目前不孕不育是一个全球性的公共卫生问题。多项研究表明环境中的大气污染物暴露是导致男性精子质量下降的潜在危险因素[1-2]。国外大量研究表明大气污染、多环芳香烃暴露、重金属暴露、吸烟或饮酒、超重或肥胖、社会压力和特殊疾病等都可能对男性精子质量产生负面影响[2-15]。精子发生过程约持续90 d，这一时段为上述因素提供了足够的暴露时间。然而大气污染物暴露与男性生殖健康之间，尤其是与男性精子质量下降之间的关系还没有得出明确结论[3-5]。本研究随机抽取在辽宁省计划生育科学研究院男科就诊的沈阳常住居民作为研究对象，利用网络上公开可用的空气质量数据来探讨大气污染物暴露中PM2.5、PM10、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）和臭氧（O3）的个体暴露与精液参数之间的关系，以探究在精子发生的3个关键期（精液采集前0?9 d、前10?14 d和前70?90 d）和精子发生整个阶段（精液采集前0?90 d）的大气污染物中这些污染物暴露对精子质量产生的影响，现报道如下。

1.1.1 研究地区和人群 随机纳入2016年9月23日?12月16日于辽宁省计划生育科学研究院男科门诊就诊的221例男性患者。排除标准：患有或曾经患有性传播疾病、腮腺炎、尿道手术、睾丸手术、附睾手术、输精管结扎术、精索静脉曲张、无精子症、染色体异常等患者。排除了其中5例男性患者（均为无精症），最终纳入216例。中位年龄为32.83岁。

1.1.2 空气质量数据来源 2016年6月25日?12月26日的沈阳空气质量和气温（℃）数据从真气网获得。空气质量数据包括空气质量指数（AQI）、PM2.5（μg/m3）、PM10（μg/m3）、SO2（μg/m3）、CO（mg/m3）、NO2（μg/m3）和O3（μg/m3）7 项指标数值。空气质量的7 项数据中PM2.5、PM10、SO2、CO和NO2的浓度数值均为24h 平均值，O3的浓度数值为日8 h 平均值。2016年6月25日?12月16日的175 d 中未有空气质量和气温数据的缺失。

精液检查按照WHO 人类精液检验与处理实验室手册第5版的要求进行。精子质量的重要参数为精子总运动力、前向运动力、精子浓度和精子总数。精液采集要求禁欲时间为2?7 d，以手淫法取精，使用干净、广口塑料容器盛装。采集后立即送检，精液分析包括以下几个步骤：①将受精精液样本容器放置在温控台或水浴箱里（37℃）等待液化；②30?60 min 内评估精液的液化情况和物理性状，测量精液体积；检测精液的pH值；然后利用半自动化精液分析仪进行分析。

评估每个受试者精子发生的整个阶段（精液采集前0?90 d）和3个关键期（精液采集前0?9 d、前10?14 d和前70?90 d）PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO和O3的个体暴露。从真气网上收集到2016年6月25日?12月16日沈阳市6 种大气污染物的24h 平均浓度值，作为研究对象的大气污染物日均暴露浓度。为探究在代表精子发育相关阶段的3个关键期和精子发育的整个阶段的大污染物暴露对精子质量产生的不利影响，并进一步确定大气污染物暴露主要影响的是精子发育的哪个阶段，故在研究中使用6 种污染物日平均暴露浓度来分别计算精液采集前0?90 d、前0?9 d、前10?14 d和前70?90 d 四个阶段的大气污染物平均暴露浓度。精液质量参数：精液量平均值为3.39 ml，精液pH 平均值为7.17，精子总运动力的平均值为0.35，前向运动力的平均值为0.27，精子浓度的平均值为6.64×107/ml，精子总数的平均值为2.06×108。

对数据进行严格筛选，剔除存在缺失的数值以及数值严重不符合的样本。利用数据录入软件EpiData 3.1 建立数据库，所有数据均双人平行录入。数据统计分析应用SPSS 22.0 软件进行分析，符合正态分布的计量资料采用均数±标准差（±s）表示，不符合正态分布的计量资料采用中位数表示，分类变量由百分比（%）表示。基于回顾性巢式研究进行统计分析，根据WHO 人类精液检验与处理实验室手册第5版精液参数参考限值将研究对象分为精液参数正常组和下降组。对数据进行单因素分析，将自变量按三分位[上三分位（P1）、中三分位（P2）和下三分位（P3）]转变为分类变量，进行χ2检验；为进一步回归分析，取检验水准α=0.10，即以P<0.10 时为差异有统计学意义，进一步采用二元Logistic 回归模型进行处理分析，探讨4个大气污染物暴露时间段与每个精子质量参数之间的关系，并且计算OR值及其95%CI。检验水准取α=0.05，即以P<0.05 为差异有统计学意义。

