体脂分布对男性精子质量的影响：超越体重指数的视角

《Frontiers in Endocrinology》：Beyond body mass index: the role of fat distribution in male sperm quality

本研究发现肥胖（BMI≥28 kg/m2或WC≥90 cm）显著降低精子活力参数（PR、VCL、VSL、VAP、STR、BCF）和形态正常率，并升高精子DNA碎片指数（DFI）（23.83±12.25 vs. 14.16±9.80）。创新性地将肥胖细分为全身性肥胖、单纯性肥胖和中心性肥胖，揭示中心性肥胖组在精子总数、浓度及形态参数上优于其他亚型。多元回归显示前向运动精子（PR）与男性不育风险负相关（OR=0.93），超活化精子对不良妊娠结局有保护作用（OR=0.93）。中介分析表明肥胖通过DFI间接影响妊娠结局，为男性生殖健康评估提供了体脂分布新视角。

　　

1 引言

全球肥胖患病率持续攀升，预计至2021年有1亿成年男性超重或肥胖。中国成年男性肥胖形势严峻，2018年肥胖人数达4800万。18-65岁人群中心性肥胖患病率从1993年的15.8%升至2011年的30.3%，甚至BMI<25 kg/m²人群中也存在21.1%-30.3%的中心性肥胖。不孕症影响全球8%-12%的育龄夫妇，其中男性因素占20%-30%。全球男性精子浓度呈现显著下降趋势，中国男性的精子总数和浓度也表现出明显下降特征，提示存在严重的生殖健康警示。尽管精子数量随年龄下降可能是多因素累积效应，但潜在原因包括肥胖率上升和不健康饮食模式。中心性肥胖指脂肪主要积聚在腹部和内脏周围。现有关于肥胖与精液参数关联的证据不一致，部分研究表明肥胖男性的精子浓度、精子总数、总活力和正常形态率较低，另一些研究则反驳这些发现。这种差异强调需要进一步研究肥胖与男性生殖功能之间的潜在关系。研究发现超重或肥胖者的精子参数（精子浓度、精子总数和精液量）相较于正常体重者不同程度降低，BMI与精子质量之间存在关系，表明肥胖可能是男性不育的有害因素。肥胖对男性生育力的多个参数产生负面影响，从精液质量到精子DNA完整性，且男性肥胖与自然妊娠和辅助生殖技术的活产率负相关。本研究旨在探讨肥胖对精子运动能力和精子形态的影响。

2 方法

2.1 研究对象

研究数据来源于中国安徽省亳州市男性生殖健康数据库（FAST-Date, 2022-2025）中的11,983名男性，根据纳入排除标准共纳入823名男性，回顾性分析其一般信息、肥胖相关指标、精子动力学和形态参数、精子DNA碎片指数以及生育力评估指标。

2.2 纳入与排除标准

研究应用统一的纳入和排除标准筛选合格参与者。所有参与者需满足以下一般纳入标准：（1）男性，年龄在18至50岁之间；（2）同意参与研究并提供签署的知情同意书，以及详细说明潜在获益和风险的信息函；（3）具备完整的临床和人口统计学数据。

为尽量减少潜在偏倚和混杂因素，符合以下任何条件的个体被排除：（1）染色体异常、遗传性或家族性疾病；（2）诊断为无精子症或隐匿精子症；（3）缺失关键数据（如人口统计学或临床信息）；（4）配偶存在排卵障碍、生殖道异常或遗传问题。

此外，已知可能影响研究结果的混杂因素也作为排除依据，包括：（1）代谢性疾病，如糖尿病、高血压和中重度高脂血症；（2）生殖系统疾病，包括中重度精索静脉曲张（经临床或超声检查证实）、睾丸炎和隐睾症；（3）不良生活方式和行为因素，即酗酒和烟草成瘾；（4）药物影响，如使用内分泌调节药物或外源性睾酮补充；（5）男性性腺功能减退症、高FSH或低睾酮血症。

