睡眠行为、昼夜节律与男（雄）性精液参数的关联研究

发布时间：2018-05-04 21:23

本文选题：昼夜节律 + 生物钟　；参考：《第三军医大学》2015年博士论文

【摘要】：研究背景近二十年来,有大量的研究指出男性生殖健康正受到损害,情况不容乐观。人类的精液质量下降可能正在成为地区性乃至全球性的的问题。与之相应的是不孕不育的发生率居高不下,其原因当中男性因素占一半左右。因此,探明导致人类精液质量下降的相关因素,将有助于相关预防和治疗措施的提出和制定,对维护人类生殖健康具有重要意义。大量证据表明,昼夜节律系统对男(雄)性生殖功能具有重要的调控作用,而睡眠行为可对昼夜节律系统的运转造成影响。但是,关于睡眠行为是否能够通过昼夜节律系统造成男性生殖损害,目前的证据还相当有限。既往研究中存在的主要问题包括:睡眠行为的量化测量存在困难;缺乏合适的结局指标;只关注睡眠与生殖结局的关系,没有深入阐述昼夜节律系统在其中的作用等等。针对上述问题,本研究拟通过人群流行病学研究和实验动物研究,分析睡眠行为与精液参数的关系,以及昼夜节律特性对两者关系的影响。研究方法本研究基于我们前期建立的“重庆市大学生男性生殖健康调查研究”(Male Reproductive Health in Chongqing College Students,MARHCS)队列,采用专门工具(慕尼黑睡眠时型问卷)测量睡眠行为和睡眠时型(反映个体昼夜节律特性的指标)。从睡眠时点和睡眠时长两个维度分析睡眠行为与男性精液参数的关联,并在此基础上进一步探讨,在不同睡眠时型的男性之间,这种关联是否存在差异。此外,还对不同时点的精液参数的差异及其与睡眠时型的关系进行分析,以进一步证实昼夜节律系统与人类精液参数的关系。为增强研究结果的可靠程度,利用另外两个不同人群的数据以及动物实验研究对前述分析结果进行比较和验证。一、“重庆市大学生男性生殖健康调查研究”(Male Reproductive Health in Chongqing College Students,MARHCS)人群2013年在重庆市大学城地区招募成年男性在读大学生796人,采用复合问卷收集测量研究对象的社会-心理-行为因素信息。其中,采用《慕尼黑睡眠时型问卷》收集研究对象的睡眠行为信息,用以估算其睡眠时点、睡眠时长以及睡眠时型。调查的其他信息包括年龄、禁欲天数、吸烟、饮酒、饮茶、喝咖啡及喝可乐情况等。根据《who人类精液检验与处理实验室手册》(第五版)等操作标准采集研究对象精液标本。记录射精时点,并进行精液体积、精子浓度、精子总数、精子前向运动、精子总活力以及精子dna断裂指数的检测。采集外周血标本用于血清性激素(卵泡刺激素、黄体生成素、雌激素、孕激素、睾酮以及泌乳素)水平的检测。测量研究对象的身高体重用以计算体质指数。于2014年和2015年的相同季节各进行一次随访,随访率分别为82.4%(656人)和71.4%(568人)。该人群数据用于睡眠行为(时点、时长)与精液参数的关联分析、睡眠行为与睡眠时型对精液参数的交互作用分析、精液参数与射精时点的关联分析(精液参数昼夜节律分析)。此外还分析了睡眠行为与血清性激素水平之间的关联。二、重庆市“六区县研究”人群2007年在三峡库区重庆段选取具有代表性的六个区县,招募当地常住成年男性1346人。采用自制调查问卷测量研究对象的社会-心理-行为因素信息,其中包括对睡眠时长和工作类型(常白班、常夜班、倒班等)的调查。其他调查信息包括年龄、禁欲天数、吸烟、饮酒、饮茶及喝咖啡情况等。根据《who人类精液及精子-宫颈粘液相互作用实验室检验手册》第四版等操作标准规范采集研究对象精液标本。进行精液体积、精子浓度、精子总数、精子前向运动、精子总活力等指标的检测。测量研究对象的身高体重用以计算体质指数。该人群用于工作类型与精液参数的关联分析(间接反映睡眠时点与精液参数关联)、睡眠时长与精液参数的关联分析。三、湖北省精子库精液捐赠者人群该人群包括2010年至2015年间湖北省人类精子库筛选的精液捐赠者8122人,记录了年龄和禁欲天数。根据《who人类精液检验与处理实验室手册》等操作标准,在不同日期采集精液标本共16845份。