2016年6月25日?12月16日共175 d，平均气温为12.7℃。175 d 6 种大气污染物24h 平均浓度数值的分布和平均水平如图1 所示。

 

图1 研究期间不同大气污染物平均浓度（以24h 平均浓度计算）

“+”表示均值

由于大气污染物暴露资料均为非正态分布，本研究分别对精液参数正常组与下降组之间在精液采集前4个阶段的年龄和6 种大气污染物暴露行χ2检验。将年龄和大气污染物浓度按照三分位转换为分类变量，分别为P1、P2、P3。精液采集前0?90 d，精子浓度、精子总数正常组与其下降组的CO 暴露浓度比较，差异有统计学意义（P<0.10）。精液采集前10?14 d，精子浓度正常组与其下降组的NO2和O3暴露浓度比较，差异有统计学意义（P<0.10）；精子总数正常组与其下降组的O3暴露浓度比较，差异有统计学意义（P<0.10）。精液采集前70?90 d，精子浓度、精子总数正常组与其下降组的CO 暴露浓度比较，差异有统计学意义（P<0.10）。其余精液参数正常组和下降组的指标比较，差异无统计学意义（P>0.10）（表1）。

表1 精液参数正常组和下降组年龄、大气污染物暴露浓度的比较（P值）

 

*P<0.10

精液采集前10?14 d 大气污染物NO2和O3暴露对精子浓度的影响进行二元Logistic 回归分析，结果显示，精液检查前10?14 d O3暴露三分位水平均有统计学意义，为精子浓度下降的危险因素（P<0.05）（表2）。

表2 精液采集前10～14 d 大气污染物NO2和O3暴露对精子浓度影响的二元Logistic 回归分析

 

“-”表示无数据；#P<0.05

对大气污染物CO和O3暴露对精子总数的影响进行二元Logistic 回归分析，具体结果见表3。

本研究探究了辽宁省沈阳市216例男性暴露于环境大气污染物（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2和O3）对精子质量改变的影响，结果显示，4 种精液参数正常组与下降组的年龄比较，差异无统计学意义（P>0.10）。二元Logistic 回归分析结果显示，精子发生的4个阶段大气污染物的暴露对前向运动力无显著影响。与本研究结果相比，在动物实验中已经证明的SO2暴露会造成睾丸损伤而使小鼠精子质量下降[6]这一关系在本研究中并没有得到证明。Hansen 等[1]对228名生育年龄男性进行的研究表明精子浓度和精子总数与精子发育时期的PM2.5暴露无关，此外还有许多研究结果表明PM10和PM2.5暴露和精子活力之间存在显著相关性[10-16]。Hammoud 等[2]的研究表明，精液采集前3个月的PM2.5暴露与精子活力显著相关，但与精子浓度之间无相关关系，而本研究结果提示，PM2.5暴露与精子活力之间并无显著关系。2016年中国武汉的一项研究结果表明在精液采集前70?90 d PM2.5暴露与精子浓度和精子总数下降有显著相关[12]，本研究未发现在3个关键的暴露期间中PM2.5和PM10暴露与精子参数改变显著相关。

表3 大气污染物CO和O3暴露对精子总数影响的二元Logistic回归分析

 

“-”表示无数据；#P<0.05

与其他相关研究比较，本研究结果出现不一致的原因可能包括：①研究人群的选择出现偏倚。一般情况下，主动前往医院进行精液检查的男性可能多来自不孕不育的家庭。本研究中的所有研究对象的详细信息尤其是他们是否有不育病史的信息不详，研究时不能很好地排除一些混杂因素并且不能明确是否有部分研究对象的精子质量下降是否是由引起不育的病症造成而非由大气污染物暴露导致。这可能会影响研究人群的分布特征，出现选择偏倚；②研究所处的环境中大气污染物暴露水平差别很大。沈阳市大气污染物浓度处于较高水平，导致本地区人群大气污染物暴露水平可能比其他研究的暴露水平要高很多；③暴露测量存在误差。由于本研究缺乏研究人群具体的地理位置分布，无法精确计算个体大气污染物的暴露，从而选择使用沈阳市全市大气污染物日均浓度来评估研究人群的个体暴露水平。这一步骤可能导致部分研究对象个体暴露水平评估不准确。本研究对研究对象的室外活动时间欠缺详细记录，对大气污染物暴露时间，无法进行更准确评估；④研究样本量不足。因为本研究的研究人群只有216例，样本量较小，可能在某些暴露与精子质量之间关联性较弱时，无法分析得出大气污染物暴露与精子质量之间的显著相关关系。

