《Journal of Assisted Reproduction and Genetics》:The effects of physical activity on female fertility: a narrative review
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不孕症是指经过1年规律无保护性交后仍无法受孕。可改变因素如生活方式干预和不可改变因素(高龄产妇年龄或生殖障碍)可影响女性生育力。尽管成功率仍不理想,辅助生殖技术(ARTs)仍是克服生殖挑战的有用工具。然而,仍需要额外的策略来改善生育力。体力活动(PA)影响整体
不孕症是指经过1年规律无保护性交后仍无法受孕。可改变因素如生活方式干预和不可改变因素(高龄产妇年龄或生殖障碍)可影响女性生育力。尽管成功率仍不理想,辅助生殖技术(ARTs)仍是克服生殖挑战的有用工具。然而,仍需要额外的策略来改善生育力。体力活动(PA)影响整体健康,包括生殖功能。PA的效果取决于其频率、强度和持续时间,并可能因个体的健康状况和生殖背景而异。这使得设计一个“一刀切”的PA方案来改善生育力成为一项特别具有挑战性的任务。为了解决这个问题,研究人员回顾并讨论了关于PA对女性生殖系统影响的现有证据。人类研究表明,试图怀孕的女性、接受ART的女性和孕妇应进行规律的适度PA,因为已被证明对女性和胎儿都有益。相反,过度运动,尤其是结合低热量摄入,可能对卵巢功能和女性生殖轴产生负面影响。动物研究则提供了关于PA的分子/细胞后果的相关见解:它如何影响激素变化、卵泡发育和完整性、卵母细胞线粒体适应性、纺锤体组织/染色体排列以及转录组修饰,这些在人类样本中难以研究。总体而言,理解PA如何改变女性生殖系统可能是建立新的治疗策略以解决不孕症的关键。
引言
不孕症是一种影响男性和女性生殖系统的复杂医学状况,通常定义为在至少12个月规律无保护性交后未能成功妊娠。全球约六分之一的个体经历过不孕症。辅助生殖技术(ARTs),如体外受精(IVF)或卵胞浆内单精子注射(ICSI),并不总能获得成功结果,据欧洲人类生殖与胚胎学学会统计,2019年欧洲ART后妊娠率约为每次移植34%。女性不孕可能源于多种因素,如排卵障碍、多囊卵巢综合征(PCOS)、子宫内膜异位症、输卵管异常及不明原因。此外,生活方式选择,如将生育推迟至高龄产妇年龄(AMA,>35岁)、体力活动和饮食习惯,也在调节生育力中发挥关键作用。生殖衰老导致静息卵泡储备耗竭和卵母细胞质量下降,主要由于年龄依赖性活性氧(ROS)生成增加,损伤蛋白质、脂质和DNA分子,从而损害卵巢细胞。同时,细胞抗氧化防御随衰老减弱,抗氧化酶如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶活性下降,导致ROS产生与抗氧化能力失衡,最终增加氧化应激。代谢紊乱(如肥胖)可促进氧化应激,并通过慢性炎症破坏激素平衡,导致月经周期不规则和卵巢功能受损。体力活动是一种可改变的生活方式行为,其在女性生殖健康中的作用日益受到认可。缺乏体力活动是全球死亡率第四大行为危险因素,31%的成年人未达到世界卫生组织(WHO)推荐的水平。关于体力活动与生育力的关系仍存在明显矛盾,人类研究采用自我报告问卷可能引入主观性,而加速度计或心率监测仪可能干扰日常活动。动物研究有助于理解体力活动影响生育力的细胞和分子机制。
文献检索方法
