朱偉杰

（暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生殖免疫研究所，廣東廣州510632）

新型冠狀病毒（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2；簡稱“新冠病毒”）感染引起的新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19），已嚴(yán)重危害人類身體健康。該病毒是否損害男性生殖力近期受到研究重視，但目前認(rèn)識尚在初始階段。

男性生殖的前提是睪丸具有正常結(jié)構(gòu)與功能。睪丸在下丘腦-垂體-睪丸內(nèi)分泌軸調(diào)控下，產(chǎn)生精子和分泌雄激素，這些生殖生理過程存在著復(fù)雜的免疫學(xué)機制，從而保障了精子發(fā)生與雄激素合成的順利進(jìn)行。新冠病毒能否侵害睪丸功能，以何種機制損傷男性生殖力，尚待深入研究。睪丸若被新冠病毒損傷，推測其機制可能與睪丸免疫損傷有關(guān)。本文結(jié)合睪丸免疫防御機制原理和病毒可能損傷睪丸的分子基礎(chǔ)，闡述作者對新冠病毒感染是否損傷男性生殖力的思考和見解，以期為充分認(rèn)識新冠病毒感染與男性生殖力損傷的相互關(guān)系提供參考。

1 新冠病毒可能損傷睪丸的分子基礎(chǔ)

新冠病毒是一種正鏈RNA 病毒，由4 種結(jié)構(gòu)蛋白組成，包括結(jié)合基因組RNA 形成核衣殼（nucleocapsid，N）的N 蛋白，參與包膜（envelope，E）形成的E 蛋白和膜（membrance，M）蛋白，以及位于包膜表面形成刺狀突起的刺突（spike，S）蛋白。在病毒與宿主細(xì)胞相互作用的過程中，S 蛋白被宿主細(xì)胞的蛋白酶裂解為S1 和S2 兩個亞基:S1 具有受體結(jié)合活性，通過亞基內(nèi)的受體結(jié)合域（receptor binding domain，RBD），使病毒識別、結(jié)合于宿主細(xì)胞表面的特定受體；S2 含有融合肽段（fusion peptide，F(xiàn)P），使宿主細(xì)胞膜與病毒膜發(fā)生融合，導(dǎo)致病毒基因組RNA通過細(xì)胞的內(nèi)吞作用進(jìn)入宿主細(xì)胞［1-3］。肺、心、腎臟內(nèi)皮細(xì)胞和（或）上皮細(xì)胞等的細(xì)胞膜表達(dá)可被新冠病毒結(jié)合的功能性受體——血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（angiotensin-converting enzyme 2，ACE2），但宿主細(xì)胞僅有ACE2并不足以發(fā)生病毒感染，在不同的組織還需有其他的病毒受體或“共受體”的協(xié)助，才能介導(dǎo)病毒侵入細(xì)胞［4-5］。在病毒侵襲的細(xì)胞，是否發(fā)生感染還取決于細(xì)胞膜上是否存在跨膜絲氨酸蛋白酶2（transmembrane serine protease 2，TMPRSS2），這種酶可活化S蛋白，介導(dǎo)病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞［6-7］。

人睪丸曲細(xì)精管內(nèi)的支持細(xì)胞（Sertoli cells）和精原細(xì)胞，以及間質(zhì)區(qū)的間質(zhì)細(xì)胞（Leydig cells）均表達(dá)ACE2，表明睪丸組織普遍存在新冠病毒的受體；支持細(xì)胞高水平表達(dá)ACE2，而早期精母細(xì)胞、晚期精母細(xì)胞和精子細(xì)胞則表達(dá)非常低水平的ACE2［8-9］。在睪丸的不同細(xì)胞類群，TMPRSS2和ACE2基因的表達(dá)模式不同，支持細(xì)胞的ACE2基因表達(dá)最高，而TMPRSS2基因表達(dá)水平很低，間質(zhì)細(xì)胞也有TMPRSS2基因表達(dá)［10］。此外，與COIVD-19相關(guān)的BSG、CTSL和CTSB基因在不同發(fā)育階段的生精細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞也有不同程度表達(dá)［10］。因此，人睪丸內(nèi)的生精細(xì)胞和體細(xì)胞均有新冠病毒結(jié)合的物質(zhì)基礎(chǔ)，即睪丸存在新冠病毒感染的潛在風(fēng)險。但新冠病毒是否損傷睪丸，可能以何種機制侵入睪丸細(xì)胞，目前尚未有確切認(rèn)識。