PM2.5和PM10与精子质量降低的关系仍然是非常具有潜力的关注点，同时SO2、NO2、CO和O3对于精子质量下降的影响也需要进行更深入地研究。本研究结果显示，精液采集前处于CO、NO2暴露会导致精子质量下降，O3和NO2暴露主要影响精子发育的阶段是射精前10?14 d，O3暴露浓度为精子浓度下降的危险因素，而CO 暴露的影响持续发生在精子产生的整个阶段，提示不同大气污染物暴露对精子质量的影响是在不同的时期。

综上所述，大气污染物CO、NO2、和O3暴露与男性精子浓度和精子总数下降之间有一定的关联，同时未发现大气污染物暴露与精子前向运动力之间的任何关联。但本研究存在一些局限性，因此将研究结果推广到更大量的人群时应该保持谨慎，诸多研究表明大气污染物暴露与精子质量改变之间存在不同的关系，但真实关联还需要更多的研究探索证实。

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Study on the relationship between atmospheric pollutants and male sperm quality in Shenyang

LIANG Yue1,2 YAN Xin-xin3 ZHANG Jin-zhe1,2 MA Hui-ping4 GUO Ting-chao1,2 ZHANG Qiang3▲
1.National Health Commission Key Laboratory of Reproductive Health and Medical Genetics,China Medical University,Liaoning Province,Shenyang 110031,China;2.Liaoning Research Institute of Family Planning,Liaoning Province,Shenyang 110031,China;3.Department of Occupational and Environmental Health,School of Public Health,Tianjin Medical University,Tianjin 300070,China;4.Reproductive Medicine Center,Shenyang Women′s and Children′s Hospital,Liaoning Province,Shenyang 110011,China

[Abstract] Objective To study the relationship between the exposure of different atmospheric pollutants in four stages of sperm development and the decline of sperm quality of the man in Shenyang.Methods A randomized survey was conducted on 216 men patients from Liaoning Research Institute of Family Planning who underwent at least one semen examination from September 23 to December 16,2016.According to the semen parameter reference limits of WHO Semen Examination and Processing Laboratory Manual,the study subjects were divided into normal group and decreased group among parameters.The data were strictly screened,statistical methods was used to organize entries and establish databases.Independent-sample t-test,rank sum test,and binary Logistic regression analysis were used to evaluate the relationship between atmospheric pollutants from 0-90 days before semen examination,0-9 days before semen examination,10-14 days before semen examination ,70-90 days before semen examination and sperm motility,forward motile sperm,sperm concentration and sperm count.Results At 0-90 days and 70-90 days before semen collection,CO exposure concentration had a significant effect on sperm concentration and total sperm count,and the difference between normal group and decreased group was statistically significant (P<0.10).At 10-14 days before semen collection,NO2and O3exposure concentration had a significant effect on sperm concentration,and the difference between normal group and decreased group was statistically significant (P<0.10).The concentration of O3exposure had a significant effect on the total number of sperm,and the difference between the normal group and the decreased group was statistically significant (P<0.10).There were no statistically significant differences between the normal group and the decreasing group in the semen parameters of other atmospheric pollutants (P>0.10).Conclusion The exposure of atmospheric pollutants CO,NO2and O3during sperm development have adverse effect on sperm concentration and total sperm count,and O3exposure concentration is a risk factor for decreased sperm concentration.

[Key words] Sperm quality;PM2.5;PM10;Nitrogen dioxide;Ozone;Sperm motility;Sperm count

[中图分类号]R446.144

[文献标识码]A

[文章编号]1674-4721（2020）1（b）-0178-05

[基金项目]国家自然科学基金资助项目（81302390）

[作者简介]梁悦（1982-），男，辽宁葫芦岛人，毕业于中国医科大学细胞生物学专业，硕士，助理研究员，男科实验室组长，研究方向：生殖健康

▲通讯作者：张强（1983-），男，山西临汾人，毕业于中国医科大学预防医学专业，博士，副教授，硕士研究生导师，研究方向：环境污染与健康

（收稿日期：2019-03-04 本文编辑：任秀兰）