解開神奇鋅與精蟲活動力之謎

鋅(Zn) 無疑是最重要之微量元素,科學家發現哺乳動物精液中鋅之含量特別高,進一步研究發現鋅在精蟲之製造過程扮演非常重要之角色
2004-09-22
作者 賴興華 醫師

微量元素是體內需要量極微,但卻不可或缺的礦物質,其定義是每天平均需要量低於100毫克者,其功能除了維持人體之正常運作外,還能調節人體之新陳代謝、刺激免疫系統及活化細胞等,人體內微量元素過高或過低都可能影響身體健康,所以是不容忽視之「關鍵少數」。

從不孕症的觀點看,鋅(Zn) 無疑是最重要之微量元素,科學家發現哺乳動物精液中鋅之含量特別高,進一步研究發現鋅在精蟲之製造過程扮演非常重要之角色,鋅不足會導致人類性腺功能低 下,缺乏第二性徵(Prasad , 1991),在老鼠則表現出曲細精管萎縮,導致造精功能衰竭(Endre , 1990)。

科學研究發現鋅是染色質(Chromatin) 穩定之基本元素。鋅在生理上也扮演精子頭與尾巴連接者之角色,臨床上有些精蟲之頭部與尾巴容易分離(Head-tail detachment)可能與鋅有關。鋅在人類精液中是與前列腺及儲精囊所分泌之蛋白質結合,此類蛋白質以高分子量蛋白質(HMW proteins)為最重要,依分子量大小又可細分為兩種:660kDa及250kDa HMW。

早期的研究對鋅離子與精蟲活動力之影響一直是有爭議的,有些科學家認為精液中鋅含量過高可增強精蟲活動力(Caldamone , 1979),但也有研究報導認為會降低活動力(Danscher , 1978),然而Lewis-Jones於1996年研究1178位不孕症病人之精液,並未發現鋅與精蟲活動力有關連性,所以鋅在男性不孕症的角色還有待進一步探討。

1989 年Carreras及Mendoza研究正常精蟲數者、精蟲稀少者、精蟲無力者、精蟲稀少且無力者、及無精症者五種人類精液,發現只有精蟲無力者精液之鋅 濃度明顯升高。1992年Riffo發現加入不同濃度(0.1~1mM)之鋅於精液中會導致前進性良好之精蟲數減少,而且也會降低精蟲之頂體反應(與受精 有關)之數目,但當移除鋅或將精蟲移至不含鋅之培養液時,前述兩項反應呈現局部可逆性,也就是有些精蟲可恢復其前進性及頂體反應,這項研究暗示我們精液中 過高的鋅對精蟲之前進性及頂體反應是有害的。

科學家進一步研究精液中鋅之含量約為 1 至 1.5mM, 且普遍存在精蟲之頭、尾巴、及中段,這些鋅經過上泳法(Swim-up)處理後會遺失,僅剩中斷粒腺體區可偵測到鋅(Stoltenberg , 1997),為了進一步瞭解鋅所扮演的角色,科學家利用兩種不同之螯合物(Chelator)EDTA(不可通過細胞膜)及DEDTC(可通過細胞膜)來 探討細胞內與細胞外之鋅所扮演之角色,研究發現:

  • 1. 精蟲數稀少且無力者其鋅離子濃度會增加
  • 2. 精液中大量之游離鋅(Free Zn)會抑制精蟲之活動力
  • 3. 降低游離鋅濃度可改善精蟲活動力,尤其是直線快速前進(VSL)之精蟲
  • 4. 降低精蟲細胞內鋅離子濃度會導致精蟲於80分鐘內完全不動

至此,鋅離子對精蟲之影響終於水落石出,換句話說細胞外(精液中)之游離鋅濃度過高會降低精蟲之前進性(Progressive),而細胞內粒腺體鋅離子(Intracellular Mitochondria Zn ion)才是扮演精蟲活動力之關鍵角色。

至於鋅離子一天到底需要多少才夠呢?答案是66毫克,研究發現每天給予5毫克葉酸加66毫克鋅可明顯增加精蟲濃度(約60%)及型態正常者之比率(Wong 2002)。

日常飲食中哪些食物富含鋅呢?鋅其實不難從食物中取得,只要飲食均衡通常都不需額外補充,食物中以海鮮(如牡蠣、蠔…等)、蛋、肉類、全穀類、堅果類之鋅含量最豐富。植物中的植酸及膳食纖維會抑制鋅的吸收,因此動物性食品之吸收率會比植物性食品好。

此外,有些研究認為缺鋅會造成傷口不易癒合、免疫力降低、賀爾蒙合成(如睪固酮)及膠原蛋白形成障礙,進而導致易感染皮膚病(如痤瘡、濕疹、鏈珠菌感染...)、掉髮、糖尿病、慢性疲勞、老化及失憶、陽痿及生殖力降低、指甲有白色斑點及脆指甲...等等病況。過量的鋅其實是有毒的,它會妨礙銅等微量礦物質的吸收代謝,每日攝取量如果超過建議量(健康成年男性每日15毫克,女性12毫克)的 5 至 30 倍(相當於每日 75 至 450 毫克以上),就有可能傷害神經、造血及免疫系統,並且影響膽固醇的平衡,增加LDL(壞的膽固醇)的含量並減少HDL(好的膽固醇)的含量,增加心血管疾病的風險。

微量元素鋅離子始終蒙著一層著神秘色彩,人類對它也存著諸多幻想,本文從男性不孕症之觀點探討其角色,並試著揭開其廬山真面目。

參考資料

  • 1. Human reproduction:vol.13 no.1 pp111~114 , 1998a
  • 2. Molecular Human reproduction:vol. 5 no.4 pp331~337 , 1999
  • 3. Molecular Human reproduction:vol. 5 no.4 pp338~341 , 1999
  • 4. Molecular Human reproduction:vol. 6 no.3 pp215~218 , 2000
  • 5. RBM online:vol. 7comp1, pp52~58 , 2003

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