2 睪丸的免疫防御機制

睪丸是免疫豁免器官，具有多重局部免疫防御機制，體現(xiàn)在組織、細(xì)胞和分子水平的多層次免疫保護(hù)功能。睪丸組織和多種睪丸細(xì)胞類群以各自的方式參與免疫調(diào)節(jié)，維持著睪丸的免疫豁免狀態(tài)，避免了睪丸抗原自身免疫或免疫損傷的發(fā)生［11-13］。

2.1 睪丸血-睪屏障（blood-testis barrier） 睪丸曲細(xì)精管內(nèi)相鄰支持細(xì)胞之間，在靠近基底的細(xì)胞膜，彼此接觸形成環(huán)形帶狀的緊密連接，此結(jié)構(gòu)稱為血-睪屏障［12-13］。血-睪屏障具有生理學(xué)的隔離效果，將曲細(xì)精管生精上皮不同發(fā)育和分化階段的生精細(xì)胞及精子與機體血循環(huán)分隔，阻止了睪丸間質(zhì)組織內(nèi)血管滲出的免疫活性物質(zhì)進(jìn)入曲細(xì)精管生精上皮，同時也限制了生精細(xì)胞特異性抗原成分從曲細(xì)精管滲出進(jìn)入睪丸間質(zhì)［14］。因此，血-睪屏障構(gòu)成了免疫屏障。

睪丸曲細(xì)精管內(nèi)精原細(xì)胞和支持細(xì)胞表達(dá)ACE2 和 TMPRSS2［8-10］，表明曲細(xì)精管生精上皮存在新冠病毒損傷的潛在風(fēng)險。但是，睪丸曲細(xì)精管內(nèi)沒有血管，新冠病毒不能借助于血循環(huán)直接到達(dá)曲細(xì)精管內(nèi)與ACE2結(jié)合，而且病毒若是曲細(xì)精管外來源，血-睪屏障的免疫隔離及睪丸的多種局部免疫防御機制也會發(fā)揮相應(yīng)作用。曾有研究報道，SARS 冠狀病毒（SARS-CoV）可引起睪丸炎［15］。然而對死亡原因為SARS-CoV感染的尸檢睪丸組織測試，未檢出睪丸組織存在SARS-CoV［16］；對新冠病毒感染者的精液和睪丸組織測試，也沒有檢出新冠病毒［17］。因此，雖然睪丸曲細(xì)精管內(nèi)存在新冠病毒結(jié)合的物質(zhì)基礎(chǔ)，但病毒在什么條件下才可能損傷曲細(xì)精管尚需深入研究。類似地，睪丸曲細(xì)精管有大量的生精細(xì)胞及精子，即有豐富的精子抗原，但一般損傷并不導(dǎo)致抗精子抗體產(chǎn)生，例如睪丸組織活檢和睪丸取精，盡管損傷了血-睪屏障，并沒有造成抗精子抗體水平改變［18］。

2.2 睪丸巨噬細(xì)胞（testicular macrophages）的局部免疫防御 睪丸間質(zhì)含有豐富的毛細(xì)血管和毛細(xì)淋巴管，細(xì)胞成分包括大量的間質(zhì)細(xì)胞和豐富的睪丸巨噬細(xì)胞等。在正常生理狀態(tài)下，睪丸巨噬細(xì)胞行使吞噬間質(zhì)內(nèi)細(xì)胞降解成分的功能，也能吞噬曲細(xì)精管漏出的抗原成分，從功能上起著監(jiān)視和加強血-睪屏障的作用［19］。假如新冠病毒借助于血循環(huán)到達(dá)睪丸間質(zhì)并滲出血管，則會與睪丸巨噬細(xì)胞遭遇。睪丸巨噬細(xì)胞是睪丸間質(zhì)防止血管滲出的病原體侵入的第一道免疫屏障，通過引起炎癥反應(yīng)和抗菌反應(yīng)來清除病原體。

睪丸巨噬細(xì)胞常位于間質(zhì)細(xì)胞附近，與間質(zhì)細(xì)胞的比例為1∶10～1∶50，通過胞質(zhì)與間質(zhì)細(xì)胞相接觸，以旁分泌細(xì)胞因子的方式調(diào)節(jié)間質(zhì)細(xì)胞的雄激素合成［14］。睪丸巨噬細(xì)胞是正常和炎癥睪丸內(nèi)主要的抗原呈遞細(xì)胞，在激活宿主免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。在對抗入侵睪丸的病原體時，活化的巨噬細(xì)胞數(shù)量迅速增多，并分泌抗炎細(xì)胞因子（IL-10 和TGF-β）和促炎細(xì)胞因子（IL-12 和TNF-α），以清除病原微生物［19］。新冠病毒若出現(xiàn)在間質(zhì)，會被睪丸巨噬細(xì)胞識別并引發(fā)炎癥反應(yīng)。睪丸巨噬細(xì)胞在什么條件下不能充分應(yīng)答炎癥刺激，無法清除新冠病毒，以致發(fā)展為嚴(yán)重睪丸炎等造成睪丸結(jié)構(gòu)與功能不可逆損傷，尚需進(jìn)一步研究。

