【摘要】

目的  分析精子DNA碎片指数（DFI）相关研究的作者、机构、国家、引文等科研合作网络，探索精子DFI领域的研究热点及学术前沿。

方法  选择Web of science中SCIE和SSCI收录的论著与综述为研究对象，检索时间从建库开始截止至2024年7月23日。采用软件Citespace 6.4.R1作为可视化分析工具，对纳入研究的作者、机构、国家、引文等进行共现分析，同时对关键词进行突现词探测、聚类分析，并绘制可视化知识图谱。

结果  共纳入1057篇有效文献。近年来，精子DFI领域发文量呈增长趋势，中国、美国、意大利处于领先地位，核心作者群是以Giwercman A为代表的研究团队，贡献最大的机构是Swedish University of Agricultural Sciences，被引次数最高的引文作者是Evenson DP，贡献最大的引文期刊是Fertility and Sterility。关键词的聚类分析显示ICSI、冷冻保存、精液分析、DNA损伤、男性生育力、染色体完整性、胚胎发育、肥胖、诊断等是主要的聚类，突现词探测技术显示应激、基因表达、不育、指数、年龄是近些年突现的关键词。

结论  精子DFI研究自2018年进入快速发展阶段，目前精子DFI研究的热点集中在男性的精液质量分析和生育力评估、精子DNA损伤的发生机制和生物标志物、探索更好的精子冷冻保存方法和改善精子DNA损伤的方法，以及精子DFI在肥胖人群和接受ART助孕患者中的研究，尤其是ICSI和胚胎发育方面。学术前沿可能是探索与精子DNA损伤和不育相关的氧化应激和基因表达。

精子DNA碎片指数（DFI）作为生殖临床中越来越常见的检测指标，在男性生育力评估中已被证明有重要价值，检测适应人群包括但不限于不明原因或特发性男性不育症患者、反复流产夫妇中的男性配偶、具有可改变的生活方式风险因素的男性、患有临床精索静脉曲张的男性，以及人工授精（IUI）或IVF开始之前或失败之后的不孕夫妇以及ICSI后复发性流产的夫妇中的男性配偶。目前，精子DFI的测定方法有精子染色质结构分析（SCSA）、末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记法（TUNEL）、精子染色质分散（SCD）和彗星试验（COMET）等，每种方法各有优缺点。其中，SCSA是应用最广泛的检测方法，在动物和人类研究中得到了广泛应用和验证。

随着医疗技术的不断发展，对精子DFI相关的研究逐渐丰富，但是借助可视化分析工具探索国内外精子DFI领域的科研合作网络、识别研究热点和预测学科前沿类研究仍是空白。CiteSpace作为一款可视化软件，将视觉、数学思维、哲学等进行整合，用于信息可视化和数据分析。本研究收集Web of science中核心数据库收录的精子DFI相关文献，运用Citespace 6.4.R1软件，对该领域的研究进行共现分析、聚类分析以及突现词探测，并绘制可视化图谱，进而探索精子DFI研究领域的科研合作网络、研究重点和前沿。

资料与方法

一、数据收集与筛选  

为保证研究质量，选择数据库Web of science (core collection)中social sciences citation index (SSCI)和science citation index expanded (SCIE)，使用主题检索，经过预检索确定检索词为“sperm DNA fragmentation index”、“sperm DFI”，检索时限为自建库至2024年7月23日。本研究以(TS=(sperm DNA fragmentation index)) OR TS=(sperm DFI)作为检索式进行文献检索，文献类型选择论著和综述，经过去除重复发表文献和与本研究无关的文献后，最终筛选得到1057篇相关文献。将所得结果以“txt”格式导出文献的标题、关键词、摘要、作者、研究机构等信息，并以此作为研究对象，全部导入到CiteSpace 6.4.R1软件中。

根据《关于印发涉及人的生命科学和医学研究伦理审查办法的通知(国卫科教发(2023)4号)》《关于印发《科技伦理审查办法(试行)》的通知(国科发监(2023)167号)》中的豁免伦理审查条款，本研究利用合法获得的公开数据进行研究，不对人体造成伤害、不涉及敏感个人信息或者商业利益，豁免伦理审查。

二、数据处理与分析

首先，选择CiteSpace 6.4.R1软件中WOS数据库下的控制板对原始数据进行格式转化和去重处理，运行后重复文献为0，文献跨度为1997年至2024年。随后，对软件进行参数设置：时间切片设置为“1年”；“Top N”设置为50，即选择每切片内前50个高频节点数据；选择标准为g-index (k=25)，LRF=2.5、L/N=10、LBY=5、e=1.0；节点类型依次设置为研究国家、机构、作者、引文、引文作者、引文期刊、关键词。最后运行数据，分别对研究国家、机构、作者等各个节点进行共现分析，并在layout控制面板分别选择聚类、landscape、突现技术对关键词进行可视化图谱绘制。

