《Biological Trace Element Research》：Sperm-Associated Mercury Species Levels Determine Its Impairment: Evidence from Paired Analyses of Whole Semen and Seminal Plasma
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既往研究关于汞（Hg）与精液质量之间的关系结果存在矛盾，部分原因在于大多数研究依赖间接生殖生物标志物（如全血、头发），且没有研究检测汞物种以了解其与精液质量的具体关联。本研究中，研究人员在香港收集了250名26-63岁男性配对的全精液和精浆样本。两种基质中的总
既往研究关于汞（Hg）与精液质量之间的关系结果存在矛盾，部分原因在于大多数研究依赖间接生殖生物标志物（如全血、头发），且没有研究检测汞物种以了解其与精液质量的具体关联。本研究中，研究人员在香港收集了250名26-63岁男性配对的全精液和精浆样本。两种基质中的总汞（THg）和甲基汞（MeHg）水平被定量测定，无机汞（iHg）水平通过THg与MeHg的差值计算得出。研究人员应用逻辑回归和线性回归检验汞水平与精液质量参数之间的关联，包括正常形态率、总活动力以及异常精液参数数量。据研究所知，这是首次报道人类全精液和精浆中汞物种浓度（THg、MeHg、iHg）的研究。研究人员发现，全精液和精浆中的汞主要以iHg形式存在（65-70%）。有趣的是，全精液中MeHg水平的升高伴随着精液质量的改善。相反，研究人员清楚表明，当标准化至总精子计数时，iHg和MeHg均与精子形态和活动力损伤呈正相关。该研究阐明了一个长期存在的问题，即汞含量如何与精液质量相关，研究结果证明iHg而非MeHg是主要存在形式，而与精子细胞相关的汞是其对男性生殖系统毒性的关键决定因素。
该研究围绕环境重金属汞（Hg）对男性生殖健康的影响展开，发表于《Biological Trace Element Research》。研究背景在于，不孕不育已成为影响全球8-12%育龄夫妇的严重公共卫生问题，其中男性因素占20-30%，但男性不育的具体原因诸多且尚不完全清楚。环境和职业性有毒化学物质暴露已被视为重要风险因素。汞作为一种可通过大气长距离传输的自然元素，在环境中可经微生物转化为高毒性的甲基汞（MeHg），并沿食物链生物放大。尽管动物实验一致表明汞化合物可损害男性生殖功能，包括扰乱精子发生、降低精子活动力及造成曲细精管组织病理损伤，但将这些发现转化至人类群体仍有限且具挑战性。
既往临床研究尝试将人体组织样本中的汞测量与精液参数相关联，但结果矛盾：部分研究发现男性亚不育与头发总汞（THg）水平显著相关，或精液THg与精子形态畸变和活动力异常呈正相关；而另一些研究则未发现血液THg与精液质量的明确关系，甚至有研究显示THg与精子浓度、活动力呈正相关。这些矛盾结果的产生，部分由于大多数研究仅测量THg而未区分汞物种，且依赖血液、头发等间接生物标志物，而非直接检测精液基质。鉴于人类精液是由精子和精浆组成的复合液体，两者源自不同的解剖学腔室，汞分布特征可能存在差异，因此研究人员假设区分无机汞（iHg）和甲基汞（MeHg）的具体形式将有助于厘清汞对精液质量的模糊作用。
研究人员在香港开展了一项针对250名26-63岁男性的研究，这些受试者因生育评估在威尔士亲王医院男科实验室接受常规精液分析。香港作为全球人均鱼类消费量第七高、亚洲第二高的地区，为研究高海鲜摄入人群的汞暴露提供了理想模型。研究人员首次同时检测了配对全精液和精浆样本中的THg和MeHg浓度，并通过差值计算iHg水平，进而评估不同汞物种与精液质量参数的关联。
