范围为正常形态精子>12％； 正常形态精子在 9％～12％1~，表明妊娠机会减少； 正常形态精子<9％，为弱生育力范围。Haugen等 分析了在 12个无保护性交周期内99例妇女的妊 娠。其丈夫的禁欲时间为 2～7 d。用第 5百分位数和 第 10百分位数计算所有的精液参数，得到的正常 精子形态临界值分别为3％和4％。 因此，在即将颁布的第 5版手册中新提出的临界 值与最近发表的临界值非常一致，特别是与Menkveld 等c37J和 Haugen等 发表的3％的数值一致。 可能导致参考值下降的原因 Figure 1所示，多年来造成正常精子形态临界 Table 2 Comparison of fifth World Health Organization(WHO)manual for normal morphology values with recently published literature values． Van Zyl et a1．[23,29, Kruger et a1．[32-331 Initial published intervals Intervals as used in practice Eggert—Kruse et a1．p卅 Ombelet et a1．阅 Tenth percentile ROC curve analysis Zinaman et a1．【弼 Gunalp eta1． 38】 Menkveld et a1．【37】 ROC curve analysis Adjusted Tenth(upper)percentile Guzick et a1．【刊 Haugen et a1．『蛔 Tenth percentile Fifth percentile Fifth WH0 nlanualt J Fifth percentile In vivo pregnancies IVF fertilization rates In vivo pregnancies Fertile population Fertile ff$．subfertile Healthy couples Fertile／35．subfertile Fertile s．subfertile Fertile／35．subfertile Fertile population Fertile口s．subfertile Fertile population 2O ≥l5 ≥15 14 1O 5 8 l2 4 3 2 >12 4 3 4 10 14-4 14-5 7 3 ≤ 3 ≤ 4 4 <9 1．64 2．O9 I．82 Abbreviations：IVF，in vitro fertilization；ROC，receiver operating characteristic；TZI，teratozoospermia index；AI，acrosome index． See text for more detailed descriptions of populations investigated．2Based on the positive and negative predictive values(see Gunalp et a1．I38】)． · 172· 国际生殖健康／计划生育杂志2010年5月第 29卷第 3期 J tnt Reprod Heahh／Fam Plan，May 2010，Vo1．29，No．3 值大幅降低主要有 3个原因：①实施严格的评估标 准导致的低结果是对正常形态精子的评估过于严 格。② 事实上，过去几年中对精子形态异常使用了 很多的标准，并引入到评估系统中。③因为环境因 素的负面影响导致真正的下降。 ： 岛 量 呈 、 0 岂 葛2~ -q 星 磊器 答8g菖昌答 宝宝宝 曼 2 宝 2 昌 。e,I Year of semen analyses Figure 1 Decrease in mean morphology values over 39 years(1969—2008)．