精子如何製造?
精子从製造到出厂会经过睪丸、副睪、输精管、储精囊、前列腺等器官，其中精子在睪丸的曲细精(Seminiferous tubule)内製造，曲细精管除了精细胞以外还有另外两种细胞，一种為史托利细胞(Sertoli cell)保护精原细胞的基质组成；另一种為莱氏细胞(Leydig cell)负责製造睪固酮(Testosterone)。
男性进入青春期后，脑下垂体前叶开始分泌滤泡刺激素(FSH)、黄体激素(LH)及肾上腺皮质素，滤泡刺激素会刺激史托利细胞提供大量睪固酮与养分给精原细胞，以利曲细精管内的精子製造，那这些睪固酮又源自何处呢？此时就需要LH刺激莱氏细胞合成睪固酮，睪固酮除了作用于睪丸的精子製造外，也作用于身体其他部分，比如肌肉量增生、骨密度提高、毛髮量增多、肩膀变宽等，即所谓第二性征的出现。
在睪丸的曲细精管内，精原细胞(Spermatogonium)会发育為初级精母细胞(Primary spermatocyte)，初级精母细胞便会在史托利细胞内受到滋养，逐渐由初级精母细胞(2n)、二级精母细胞(1n)减数分裂為精细胞(Spermatid, 1n)，精细胞一开始时呈圆形且没有尾巴，然后会逐渐椭圆长型化，且像蝌蚪一样会长出尾巴，此时才是具活动力的精子(Spermatozoa)，即俗称的精虫。之后进入副睪，约 18 至 24 小时后，精子头部的细胞膜会进行醣蛋白、磷脂质修饰，变成活动性强的精子，开始其强而有力的摆尾运动，经过大约 2 星期后会到储精囊，如有遇到射精冲动时，储精囊便会收缩将这些精子及精液排到射精管中，顺著尿道而排出男性体外。
怀孕不只是女性的事，男性也有虫虫危机？
怀孕的前提是必须要有一颗健康的胚胎出现，胚胎是经由卵子受精而来，正常情况下，精子会在输卵管中与卵子相遇，过程中除了女性生殖道要畅通无阻外，精子的数量够不够、活动力好不好也是关键因素，而常见的男性不孕症有重度精虫稀少症(Severe Oligospermia)、无精症(Azoospermia)等，其中以无精症最為严重。
无精症的原因可分為阻塞性和非阻塞性两大分类：
阻塞性原因：
- 先天性无输精管症(Congenital Bilateral Absent of the Vas Deferens，简称CBAVD): 发生率占所有男性不孕症的1-2%，研究显示囊性纤维症(Cystic Fibrosis)、囊性纤维基因(CFTR gene)突变好发此症，95%囊性纤维症(Cystic Fibrosis)男性都具有先天性无输精管症表征，而且这95%先天性无输精管症男性都具有囊性纤维基因(CFTR gene)突变。
- 后天性输精管系统阻塞
- 淋病、披衣菌或肺结核菌引起之副睪、输精管、前列腺或精囊发炎
- 外科手术(阴囊水肿手术、疝气手术、骨盆腔手术)外伤
- 输精管结紮
- 逆行性射精: 射精过程中，膀胱颈因為疾病、交感神经受损关係无法配合紧闭，精液从前列腺尿道直接进入到膀胱内，并于排尿时再与尿液混合一起排出。可能成因: 糖尿病、脊随伤害、所有可能伤及交感神经的手术后遗症(脊随手术、摄护腺肥大、腹部/骨盆手术)等
非阻塞性原因：
- 染色体异常，如克林费氏症(Klinfelter syndrome)、透纳氏症(Turner syndrome)、Y染色体缺失(BYP2/AZFc gene deletion、赛托利细胞症候群(Sertoli cell only syndrome)...)
- 内分泌荷尔蒙问题：包括黄体激素(LH)、滤泡刺激素(FSH)分泌不足、泌乳激素(PRL)过高、睪固酮(Testosterone)不足、下视丘病变、脑下垂体肿瘤等。
- 先天生理构造异常，如隐睪症(Cryptorchidism)、双侧性无睪症(Bilateral anorchia)、努南氏症候群(Noonan Syndrome)
- 后天性睪丸生殖上皮损伤：如腮腺炎性睪丸炎、精索静脉曲张、放射线或化疗导致睪丸功能丧失，或生殖细胞发育停滞。
※不能排除同时有阻塞性及非阻塞性无精症状况
男性不孕症如何评估?