研究样本来源于2023年4月至2024年8月期间在香港中文大学威尔士亲王医院男科实验室接受精液分析的香港居民。排除标准包括无精子症、已知影响精液参数的男科疾病（如AZFc微缺失、腮腺炎性睾丸炎、严重精索静脉曲张、隐睾、睾丸扭转或阴囊损伤史、先天性双侧输精管缺如、泌尿生殖道感染）、服用影响精液的药物（类固醇、非那雄胺、钙通道阻滞剂）、恶性肿瘤病史、已知精神障碍、药物滥用以及拒绝捐献样本者。精液样本通过手淫法采集，禁欲2-7天，依据世界卫生组织第6版指南进行手动分析，评估指标包括精子浓度、活动力（前向活动力、非前向活动力、不动）和正常形态率（Diff-Quik法，×1000油镜）。对于总活动力低于40%的样本，额外进行伊红-苯胺黑染色检测精子存活率。
汞分析方面，全精液样本经涡旋混匀后，一部分用于THg和MeHg直接分析，另一部分经3000×g离心10分钟获取精浆。THg通过热分解-原子吸收光谱法（MA-3000）测定，MeHg经硝化消化后采用四乙基硼酸钠乙基化，以Tekran 2700自动甲基汞分析仪检测。方法检测限均为0.01 μg/L（10 ng/L）。统计分析采用Mann-Whitney U检验比较正常与差精液质量组间的汞水平差异，Kruskal-Wallis检验结合Bonferroni校正用于多组比较，并构建单变量序数逻辑回归模型以异常参数数量为结局评估汞暴露与损伤负担的关联，同时采用Spearman秩相关和线性回归分析汞物种与精液质量参数的相关性。关键创新指标"每10?精子汞量"通过精液汞浓度×精液体积得到每次射精总汞量，再除以总精子计数计算，并经log?转换进入模型，以logit转换的正常形态率和总活动力为结局变量，构建了 crude模型（Model 1）、调整总精子计数的主模型（Model 2）以及分解分子分母的模型（Model 3）。
研究结果显示，250名参与者中93人精液质量正常，157人质量较差（至少一项参数低于参考限）。全精液THg平均为0.35±0.23 μg/L，精浆为0.28±0.19 μg/L，约80%的THg存在于精浆中。汞形态分析显示，iHg占全精液THg的65%、精浆THg的70%，MeHg仅占约35%和30%。值得注意的是，正常质量组的精液MeHg水平显著高于差质量组（p<0.01），而THg和iHg无显著组间差异。按异常参数数量分组的Kruskal-Wallis检验仅精液MeHg显示显著整体差异（p=0.001）。序数逻辑回归显示，较高的精液THg和MeHg与较低的严重损伤几率相关（THg: OR=0.350, p=0.005; MeHg: OR=0.439, p=0.003），精浆THg同样呈负相关。
Spearman相关分析揭示，精液THg和MeHg与精子浓度、总精子计数呈正相关（如精液MeHg: r=0.38与浓度，r=0.35与总精子计数），精液和精浆MeHg与正常形态率呈适度正相关（r=0.26和0.21），与头部异常率呈负相关。然而，当汞标准化至每10?精子后，模式发生显著变化： crude模型中，THg、MeHg、iHg每10?精子均与正常形态率和总活动力呈负相关（正常形态β分别为-0.335、-0.301、-0.283，均p<0.001）；调整总精子计数后，负相关仍显著但减弱（MeHg: β=-0.117, p=0.003；iHg: β=-0.141, p<0.001；THg: β=-0.218, p<0.001）。总精子计数本身与正常形态率呈正相关。对于总活动力， crude模型中三者均呈负相关，但调整后iHg不再显著（p=0.245），THg（β=-0.078, p=0.020）和MeHg（β=-0.080, p=0.006）仍显著。分解模型显示负性信号追踪分子（每次射精总汞量），而分母（总精子计数）保持独立正相关。以中位正常形态率3.4%计，THg/MeHg/iHg每10?精子翻倍对应正常形态率分别下降-0.65、-0.36、-0.43个百分点；以中位总活动力54%计，THg和MeHg翻倍分别导致-1.94和-1.99个百分点的下降。将这些预测变化应用于队列，THg标准化后正常形态率低于参考限的患病率从51.4%升至69.6%，而总活动力低于参考限的患病率仅从12.4%微升至14.0%。
