連靜瑤，康祥錦

(廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院，廣東 廣州 510145)

不孕不育影響全球大約15%的育齡夫婦，其中男性不育占50%左右。生殖系統(tǒng)的感染和炎癥是導(dǎo)致男性不育的主要病因之一。各種微生物包括病毒、細(xì)菌和寄生蟲等可通過誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，間接損害生殖器官的功能和精子發(fā)生，從而影響男性的生殖能力。哺乳動物的睪丸具有特殊的免疫特性。一方面，睪丸是一個典型的免疫豁免組織，通過抑制睪丸內(nèi)系統(tǒng)性免疫反應(yīng)，防止生殖細(xì)胞免受自身抗原的免疫攻擊；另一方面，睪丸特異性的建立了有效的天然免疫防御機制，以抵抗入侵的病原體。睪丸內(nèi)部的特殊組織結(jié)構(gòu)、局部免疫抑制微環(huán)境和系統(tǒng)免疫耐受等多種機制協(xié)同調(diào)節(jié)睪丸的免疫功能狀態(tài)，以保持睪丸組織結(jié)構(gòu)和功能的完整性。血睪屏障(blood-testis barrier，BTB)是睪丸免疫豁免的關(guān)鍵。BTB的完整性直接關(guān)系著精子發(fā)生能否正常進(jìn)行。BTB 是由相鄰的支持細(xì)胞形成的特殊屏障結(jié)構(gòu)，由多種類型的連接形成，包括支持細(xì)胞之間的緊密連接、基底胞質(zhì)特化、間隙連接和橋粒樣連接。它使曲細(xì)精管內(nèi)形成局部免疫豁免區(qū)域，免受病原體及免疫細(xì)胞的侵襲，為精子的發(fā)生提供合適的微環(huán)境，睪丸組織免疫平衡受損可能導(dǎo)致睪丸炎并損害生育能力。本文從免疫學(xué)角度就病毒感染對睪丸結(jié)構(gòu)與功能的影響及其機制進(jìn)行綜述，闡述病毒在感染睪丸組織過程中，免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的保護(hù)和致病之間的平衡調(diào)節(jié)機制，旨在為病毒感染者生育力改善措施的研究提供新的思路。

1 寨卡病毒

寨卡病毒(Zika virus，ZIKV)屬于黃病毒屬和黃病毒科，為單鏈正向RNA病毒。目前已知該病毒的傳播途徑有：被感染的伊蚊叮咬；母嬰傳播，包括宮內(nèi)感染和產(chǎn)道感染；血液；性傳播等。已有文獻(xiàn)報道，ZIKV 感染可引起嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如格林-巴利綜合征和小頭畸形。Musso等在人類精液中檢測到ZIKV的存在。感染ZIKV病毒的男性可出現(xiàn)泌尿生殖系統(tǒng)疾病癥狀，如血精、前列腺炎、射精痛等。此外，ZIKV 感染小鼠睪丸，可導(dǎo)致睪丸結(jié)構(gòu)及功能改變，甚至不育。然而，關(guān)于ZIKV感染導(dǎo)致男性生育下降的機制卻鮮見報道。

1.1 ZIKV對睪丸結(jié)構(gòu)與功能的影響

已有研究表明睪丸可以作為ZIKV 的病毒庫，支持病毒的長期復(fù)制與表達(dá)。Robinson 等發(fā)現(xiàn)小鼠睪丸內(nèi)多種細(xì)胞均易受ZIKV感染，表明睪丸內(nèi)各細(xì)胞亞群能選擇性地支持ZIKV在小鼠體內(nèi)的持續(xù)增殖。ZIKV 感染可導(dǎo)致小鼠睪丸炎，進(jìn)而睪酮和抑制素B分泌減少，影響睪丸中生殖細(xì)胞和體細(xì)胞的增殖和凋亡過程，引起睪丸組織進(jìn)行性萎縮，最后造成小鼠生育能力下降或不育。

1.2 免疫反應(yīng)在ZIKV感染睪丸過程中的作用

睪丸實質(zhì)主要是由睪丸間質(zhì)和生精小管組成。睪丸間質(zhì)含有血管、免疫細(xì)胞和睪丸間質(zhì)細(xì)胞。生精小管由管周細(xì)胞、支持細(xì)胞和處于不同發(fā)育階段的生殖細(xì)胞組成。睪丸不但具有保護(hù)減數(shù)分裂后生殖細(xì)胞免受免疫損傷的免疫豁免特性，而且具有抵抗外界病原體感染的局部免疫能力。因此，ZIKV 要在睪丸中持續(xù)存在，需要操縱睪丸細(xì)胞功能，在不斷完成自身的復(fù)制與表達(dá)的同時逃避宿主的免疫反應(yīng)。

毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞含有多種黃病毒受體。血液中的ZIKV顆粒通過黃病毒受體吸附并進(jìn)入睪丸毛細(xì)血管內(nèi)的內(nèi)皮細(xì)胞。隨后，ZIKV 通過改變血管內(nèi)皮屏障的結(jié)構(gòu)與功能以促進(jìn)病毒進(jìn)入睪丸間質(zhì)。ZIKV 通過甘露糖受體感染睪丸間質(zhì)細(xì)胞后，誘導(dǎo)睪丸間質(zhì)細(xì)胞中趨化因子CXCL10 的表達(dá)水平升高，進(jìn)而導(dǎo)致間質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)壞死、巨噬細(xì)胞和白細(xì)胞浸潤。ZIKV并不直接改變緊密或粘附的連接，而是通過降低VCAM-1 的表達(dá)，促進(jìn)單核細(xì)胞的遷移。睪丸巨噬細(xì)胞參與組成生精小管的第一道防線。在感染早期，睪丸巨噬細(xì)胞分泌TNF-α、IL-1、IL-8等促炎因子，這些炎性因子可導(dǎo)致相鄰支持細(xì)胞間緊密連接蛋白ZO-1 等蛋白降解，破壞BTB 的結(jié)構(gòu)與功能。ZIKV 感染支持細(xì)胞后，可導(dǎo)致細(xì)胞中TNF-α和IL-6表達(dá)增加，進(jìn)一步引起支持細(xì)胞功能障礙、基底膜脫離及BTB 的溶解。同時，ZIKV還可促進(jìn)支持細(xì)胞中TAM 受體酪氨酸激酶的表達(dá)，尤其是AX1。AX1受體表達(dá)水平升高后，進(jìn)一步促進(jìn)病毒進(jìn)入支持細(xì)胞且抑制支持細(xì)胞的抗病毒反應(yīng)。此外，TAM 受體還可與α/β干擾素受體亞單位1(interferon-alpha receptor 1，IFNAR1)結(jié)合并形成TAM-IFNAR 復(fù)合物，該復(fù)合物與TAM 配體相互作用后，促進(jìn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子1同二聚體的磷酸化及核轉(zhuǎn)位。細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)抑制分子1、3還可通過抑制Janus 激酶和Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)信號進(jìn)一步抑制I型IFN的產(chǎn)生。因此，在ZIKV 感染睪丸的早期，不誘導(dǎo)IFN的生成，病毒逃逸睪丸中的抗病毒反應(yīng)，得以持續(xù)存在。隨著睪丸中病毒滴度的升高，炎癥因子IFN-γ、IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8及TNF-α的表達(dá)水平不斷升高。炎癥因子的浸潤引發(fā)小鼠發(fā)生急性睪丸炎，睪丸組織充血和免疫細(xì)胞浸潤，進(jìn)而導(dǎo)致大量的生殖細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞退行性壞死，生精小管破裂。在感染后期，支持細(xì)胞啟動IRF3，IFN-α，IFN-β等因子參與的抗病毒反應(yīng)，調(diào)節(jié)支持細(xì)胞的免疫微環(huán)境，以利于病毒的復(fù)制與表達(dá)，確保ZIKV的持續(xù)性感染。

2 流行性腮腺炎病毒

流行性腮腺炎病毒(Mumps virus，MuV)屬于副黏液病毒科，是一類有包膜、單負(fù)鏈RNA病毒。流行性腮腺炎可通過直接接觸、飛沫、唾液傳播。感染MuV 15～20 d后可引起全身性感染疾病，患者多表現(xiàn)腮腺腫痛，常見并發(fā)癥為腦炎、胰腺炎及卵巢炎、睪丸炎等。