2.3 研究数据

2.3.1 一般信息

年龄、高血压、糖尿病、性激素（睾酮T、雌二醇E2、卵泡刺激素FSH、催乳素PRL、黄体生成素LH）、睾丸体积、体重指数（BMI）、腰围（WC）。

2.3.2 精子质量评估指标

诊断标准基于世界卫生组织（WHO）《人类精液检查与处理实验室手册》（第5版）。

1. 1.
   精子常规参数：精液量、精子总数、精子浓度。
2. 2.
   精子动力学参数：使用计算机辅助精液分析系统（CASA）评估精子动力学。运动模式分类：前向运动（PR%）、超活化精子。运动速度指标：曲线速度（VCL）μm/s、直线速度（VSL）μm/s、平均路径速度（VAP）μm/s。运动特征参数：直线性（STR）、鞭打频率（BCF）。
3. 3.
   精子形态参数：使用WHO推荐的Diff-Quik方法评估精子形态。总体精子形态参数：正常精子形态率（%）。形态缺陷参数：头部异常（HAB）、中段异常（MAB）、主段异常（PAB）、胞浆异常（CAB）。形态特征参数：畸形精子指数（TZI）、精子畸形指数（SDI）。
4. 4.
   精子DNA碎片指数（DFI）：使用精子染色质结构分析法（SCSA）评估。

2.3.3 生育力评估指标

配偶不良妊娠结局（APO）：原因不明的自然流产、生化妊娠、胚胎停育等；男性不育（MI）：未使用避孕措施、规律性生活、12个月内未能获得临床妊娠结局。

2.4 研究定义

肥胖定义为BMI ≥ 28 kg/m² 或男性腰围WC ≥ 90 cm，依据中国肥胖问题工作组（WGOC）标准。少精子症：精子浓度 < 15x10⁶/mL 或精子总数 < 39x10⁶。弱精子症定义：PR < 32%。畸形精子症定义：正常精子形态率 < 4%。

2.5 研究方案

根据研究定义，将纳入受试者分为肥胖组（N = 310）和非肥胖组（N = 513）。根据亚组标准对肥胖组进行亚组分析：全身性肥胖组（N = 233）、单纯性肥胖组（N = 17）和中心性肥胖组（N = 60）；分析精子常规参数、精子动力学参数、精子形态参数和精子DFI。

肥胖分为三种类型：中心性肥胖（BMI < 28 kg/m² 且 WC ≥ 90cm）、单纯性肥胖（BMI ≥ 28 kg/m² 且 WC < 90cm）、全身性肥胖（BMI ≥ 28 kg/m² 且 WC ≥ 90cm）。BMI < 28 kg/m² 且 WC < 90 cm 被视为正常体重，即非肥胖。

2.6 质量控制

1. 1.
   数据质量控制：标准化数据收集和管理系统（FAST-Date）、基于区域网络的电子数据采集（EDC），以及数据收集和管理的过程质量控制和在线质量控制。
2. 2.
   样本质量控制：使用CASA（中国北京，穗加软件SSA-II）进行精液分析，视频采集帧率设置为60Hz，每个样本至少分析200条精子轨迹。由两名通过外部质量评估（EQA，中国妇幼保健协会）的男性实验室专家独立评估每个样本超过200条精子，如有分歧由第三位专家仲裁。精子动力学参数存档瞬时图像，精子形态评分采用多参数形态学评分结合缺陷类型和严重程度的加权评分系统。
3. 3.
   检测方法质量控制：精液检测严格遵循国际和国内标准：① WHO《人类精液检查手册》（第5版）；② ISO 23162:2021 CASA系统性能验证方法规范；③ 中国精液分析质量控制标准；④ 实验室通过ISO 15189认证和中国国家卫生健康委员会人类精子库培训基地认证，确保检测结果的可追溯性以及室内和室间的一致性。

2.7 伦理审查

本回顾性研究已获得伦理批准（编号 BY-2025-134）。所有参与者均签署知情同意书。

2.8 统计方法

使用SPSS23.0统计软件进行数据处理和分析。计量资料组间比较采用t检验，多组比较采用ANOVA；计数资料组间比较采用χ2检验；符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以M（P₂₅, P₇₅）表示，采用非参数Mann-Whitney U检验；单因素分析和多因素分析：进行多因素Logistic回归分析以确定与不良妊娠结局和男性不育显著相关的独立因素，同时调整潜在混杂因素。将单因素分析中的所有变量纳入多因素Logistic回归模型。检验水准α = 0.05。