2.3 支持細(xì)胞的局部免疫防御 支持細(xì)胞通過其旺盛和復(fù)雜的合成分泌功能，支持、營養(yǎng)各級發(fā)育階段的生精細(xì)胞，與此同時，支持細(xì)胞除了形成血-睪屏障之外，還分泌多種細(xì)胞因子和前列腺素類分子，抑制炎癥的發(fā)生，參與睪丸局部免疫調(diào)節(jié)［20-22］。

支持細(xì)胞分泌的IL-1 誘導(dǎo)胞內(nèi)表達(dá)IL-6，參與生精細(xì)胞發(fā)育和睪丸炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)，IL-6 與IL-1兩者有協(xié)同和相加的作用［21-22］。支持細(xì)胞還分泌干擾素α（interferon-α，IFN-α）和α2-巨球蛋白，這兩種細(xì)胞因子對生精細(xì)胞增殖及與間質(zhì)免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)起作用［21-22］。支持細(xì)胞表達(dá)可被新冠病毒結(jié)合的ACE2［8-10］，存在新冠病毒攻擊的潛在靶點。支持細(xì)胞若被新冠病毒侵襲，意味著睪丸多重局部免疫防御均失敗，曲細(xì)精管生精上皮會嚴(yán)重受損，其損傷是不可逆，這種情況在什么條件下發(fā)生，尚需深入研究。

2.4 管周細(xì)胞（peritubular cells）的局部免疫防御管周細(xì)胞是曲細(xì)精管壁的主要細(xì)胞，分泌多種細(xì)胞因子和細(xì)胞外間質(zhì)成分，對間質(zhì)細(xì)胞和支持細(xì)胞的生理活動有旁分泌調(diào)節(jié)作用，而且與支持細(xì)胞共同形成細(xì)胞外基質(zhì)，維護(hù)血-睪屏障的完整性［23］。管周細(xì)胞能夠分泌 IL-6、IL-8、TGF-β 等參與局部免疫調(diào)節(jié)，對病毒會顯示強抵抗反應(yīng)［24-25］。管周細(xì)胞是否表達(dá)ACE2，目前未有研究報道。若新冠病毒侵犯到曲細(xì)精管，則意味著管周細(xì)胞無論有無ACE2都已經(jīng)受損，血-睪屏障已被破壞，后果可能會激起精子抗原介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。

2.5 間質(zhì)細(xì)胞的局部免疫防御 對間質(zhì)細(xì)胞的經(jīng)典認(rèn)識是產(chǎn)生雄激素的場所，實際上，間質(zhì)細(xì)胞具有抗病毒作用［26］。另一方面，間質(zhì)細(xì)胞是睪丸間質(zhì)區(qū)數(shù)量最多的細(xì)胞，假如病毒在睪丸蔓延，很可能先以間質(zhì)細(xì)胞為宿主細(xì)胞。間質(zhì)細(xì)胞表達(dá)ACE2［8-9］，具有新冠病毒結(jié)合的基礎(chǔ)，而且有些病毒如腮腺病毒是以間質(zhì)細(xì)胞為宿主大量復(fù)制的。因此，間質(zhì)細(xì)胞若被新冠病毒感染，則雄激素合成減少，間質(zhì)細(xì)胞還可能成為病毒在睪丸內(nèi)復(fù)制的主要宿主細(xì)胞。

總之，睪丸的多種細(xì)胞類群存在新冠病毒結(jié)合的物質(zhì)基礎(chǔ)，但睪丸也存在抵抗病毒入侵的多重局部免疫防御機制。新冠病毒若直接損傷睪丸，筆者推測至少涉及:（1）通過血循環(huán)到達(dá)睪丸的病毒量很大；（2）病毒能在睪丸宿主細(xì)胞大量復(fù)制；（3）病毒大量、持續(xù)地刺激睪丸免疫系統(tǒng)；（4）睪丸免疫防御機制失平衡或受到破壞。一旦存在上述方面異常，以及尚未闡明的新冠病毒侵害睪丸機制，就有可能發(fā)生病毒導(dǎo)致的睪丸免疫損傷。