讨论部分，研究人员首先指出全精液和精浆中iHg占比（65-70%）远高于头发（约10-20%）和全血（约25%）中的常见比例，但低于尿液（>98%）。通过与不同参考人群尿汞水平比较，排除了香港背景iHg暴露异常高的可能性，并提出两种机制解释：一是iHg可能来自直接无机汞暴露、元素汞（Hg?）氧化以及MeHg体内脱甲基化的共同贡献；二是精浆iHg占比（70%）高于全精液（65%），提示iHg相对更集中于精浆，可能源于精囊和前列腺的分泌上皮以类似肾脏的方式主动转运汞-硫醇结合物进入管腔液。
对于浓度基础（μg/L）汞与精液损伤的负相关，研究人员认为这并非汞的保护作用，而是反映了高海鲜消费人群的膳食模式——MeHg暴露伴随的ω-3脂肪酸（EPA和DHA）等有益营养素可能改善精液质量。精液MeHg在此情境下可能作为鱼类摄入的膳食标志物。此外，MeHg与总精子计数的正相关可能与其独特的跨膜转运机制有关：MeHg-半胱氨酸结合物模拟中性氨基酸甲硫氨酸，可通过L型大型中性氨基酸转运体LAT1（在睾丸高表达）穿越血-睾屏障进入生精细胞。
与既往研究比较时，研究人员指出结果差异可能源于：膳食模式和主要汞暴露来源不同、生物基质与男性生殖毒性的相关程度差异、仅测量THg而忽略物种特异性（如精浆MeHg与正常形态相关而THg无关）、研究人群来源不同（一般人群、职业人群或不孕症诊所）、以及暴露水平和范围差异。本研究的关键优势在于首次区分精液基质中的汞物种，并引入每10?精子汞量作为精子细胞水平汞负担的指标。
在讨论汞对精子的负担时，研究人员详细阐述了三类回归模型的设计逻辑：Model 1量化标准化汞与结局的整体关联；Model 2额外调整分母总精子计数以避免比率指标误导；Model 3分解分子分母以明确驱动因素。结果一致表明负性信号追踪分子（总汞量），支持精子细胞水平汞负担作为生殖毒性的稳健代理指标。结合动物实验证据，iHg主要通过诱导氧化应激、耗竭抗氧化防御（如谷胱甘肽系统）、促进活性氧（ROS）生成来损伤精子细胞膜、线粒体和功能蛋白；MeHg则还干扰附睾成熟和储存，并通过内分泌干扰降低血清睾酮和附睾雄激素受体免疫反应性。
研究结论部分明确指出：通过测量配对全精液和精浆中的汞物种水平，研究表明汞暴露指标的解读高度依赖测量方式。基于体积浓度的汞测量（μg/L）在此高海鲜消费人群中可能部分反映鱼类摄入及相关营养状况，从而表现出与损伤严重程度的负相关；但当标准化至精子计数后，更高的汞值与更低的正常形态率和活动力一致相关，提示精子细胞水平存在潜在不良关联。精浆中高iHg比例的来源和决定因素尚不清楚，需要进一步研究。
研究局限性包括：缺乏详细的人口统计学、临床和生活方式信息（BMI、抗生素使用、牙科汞合金、饮酒、环境和职业暴露史、临床记录），饮食信息未在采样时收集，无法调整鱼类摄入量；精液参数和汞测量基于单次横断面快照，可能不能反映长期暴露；样本来自男科实验室的特定人群，可能无法完全代表香港一般男性群体。
未来研究应结合纵向重复生殖样本与其他人体生物标志物（头发Hg反映MeHg暴露时间趋势，尿Hg反映iHg暴露），通过头发分段分析估算精子发生和成熟期的汞暴露，并利用汞稳定同位素分析探索不同精液质量男性的综合汞来源差异。此外，需纳入职业、饮食习惯、鱼类消费、牙科汞合金、环境/职业暴露史、整体健康状况、体重指数以及酒精、传统药物、工业化学品、杀虫剂和农药等共同暴露因素，以减少残留混杂。
