微生物-代谢物轴在特发性少弱精子症中的机制探索及诊断价值研究

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Comprehensive microbiome and metabolome analysis revealed the changes of semen microbial characteristics and metabolic phenotypes in patients with idiopathic oligoasthenozoospermia

本研究通过16S rRNA测序和非靶向代谢组学技术，首次系统揭示特发性少弱精子症（IOA）患者精液微生物群落结构失调与代谢表型紊乱的关联特征。研究发现Dialister、Prevotella等核心菌群与肉碱、磷脂等关键代谢物存在显著相关性，并筛选出酪氨酸代谢、半乳糖代谢等关键通路。该多组学整合分析为IOA提供了新型非侵入性生物标志物组合和精准诊疗策略。

　　

引言

全球约有六分之一的育龄人群受不孕症困扰，其中男性因素约占半数。特发性少弱精子症（Idiopathic Oligoasthenozoospermia, IOA）作为男性不育的主要病因，其发病机制尚未明确。本研究利用多组学技术对IOA患者精液样本进行微生物组与代谢组学整合分析，旨在揭示精液微生物特征与代谢表型的变化规律。

材料与方法

研究纳入40例IOA患者和30例健康生育男性（HP），通过16S rRNA基因测序分析精液微生物组成，采用GC-MS/LC-MS联用技术进行非靶向代谢组学检测。利用Spearman相关性算法构建菌属-代谢物关联网络，并通过KEGG通路富集分析解析差异代谢物的生物学功能。

结果

微生物组特征：IOA患者精液微生物α多样性显著改变，其中单纯弱精子组（IOA-2）物种丰富度最高。在门水平上，拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）等四大菌门占比超90%。属水平分析发现普雷沃菌（Prevotella）在IOA各组中显著富集（P=0.036），而梭菌纲（Clostridia）在IOA-2组特异性富集（LDA>4.0）。

代谢组学特征：OPLS-DA模型有效区分IOA-1/IOA-3组与HP组（VIP>1）。差异代谢物分析显示，IOA-1组中13-羟基十八碳酰肉碱（13-Hydroxyoctadecanoylcarnitine）和磷脂酰胆碱PC(22:6/0:0)表达量下降超10倍，而Porson等代谢物显著上调。KEGG富集分析提示酪氨酸代谢通路最为显著（p=0.0002），涉及L-甲状腺素等7种差异代谢物。

多组学关联分析：微生物-代谢物联合网络揭示Dialister与L-乙酰肉碱、丁香酸等能量代谢相关物质呈强负相关（|r|>0.6）。在IOA-3组中，拟杆菌属（Bacteroides）与1α,25-三羟基维生素D₃等免疫调节代谢物显著正相关。网络拓扑分析识别出Dialister、Prevotellaceae_NK3B31_group等核心节点菌属可能通过微生物-代谢物轴调控精子发生微环境。

讨论

本研究首次绘制了IOA患者精液微生物-代谢物互作网络，发现普雷沃菌等机会致病菌的过度增殖可能通过诱导氧化应激、破坏血睾屏障等机制影响精子质量。差异代谢物主要富集于酪氨酸代谢、ABC转运蛋白等与精子能量供应和膜稳定性密切相关的通路。构建的微生物-代谢物组合诊断模型为IOA的早期筛查提供了新策略。

局限与展望

研究的单中心设计和样本量限制可能影响结论普适性，未来需通过多中心大样本研究验证。16S rRNA测序在功能解析方面的局限性有待宏基因组学补充，而代谢物与精子质量的因果关系需进一步机制实验验证。