3 加強新冠病毒感染與男性生殖力損傷的研究

新冠病毒對人類社會和身體健康將造成持久的嚴(yán)重影響，很有必要切實認(rèn)識病毒感染與男性生殖力損傷的相互關(guān)系。結(jié)合睪丸生理與局部免疫防御特點，以及新冠病毒感染與男性生殖力損傷的研究現(xiàn)狀，開展新冠病毒感染與男性生殖力損傷的研究，應(yīng)在以下方面做深入探索。

3.1 闡明病毒對男性生殖力是直接或是間接損傷，或是兩者兼有 男性生殖力降低是機體生殖生理狀況的綜合體現(xiàn)。機體內(nèi)分泌、神經(jīng)、免疫等多個系統(tǒng)，可以通過多途徑、多機制直接和（或）間接損傷生殖系統(tǒng)，導(dǎo)致男性生殖力降低，甚至不育。有條件的實驗室，應(yīng)研究新冠病毒對睪丸結(jié)構(gòu)與功能是直接或是間接損傷，或是兩者兼有。睪丸曲細(xì)精管內(nèi)不含有毛細(xì)血管，病毒不能借助于血循環(huán)直接到達(dá)曲細(xì)精管。曲細(xì)精管生精上皮若受損，應(yīng)闡明病毒是否結(jié)合于生精細(xì)胞，或是間質(zhì)區(qū)的細(xì)胞類群損傷而間接導(dǎo)致生精細(xì)胞損傷。須注意的是，精液中或精子表面檢出病毒，不能由此推論病毒一定存在于睪丸，病毒存在多種可能來源（例如，直接源于睪丸；病毒僅存在于精漿，來源于附屬性腺；從生殖管道某一部位的血管進(jìn)入，混入精漿，如血精癥；性器官接觸來源等），這些來源都有各自不同的特征。深入研究病毒出現(xiàn)在精液或精子的路徑，有助于認(rèn)識病毒對睪丸是直接或是間接損傷。

3.2 開展大標(biāo)本量的分析 目前新冠病毒感染與男性生殖力損傷的有限研究，獲得了有價值的結(jié)果，但尚不能形成一致的認(rèn)識。類似地，睪丸存在豐富的精子抗原，檢測100 例甚至更多的精子標(biāo)本，即使檢測的抗精子抗體結(jié)果都是陰性，也不能下男性不會產(chǎn)生抗f精子抗體的定論，在某種條件下，有些男性可檢出抗精子抗體陽性［18］。大標(biāo)本量分析可能獲得新冠病毒損傷睪丸的直接證據(jù)，畢竟睪丸多種細(xì)胞類群存在可與病毒結(jié)合的 ACE2 和 TMPRSS2［8-10］。另一方面，即使一定數(shù)量標(biāo)本的檢測結(jié)果為陰性，推導(dǎo)結(jié)論亦須慎重，畢竟病毒介導(dǎo)睪丸損傷的條件尚不清楚。應(yīng)重視相關(guān)患者睪丸損傷條件的研究，以利于預(yù)防和治療。

3.3 病毒可能引發(fā)的睪丸免疫反應(yīng) 新冠病毒若侵犯睪丸，必定激起睪丸免疫應(yīng)答，首先會發(fā)生細(xì)胞免疫反應(yīng)，需充分認(rèn)識新冠病毒引發(fā)睪丸細(xì)胞免疫反應(yīng)的特征，謹(jǐn)慎評價睪丸免疫損傷（免疫病理）的證據(jù)。正常情況下，睪丸間質(zhì)不存在（或極少）B淋巴細(xì)胞，但不能排除病毒通過某種途徑激起了體液免疫反應(yīng)，產(chǎn)生了抗某種睪丸抗原的抗體，導(dǎo)致睪丸免疫損傷。若病毒損害了曲細(xì)精管，令精子抗原暴露于機體免疫系統(tǒng)，有可能產(chǎn)生抗精子抗體，這是睪丸損傷的直接證據(jù)之一（需排除附睪損傷）。因此，應(yīng)重視病毒與睪丸細(xì)胞免疫反應(yīng)的關(guān)系，并注意病毒引起體液免疫反應(yīng)的可能性。

3.4 在血液和精液中篩選睪丸免疫損傷的標(biāo)志物 有條件的實驗室，利用睪丸組織分析新冠病毒介導(dǎo)免疫損傷的同時，應(yīng)在血液和精液中，篩選睪丸免疫損傷的標(biāo)志物。有些病毒感染睪丸后，精液中會出現(xiàn)一些特別產(chǎn)物或成分。須注意的是，精液中的標(biāo)志物要分辨出是源自睪丸、附睪，還是源于附屬性腺，這也是評估睪丸是被直接或是間接損傷的機制之一。