由两人独立应用CiteSpace 6.4.R1软件进行文献计量学分析、图谱绘制并解读科学知识图谱。在可视化分析图谱中，协作或联合的关系体现在节点之间的链接，如果中介中心性≥0.1，则表示该节点在网络结构中占有重要的作用，数值越大，其重要性越大。

结  果

一、发文趋势

根据文献筛选标准，本研究共纳入1 057篇文献。精子DFI相关研究的年发文量总体呈增长趋势，2008年以前的发文量较少，2009年至2017年处于缓慢增长阶段，自2018年至今处于快速增长阶段（图1）。

（图1）

二、科研合作网络分析

利用CiteSpace 6.4.R1软件分别运行并绘制国家、研究机构、作者的科研合作网络。

在精子DFI研究的国家共现网络分析中发现，中国是发文量最高的国家，发文206篇；美国位居第二，发文135篇；意大利发文104篇，位居第三；紧随其后的是西班牙、瑞典、伊朗、加拿大等国家。其中美国的中心性最高(0.41)，在国家的合作网络中起到关键作用（图2）。

（图2）

在精子DFI研究的机构共现网络分析中发现，贡献最多研究的机构是Swedish University of Agricultural Sciences，发文35篇；紧随其后的是Lund University、Skane University Hospital、Autonomous University of Madrid、Egyptian Knowledge Bank (EKB)、Cleveland Clinic Foundation等，其中Cleveland Clinic Foundation的中心性是0.23，在机构的合作网络中起到关键作用。

在精子DFI研究的作者共现网络分析中发现，Agarwal A是发文量最高的作者，发文21篇，其研究方向是男性生殖相关疾病的分子机制、生殖流行病学研究和生育力保护等方面，紧随其后的是Salonia A、Morrell JM、Johannisson A、Giwercman A等，但所有作者的中心性均＜0.1。

三、引文的共现分析  

利用CiteSpace 6.4.R1软件分别运行并绘制引文作者、引文期刊、引文的共现分析。

在精子DFI研究的引文作者共现分析中发现，被引次数最高的引文作者是Evenson DP，其研究方向是精子质量评估相关研究、生殖细胞生物学基础研究和男性生殖健康等方面；紧随其后的作者是Agarwal A、Aitken RJ、Zini A、Bungum M等。

在精子DFI研究的引文期刊共现分析中发现，被引次数最高的引文期刊是Fertility and Sterility，紧随其后的是Human Reproduction、Journal of Andrology、Andrologia、Reproductive BioMedicine Online等。

在精子DFI研究的引文共现分析（图3）中发现，被引次数最高的引文是2002年Evenson DP等发表在Journal of Andrology的一篇综述，主要介绍SCSA及其在检测男性不育中精子DNA碎片化方面的作用，并与其他检测精子DFI的技术进行比较；位居第二的是2019年Yang HY等发表在Translational Andrology and Urology的一篇回顾性分析，研究发现精子DFI与精子密度、活力和正常精子形态呈负相关，而与年龄、禁欲时间和不健康的生活方式习惯（吸烟和饮酒）呈正相关；位居第三的引文是2016年Evenson DP发表在Animal Reproduction Science的一篇综述，介绍SCSA的起源、方法和应用，比较与其他精子DFI检测方法的优缺点，并探讨精子DFI与生育能力的关系；并列第三的还有2007年Bungum M发表在Human Reproduction的一篇队列研究，结果显示，精子DFI可作为IUI夫妇生育能力的独立预测指标，建议所有不育男性都应接受SCSA检测，作为标准精液分析的补充。

（图3）

四、关键词的聚类分析

利用CiteSpace 6.4.R1软件对关键词进行K均值聚类分析，选择对数似然比进行标记，绘制精子DFI研究关键词的聚类分析图谱，反映该领域的研究热点和重点。

在精子DFI研究关键词的聚类分析图谱中，共探测到12个聚类条目（图4），包括intracytoplasmic sperm injection、cryopreservation、semen analysis、DNA damage、male fertility、chromatin integrity、embryonic development、obesity、male infertility、sperm DNA damage、diagnosis、DNA fragmentation，反映了该领域的研究热点主要集中在与精子DFI相关的ICSI、冷冻保存、精液分析、DNA损伤、男性生育/不育、染色体完整性、胚胎发育、肥胖、诊断、DNA碎片等方向。