The population consists of hospital patients with complaints of infertility who donated semen samples for evaluation at the Andrology Laboratory，Department of Obstetrics and Gynecology，Tygerberg Academic Hospital，South Africa． Since the beginning of 1971，sperm morphology evaluation and eontrol have been performed by one person(RM)．No conscious or deliberate changes in the evaluation criteria have been introduced since the mid一1970s，at which time strict evaluation criteria were introduced．Modified from Menkveld et al_42】． 一 、严格标准的介绍 在严格的精子评估中，临界类型精子应视为异 常精子，该原则与将临界类型精子归为正常精子的 自由方法相对立。在使用严格标准时，采用自由方 法归为正常的大量精子现在视为异常，从而导致总 的正常形态精子百分比下降。这在很多文章中有 说明[37,411。 此外，“严格”这一词汇导致在定义正常时存在 过于严格的倾向。笔者实验室分析的数据表明，造 成 Figure 1所示的下降部分的原因是正常形态精子 的真正下降，另一原因是对正常精子使用更加严格 的标准『42】。随机挑选 1988--1995年 80片精液涂片 进行再评估发现，1988年评估的80片涂片的平均 ( )正常形态精子百分比为 12．4(7．8)％。1995年 评估的同样的 8O片涂片的平均( )正常形态精子 百分比为9．6(5．5)％。下降的 2．8个百分点是由于在 8年中应用更加严格的标准。1988年正常形态精子 总百分比为 12．4(7．6)％(n=219)，到 1995年下降到 7．8(5．1)％(n=227)。显示从 1988一l995年总共下降 4．6个百分点。1988--1995年总体下降的4．6个百 分点中，至少2．8个百分点是由于使用更严格的评 估精子形态的方法。推测剩余的1．8个百分点是由 于环境的负面影响。 精子形态评估向更严格方法发展的趋势在 Horte等 文章中也介绍过。对 1980---1994年一系 列的精子形态涂片重新进行评估的结果显示，15年 来观察到的正常形态精子百分比下降的主要原因 是近年应用更严格的评估方法。以用多元回归分析 计算出的回归线终点得到的预测值为基础，15年来 正常形态精子的比例从42．8％下降到 36．7％。涂片 样本的重新评估仅显示最小的变化，即从 1980年 13．7％降到 1994年 13．3％。在对形态图片样本重新 评估中可明显发现，WHO系列手册推荐的更严格标 准造成的影响，大大降低了正常形态精子的平均值。 二、其他精子形态评估标准的介绍 对精子异常最初的描述仅涉及到精子头部的 异常，比如 MacLEOD等 61，Freund[44]的描述。1971 年，Eliasson[3~1提出对正常精子进行归类的概念，整 个精子必须正常，还包括颈部／中段和尾部的异常， 以及存在过多细胞质残留物质。这自动降低了样本 中正常精子可能的数量。随着发现越来越多的精子 在受精过程【45J中的作用，并且这些精子的功能可能 与某些精子形态结构相关，在某一特定精液样本中 精子形态异常概率的上升，相应会造成形态正常精 子平均百分率下降。最近鉴定出的一个与精子功能 相关的精子形态参数是精子顶体。现在顶体的大小 (太大或太小)和顶体染色的异常是评估精子形态 的一个重要标准，这点直到最近才得到承认[461。因 此，随着更多精子功能异常的发现，正常形态精子 的百分率可能会相应降低。 三、环境因素的负面作用 Carlsen等[471认为，全球范围内精液质量有下降 的趋势。其中引起下降的主要原因之一是内分泌干 扰物和其他的环境污染物影响的增加，比如杀虫剂 和农药『嘏1。精子参数，包括精子形态下降的问题已非 常重要。因为已认识到其他许多趋势不仅造成精液 质量下降，也使整个生殖健康受到影响，包括睾丸 癌和隐睾症的增加，还伴随着很多睾丸功能障碍的 增加 ，这些也对正常精子形态造成负面影响。另一 个因素是在一些社区中广泛存在的非常混乱的性 生活方式，这导致性传播疾病和男性附性腺感染 (MAGI)增加。MAGI的高流行对精子的产生也有负 面影响。