科学前沿男性避孕方法的研究概况和可行性

目前，大量研究致力于安全、有效、可逆的男性避孕药（方法）。但是，当前已应用的男性避孕方法还局限于传统的体外排精、输精管节育术和使用避孕套等。理想的男性避孕方法应该具备以下三个基本的条件：效果可靠；具有可逆性；具有特异性、安全性，不影响机体的其他功能，如不引起内分泌失调、不影响性功能和第二性征等。随着从不同角度对精子结构与功能相互关系研究的全面展开，人们对男性避孕的研究覆盖了从精子发生、精子成熟、射精、精子获能和顶体反应到精卵结合的全过程。本文就近期男性避孕各方面的研究进展及其原理和可行性作一综述。

抑制精子生成精子发生位于睾丸的曲细精管，包括生精细胞、管周细胞和支持细胞。精子发生的全过程都受到下丘脑–垂体–睾丸性腺轴的调节，另外，睾丸局部的自分泌、旁分泌调节机制在睾丸的生精功能调控中也起到重要的作用。因此，抑制精子生成有两个途径，即改变精子生成所必须的内分泌环境和改变精子生成所必须的功能性结构。

1改变精子生成所必须的内分泌环境

1.1干扰卵泡刺激素（FSH）作用早期研究已经初步证明FSH和FSH受体（FSHR）的相关疫苗可引起雄性恒河猴和人类志愿者的可逆性生精障碍及不育，免疫应答过程可持续60~90d，受试者的血浆睾酮水平和性功能在免疫过程中不会受到影响，亦未见其他不良反应。

遗憾的是，该种方法在实用性上仍存在问题，包括大面积使用重组FSH的可行性、免疫应答的个体差异性、由于结构同源性与其他激素产生非特异性交叉应答的可能性等等。

1.2阻断内源性睾酮的生成进而阻碍精子生成——男性激素避孕男性激素避孕是发展较早，目前较为成熟的一种避孕手段。睾酮衍生物可反馈性作用于下丘脑，抑制垂体释放FSH和促黄体生成素（LH），从而降低睾丸内睾酮的合成。低FSH和睾丸内低睾酮水平，诱导精子发生障碍或完全停滞，达到避孕目的；同时给予外源性睾酮维持性功能和男性性征。

1.2.1长效睾酮衍生物庚酸睾酮(testosteroneenanthate)和正丁基环己基羧酸睾酮(testosteronebuciclate)的人体临床试验结果表明，可完全抑制精子生成，但药动学结果不理想。长效十一酸睾酮(testosteroneundecanoate)比庚酸睾酮有明显优越的药动学效应，能更有效地抑制精子的发生。目前我国十一酸睾酮茶树油肌注注射剂多中心Ⅲ期临床研究结果表明，每月注射或mg的十一酸睾酮茶树油注射液能安全有效、可逆、稳定抑制我国男性精子产生，避孕有效率达98%，无明显不良反应。

1.2.-去甲基睾酮衍生物睾酮衍生物在代谢过程中通过5α-还原酶转化为双氢睾酮，双氢睾酮可增加良性前列腺增生的发病几率，加剧前列腺癌的病情，导致男性激素性秃发和痤疮的发生。研究人员开发了一系列19-去甲基睾酮衍生物，这些衍生物在代谢过程中被芳香化酶转化为雌二醇，而不被5α还原酶转化为双氢睾酮，因此不会加重前列腺负担。此类药物包括7α,11β-二甲基-19-去甲睾酮（dimethandrolone,DMA）、11β-甲基-19-去甲睾酮（11β-methyl-19-nortestosterone,MNT）和7α-甲基19-去甲基睾酮（7α-methyl-19-nortestosterone,MENT）等。

1.2.3雄激素与孕激素合用睾酮与孕激素合用可通过其各自独立的下丘脑–垂体的负反馈抑制调节促性腺激素的分泌，进而导致精子发生停滞，具有协同或叠加的效果。常用的孕激素有长效醋酸甲孕酮(depotmedroxyprogesteroneacetate,DMPA)、左炔诺孕酮(levonorgestrel,LNG)、庚酸炔诺酮（norethisteroneenanthate,NETE）、醋酸环丙孕酮(cyproteroneacetate,CPA)、去氧孕烯和依托孕烯（etonogestrel,ENG）等。

1.2.4促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasinghormone,GnRH)类似物GnRH类似物(包括激动剂GnRH-A和拮抗剂GnRH-At)可使FSH和LH分泌减少，从而使精子发生停滞，随后延迟补充小剂量睾酮以维持男性正常功能。但由于GnRH类似物价格昂贵，需要每日注射长期给药，同时GnRH也会作用于非生殖器官中，难以广泛应用。

