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揮別不孕:鐵營養狀態與男性生殖

輔仁大學營養科學系 劉沁瑜副教授 劉沁瑜

內政部公布之統計資料指出,民國107年婦女生第一胎的平均年齡為32歲,而從年齡結構發現,30歲以上生第一胎的比例大幅上升,從民國67年的11%到107年時已增加至66%;另外,現今男女結婚時的平均年齡皆已超過30歲。顯示晚婚、遲育已是現代社會之常態,但也衍生出高齡懷孕、不孕、早產等問題。

不孕指的是在有定期性行為而無避孕的情況下,超過12個月仍無法受孕生育的一種生殖系統疾病。全球約有8-12%的育齡男女性患有不孕,而在台灣,根據國內臨床專家經驗表示,不孕症比例約為15%,相當於每七對夫妻就有一對患有不孕。研究指出,男性因素之不孕約占40%,可能原因為先天或後天性生殖系統異常、遺傳、免疫或不明原因,其中有4成患者為不明原因之不孕,即有可能是受年齡、體重、外在環境、運動習慣或飲食型態等多因子影響。

鐵缺乏是全世界最常見的微量營養素缺乏症,在台灣1993-1994年國人鐵營養狀況與缺鐵盛行率調查結果發現,4歲以上男性缺鐵率為2.1%、女性為10.7%[1]。當鐵攝取不足時,會影響體內氧氣的運輸,使身體處於缺氧狀態,繼而影響全身組織器官的正常功能,例如:心肌缺氧時會增加急性冠心症及心肌梗塞的患病率,而其中也包含睪丸。睪丸進行精子生成時需要大量氧氣,若因鐵缺乏而缺氧會影響精子生成速率[2];缺氧也會使睪丸結構受損,如基底膜折疊、精原細胞脫落或退化、細胞脂肪油滴沉積等[3];另有研究發現,哺乳類有三個基因受鐵直接調控,其中就有兩個與男性生殖功能有關[4]。此外,鐵是超氧化物歧化?及過氧化氫?的重要組成[5, 6],這兩種酵素亦是睪丸、精液與精子中主要的抗氧化酵素[7],超氧化物歧化?可將超氧自由基轉換成氧氣及過氧化氫,再藉由過氧化氫?將過氧化氫轉換成氧氣及水,清除自由基並降低氧化壓力。

鐵攝取過量時對精子功能亦有負面影響,Perera於2002年發表在《人類生殖醫學》的研究,以地中海型貧血患者作為鐵沉積組,與同年齡的健康人相比,鐵沉積組的精子DNA受損較嚴重,且精子活動力顯著降低[8];另外,鐵會參與氧化代謝作用的Haber-Weiss反應,鐵過量時大量催化氫氧自由基的生成,而睪丸相較於其他組織,因細胞膜富含多元不飽和脂肪酸,更容易受到自由基攻擊,增加睪丸氧化壓力,損傷DNA及粒線體,進而影響精子活動力及精子型態。

Mehta等人於2018年發表的研究,給予缺鐵性貧血患者鐵補充,評估治療前後性荷爾蒙濃度及精液品質參數的變化,結果顯示,治療貧血後性荷爾蒙濃度及精液品質參數都有顯著增加,其中原本性荷爾蒙濃度及精液品質為異常的患者改善效果更好[9];波蘭一篇2016年的探索性研究,分析65位健康男性的精液鐵濃度對於精子活動力及氧化壓力指標的影響,結果發現,精液鐵濃度高組的非直線精子活動力顯著較高,代表精子無法呈現直線運動、活動力不佳,可能與鐵所調節之細胞激素變化有關;此外,精液鐵濃度高組的抗氧化酵素活性較低且總氧化壓力上升[10]。而我們先前的研究,給予雄性缺鐵大鼠鐵補充,評估鐵補充對睪固酮濃度及生合成酵素表現、睪丸精子生成與細胞凋亡的影響,結果發現,缺鐵組的血清睪固酮濃度顯著降低,生合成酵素蛋白表現量也有類似趨勢;分析其睪丸組織型態,鐵缺乏會導致睪丸精細胞成熟度降低;此外,缺鐵組的超氧化物歧化?、過氧化氫?與麩胱甘?過氧化物?活性明顯下降,並提升細胞凋亡相關因子的蛋白表現。而給予鐵補充後,可使睪固酮濃度恢復至正常值,部分改善異常的睪丸組織型態;在抗氧化酵素活性及細胞凋亡部分,鐵補充也可降低睪丸氧化壓力與細胞凋亡相關因子表現量。顯示鐵缺乏或鐵過量時都可能藉由調節氧化壓力而損傷生殖功能。

以往我們鮮少重視男性鐵營養狀態,但許多研究證實,鐵會參與睪丸抗氧化酵素系統、精子鞭毛活動與精子型態,是維持正常生殖功能的重要調控因子。而不論是缺鐵或過鐵攝取,都有可能造成睪丸組織損傷,進而影響精子生成而導致不孕,除了鋅及硒外,鐵也應該納入男性生殖之微量營養素的營養狀態參考指標。

參考文獻

  1. 蕭寧馨, 葉文婷, and 潘文涵, Prevalence of Iron Deficiency in the General Population in Taiwan. 中華民國營養學會雜誌, 1999. 24(1): p. 119-138.
  2. Farias, J.G., et al., Effects of chronic hypobaric hypoxia on testis histology and round spermatid oxidative metabolism. Andrologia, 2005. 37(1): p. 47-52.
  3. Liao, W., et al., Hypobaric hypoxia causes deleterious effects on spermatogenesis in rats. Reproduction, 2010. 139(6): p. 1031-8.
  4. Lieu, P.T., et al., The roles of iron in health and disease. Mol Aspects Med, 2001. 22(1-2): p. 1-87.
  5. Peeker, R., L. Abramsson, and S.L. Marklund, Superoxide dismutase isoenzymes in human seminal plasma and spermatozoa. Mol Hum Reprod, 1997. 3(12): p. 1061-6.
  6. Beutler, E. and R.K. Blaisdell, Iron enzymes in iron deficiency. II. Catalase in human erythrocytes. J Clin Invest, 1958. 37(6): p. 833-5.
  7. Sahoo, D.K., Testicular protection from thyroid hormone mediated oxidative stress. 2013.
  8. Perera, D., et al., Sperm DNA damage in potentially fertile homozygous beta-thalassaemia patients with iron overload. Hum Reprod, 2002. 17(7): p. 1820-5.
  9. Mehta, S., et al., Assessment of Pituitary Gonadal Axis and Sperm Parameters in Anemic Eugonadal Males Before and After Correction of Iron Deficiency Anemia. J Assoc Physicians India, 2018. 66(9): p. 11-12.
  10. Kasperczyk, A., et al., Influence of iron on sperm motility and selected oxidative stress parameters in fertile males - a pilot study. Ann Agric Environ Med, 2016. 23(2): p. 292-6.
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