2.9 研究流程图

研究共纳入823名男性受试者。研究筛选过程的流程图见图1。根据BMI和WC将受试者分为非肥胖组和肥胖组。肥胖组进一步分为三种亚型：全身性肥胖、单纯性肥胖和中心性肥胖。分析比较各组与精子动力学和形态参数、精子DFI的相关性。

3 结果

3.1 肥胖及肥胖亚组精子动力学和形态参数比较

本研究人群总体年龄为30.23 ± 5.03岁（N = 823），非肥胖组年龄为29.07 ± 4.61岁（N = 513），肥胖组年龄为32.16 ± 5.11岁（N = 310）（P < 0.001）。全身性肥胖组年龄为32.02 ± 4.97岁（N = 233），单纯性肥胖组年龄为32.59 ± 5.86岁（N = 17），中心性肥胖组年龄为32.58 ± 5.49岁（N = 60）。两组比较无统计学显著性差异（P > 0.05）。

非肥胖组与肥胖组人群在精子总数和精子浓度上无统计学显著性差异，但在精子动力学参数（PR、VCL、VSL、VAP、STR、BCF）和精子形态参数（正常精子形态率、HAB、MAB、PAB、TZI、SDI）上存在差异（P < 0.05），表现为肥胖组人群的精子动力学参数和形态参数均差于非肥胖组。见表1。

肥胖亚组之间在精子总数、精子浓度、精子动力学参数（PR、VCL、VSL、VAP、STR、BCF）和精子形态参数（正常精子形态率）上存在差异，其中中心性肥胖组在精子总数、精子浓度和正常精子形态率上与全身性肥胖组和单纯性肥胖组不同（P < 0.05），且更为优越，见表2。

3.2 肥胖及肥胖亚组精子DNA碎片指数比较

肥胖组与非肥胖组之间精子DFI存在统计学显著性差异（P < 0.001），肥胖组精子DFI高于非肥胖组（23.83 ± 12.25 vs. 14.16 ± 9.80）。而肥胖亚组之间的精子DFI无统计学显著性差异（P = 0.210），三组间两两比较也无统计学差异（P > 0.05），见表3。

3.3 肥胖及肥胖亚组临床症状分层比较

肥胖组与非肥胖组在男性不育（57.7% vs. 56.3%, P = 0.693）和配偶不良妊娠结局（22.6% vs. 20.3%, P = 0.432）方面未观察到统计学显著性差异。同样，少精子症的患病率在两组间具有可比性（1.6% vs. 1.9%, P = 0.727）。然而，弱精子症和畸形精子症存在显著差异：与非肥胖组相比，肥胖组的弱精子症比例（26.1% vs. 14.2%, P < 0.001）和畸形精子症比例（70.3% vs. 61.4%, P = 0.009）更高。见表4。

按肥胖亚层分层的临床症状分层见表5。男性不育的患病率在亚组间无统计学显著性差异（P = 0.555）。同样，配偶不良妊娠结局的比例在三个亚组间无显著差异（P = 0.878）。少精子症在所有亚组中均罕见（P = 0.292）。弱精子症差异无统计学意义（P = 0.290）。畸形精子症在中心性肥胖组有升高趋势，但未达到统计学显著性（P = 0.074），然而中心性肥胖组在畸形精子症方面与其他两个亚组相比显示出统计学显著性差异。

3.4 男性不育和不良妊娠结局的多因素回归分析

多因素回归分析结果显示，精子前向运动率（PR）与男性不育风险呈显著负相关（调整后OR, 0.93; 95% CI, 0.89-0.98; P = 0.004）。其他精子动力学和形态参数，包括DFI（调整后OR, 0.99; 95% CI, 0.97-1.00; P = 0.052）以及多个精子形态参数（HAB、MAB、PAB、CAB）未显示统计学显著关联（所有P > 0.05）。肥胖相关指标（肥胖和肥胖分类）也未显示与男性不育有显著关联。见表6。