记录射精时点,并进行精液体积、精子浓度、精子总数、精子前向运动、精子总活力等指标的检测。该人群用于精液参数与射精时点的关联分析。四、小鼠动物实验研究采用环境光照控制系统人工控制实验动物的睡眠行为。制造12h光照-12h黑暗的实验环境,令两组c57bl/6雄性小鼠(8周龄,每组7只)在其中进行为期2周的环境适应。之后对照组的光照条件继续保持;实验组开始反复颠倒光照-黑暗时点,诱导实验动物睡眠行为产生变化:每6天为一周期,采取与前一阶段相反的光照安排,连续进行3个周期。之后比较两组动物睾丸重量、附睾重量以及精液参数(精子浓度、精子前向运动、精子总活力)等指标。该实验用于分析睡眠时点变化对精液参数的影响。研究结果一、睡眠时点与精液参数的关联分析(1)在marhcs人群中,单因素分析结果显示睡眠中点与男性精液体积和精子总数存在负相关(p=0.032和0.009),但校正年龄、禁欲天数、体质指数、吸烟、饮酒、饮茶、喝可乐及喝咖啡情况后,睡眠中点与两精液参数的关联无统计学意义。进一步分析工作日(指有课时)和休息日睡眠中点的差距与精液参数的关联,单因素分析时发现其与精子总数之间呈负相关(p=0.029),但在校正上述潜在混杂因素后,其结果亦无统计学意义。未发现睡眠中点或其差距与性激素水平存在关联。(2)利用六区县人群数据对上述结果进行间接验证,发现:常夜班者的精液参数与常白班者无差异;单因素分析时,倒班者的精液体积和精子总数低于常白班者(p=0.025和0.034),但多因素分析时结果无统计学意义。(3)动物实验结果显示:干预组小鼠的睾丸重量、附睾重量与对照组无差别,但精子浓度(1.6×106/mlvs.2.6×106/ml,p=0.035)、精子前向运动(5.6%vs.9.4%,p=0.047)及精子总活力(17.4%vs.28.3%,p=0.029)均低于对照组。二、睡眠时长与精液参数的关联分析(1)在marhcs人群中,全天睡眠时长与精液体积和精子总数之间呈现倒u型关系,睡眠时间过短或过长均与两精液参数呈负相关。校正年龄、禁欲天数等潜在混杂因素后,睡眠时长与两精液参数的关联仍存在。与每天睡眠7.0-7.5h者相比,每天睡眠9.0h者的精液体积降低21.5%(95%置信区间9.2%,32.2%),精子总数降低39.4%(23.3%,52.1%);每天睡眠≤6.5小时者预计精液体积减少4.6%(-10.5%,22.3%),精子总数减少25.7%(-1.2%,60.1%)。分析2013年与2014年之间研究对象睡眠时长和精液参数的变化规律,发现2013年时全天睡眠时长≤7.0小时/天者(中位数6.7),其睡眠时长在2014年时增加到7.3小时/天;而2013年时睡眠时长7.5小时/天者(中位数8.2),随访时减少到8.0小时/天;与此同时,整体研究对象的精液体积和精子总数有所增加(p=0.002和0.025),而其他精液参数则无变化。综合两年数据分析,结果显示:与7.0-7.5h/天的睡眠相比,睡眠时长每增加或减少1小时/天,精液体积下降5.7%(9.2%;p=0.002),精子总数下降9.3%(2.2%,16.1%;p=0.011)。未发现睡眠时长与性激素水平存在关联。(2)利用六区县人群数据对睡眠时长与精液参数的关联进行验证,发现有关联的精液参数(精液体积、精子总数)以及关联的形式(倒u型)均与marhcs研究相似。(3)在marhcs人群中,根据睡眠时型将研究对象分为早起型、中间型、晚起型三组,分别在各组中重新分析睡眠时长与精液参数的关联。结果显示,一方面,三组研究对象中睡眠时长均与上述两精液参数呈现倒u型关系趋势;另一方面,倒u型关系的顶点位置(即出现精液参数峰值的睡眠时长)有所不同:在早起型、中间型、晚起型中分别为6.5-7.0小时/天、7.0-7.5小时/天和8.0-8.5小时/天。三、人类精液参数的节律分析(1)分别分析marhcs人群和精子库人群数据,发现两人群中精子活动力指标(前向运动、总活力)在下午均呈现倒u型变化过程。