2.1 流行性腮腺炎病毒對睪丸結(jié)構(gòu)與功能的影響

MuV對睪丸有高度的感染趨向性。據(jù)統(tǒng)計，在成年男性腮腺炎感染者中約40%感染者并發(fā)睪丸炎。MuV誘發(fā)的睪丸炎大部分發(fā)生于單側(cè)睪丸，15%～30%男性雙側(cè)睪丸受累，50%男性出現(xiàn)睪丸萎縮現(xiàn)象，導(dǎo)致生育力下降，甚至不育。目前的研究表明，MuV并不直接損傷生精小管中的各級生精細(xì)胞，主要通過引起睪丸內(nèi)炎性細(xì)胞浸潤、誘導(dǎo)支持細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生促炎因子和趨化因子影響精子發(fā)生；高水平的TNF-α和IL-6還可干擾類固醇生成，進(jìn)一步抑制人睪丸間質(zhì)細(xì)胞睪酮合成；此外，TNF-α還可導(dǎo)致生殖細(xì)胞凋亡，造成生精上皮退化，生精小管壞死。在感染后期，睪丸發(fā)生纖維化、萎縮及生精細(xì)胞的退化，多達(dá)50%的患者會發(fā)生精子數(shù)量、精子活力和精子形態(tài)異常。但MuV 損害睪丸和男性的生育能力的機制尚待深入研究。

2.2 免疫反應(yīng)在MuV感染睪丸過程中的作用

研究發(fā)現(xiàn)MuV可通過參與細(xì)胞中天然免疫反應(yīng)過程調(diào)控自身的復(fù)制。MuV 激活模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)后，特異性PRRs 對配體的識別和結(jié)合啟動細(xì)胞內(nèi)信號放大的級聯(lián)反應(yīng)，最終形成一個協(xié)調(diào)的細(xì)胞內(nèi)先天免疫反應(yīng)。PRRs 包括 TLR、RIG-I 樣受體(RIG-I like receptors，RLRs)、NOD樣受體和C型凝集素受體。一方面，MuV通過激活TLR2介導(dǎo)TNF-α、IL-6、MCP-1和CXCL10等炎癥因子的生成，這些炎癥因子再招募和激活白細(xì)胞以促進(jìn)炎癥反應(yīng)；另一方面，白細(xì)胞遷移和激活又可提高促炎因子表達(dá)水平，擾亂睪丸內(nèi)的免疫豁免特性，造成occludin 和ZO-1等BTB相關(guān)蛋白的表達(dá)下調(diào)，導(dǎo)致BTB的結(jié)構(gòu)與功能損傷及精子發(fā)生停止。RIG-I識別MuV病毒核酸后，引起下游信號激活干擾素調(diào)節(jié)因子IRF3和NF-κB的活化，誘導(dǎo)間質(zhì)細(xì)胞和支持細(xì)胞產(chǎn)生大量1型干擾素，誘導(dǎo)ISG15、OAS1和MX1的表達(dá)，以擴增抗病毒信號、降解病毒RNA和抑制病毒基因轉(zhuǎn)錄的作用，抑制病毒的復(fù)制，以抵抗病毒的感染，并促進(jìn)對病毒感染的適應(yīng)性免疫反應(yīng)。

3 人類免疫缺陷病毒

人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)是一種RNA 逆轉(zhuǎn)錄病毒，屬逆轉(zhuǎn)錄病毒科慢病毒屬。根據(jù)血清型，分為HIV-1、HIV-2 兩種。而HIV-1 是大多數(shù)HIV 感染的罪魁禍?zhǔn)?。目前已知的HIV傳播途徑有性傳播、血液傳播、母嬰垂直傳播、父嬰垂直傳播。Baccetti 等將HIV 病毒感 染健康男性的精子后，在被感染的精子中檢測到HIV 抗原和RNA。Shevchuk 等發(fā)現(xiàn)HIV 男性感染者的精原細(xì)胞、精母細(xì)胞和精子細(xì)胞均存在HIV，且HIV能將病毒片段整合到精原細(xì)胞和各個分化階段的生殖細(xì)胞的細(xì)胞核。但HIV進(jìn)入男性生殖細(xì)胞的途徑目前仍不清楚。