可通过白细胞精子症判断MAGI，进而降低 国际生殖健摩 生宣窒查 旦笙 鲞笙 塑 里! 竺 旦! 竺! ! !!： !： !： ．173． 了正常形态精子的百分率和增加形态狭长精子的 百分率[5o1。 改进和完善精子形态评估的其他工具 在第5版手册、Menkveld等[371和Haugen等[4ol发 表的文章中提出的正常形态精子非常低的临界值 作为预测值可能是有限的。多年来 ，精子形态评估 已经得到改进，不仅只依赖正常形态精子百分率这 一 数值。其他精子形态参数已经得到发展，改善了精 子形态参数的诊断能力，进而预测男性生殖潜能。低 于手册提出的正常精子临界值4％的男性，可根据形 态模式和形态异常分为两组或预测类别。 第 1组使妻子妊娠的能力较差，因包括许多遗 传性的精子形态缺陷，如圆头精子症；短尾症；小头 精子，大多数情况下是非常小的顶体，而在大头精 子的病例中，许多是很大的顶体；大的或小的顶体 单独存在。所有这些类型的异常精子与精子功能异 常相关，因此在体内和人工授精时成功率很低。 第 2组包括一些由环境因素 (包括药物治疗) 造成的非特异的或非遗传性的精子缺陷或模式。 一 、遗传性决定的精子缺陷 1．圆头精子症 最有名的遗传性决定精子致 命缺陷或模式的是圆头精子症。这些精子以小而圆 的头及顶体缺失而很容易识别。由于缺少顶体，精 子头部缺乏顶体酶，无法结合和穿透透明带。如果 夫妇采用胞浆内单精子注射(msi)治疗，在某些情 况下可以妊娠 21。 2．短尾症 在一些精液样本中，精子的尾部和 颈部形态异常。最常见的缺陷是残端或短尾症，精 子纤维鞘发育不良，无头精子和精子头颈部附件缺 陷【5 3】。颈部附件缺陷的精子头部与精子中段的顶部 或侧部未在精子轴上连接。这种错位的范围从完全 无连接 (很难观察到)到与细胞核的角度呈 90。～ 180。【531。这些患者妊娠成功率很低 ，即使采用 ICSI 也很低。有些病例虽然可以受精，但原核不能融合， 卵细胞不能分裂导致退化【53J。这种精子缺陷是由于 精子星状体形成，配子配合和分裂的缺陷造成的。 即使用这些经过精心挑选的异常精子行 ICSI，且妊 娠后人绒毛膜促性腺激素p亚单位(p—hCG)水平 呈阳性，也很容易流产1541。 3．小头精子 在那些不能生育的夫妇中，发生 小头精子的患者多于诊断为不育的夫妇。这种情况 并未得到普遍承认，且作为严重的精子异常来报 道。这种异常是很稳定的。经过验证后，小头精子很 容易观察，因为许多精子都很小 (经 Diff-Quick染 色，头部长度<3．5 Ixm及头部宽度<2．5 m) 。这些 精子也表现为非常小的、异常的顶体。没有诊断为 此症的个体在 IVF甚至 ICSI的结果不好 ，但如果挑 选形态正常的精子，会改善 ICSI的结果。即使有小 顶体的大精子存在，顶体未达到精子正常头部大小 的 30％，IVF的结果也很差，因为精子的活力低，不 能进行顶体反应 。 4．大头精子 在射出精液和睾丸活检中可观 察到这类精子，具有极其异常的巨大头部和多个尾 巴 。ICSI得到的受精率和妊娠率都很低，其原因可 能是射出的巨大头部精子染色体畸变的发生率 很高l58J。 二、非遗传性精子形态异常 第 2组是指那些非特异的或者非遗传性的精 子缺陷或模式 ，是由于环境或者其他压力因素造成 的，包括药物治疗。这与那些对治疗没有反应，由遗 传性决定的精子缺陷不同。这类精子形态异常的缺 陷可在影响因素或压力来源去除或经治疗后 ，恢复 到正常或消失。具有这类精子异常的男性仍然有很 大的机会正常的妊娠，或经 IVF就能取得很好的效 果，不用做 ICSI。为进一步提高对有机会经 IVF妊 娠的男性患者的诊断，可以使用一些其他的形态学 工具 ，比如 TZI和 AI，细胞质残留物检测和精子头 部测量。 1．巨大头部 在治疗溃疡性结肠炎[591和 Crohn 病[6Ol时，药物也会造成精子巨大头部，比如柳氮磺胺 吡啶。该剂治疗结束后，精液参数会恢复到正常值， 巨大头部的精子也会消失。目前尚不清楚这类精子 能否受精和妊娠。但是用美沙拉嗪代替柳氮磺胺吡 啶后可改善精液质量，减少巨大头部精子的出现从 而可以妊娠I6 1。 2．狭长的精子 精子的狭长是普遍公认的由 压力诱导的精子形态异常，尤其常见于 MAGI和精 索静脉曲张[621。Eliasson[3~1已经对典型的锥形或狭窄 的形式进行了详细描述，精子头长度超过5 txm，宽 度<3 m，或者长度<5 ixm，宽度<2 i．