3.5 病毒對精子遺傳物質(zhì)的影響 男性生殖力損傷可以反映在精液和精子參數(shù)降低，以及精子功能減弱，但須深入認(rèn)識新冠病毒是否介導(dǎo)了精子核內(nèi)分子、染色質(zhì)和DNA 損傷，甚至造成父本基因組變化。精子遺傳物質(zhì)的損傷是不可逆的，能夠造成男性不育、配偶流產(chǎn)、畸胎等異常生殖結(jié)局，這方面的研究有助于認(rèn)識新冠病毒損傷男性生殖力的本質(zhì)。

3.6 病毒通過精子發(fā)生垂直傳播的可能性 新冠病毒是否通過母嬰傳播目前受到研究重視。同樣地，須加強新冠病毒是否通過精子發(fā)生垂直傳播的研究。精原細(xì)胞含有ACE2［9］，假如新冠病毒感染精原細(xì)胞，后續(xù)的細(xì)胞發(fā)育可能中止并導(dǎo)致細(xì)胞死亡，但危險的是病毒若以某種形式整合在精原細(xì)胞，而細(xì)胞仍然繼續(xù)發(fā)育、分化為精子，這樣就增大了病毒通過精子發(fā)生垂直傳播的可能性。

3.7 病毒損傷睪丸的可逆性 有些病毒損傷睪丸結(jié)構(gòu)與功能是不可逆的，例如巨細(xì)胞病毒（cytomegalovirus）、腮腺炎病毒（mumps virus）等損傷睪丸（本實驗室未發(fā)表資料）。若闡明新冠病毒對睪丸結(jié)構(gòu)與功能的損傷是不可逆的，應(yīng)重視有病毒感染史、且有生育意愿男性的生育力保存宣教及其精子冷凍保存［27］。

3.8 男性生殖力影響的長期觀察 新冠病毒將會長期存在，病毒對男性生殖力影響也將是持久的。新冠病毒暴發(fā)、蔓延僅幾個月，目前對病毒是否影響男性生殖力尚知之甚少。新冠病毒感染的治愈者，體內(nèi)產(chǎn)生了相應(yīng)的抗體，抗體若長期存在，是否與生殖系統(tǒng)非靶標(biāo)的交叉抗原發(fā)生免疫反應(yīng)，這個問題現(xiàn)在就要重視。有可能的話，應(yīng)篩選合適病例，對有病毒感染史的育齡男性做生殖力影響的長期觀察。

3.9 疫苗對男性生殖系統(tǒng)的安全性 新冠病毒疫苗的研制正在積極進(jìn)行，目前研發(fā)的疫苗包括滅活病毒疫苗、基因工程亞單位疫苗、重組病毒載體疫苗、核酸疫苗等，通過產(chǎn)生針對病毒（刺突蛋白）的特異性抗體，達(dá)到滅活病毒、病毒RNA 或DNA 的目的。應(yīng)用疫苗防病、治病的同時，所誘發(fā)抗體是否對生殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能存在負(fù)效應(yīng)，也是必須重視的問題［28-29］。此外，還要考慮疫苗的可逆性，以備接受了疫苗、過后有生育需求者，能為他們提供中止疫苗效能的措施，從而提高生殖安全性。

4 結(jié)語

新冠病毒感染與男性生殖力損傷的相互關(guān)系，是一個全新的研究領(lǐng)域。應(yīng)開展新冠病毒感染與男性生殖力相關(guān)的各方面研究，尤其要充分闡明病毒是否直接損傷睪丸。目前的研究顯示了睪丸存在病毒可與之結(jié)合的分子基礎(chǔ)，也有幾項新冠病毒感染與精液、睪丸、生殖激素檢測的初步報道，但形成廣泛認(rèn)同的定論尚需時日，也可能日后存在多種觀點和見解。筆者的思考認(rèn)為，新冠病毒若發(fā)生對睪丸直接損傷是有條件的，類似于睪丸發(fā)生精子免疫是在某些條件下才會產(chǎn)生抗精子抗體，這些條件會體現(xiàn)出睪丸發(fā)生感染的獨特性；新冠病毒若損傷睪丸，直接證據(jù)之一在睪丸免疫損傷（免疫病理，抗睪丸細(xì)胞或精子抗體），睪丸局部免疫防御機制會受到嚴(yán)重破壞。更多臨床標(biāo)本的分析、各類試驗技術(shù)的應(yīng)用、有效動物模型的建立，將會揭示出新冠病毒感染與男性生殖力損傷的本質(zhì)。