1.3雄激素受体调节剂雄激素并不是直接作用于生精细胞发挥调控作用的，而是通过睾丸内分布较广的雄激素受体(androgenreceptor)介导进行间接地调控。近期研究发现，部分人工合成的非类固醇类选择性雄激素受体调节剂(selectiveandrogenreceptormodulators,SARMs)有望用于男性避孕。SARMs具有可口服、存在雄激素受体特异性、对前列腺作用轻微、无甾体激素相关的不良反应、对下丘脑–垂体–睾丸性腺轴影响很小或无影响等优点。近期报道了一种选择性雄激素受体激动剂，(S)-3-(4-chloro-3-fluorophenoxy)-2-hydroxy-2-methyl-N-(4-nitro-3-trifluoromethylphenyl)propionamide，简称C-6。C-6的口服生物利用度达到76%，雄性大鼠给药2周后血浆睾酮浓度明显下降，10周后可显著抑制精子发生。另一种SARMs药物(S)-N-(4-cyano-3-trifluoromethyl-phenyl)-3-(3-fluoro,4-chlorophenoxy)-2-hydroxy-2-methyl-propanamide，简称S-23，在对雄性大鼠单独给药2周后，LH水平下降50%；与苯甲酸雌二醇联合用药10周后，三分之二的雄鼠表现为无精子症，全部实验对象都失去生育能力。其避孕效果具有可逆性，停止给药d后生育功能完全恢复。

1.4以睾丸特异性结构域蛋白BRDT为靶点的避孕药物美国学者近期报道称，一种原本用来治疗癌症的小分子药物JQ1有望成为新一代的男性避孕药物。他们发现雄性小鼠连续3或6周，每日注射给予JQ1后，曲细精管面积、睾丸体积、精子数量和活力都显著下降，但激素水平未发生变化，精子数量的下降程度与给药剂量和时间长短有关。而停药一个月内，雄性小鼠就具备了生殖能力，生殖器官和精子的各项指标在停止给药4个月后与对照组持平，标志着生殖能力的全面恢复。JQ1避孕作用是通过抑制睾丸特异性结构域蛋白BRDT的功能产生的。研究表明BRDT是精子染色质重建易位的关键成分，BRDT存在于细胞核内并识别高度乙酰化组蛋白进而使得精子的染色质结构变得致密。小分子药物JQ1通过结合在BRDT上干扰了这个过程。这项研究证明了BRDT蛋白是极具潜力的男性避孕靶点，但是因为JQ1还会影响到BRD4等其他结构类似的一系列蛋白，因此在应用于人体前，还需要寻找一种只针对BRDT蛋白起抑制作用的药物。

1.5视黄酸受体(retinoicacidreceptor，RAR)拮抗剂视黄酸(RA)是脊椎动物的生殖所必需的一种物质，而在雄性动物体内，RA对于维持睾丸组织的正常结构和功能发挥着重要的作用。缺乏RA将导致精子产生的停滞和曲细精管组织的退化。科学家们推测使用RAR拮抗剂干扰RA的信号传导通路有望减少精子生成，达到避孕的效果。但是，需要注意到的是，这种方法目前尚不能靶向性地阻断生殖器官内的RA信号传导，可能干扰RA在其他器官的正常功能，产生不良反应，因此其可行性尚存疑问。

2改变精子生成必须的功能性结构

2.1以支持细胞为靶点的男性避孕方法

2.1.1吲唑羧酸衍生物1-氢吲唑-3-羧酸是肿瘤治疗药物氯尼达明中间体，其许多衍生物因具有生物活性而用做各种药物，如男性避孕药、胃药、抗关节炎药、抗肿瘤药等。经高通量筛选发现男性避孕效果较高的有：AF（又名adjudin）、gamendazole、AF等。

此类药物的作用靶点是生殖细胞的细胞间连接，可引起细胞骨架肌动蛋白的聚集和解聚，导致支持细胞与精子细胞间黏附功能降低，可逆地诱导未成熟精母细胞以及精子细胞从生精上皮丢失，但不影响精原细胞，从而导致不育。一旦药物在体内完全消除，精原细胞可重新开始精子发生，即可恢复生育能力。

2.1.2茚并吡啶类茚并吡啶类化合物CDB-是另一很有潜力的非甾体男性避孕药。CDB-的作用靶点位于支持细胞，可引起支持细胞粘连蛋白的异常分泌，导致生殖细胞从生精上皮丢失。