多因素回归分析显示，超活化精子与不良妊娠结局存在显著关联，超活化精子具有显著保护作用（调整后OR, 0.93; 95% CI, 0.87–1.00; P = 0.049）。其他变量，包括年龄、精子动力学参数、精子形态参数或精子DNA碎片指数，均未达到统计学显著性。见表7。

3.5 肥胖的中介效应分析

中介分析结果总结见表8。观察到肥胖对精子DFI有显著的直接效应（β = -9.67, 95% CI: -11.19 ~ -8.15, P < 0.001），而DFI本身是不良妊娠结局的显著预测因子（β = -0.02, 95% CI: -0.04 ~ -0.01, P = 0.029）。从肥胖到不良妊娠结局的直接路径不显著（β = -0.32, 95% CI: -0.69 ~ 0.06, P = 0.101），表明肥胖对妊娠结局的影响主要通过精子DFI介导。

4 讨论

肥胖日益被认为是男性生殖健康的重要影响因素，越来越多的证据表明其对常规精液参数有不利影响。我们的研究强化了肥胖与精子质量下降相关的观点，尤其表现为精子活力降低、异常率升高和精子DFI增加。非肥胖组与肥胖组人群在精子总数和精子浓度上无统计学显著性差异，但在精子动力学参数和精子形态参数上存在差异（P < 0.05），表现为肥胖组人群的精子动力学参数和形态参数均差于非肥胖组。这些改变可能归因于多种相互关联的机制，包括慢性全身性炎症、氧化应激增加、激素失衡和阴囊温度过高。肥胖、代谢综合征与生殖腺轴的复杂相互作用，以及过多的脂肪组织导致睾酮向雌二醇的转化增加， resulting in lower testosterone, and lower testosterone - oxidative stress synergism in the testicular microenvironment may lead to reduced sperm counts and sperm DNA damage。

值得注意的是，我们的研究结果强调并非所有肥胖表型对男性生育结局产生相同影响。将肥胖个体分为不同的亚型——全身性肥胖、单纯性肥胖和中心性肥胖。肥胖亚组之间在精子总数、精子浓度、精子动力学参数和精子形态参数上存在差异，其中中心性肥胖组在精子总数、精子浓度和正常精子形态率上与全身性肥胖组和单纯性肥胖组不同（P < 0.05），并且显示其精子动力学和形态参数优于全身性肥胖组和单纯性肥胖组。有趣且有些矛盾的是，我们的结果表明孤立性中心性肥胖可能对精子动力学和形态参数具有保护作用。这一发现似乎与普遍共识——即中心性肥胖通常对男性生育力有害——相悖。中心性肥胖与男性精子质量的关系似乎一直存在争议。受研究人群、代谢疾病、年龄等多种因素影响。例如，Eisenberg等在一项男性人群研究中发现男性BMI或WC与精液浓度、活力、形态或DFI之间无显著关联。Wang T等得出结论，中心性肥胖与精液量、精子总数和活动精子总数的减少显著相关。Keszthelyi M等指出中心性肥胖在前向运动活力和精子总数中具有潜在作用，但与正常形态和浓度无关。然而，这些研究忽略了中心性肥胖与全身性肥胖的关系，未能将中心性肥胖从肥胖中分离出来并在单独的亚组中进行分析。尽管BMI正常但出现孤立性腹部肥胖的男性可能代表一个独特的代谢和遗传亚组。他们在存在中心性肥胖的情况下仍能维持正常总体重的能力，可能表明其具有更强大的代谢特征、更有利的营养分配遗传背景，或者与全身性肥胖男性相比，其脂肪因子分泌模式存在差异。因此，观察到的“保护”效应可能并非源于腹部脂肪本身，而是这种潜在的、更有利的体质健康状态的标志，这种状态也支持更好的精子发生。孤立性中心性肥胖的激素环境可能有所不同。虽然全身性肥胖与性腺功能减退症密切相关，但在没有整体能量过剩的情况下，孤立性内脏脂肪对睾酮芳香化和雌激素反馈的影响可能不同。腹部脂肪特定的脂肪因子或脂质介质谱可能理论上对睾丸微环境产生意想不到的影响。中国成年男性腰围显著增加，年龄、体力活动、能量摄入、饮酒、教育程度、收入等与中心性肥胖指标升高相关。我们不能完全排除未测量因素（如饮食质量、体力活动模式或独立影响体脂分布和精子产生的基因多态性）造成残留混杂的可能性。这强调了在男性生育力临床评估中纳入腰围等BMI之外的人体测量指标的重要性。