zm。精子的狭 长也会形成梨形头部。精子的狭长伴随结构严重变 化，包括 DNA损伤。精子头部长度的增加导致细胞 核异常伸长，并在细胞核膜的内膜和外膜之间出现 了特殊的膜层。精子不规则的细胞核也伴随着颈部 区域的异常，出现细胞质残留物质和染色质非整倍 体出现的频率增加，破坏染色体浓缩。这可能是由 于在精子发生减数分裂时没有分离I631。精子严重狭 长的男性 ICSI受精率和其他精子形态异常的男性 · 174· 国际生殖健康／计划生育杂志2010年5月第 29卷第3期 JIntReprodHeahh／FamPlan，May2010，~o1．29，No．3 一 样都很低f6q。然而，当用抗生素长期治疗MAGI 患者或者用曲张精索静脉切除术治疗精索静脉曲 张后，精液的特征，包括精子形态，可得到改善并能 妊娠 。在曲张精索静脉切除的病例中，没有观察到 精液质量得到明显的改善 ，但是仍然能够妊娠，这 是因为由于曲张精索静脉切除术后活性氧(ROS)产 量的减少使精子 DNA的质量得到改善[661。 3．细胞质残留物质 除头部、颈 ／中段和尾部 异常之外，第4个主要的精子异常是在精子的颈／中 段，有时在精子尾部存在细胞质物质。胞质小滴或 细胞质残留的存在、大小和命名还存在着争议。起 初，EliassonI3~~在 1980年版和 1987年版的手册中和 Menkveld等 牿述了精子正常的胞质小滴要小于正 常精子头部的50％。到了 1999年版的手册中改为 小于正常精子头部的30％。最近，Cooper等[67删对胞 质小滴的存在和大小，以及正确的命名进行了讨 论。根据 Cooper~6SJ的观点，认为在空气干燥并染色的 精液涂片上看到的在精子上存在的细胞质物质与 精子功能受损有明显的关系。从 Cooper的文章和笔 者的实验结果[691明显看到，正常形态精子上没有细 胞质物质，如果观察到，不管其大小和数目，都要视 为异常精子。Cooperl6Slj~建议，将存在的细胞质物质 正确地命名为“多余的细胞质残留物”或者细胞质 残留物。细胞质残留物的存在与精子的不成熟特别 是 ROS的产生有关，进而导致精子 DNA损伤；虽然 可实施IVF，但据报道妊娠率会降低[7Ol。因此，应该 在精子形态常规评估中更加重视细胞质残留物。 4．精子测量 在前几节中提到精子的大小，精 子测量是精子形态评估中非常重要的部分。然而， 由Eliassont3~~提出的并被手册采用的，以及在其他出 版物中提出的测量方法需要重新评估，因为允许的 区间范围太大了，尤其是正常精子头的长度在 3．0～5．0 m。笔者实验表明，用内置的目测显微测微 计进行测量，正常精子头的长度在4．0～4．5 in，平均 为(4．07±0．19) m，平均宽度为(2．98-4-0．14) m 。 笔者的其他文章还显示，在巴氏染色的涂片中大头 精子的长度为>5．0 m，宽度和(或)顶体大小也相 应成比例增加，这与低的IVF结果和精子功能的下 降相互联系 。 有些研究者也提出一些其他的测量方法，如 1986年 Katz等 1和 1995年 Garrett等㈣报道 ，用巴 氏法染色和Shorr法染色得到的长度、宽度分另U为 4．37 m／2．83 txm和 4．35 ixm／2．89 m。新的手册不 再提及“老的”精子测量方法，而是提供用计算机系 统测量的77个巴氏染色的精液涂片的精子头的尺 度，其长度中位数是 4．1 Ixm(3．7～4．7，95％C／)，宽度 中位数是2．8(25—3．2)Ixm以及长宽比为 15(1．3～1．8)。 不幸的是 ，手册也指出“一旦确定了正常形态的精 子，目测测微计可用以区分正常和异常 (大小)精 子，但是这项技术中精子头部的形态比其本身的尺 度更重要，除非全部都是异常的。”然而，精子测量 对正常精子卵圆形的形式是最重要的。精子测量是 现在精子形态评估方法中得到更多注意的领域，需 要更多的研究来建立更加准确的精子测量方法。 5．白细胞的检测 虽然实际上白细胞并不是 精子的形态参数，但特别是中性粒细胞是精子形态 评估过程中很重要的一部分[651。中性粒细胞是精液 中ROS产物的主要来源，会增加精子DNA的损伤。 虽然有时也作为形态评估过程的一部分，但应把精 液中的白细胞、抗生素治疗白细胞精子症的重要性， 以及随后的提高妊娠结果放在更重要的位置 7ol。 三 、TZI 最近的两版手册中建议精子只应分为正常和 异常，如果一个具体的出现异常的频率>20％，应作 出说明。