2.1.3棉酚棉酚作用于睾丸生精上皮，可诱导精子细胞和精母细胞编程性死亡，但由于存在严重的低钾血症等不良反应被禁用。

2.2作用于血睾屏障的男性避孕手段支持细胞之间接近基底水平的紧密连接是血睾屏障主要结构成分，在精子发生过程中，细线前期和细线期精母细胞必须不断从曲细精管上皮的基底部穿越血睾屏障向腺腔部分迁移，并分化为单倍体精细胞。如果能干扰支持细胞间的连接，势必使正常的精子排放受到影响，这可能成为男性避孕措施的有效途径。

睾丸总是处在低于腹腔温度的环境温度(34℃左右)，目前已证实适宜的睾丸局部物理加热是安全和可逆抑制精子发生的方法，但单独应用此方法并不能达到完全抑制精子发生的效果。睾丸温度平均每升高一度，精子生成下降14%。热浴处理可导致TGF-β、Wt-1、AR蛋白等支持细胞联结因子表达发生可逆性变化，导致血睾屏障通透性可逆性增大，同时高温可诱发支持细胞两种蛋白激酶ERK1和ERK2的磷酸化和导致支持细胞微循环的改变，因此推测血睾屏障通透性的可逆性增大和支持细胞去分化是诱发精细胞凋亡的重要原因。单独改变睾丸的温度，避孕效果并不稳定，个体差异较大，而睾丸热浴或加热避孕内裤再结合激素补充疗法有望得到较好的避孕效果。

阻碍精子成熟达到避孕效果精子在曲细精管内生成以后并不具备受精能力，还需在附睾内逐步获得运动和受精能力。在附睾头部的精子无活动力并显示异常游动，倾向以环状方式前进。当它们通过附睾时，其泳动能力变为单一方向性，同时精子质膜的表面特征也发生了重要变化。

1免疫法作用于附睾内的特异蛋白附睾分泌的各种特异蛋白对精子成熟过程中细胞膜的变化和前行能力的获得起重要的调节作用。采用免疫手段妨碍特异蛋白的正常作用可对精子的成熟达到抑制作用，进而产生避孕效果。

近期有科学家报道了一种可成功使雄性灵长类免疫避孕的蛋白——附睾蛋白酶抑制剂(epididymalproteaseinhibitor，EPPIN)。其作用机理可能是精子表面和精液中的EPPIN可与精液凝固蛋白结合，进而维持精液微环境，保护精子免受阴道环境的损害。另外其作为蛋白酶抑制剂参与保护精子蛋白酶对附睾上皮细胞的损害，间接在精子成熟中起作用。EPPIN疫苗可干扰EPPIN与精液凝固蛋白的相互作用及其对附睾上皮的保护，影响了精子成熟及射精后固化，从而发挥抗生育作用。

25α-还原酶抑制剂附睾结构和功能的维持高度依赖于雄激素的存在，研究发现在附睾是双氢睾酮，而非睾酮起主要雄激素作用。5α-还原酶是催化睾酮向双氢睾酮转化的一种酶，口服5α-还原酶抑制剂度他雄胺可使血清睾酮水平上升,而双氢睾酮水平下降。

3抑制精子Ca2+聚集已有研究表明精子的Ca2+聚集作用对精子成熟、获能和顶体反应起主导作用，进而直接影响雄性受精和生育力，附睾头中部有表达的Binlb蛋白可通过激活精子膜离子通道而促进Ca2+吸收，引发未成熟精子获得运动能力。Ca2+通道阻滞剂，如硝苯地平或Binlb抗体，可抑制Binlb的这种诱导作用，进而影响精子的成熟。

4雌激素受体抑制剂雌激素对维持雄性生殖道结构和功能的完整同样发挥着重要作用。因此使用雌激素受体抑制剂，干扰雌激素活性有可能达到避孕目的。但是由于雌激素受体存在于除附睾外包括大脑在内的多个部位，除非能够发现一种靶向作用于附睾的特异性雌激素受体抑制剂，这种避孕途径还有待于发展。