（图4）

五、Landscape图谱和学科前沿突现图  

利用CiteSpace 6.4.R1软件的landscape技术，绘制精子DFI研究关键词的landscape图（图5），结果显示，近些年该领域的研究热点主要集中于ICSI、冷冻保存、精液分析、DNA损伤、男性生育力、胚胎发育等与精子DFI相关的方向。

（图5）

利用CiteSpace 6.4.R1软件的突现词探测技术共探测到25个突现术语，绘制精子DFI领域的学科前沿突现图（图6）。结果显示，2020突现且持续至今的关键词有：stress、expression、infertility、index、age，反映了该领域的研究前沿主要围绕着与精子DFI有关的应激、基因表达、不育、指数、年龄等方向。

（图6）

讨  论

精子DFI是反映精子DNA损伤程度的一个重要指标，精子DFI越高，说明精子DNA损伤的程度越严重。目前，导致精子DNA损伤的内在因素包括氧化应激、内源性核酸内切酶和半胱天冬酶激活、精子发生过程中染色质重塑改变以及减数分裂开始时生殖细胞凋亡等。其中，氧化应激作为精子DNA损伤的主要原因，与精子DFI的形成密切相关，并已确定为导致基因组衰变、脂质过氧化和核蛋白氧化的关键因素。2024年Zhang等研究发现，高DFI组精子形态异常率增加、前向运动精子总数减少，与精子DNA碎片化过程中产生的活性氧（ROS）增加有关，ROS可攻击精子DNA和线粒体DNA，导致精子质量下降。此外，2023年Asl等研究发现，长链非编码RNA转移相关肺腺癌转录物1（MALAT1）参与精子发育，HOX转录反义基因间RNA（HOTAIR）在调节氧化应激反应中起关键作用，二者在不育男性精子中的表达降低与精子活力、DNA 损伤等相关，为其作为新的生物标志物提供了可能。

近些年，精子DNA损伤的基因水平研究逐渐丰富。研究发现，胰岛素样生长因子2（IGF2）基因、钾电压门控通道亚家族Q成员（KCNQ1）基因、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）基因的异常表达可能与精子DNA损伤有关，其中IGF2(cg17037101)甲基化水平与精子DFI呈负相关、KCNQ1(cg24932449)甲基化水平与精子DFI呈正相关，mTOR基因表达与精子DFI之间存在显著正相关，此类研究有助于发现与精子DNA损伤相关的新的生物标志物。

除了内在因素，精液的冷冻、解冻和储存过程也会影响精子DNA碎片化，虽然不同动物的研究表明这些过程对SCSA检测的精子DFI结果影响较小，但可能会导致精子膜结构损伤和生育能力下降，因此需要探索更好的精子冷冻保存方法。荟萃分析显示，玻璃化冷冻后的精子总活力和前向运动力显著高于传统冷冻法，而两组间的精子DFI和形态相似。但是，2024年Jannatifar等最新研究发现，添加负载Mito-Tempo的纳米脂质体可为冷冻解冻后的精子提供更好的冷冻保护能力，显著提高精子的活力、存活率、膜完整性、线粒体活性和抗氧化能力，降低精子DFI、活性氧等，为人类精子冷冻保存提供了一种新的冷冻保护方法，其中0.2 mmol/L Mito-Tempo的纳米脂质体处理组效果最佳。此外，在甘油-卵黄-柠檬酸盐(GEYC)冷冻保存液中添加1 μg/ml的抗冻蛋白III（AFPIII）可提高冷冻保存后人类精液的活力、质膜完整性、存活率和总抗氧化能力，同时降低活性氧和精子DFI；在GEYC精子冷冻保护剂中添加枸杞多糖（LBP）可提高精子前向运动速度，降低精子DFI并提高线粒体膜电位，研究推测，添加LBP的冷冻保护剂可能有利于在冷冻保存弱精子时维持其线粒体的结构和功能，这可能是通过降低冷冻-解冻过程中活性氧的产生、避免精子线粒体凋亡途径的激活从而保护线粒体结构和精子功能；矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（C3G）也可能是一种有效的精液冷冻保护剂，可改善人类精子在冷冻保存过程中的氧化应激，冷冻后对照组的精子DFI低于C3G补充组。