本叙述性综述通过PubMed搜索引擎,结合“physical activity”、“exercise”、“assisted reproductive technologies”、“infertility”、“pregnancy”、“oocyte”、“follicle”、“ovary”等关键词,使用布尔运算符(OR和AND)进行检索,限定1995年至2026年、英语、女性参与者。初始获得2761条结果,手动筛选相关研究,纳入关于体力活动对女性生育力、尝试怀孕女性、接受ART女性、孕妇及动物(哺乳动物)研究。排除与主题无关、重复及针对青春期前和绝经后女性的研究。
体力活动
体力活动包括所有使能量消耗高于静息状态的骨骼肌活动,涵盖工作、家务、交通或休闲时间中的能量消耗。运动是体力活动的子类别,指以有结构、重复和有目的的方式执行以维持或改善体能水平的肌肉活动。规律体力活动可预防非传染性疾病,达到推荐水平者过早死亡风险降低20–30%。体力活动评估考虑强度、频率和持续时间。强度可用心率、耗氧量或代谢当量(MET)量化。1 MET代表静息代谢状态下维持机体细胞结构和功能所需的能量消耗。WHO定义低强度体力活动为1.5–3 METs,中等强度为3–6 METs,剧烈强度为≥6 METs。久坐行为指清醒状态下坐、靠或躺,能量消耗<1.5 METs。WHO推荐成人每周至少进行150–300分钟中等强度或75–150分钟剧烈强度体力活动。对于备孕、孕期及产后女性,推荐每周至少150分钟中等强度体力活动,可降低子痫前期、妊娠期高血压和糖尿病、产后抑郁及新生儿并发症风险。
体力活动与女性生殖
当体力活动相关能量消耗未通过能量摄入补偿时,女性生殖轴可能受损,导致生育力低下或不孕。慢性能量缺乏影响下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)的脉冲式释放,导致促卵泡激素(FSH)和黄体生成素(LH)脉冲频率和幅度改变,进而引起月经周期紊乱和性激素浓度降低。体力活动作为慢性应激源可上调下丘脑–垂体–肾上腺(HPA)轴,进而干扰下丘脑–垂体–卵巢(HPO)轴。高强度运动增加促肾上腺皮质激素,触发肾上腺释放皮质醇,通过负反馈抑制垂体促性腺激素分泌,改变GnRH分泌。此外,体力活动可视为一种毒物兴奋效应应激源,激活AMPK信号通路,促进自噬和线粒体功能改善。AMPK激活不仅调节颗粒细胞雌激素产生,还调节卵母细胞成熟和卵泡发育。然而,过度体力活动(如每天跑步或骑行超过1小时)会诱导应激反应,抑制性激素产生,并可能导致能量亏空,抑制排卵所需过程。相反,规律适度体力活动有助于调节激素平衡和排卵。
尝试受孕女性的体力活动
剧烈体力活动可能影响卵巢储备标志物,如窦卵泡计数、抗苗勒管激素(AMH)或FSH。一项研究显示,高体力活动运动员(约12,245 MET-分钟/周)与不活跃组(约1462 MET-分钟/周)相比,卵巢储备标志物相似。在超重和肥胖女性中,规律体力活动显著改善卵巢储备标志物和生育能力。一项比较跑步者与久坐女性的研究发现,久坐女性约90%的月经周期有排卵,而运动参与者仅53%有排卵,且无排卵周期与较低能量摄入相关,表明能量状态失衡。其他研究证实剧烈体力活动与生育力下降相关:正常BMI女性每周进行≥5小时剧烈运动时,生育力率为0.58(久坐女性为1);而每周2小时中等强度活动可增加受孕概率。另一项研究报告高体力活动水平女性出现生育力低下和不孕的可能性是低体力活动女性的1.5倍。然而,也有研究报告体力活动与女性生育力或无关联。这些矛盾可能源于研究设计、人群特征(BMI)、PA定义和测量方法及分析异质性。
接受ART治疗女性的体力活动
轻至中度规律体力活动在ART周期前后可能对结局无影响或仅有适度益处。一项研究显示,轻度体力活动与取卵数和胚胎数正相关,久坐时间与卵母细胞和胚胎数负相关,但体力活动与临床妊娠和活产无关联。另一项研究在分子水平发现,体力活动改变了参与者卵泡液来源细胞外囊泡的miRNA谱,提示PA可能调节卵泡微环境。一项小型队列研究显示,达到每周至少150分钟娱乐性体力活动与获卵数和成熟卵母细胞数正相关。中等体力活动女性临床妊娠率和活产率高于低体力活动者。一项研究报告,IVF前一年更活跃生活方式女性的植入和临床宫内妊娠几率更高。然而,也有研究发现每周运动≥4小时、持续1–9年的女性更可能经历周期取消、植入失败或妊娠丢失。荟萃分析结果不一致,总体需要更大规模研究评估体力活动对ART结局的影响。
