男子汉危机成真:人类精子数量40年下降50%

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很多人担心“少年娘则国娘”,而科学家们称,男人确实“一届不如一届”了。针对人类男性精子数量的研究已经持续有几十年,这些研究普遍显示,从20世纪开始至今人类精子数量在不断下滑,并且男性睾酮等特征性激素水平也在持续下降。

在谈及生育问题时,大部分国家往往把问题归咎给女人,容易忽视男性在这一过程中起到的相同作用。根据美国梅奥医学中心的数据,大约15%的夫妻都会面临生育问题,其中一半以上是由男性造成的。

2017年,哈德萨希伯来大学的Hagai Levine进行了一项大数据分析,其团队筛选出40年间的185项研究,对其中4万多名男性的精子数量进行精确分析,发现在这段时间里,人类精子数量下降了52.4%。这些数据来源包括北美、欧洲超过50个国家的男性。中国男性的精子也难逃“厄运”。2017年初载于《生育和不孕》(Fertility and Sterility)的一篇论文对30,636 名年轻中国男性的精子质量进行了调查。结果显示,14年间,这些捐精者的样本浓度降低了近15%,且具有“正常形态”的精子的较前期锐减了超过20%。

上海市人类精子库一位负责人在接受采访时坦言,近五年捐精者的合格率确实有下降趋势。截至2017年6月,上海地区捐精者的合格率从2013年的40%左右降到了25%。

人类精子质量逐年下降,科学家认为这与人类生存环境日益受污染有关(图源:VCG)

Hagai Levine表示:“不育症已经是长期存在的现象,这意味着怀孕正变得愈加困难。现代男性的生育健康面临着许多问题,许多人也正经历这个难以启齿的过程。”精子数量下降已经是不争的事实,世界卫生组织也不断提醒男性应该开始正视这一问题并着手改变。

早在1992年,著名的《英国医学杂志》(BMJ)就发表过一篇重磅论文,证明发达国家男性的精子浓度在过去的50年里降低了近二分之一,一次射精的精液量也下降了20%。如此大幅度的下降肯定会影响男性的生殖力,事实也证明西方国家越来越高的不孕不育比例和男性精子质量的下降有着密不可分的关系。

像这样明显的生理现象很容易被发现,但现象背后的原因可就不那么容易鉴别了。有人提出一个假说,认为西方国家流行的紧身短裤很可能是导致精子质量下降的原因,因为高温早就被证明是影响精子生产的关键因素之一。还有人提出证据,证明吸烟也是原因之一,最终这项研究为公共场所禁烟政策的推广提供了很强的理由。

男子汉危机其实是精子危机

如今,人类精子质量下降这一趋势不但没有减缓,反而愈演愈烈。几位生殖研究领域的顶尖专家在2017年发表了一份联合报告,称西方国家男性的生殖力在过去的半个世纪里下降了一半,此事已经演变成了一场公共卫生危机。

专家的警告促使很多人开始重视这件事,各国都加大了研究力度。随着研究的深入,越来越多的影响因素被发现了。比如,有人研究了手机对精子质量的影响,发现频繁使用手机虽然影响不了精子的浓度,但却能降低精子的活性。再比如,有人发现中等程度的酗酒也能显著降低精子质量。此前人们早就知道酗酒会影响精子,但这项研究的目标群体是每天只喝一杯啤酒的那些人,在一般人眼里,这样的人还算不上酗酒,但研究表明他们的精子质量已经受到了影响。

更糟糕的是,研究表明空气污染对精子质量也有影响,PM2.5不但会要了你的命,还会让你断子绝孙。问题在于,一个人可以不抽烟不喝酒,甚至可以不用手机,但脏空气可就很难躲得开了。