- 病史了解：职业、工作环境、疾病史、心理障碍…等，可以从中发现是否有影响性能力的病史产生。
- 生理学检查：从外观观察生殖器官，有无阴囊上精索静脉曲张、睪丸是否有萎缩、是否有未下降的睪丸(隐睪症)…等。
- 实验室检查：
- 精液分析(Semen analysis): 评估精液量、浓度、黏稠度、精虫活动力、前进性及精虫型态是否正常，由于会因為检查时间身体状况的不同而有所误差，因此精液分析检查必须要有两次以上不正常的结果才能判定為男性不孕症。
- 血液荷尔蒙检查: 睪丸造精功能受到下视丘-脑下垂体-性线轴(Hypothalumus-pituitary-gonad axis)正常平衡的调控，透过血液荷尔蒙检查得知是否為原发性(性腺)或次发性(下视丘、脑下垂体)造精功能障碍。
- 常见检查结果:
A. 滤泡刺激素、黄体激素、睪固酮皆偏低: 下视丘异常、脑下垂体肿瘤等原因造成低性腺激素性的性腺功能低下(Hypogonadotropic hypogonadism)，进而导致下游的性腺细胞没有接收到滤泡刺激素、黄体激素刺激，无法发挥出原本正常的造精功能，属次发性造精功能障碍。
B. 滤泡刺激素/黄体激素高、睪固酮偏低: 睪丸本身造精功能失常，属原发性造精功能障碍。
C. 滤泡刺激素、黄体激素、睪固酮皆正常: 阻塞性无精症，造精功能正常但精子因阻塞性问题无法顺利排出。
D. 泌乳素高: 下视丘异常、脑下垂体巨大腺瘤、脑下垂体微小腺瘤等原因造成高泌乳血症，高量泌乳素会抑制滤泡刺激素、黄体激素分泌，导致下游性腺功能失常。
- 精液分析(Semen analysis):
- 睪丸切片(Testes biopsy)：属高侵入性的检查，常用在无精症(Azoospermia)患者身上。
检查结果：
A.可能是正常组织，表示有正常的精子形成，可能是精子在输送的途中受到阻塞。
B.精细胞缺少，有一部分人是先天性染色体上出了问题，根本没有办法製造出精细胞，如克林费氏症、赛托利细胞症候群；有些人是后天性睪丸细胞受损，如青春期腮腺炎感染。
C.精虫稀少，可能过去受到发炎、化学物质或癌症的干扰而造成精虫稀少。
D.精虫生长停止，可能是脑下垂体刺激不足、荷尔蒙异常(滤泡刺激素、黄体激素、睪固酮不足)。
延伸阅读 - 精子DNA损伤率指标 (Sperm DNA fragmentation index, Sperm DFI)
在常规精液分析检查中，大多就精子本身的外观、活动力高低去评估，并无法看见精子内部DNA是否有断裂、毁损的风险；不幸的是，内含受损DNA的精子仍具有与卵子受精的能力，即使卵子受精成功变成胚胎了，后续仍有可能因胚胎品质不良而流产，现今已有许多研究指出高精子DNA损伤率(Sperm DFI)常伴随高流产率(Miscarriage rate)发生。
是甚么会造成精子DNA断裂呢?
这些不良因子都会产生过多的氧化自由基(Reactive Oxygen Species, ROS)，使得精子在製造前、製造后接触到这些氧化自由基，在高度氧化压力的环境下，精子DNA完整性就有可能被这些氧化自由基所破坏，所以平常就应该多留意生活周遭有没有这些高风险因子，尽可能地避开高风险因子才是上上之策。
Reference:
- The effect of sperm DNA fragmentation on miscarriage rates: a systematic review and meta-analysis. Human Reproduction, Vol.27, No.10 pp. 2908–2917, 2012
- Clinical Relevance of Oxidative Stress and Sperm Chromatin Damage in Male Infertility: An Evidence Based Analysis.
- Comparison of chromatin assays for DNA fragmentation evaluation in human sperm. Journal of Andrology, 27:53-59.
- Congenital Bilateral Absence of the Vas Deferens as an Atypical Form of Cystic Fibrosis: Reproductive Implications and Genetic Counseling. Journal of Andrology. 2018 January ; 6(1): 127–135. doi:10.1111/andr.12450.