肥胖组与非肥胖组在男性不育（57.7% vs. 56.3%, P = 0.693）和配偶不良妊娠结局（22.6% vs. 20.3%, P = 0.432）方面未观察到统计学显著性差异。同样，少精子症的患病率在两组间具有可比性（1.6% vs. 1.9%, P = 0.727）。然而，弱精子症和畸形精子症存在显著差异：与非肥胖组相比，肥胖组的弱精子症比例（26.1% vs. 14.2%, P < 0.001）和畸形精子症比例（70.3% vs. 61.4%, P = 0.009）更高。然而，肥胖男性更可能患有男性不育（OR = 1.66, 95% CI 1.53-1.79），配偶不良妊娠结局的绝对风险增加，此外精子畸形和DNA断裂也增加。肥胖与男性因素不育发生率较高相关，包括诱发睡眠呼吸暂停、改变睾酮谱和增加阴囊温度。总体而言，在肥胖男性中而非不育患者人群中，肥胖对精子浓度和正常精子形态百分比没有影响，但精液量、精子总数和精子活力降低。肥胖组与非肥胖组之间精子DFI存在统计学显著性差异（P < 0.001），肥胖组精子DFI高于非肥胖组（23.83 ± 12.25 vs. 14.16 ± 9.80）。BMI增加与精子中线粒体活性降低和DNA断裂增加相关。然而，一些研究也得出结论，体重指数与精子DNA完整性之间没有关联。没有足够的数据证明BMI与精子之间存在相关性。

多因素回归分析结果显示，精子前向运动率（PR）与男性不育风险呈显著负相关（调整后OR, 0.93; 95% CI, 0.89-0.98; P = 0.004）。多因素回归分析显示，超活化精子与不良妊娠结局存在显著关联，超活化精子具有显著保护作用（调整后OR, 0.93; 95% CI, 0.87–1.00; P = 0.049）。这表明精子运动指标（PR和超活化精子）降低了男性不育和不良妊娠结局的概率，从而佐证了精子运动指标倾向于预测精子的整体质量，这可以导致良好的妊娠结局。观察到肥胖对精子DFI有显著的直接效应（β = -9.67, 95% CI: -11.19 ~ -8.15, P < 0.001），而DFI本身是不良妊娠结局的显著预测因子（β = -0.02, 95% CI: -0.04 ~ -0.01, P = 0.029）。从肥胖到不良妊娠结局的直接路径不显著（β = -0.32, 95% CI: -0.69 ~ 0.06, P = 0.101），表明肥胖对妊娠结局的影响主要通过精子DFI介导。肥胖导致精子DNA损伤风险增加。反过来，精子DNA损伤与受精率、胚胎质量和妊娠率降低以及自然流产发生率增加相关。除了直接由循环睾酮水平下降引起的体征和症状外，肥胖男性的生育能力较差，进一步证明了肥胖与男性生殖功能之间的平行关系。此外，雄激素缺乏的男性表现出脂肪堆积增加，导致肥胖-雄激素减少-脂肪堆积的恶性循环。男性性腺功能减退症通常与睾酮缺乏、生精功能受损以及肥胖等代谢紊乱相关。儿童期代谢紊乱、青春期晚期代谢综合征和青春期发育延迟与成年期睾丸功能受损相关，如精子数量和质量下降以及睾酮水平降低。虽然性激素和睾丸因素至关重要，但肥胖可能通过胰岛素抵抗、慢性炎症或氧化应激等机制直接影响精子质量。进行中等强度锻炼和健康饮食可以改善精液质量和生育力，并对男性生殖健康产生积极影响。