孕妇的体力活动
无运动禁忌的孕妇建议每周至少进行150分钟中等强度体力活动。孕期体力活动对母亲和后代有短期和长期益处。一项涵盖106项研究的系统综述显示,体力活动使妊娠期糖尿病、妊娠期高血压和子痫前期发生概率分别降低38%、39%和41%,建议孕妇至少积累600 MET-分钟/周的中等强度体力活动。产前体力活动不会增加早产或低出生体重风险,也不影响胎龄、新生儿体成分、儿童肥胖、认知发展或运动技能。
体力活动与女性生育力:动物研究
动物模型用于研究体力活动对卵泡发育、激素水平及卵巢功能的分子机制。一项小鼠研究比较了不同强度游泳运动,发现中等强度组总卵泡数显著增加,而高强度组可能因皮质醇升高损害HPO轴,抑制卵泡发育。另一项小鼠研究显示,游泳显著降低次级和窦卵泡数量,并降低血清FSH和雌二醇水平,可能因强制游泳和冷暴露产生应激。大鼠研究显示,符合渐进性训练原则的运动可显著增加LH和FSH水平。高强度运动大鼠模型显示卵巢皮质变薄、闭锁卵泡增多、微血管和淋巴管减少,循环生殖激素(雌二醇、孕酮、LH、FSH)显著降低,且泛素–蛋白酶体系统基因(Psmb5、Psmd1、Psmd8、Usp9x、Usp10、Ube3a)显著上调,提示过度训练可能通过激活泛素–蛋白酶体系统损害卵巢结构/功能。马研究表明,运动改变卵泡动态,减少<20 mm卵泡数量,增加>20 mm卵泡比例,并伴随皮质醇升高和LH降低。关于肥胖模型,自主运动可逆转高脂饮食卵母细胞中的脂质积累,增加脂肪酸β-氧化酶表达和活性,改善线粒体形态,但未挽救减数分裂进程异常(纺锤体组织和染色体排列缺陷)。在衰老模型中,运动改善了卵母细胞减数分裂纺锤体完整性和染色体排列,维持线粒体正常分布,减少卵巢蛋白氧化损伤,部分逆转AMH年龄相关下降,并提高胚泡形成率、妊娠率和产仔数。母体运动可增加后代胚胎发育率、改善线粒体代谢(ATP水平、线粒体膜电位、mtDNA拷贝数增加,H
2O
2浓度降低),并促进幼崽卵巢血管生成、增大卵泡直径和数量。
体力活动与女性生殖障碍
PCOS是育龄期女性最常见的内分泌疾病,影响全球10–13%女性。运动干预通过改善胰岛素敏感性改善PCOS女性生殖功能。推荐PCOS女性每周进行150–300分钟中等强度或75–150分钟剧烈强度有氧运动,并结合每周两次肌肉强化活动。高强度间歇训练可提高胰岛素敏感性指数、增加肝脏性激素结合球蛋白、降低游离雄激素指数,改善月经周期规律性和排卵概率。子宫内膜异位症影响约10%育龄女性,导致慢性盆腔疼痛和不孕。规律体力活动通过释放肌因子和增强抗炎反应发挥抗炎效应,并可平衡雌激素水平、降低胰岛素抵抗。频繁高强度运动(如跑步、骑行)可能降低子宫内膜异位囊肿风险。瑜伽可减轻日常疼痛,包括月经痛和性交痛,运动干预还可改善焦虑和抑郁。
结论
综述研究表明,体力活动对女性生育力的影响高度异质,不仅取决于体力活动的强度、频率和持续时间,还取决于女性整体健康状况和生育潜力。健康体重女性应进行规律中等强度体力活动;剧烈活动因影响HPO轴对女性生殖产生负面影响,尤其在热量摄入不足时。肥胖或PCOS女性应进行中至高强度体力活动以调节胰岛素敏感性。孕期体力活动对母亲和胎儿有益。人类体力活动研究常面临样本量小、混杂因素(BMI、生活习惯、合并症)影响及个体变异性。不同研究的体力活动分类和方案缺乏共识。尽管动物研究存在局限性,但仍有助于理解体力活动影响生育力的细胞和分子机制。