3.1 人類免疫缺陷病毒對睪丸結(jié)構(gòu)與功能的影響

臨床研究表明，HIV感染者精液參數(shù)較正常健康男性相比顯著下降。HIV患者的睪丸常表現(xiàn)為無精子癥，間質(zhì)組織纖維化，間質(zhì)細(xì)胞數(shù)量減少，淋巴細(xì)胞浸潤，生精小管基底膜增厚以及管狀玻璃樣變等。研究發(fā)現(xiàn)，HIV-1 感染男性睪丸后，可導(dǎo)致睪丸功能發(fā)生嚴(yán)重障礙，且睪丸的損傷程度與疾病發(fā)展的階段密切相關(guān)。在感染的早期，睪丸中睪酮水平呈高水平狀態(tài)；隨著感染的進(jìn)程的推移，睪酮水平不斷下降，并且伴隨性腺機能減退，睪丸炎、少精癥或無精癥等。然而，HIV 感染導(dǎo)致患者睪丸炎原因尚不明確，可能與患者自身免疫缺陷狀態(tài)相關(guān)。

3.2 免疫反應(yīng)在HIV感染睪丸過程中的作用

睪丸間質(zhì)由萊迪希細(xì)胞及巨噬細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞及肥大細(xì)胞等免疫細(xì)胞組成，是睪丸抵御病原體感染的重要防線。生理狀態(tài)下，存在于睪丸于白膜、間質(zhì)和管周區(qū)域的免疫細(xì)胞和睪丸各細(xì)胞分泌的免疫抑制因子共同維持睪丸免疫平衡狀態(tài)。已有研究表明：HIV患者睪丸間質(zhì)中浸潤的炎癥細(xì)胞主要為巨噬細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞。隨著感染的進(jìn)行，巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞侵襲生精小管管壁和管腔，導(dǎo)致生精小管壁腔玻璃化及透明化，生精小管增厚，BTB結(jié)構(gòu)受損，病毒侵入生精小管。此外，還在HIV 感染者睪丸中直接檢測到了HIV 病毒顆粒，說明HIV 可直接作用睪丸組織。T 淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞均表達(dá)CD4及其共受體，HIV可通過睪丸組織局部抗病毒天然免疫反應(yīng)促進(jìn)HIV感染免疫細(xì)胞，并增強病毒的復(fù)制與和表達(dá)。

4 其他病毒

4.1 單純皰疹病毒

單純皰疹病毒(Herpes simplex virus，HSV)是皰疹病毒科的一員。其中單純病毒1和單純皰疹病毒2(HSV-1和HSV-2)是嚴(yán)重害人類健康的病原體。HSV-1感染通常引起口面部感染和腦炎，而HSV-2感染可導(dǎo)致生殖系統(tǒng)感染。目前已在男性睪丸組織和精液中發(fā)現(xiàn)HSV-2。HSV的存在與精子密度降低、精子活力下降相關(guān)。低病毒載量的HSV可以導(dǎo)致小鼠支持細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能破壞，睪丸萎縮，甚至可導(dǎo)致雄性小鼠不育。在HSV感染小鼠睪丸早期，大量白細(xì)胞浸潤睪丸間質(zhì)，巨噬細(xì)胞可穿透生精小管基底膜。白細(xì)胞介素IL-1a、IL-6、干擾素、腫瘤壞死因子和激活素等炎癥相關(guān)因子表達(dá)上調(diào)。在感染10 d后，睪丸中的T淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的數(shù)量顯著增加。CD4T細(xì)胞數(shù)量較CD8T細(xì)胞顯著增加。在HSV感染睪丸整個過程中，小鼠支持細(xì)胞中均可檢測到HSV DNA、蛋白和病毒衣殼的存在。感染HSV的支持細(xì)胞功能受損、數(shù)量減少，睪丸組織萎縮，最后導(dǎo)致睪丸組織不可逆的損傷。但是HSV感染是否可導(dǎo)致人類睪丸組織不可逆損傷尚不清楚。

4.2 肝炎病毒

肝炎病毒主要包括兩種類型：HBV 病毒和HCV 病毒。目前已經(jīng)證實在感染者精液中存在HBV、HCV 病毒。HBV 屬于嗜肝DNA 病毒科，是一種雙鏈DNA 病毒。HBV 不僅具嗜肝性，也存在于肝臟和血液以外的組織。1985年，Hadchouel等發(fā)現(xiàn)HBV感染者的精子基因組中存在HBV DNA序列整合。隨后大量研究表明，HBV不但能夠穿越血睪屏障，還能夠進(jìn)入且整合到到人精子染色體中。HBV 男性感染者精液中精子密度、活力降低且存在高比例凋亡與壞死精子，受精率下降、流產(chǎn)率升高。