本研究旨在探讨肥胖及不同类型肥胖，特别是体脂分布部位特征，对男性常规精液动力学和形态参数以及精子DNA完整性的影响。男性不育是一个全球性健康问题，同时肥胖患病率正在急剧上升。尽管大量横断面研究阐明了肥胖与精液质量下降之间的关联，但大多数研究仅依赖BMI进行诊断，忽略了肥胖固有的异质性。BMI作为总体重指数，无法区分肥胖和肌肉量，更不用说反映体脂分布，而这一因素在代谢性疾病中已被证明至关重要。本研究创新性地将肥胖细分为全身性肥胖、单纯性肥胖和中心性肥胖，结果提示中心性肥胖可能具有更好的精子形态和活力，这是对传统认知的突破。这一结果表明，腹部脂肪的积聚，而非简单的总体重超重，可能不是驱动精子质量受损的关键因素。孤立性中心性肥胖的潜在机制可能与正氮平衡营养状况、睡眠质量等代谢因素有关。这一发现不仅加深了我们对肥胖介导生育力的理解，而且强调了将腰围纳入临床评估的必要性，为特定肥胖表型男性的生育力评估和个性化干预提供了新视角。本研究通过细致的体脂分布分型，揭示了肥胖与男性精液质量参数关联的显著异质性。

4.1 总结

本研究总结认为，肥胖会降低精子质量（精子动力学和精子形态参数），并可能导致男性不育和不良妊娠结局。中心性肥胖可作为男性精子质量和生育力的评估指标，但需结合众多混杂因素。本研究结果将肥胖列为男性生育力的可改变风险因素之一，且肥胖分类为全面系统地理解男性生育力和精子功能提供了依据。

4.2 研究创新

本研究的主要创新在于对肥胖与男性精液参数的分析进行了细化和深化。与以往大多数研究仅根据体重指数将肥胖二元化（肥胖/非肥胖）分类不同，本研究采用了更精确的多维肥胖表型分层策略。本研究不仅比较了肥胖组与非肥胖组的整体差异，还进一步将肥胖组区分为具有不同代谢和体态特征的三种亚型：全身性肥胖、单纯性肥胖和中心性肥胖。这种分类有效揭示了异质性肥胖内部可能存在的不同病理生理机制，避免了将肥胖视为同质群体所带来的偏倚。在此基础上，我们创新性地探讨了这些特定肥胖亚型与精子形态参数、精子动力学参数、精子DNA碎片指数等关键精液质量参数之间的具体关联。这为了解肥胖影响男性生育力的具体方式提供了更精确的视角，提示不同种类的体脂分布可能通过不同机制（如激素紊乱、氧化应激）对精子发生产生差异性影响。本研究结果有望为未来针对特定肥胖人群进行个性化生育干预提供重要理论依据。

4.3 研究局限性

本研究仍存在若干不足之处。首先，横断面研究设计无法确定肥胖与精液参数之间的因果关系，并且尽管试图控制多种已知代谢因素，但无法完全排除潜在或未检测到的混杂因素，残留混杂可能影响研究结果，未来需要通过前瞻性队列研究或干预试验进一步验证。我们的分析依赖于BMI和WC等常规人体测量指标。虽然信息丰富，但BMI无法区分瘦体重和脂肪组织，且BMI和WC都不能完全捕捉体脂复杂的三维分布。新的指数，如A Body Shape Index (ABSI) 和 Body Roundness Index (BRI)，已被开发用于更好地反映体型和区域性肥胖。未来的研究将受益于纳入这些新指数，以更细致地理解身体成分与精子参数之间的关系。此外，研究未系统收集参与者的取精季节、禁欲天数、饮食结构、运动频率、睡眠质量等因素，这些可能作为额外混杂变量影响精子质量。最后，所有样本均来自同一中心，在样本量和人群代表性上可能存在局限性，未来需要多中心、大样本研究以增强研究结果的普适性。