干扰精子获能和受精哺乳动物刚射出的精子不能直接使卵受精,必须经过雌性生殖道后才能受精,该过程为精子的获能。获能作用主要是使精子超活化,为顶体反应和入卵作好准备。

1顶体和顶体酶抑制剂顶体酶存在于精子顶体内膜及赤道部膜上，通常以无活性形式存在，当精子头部进入卵透明带时，顶体酶原才被激活为顶体酶。已有研究表明：TLCK（盐酸-N2-对甲苯磺酰-L-赖氨酸甲基甲酮）、KF-（4-胍基苯甲酸盐）、棉酚、甲氧滴滴涕等化合物具有一定的抑制人精子顶体酶活性。在精子发生过程中，葡萄糖神经鞘酯（GSLs）是必不可少的一类营养物质，而烷化亚氨基糖(NB-DNJ)可以抑制体内合成GSLs必须的神经酰胺特异性葡萄糖基转移酶，进而导致生成的精子出现顶体畸形或顶体缺失。

2干扰精子获能CatSper是近来发现的一类仅存于精子鞭毛上的阳离子通道蛋白，能作为Ca2＋内流的通道参与精子超活化过程。CatSper1是免疫避孕及男性不育研究的理想靶点。CatSper抗体（H-）与精子共培育1h后即可观察到精子前行能力下降，5h后精子活力下降。将小鼠精子与H-共培育后进行人工受精，成功率仅为对照组的28%。

3抗精子免疫避孕抗精子免疫包括抗精子体液免疫（抗精子抗体）和抗精子细胞免疫。已有大量的实验和临床资料证实抗精子抗体可致不育，在不育患者中约占10%~30%。因此，可以选取精子表面蛋白抗原制备抗体疫苗用于避孕。

屏障避孕及其他

1外用避孕药具和外用杀精避孕药目前，最常用的男用避孕药具还仅局限于避孕套。但是在此基础上人们还发明了很多新式的男用避孕器具，比如睾丸加热内裤、输精管节育器，还有目前已经上市的Pro-Vas，Pro-Vas可以夹住输精管，通过持续的压力阻止精液排出。此外，可摇控的超声波发射装置，比如超声避孕手机也正在研发中。

传统的外用杀精子药多为非离子型表面活性剂，如壬苯醇醚，通过降低精子脂膜表面张力、改变精子渗透压而杀死精子或导致精子不能游动。抗精子抗体可作为阴道内杀精子剂，在体外、阴道和子宫内都能够完全凝集和制动精子,可以阻止精卵融合。

2输精管节育输精管节育包括：输精管粘堵、输精管结扎、非阻塞性输精管节育器等。直视钳穿法输精管结扎术(NSV)是20世纪70年代出现的男性节育方法。随后，输精管节育术逐渐向可接受性和可复性提高的方向改进，如输精管氩离子激光凝堵绝育术。向输精管内注射鱼肝油酸钠、聚氨基甲酸酯、苯乙烯马来酸酐共聚物等从而堵塞精子通路可作为一种可逆性男性节育手段。输精管阻断或堵塞的方法在闭塞输精管管腔后，会引发一系列难以避免的不良反应，如附睾液瘀积、精子肉芽肿和抗精子抗体反应等。因此，一系列的非阻塞性输精管内过滤节育装置，又称为男性节育环，陆续开始发明并研究，部分已完成临床试验上市。

3超声避孕法早在20世纪70年代就有研究指出对睾丸进行一定剂量的超声扫射能导致睾丸中的生殖细胞骤降。至少需要频率为3MHz，强度为2.2W?cm-2，时长15min的超声，才能够将全部精母细胞和精子细胞损耗掉。

3其他男性避孕药物随着对中药药理作用进一步研究，发现一些中草药或植物提取物具有干扰精子生成或杀灭精子的作用，同时也为治疗男性不育提供依据，如雷公藤、芸香、番木瓜籽、三羟异黄酮等。但目前中草药抗生育仅限于实验研究，其避孕原理及临床应用还需进一步探讨。

总结当前的男性避孕领域逐渐向免疫学领域和分子领域扩展，很多有望应用于男性避孕的靶点被陆续发现并进行研究。FSH抗体疫苗、以支持细胞细胞间连接为靶点的吲唑羧酸衍生物、小分子药物JQ1、妨碍精子正常成熟和获能的EPPIN疫苗和NB-DBJ\抗精子抗体疫苗等都是具有较大发展潜力的避孕方法，但是其中大部分都还在临床前研究阶段，在安全性、可逆性、有效性等方面仍然需要进一步的大量研究，推广应用还需要很长一段时间。目前，男性激素避孕的方法已经过了大量临床实验，验证了其安全性和有效性，十一酸睾酮、MENT等睾酮衍生物可以通过埋植剂等方式缓释给药从而维持较长时间，部分制剂可望于近期上市，因此男性激素避孕最有可能较快地成为广为接受的安全、有效避孕方法。总之，男性避孕近年来在基础原理和临床研究等方面都取得了较大的进展，前景广阔。