HCV 是單股正鏈RNA 病毒，與HBV 病毒患者相比，在HCV 病毒患者精液中檢測到的病毒量較低。大量研究證實HCV病毒感染會引起精子參數(shù)的改變包括精子形態(tài)異常，精子數(shù)量減少及精子活力下降。Hofny等發(fā)現(xiàn)在精液中可以檢測到HCV病毒粒子，但并未在精子中發(fā)現(xiàn)。HCV感染者精液中凋亡和壞死精子比例顯著升高，生育力較正常健康男性下降。HCV感染者的精子細(xì)胞內(nèi)線粒體膜的通透性改變，DNA損傷水平升高，活性氧水平升高，且精子染色體的非整倍性與HCV病毒水平相關(guān)。但免疫反應(yīng)在肝炎病毒感染睪丸過程中的作用仍需進(jìn)一步深入研究。

4.3 馬爾堡病毒

馬爾堡病毒(Marburg virus，MARV)屬于絲狀病毒科，是一種負(fù)鏈RNA病毒。MARV主要通過體液傳播。在MARV癥狀出現(xiàn)數(shù)周至數(shù)月后仍可以在精液中檢測到病毒的存在，但MARV在睪丸中建立持續(xù)感染的機制仍然未知。最近Coffin 等的研究表明：MARV可在非人靈長類獼猴幸存者睪丸組織中持續(xù)存在。MARV 主要存在于支持細(xì)胞，在少數(shù)生殖細(xì)胞和巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞中也檢測到了MARV。感染MARV的食蟹獼猴生精小管周圍的間質(zhì)組織因淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的浸潤而顯著擴張。MARV 感染可導(dǎo)致睪丸組織中ZO-1 和TJP2表達(dá)水平下降，支持細(xì)胞間的BTB結(jié)構(gòu)完整性受損，炎性細(xì)胞入侵。睪丸間質(zhì)組織中的MARV逐漸擴散到生精小管。睪丸組織生精小管的正常結(jié)構(gòu)被破壞，并伴有碎片狀壞死。大量的白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T 細(xì)胞、B 細(xì)胞浸潤至生精小管。在MARV睪丸持續(xù)感染過程中，可檢測到大量的CD4T 細(xì)胞，尤其是CD4Treg細(xì)胞，而CD8細(xì)胞數(shù)量較少，表明CD4T細(xì)胞在介導(dǎo)對MARV 的適應(yīng)性免疫過程中起重要作用。此外，在感染MARV 的睪丸組織中，抑制性受體CTLA-4 和TGF-β的表達(dá)升高。CD4Treg細(xì)胞可能通過調(diào)節(jié)抑制性受體CTLA-4和TGF-β維持睪丸的局部免疫抑制環(huán)境，導(dǎo)致MARV在睪丸中的持續(xù)感染。

4.4 2019新型冠狀病毒

2019 新型冠狀病毒(2019-nCoV)是一種新發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒，感染2019-nCoV的患者以呼吸困難和低氧血癥為特征，可發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征。2019-nCoV 的Spike 糖蛋白可能與血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(angiotensin-converting enzyme 2，ACE2)受體結(jié)合緊密。Chen 等發(fā)現(xiàn)睪丸中ACE2 表達(dá)水平較高，主要集中在睪丸精原細(xì)胞和支持細(xì)胞。隨后Achua 等發(fā)現(xiàn)，與正常健康男性相比，精子發(fā)生受損的COVID-19感染者睪丸內(nèi)ACE-2受體表達(dá)水平顯著升高，且病理顯示生精小管功能減退，硬化。因此2019-nCoV感染可能導(dǎo)致男性出現(xiàn)生殖健康問題，隨訪中應(yīng)考慮加強生育力評估以及針對性治療。

5 結(jié) 語

在男性生殖系統(tǒng)中除了以上幾種常見的病毒外，還有柯薩奇、登革熱等其他病毒，它們不僅能通過損害生殖器結(jié)構(gòu)與功能以及精液質(zhì)量導(dǎo)致生育能力下降，還會導(dǎo)致病毒引起的突變向后代傳播。雖然目前在闡明病毒感染導(dǎo)致生育力下降甚至不育表象方面取得一定的進(jìn)展，但病毒感染導(dǎo)致男性生育力下降的機制尚不清楚。因此，深入探究病毒感染睪丸細(xì)胞及損傷精子發(fā)生的機制，可為病毒感染者生育力改善措施的研究提供新的思路。