也许有人会问,一个人身体的其他部位都还挺抗压的,为啥精子如此脆弱,条件稍微差一点就罢工?个中原因要从精子的功能中去寻找。精子存在的唯一目的就是繁殖,负责把基因传递给下一代。如果传过去的基因质量较差,后代就会遭殃,这就是为什么精子对主人的身体状况和生活环境如此挑剔的原因。如果一个人身体很差,或者生活环境很糟糕,那么他的基因质量肯定会受影响,携带这种低质量基因的精子一定不能太活跃,这是符合进化论的。

自然选择造就了脆弱的精子,而大部分现代人也不再把生孩子当作人生的终极目标,生活得越来越随便,这就是这场精子危机的真正原因。

人工精子会不会是人类的希望

不少研究人员称人工精子和卵子将有望成为自1977年试管婴儿技术问世以来生殖生育科学的又一大革命。斯坦福大学法学院教授、美国最有影响力的生物伦理学专家之一 Henry Greely,曾在《性的终结》(The End of Sex)一书中大胆预言,到 2040 年时,至少一半的夫妻将不再自然受精,他们会转而依赖于由皮肤或血液细胞为起点的繁衍方式:不是在试管中合成精子和卵子,而是在培养皿中制造、合成人工生殖细胞。

2012年,京都大学医学院教授斋藤通律的团队,运用十多年研究发育生物学配偶子(gamete)的经验成功生产出了首例人工精子。他们由小鼠的皮肤细胞诱导出人工原始生殖细胞(artificial primordial germ cell,PGC)。当他们将 PGC 植入本身无法产生精子的雄鼠体内后,这些细胞发育成了成熟的精子,并造出了活蹦乱跳的幼鼠,一举引起学界和社会人士的极大轰动。

斎藤的团队并没有停留在基础的动物研究阶段。据《科学美国人》(Scientific American)的报道,他们在2013年就开始了人体干细胞的实验,并希望通过编辑在小鼠生殖细胞发育中起到了重要作用的基因,在人体细胞中达到同样的效果。介于人鼠细胞在细胞通路和信号机制上的巨大差异,他们面对的挑战难度可想而知。

最难的是,在人体生殖生育学的研究中,并没有任何能提供干细胞的胚胎用以解剖。他们只能依赖于有限的灵长类胚胎,以及一笔为期5年、价值1,100万美元的科研经费。

不过希望依然存在。斎藤团队中的另一主力林克彦在接受《科学美国人》采访时说,如果一切顺利,他们或许能于10年内在灵长类动物的细胞中复制小鼠实验的成功。接着,将由灵长类系统试炼过的技术进行微调,用以转化人类PGC细胞,应当是相对来说轻而易举的事。

虽然解决不孕不育、造出人类宝宝还很遥远,但培养皿中的精子已经能够用于制造模式动物、帮助我们了解复杂疾病。

人工精子能够“定制”动物模型,从而在动物身上模拟人类所患的各类复杂疾病。在这一方面,中国科学家做出过突破性的成果。2015年,中科院上海生化与细胞所研究员李劲松带领的团队,将小鼠的精子头部植入去除了细胞核的卵细胞,生成了行为类似精子但不具尾部的干细胞。

这种人工精子能使卵细胞受精,并发育成为半克隆小鼠。这项发表在《细胞•干细胞》(Cell Stem Cell)中的研究通过CRISPR-Cas9编辑技术敲除了早先实验中影响胚胎存活率的H19和IG这两个差异甲基化区域(differential methylation region),改进后的单倍体精子细胞将半克隆小鼠的出生率由不到9%提升到了22%,并且半克隆小鼠的发育都很正常。此类技术意味着建立基因修饰小鼠模型的步骤可大幅度简化。

据报道,李劲松团队目前正同多家大学、机构合作,运用人工精子以及CRISPR基因编辑技术来修饰半克隆小鼠的特定基因、迅速建立复杂性人类疾病的小鼠模型。这些动物实验将有助于帮助我们解释复杂疾病的产生、机制、以及促进新的临床治疗方案的产生。比如神经管畸形以及强直型肌营养不良等。

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