marhcs人群中自14:00-开始升高(前向运动p=0.007,总活力p=0.011),于18:00-达到峰值,继而降低,直至20:00以后(前向运动p=0.017,总活力p=0.009)。以前向运动60%为合格标准,则在18:00-前后,时间每提前/推后一个小时,前向运动达标概率降低14%(4%,22%)。精子库人群中自12:00-开始升高(前向运动p=0.001,总活力p=0.001),于14:00-达到峰值,继而降低直至17:00以后(前向运动p=0.001,总活力p0.001)。在14:00-前后,时间每提前/推后一个小时,前向运动达标概率降低9%(3%,14%)。(2)在此基础上,分别分析marhcs人群中不同睡眠时型者的前向运动变化情况。结果显示,不同睡眠时型者前向运动均呈现倒u型变化过程(p=0.003、0.016和0.035)且持续时长类似,但开始时间和峰值时间各不相同:早起型于14:00-开始至20:00以后,峰值在18:00-;中间型于9:00-开始至15:00-,峰值在11:00-;晚起型于13:00-开始至19:00-,峰值在16:00-。各组的峰值从11:00-到18:00-,涵盖了前述分析中marhcs人群(整体)以及精子库人群的峰值时间。(3)进一步分析各项精液参数在不同时点的分布是否呈现昼夜节律:以经典的24h周期余弦曲线作为模型,检验各精液参数的分布是否符合此模型。虽然在marhcs人群中发观察到精液体积(p=0.035)和精子总数(p=0.057)可能符合此种分布,但未在marhcs与精子库两人群中得出一致的、有统计学意义的结果。讨论总结上述研究结果,主要发现(1)睡眠时长而非睡眠时点与精液参数存在关联。特别是全天睡眠时长与精液体积和精子总数之间呈现倒u型关系,睡眠时间过短或过长均与两精液参数呈负相关。且睡眠时长与睡眠时型之间存在交互作用,在睡眠时型不同的研究对象当中,“最有利”的睡眠时长亦有所不同。(2)精子活动力指标(前向运动和总活力)在特定时点范围内存在波动,随时间推移呈现倒U型变化过程。虽然这种变化不能以代表昼夜节律的24h周期余弦曲线来解释,但仍发现其与昼夜节律特性有一定关系:不同睡眠时型的研究对象中,波动发生的起始时间及峰值时间有所差别。虽然在模式生物中已经观察到精子释放等过程存在昼夜节律,但人类精液参数随时点的变化却较少被关注。仅有的两项研究只粗略地把射精时点划分为上午/下午或日间/夜间进行比较,得出的结果也不一致。我们的研究结果中,通过在两个不同人群内对具体射精时点的深入分析,发现精液参数依睡眠时型的不同而呈现各异的波动情况,提示人类精液的性状仍然受到昼夜节律系统的部分调控和/或影响,为“生物钟调控男性生殖功能”提供了新的证据。研究中并没有观察到精液参数呈现24h周期的昼夜节律,而是以射精时点与睡眠时型的交互作用这种特殊形式显示,这可能与人类生精周期长度超过24h(约90天)有关,也有助于解释为什么之前其他研究人类精液昼夜节律的报道彼此之间不能达成一致。该结果也可能有助于提高育龄男性配偶的受孕概率以及帮助精子库采集合格精液标本。在睡眠行为与男性生殖表型的关系研究方面,虽然既往有若干关于睡眠时长与性激素的报道以及倒班工作与不育关联的报道,但尚未见到直接分析睡眠时长或睡眠时点与男性精液质量关联的研究。我们在分析睡眠行为与精液参数的关联时,不但观察到睡眠时长与精液体积和精子总数之间呈倒U型关联,而且发现其可能受到睡眠时型的影响,这提示睡眠行为可能通过昼夜节律系统对精液质量造成影响,与研究假设基本一致。鉴于现代社会中由于工作、生活方式越来越多样化,睡眠时长过长或过短的现状越来越频繁,其对男性生殖功能的潜在影响值得高度关注。以上结果从多个角度提示,昼夜节律系统参与了男性精液质量的调控过程,而睡眠行为可能通过昼夜节律系统影响精液质量。本研究结果有助于促进对睡眠行为及昼夜节律系统与男性生殖表型之间关联的理解,可能为维护和提高男性生殖健康水平提供重要的理论依据。上述研究结果有必要通过未来的进一步研究加以验证。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R698.2

【参考文献】