但异常的精子可能如前所述，仅有 1种具 体的异常或者2～4种异常的任意组合。TZI就是用 来反映异常精子中的平均异常数量。 TZI的作用似乎有限，在文献中很少作为对患 者可能的治疗方法进行决策的工具，因其不能表明 在特定精液样本中占优势的异常形式。然而，≥ 1．90这种高 TZI值可预见常规 IVF的结果会很差， 这类患者应直接进行ICSI[731。根据文献检索和对数 据的分析得出结论，TZI对体内妊娠和IVF结果无 预测价值洲。 四、AI AI是指在精液样本中具有正常顶体形态的精 子的百分率，可看作是精子功能的反映，因为AI是 基于顶体的外观形态，包括大小(太大或太小)，染 色性能和形状(椭圆形或无定形)。将 AI纳入精子 形态评估程序对预测受精结果非常重要，特别是严 重的畸形精子症(现在指正常形态的精子≤4％)。与 正常精子形态相比，AI对预测预期的 IVF成功率更 敏感，而TZI与正常精子形态相比更不敏感。用 ROC曲线分析预测 >37％IVF成功率的曲线下的面 积，AI、正常形态精子百分比和TZ1分别为0．927， 0．712和 0．653 。 精子形态评估的前景 通过更好的、全面的精子形态评估步骤的国际 国际生殖健康／计划生育杂志 2010年5月第29卷第 3期 JIntReprodHeahh／Fam Plan，May 2010，Vo1．29，No．3 标准化，更好的国际培训和改进，以及室问质量控 制(EQC)的国际标准化，精子形态评估的结果可得 到进一步的改善。 一 、形态评估程序的国际标准化 根据文献报道，虽然很多作者在文章中提到严 格标准(1999年)WHO标准已在其实验室中用以评 估 精子形 态 ，但 许多 实验 室 还在 使用 湿 片 、 Diff-Quick染色法或其他染色方法。这造成文献的 混乱及在全球不同实验室产生不同的精子形态评 估结果[761。不同的染色方法会导致不同的精子形态 评估结果 。因此，在比较不同实验室的结果前，需 对世界范围内的实验室的准备和染色技术进行大 规模的标准化 ，仅根据巴氏染色法 ，将重点放在涂 片的充分准备和染色上。 二、外部质量控制计划的国际标准化 Cooper等}7。I提到，EQC计划缺乏标准化。其比较 了用3个EQC程序对同一份精液涂片评估的结果， 这3个程序分别为：ESHRE SIG-A，EAA和UKNEQAS 程序。ESHRE SIG—A EQC的评估结果比其他程序更 严格，UKNEQAS计划比EAA计划应用更广泛。 三、标准化的国际合作 不同的国际化 EQC程序的使用者应通过互相 改变Qc的标准来开展共同工作，在经培训期后聚 到一起讨论 ，并在严格评估原则下，对精子形态评 估进行标准化的解释。 结 论 在第 5版手册[ 1中提出的 4％这一非常低的正 常精子形态临界值与最近发表的数值[37'4o]及报道的 平均正常精子形态值下降的趋势【一 】是一致的。 就其本身而言，如同原来报道的根据严格标准 评估的精子形态一样[791，这一新提出的非常低的正 常值可能不能对男性生育潜能做出强有力的预测。 但如果使用全面的严格的方法对精子形态评估和 对严重的畸形精子症(≤4％正常)使用其他的精子 形态参数的话，仍然能得到一个很好的预测值。在 这种情况下，其对临床医生获得更加详细的关于异 常精子形态和具体异常的数据极为重要，他们可从 利用其他的信息对患者的治疗做出最终决定 ，某一 形态模式和精子异常为强有力的预测价值。 WHO的正常精子形态值以巴氏染色涂片为基 础。另一组正常临界值通过快速染色法来建立，因 为有文献报道，同一批精液样本用 Diff-Quik得到的 正常值比用巴氏染色得到的正常值高 。 高比例的形态异常的精子与精子功能差相关。 · 175· 对正常形态精子也应该进一步研究其功能和 DNA 组成，因为精子形态正常并不一定意味着功能正常f ”。 此外，更好的国际标准化的技术方法与精子形 态评估标准和标准化的国际EQC程序都是极其重 要的。 致谢 本文中的统计分析，计算和图表的建立 是 通 过 MedCalc@ 统 计软 件 包 ，版本 10．0．1．0 (MedCalc Software，Broekstraat 52，9030 Mariakerke， Belgium)进行分析的。 参 考 文 献 [1】 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