目前，精子DFI在男性的精液质量分析和生育力评估中已被证明具有重要价值。研究发现，精子DFI>20%时对生育潜力具有负性预测值。而新开发的一种直接测量精子DNA断点平均数量的方法（MDB），其与精子活力和临床妊娠结果的相关性比精子DFI更强，且具有耗时短、操作简单、分析灵敏度高、仪器要求低等优点，MDB可能是评估精子DNA完整性更直接、准确和具有临床意义的指标。此外，精子DFI也是评价改善精子DNA损伤药物疗效的关键指标。研究表明，一种含有肌醇、α-硫辛酸、辅酶Q10、硒、锌和B族维生素的营养保健品配方对高精子DFI的特发性不育男性精子DNA损伤具有积极影响，可降低精子DFI、增加精子活力并整体改善精液参数。另一项双盲、安慰剂对照临床试验发现，微量营养素和左旋肉碱作为抗氧化剂的抗氧化治疗能够改善妊娠结局，无论是通过自然受孕还是辅助生殖手术，抗氧化治疗3个月后的精子DFI显著降低，精子活力显著增加，临床妊娠率和活产率显著改善。

此外，精子DFI在肥胖男性生育力评估中的应用价值值得关注。2024年Cannarella等研究发现，肥胖会对男性生育能力的各种参数产生负面影响，从精子质量到精子DFI，甚至辅助生殖技术（ART）结局。维持精子DNA完整性对精子的受精能力和成功妊娠至关重要，而在肥胖男性中，精子DNA完整性会受到不利影响，体质量指数（BMI）超过25 kg/m²时，精子DFI较高。2023年Raee等研究表明，肥胖与男性生育能力呈负相关，与对照组相比，肥胖男性的相对精子端粒长度显著缩短，精液体积、精子总数、前向运动力和活力显著降低，DFI、未成熟染色质精子百分比、晚期凋亡率和活性氧水平显著升高，自噬相关基因苄氯素1（Beclin1）、UNC-51类自噬激活激酶1（ULK1）和Ｂ淋巴细胞瘤２基因（BCL2）的mRNA 表达显著上调，这可能通过影响精子DNA完整性、染色质成熟度、活性氧水平和自噬等机制发挥作用。

精子DFI作为ART结局预测指标的研究逐渐丰富，尤其是在ICSI和胚胎发育方面。一项回顾性研究表明，高精子DFI（DFI≥30%）不影响IUI后的临床妊娠率，但可能会增加早期流产的风险，而IVF和ICSI后的妊娠结局与精子DFI无关，精子DFI升高不会影响卵母细胞受精或胚胎发育；但另一项回顾性研究却表明，精子DFI≥15%会降低ICSI周期的受精率并影响某些形态动力学参数，随着精子DNA碎片水平的增加，HCG阳性率、临床妊娠率和胚胎着床率趋于降低，而流产率增加。因此，精子DFI作为ART后妊娠结局预测指标的意义仍需进一步研究。

目前，精子DFI在ICSI和胚胎发育方面的研究结论较为一致。研究发现，精子DFI增加会对胚胎发育动力学和妊娠结局产生负面影响，较高的精子DFI会减慢胚胎形态动力学参数，并可能预测ICSI后的妊娠结局；高精子DFI（≥30%）会增加ICSI周期中流产的可能性，这种影响可能会因卵母细胞畸形的存在而被放大；此外，当将高DFI的精子注射到超重/肥胖女性的卵母细胞中时，导致ICSI周期中的受精率、卵裂率和优质胚胎率降低。因此，精子DFI在ICSI的临床决策方面可能具有一定的指导意义。当精子DFI≥30%时，应选择ICSI技术；对于高精子DFI、隐匿精子症和畸形精子症人群，在射精精子的ICSI失败后使用睾丸精子可能是一个不错的选择；对于反复种植失败（RIF）的患者，高DFI的夫妇应考虑通过微阵列比较基因组杂交（aCGH）选择胚胎。

综上所述，精子DFI在男性生育力评估和ART领域中具有重要的应用价值，尤其是在肥胖男性和接受ICSI治疗的不育患者。本研究发现，精子DFI研究自2018年进入快速发展阶段，目前精子DFI研究的热点集中在男性的精液质量分析和生育力评估、精子DNA损伤的发生机制和生物标志物、探索更好的精子冷冻保存方法和改善精子DNA损伤的方法，以及精子DFI在肥胖人群和接受ART助孕患者中的研究，尤其是ICSI和胚胎发育方面；学术前沿可能是探索与精子DNA损伤和不育相关的氧化应激和基因表达。未来需要开展更多的基础与临床研究，进一步探索精子DNA损伤的发生机制和生物标志物，尤其是氧化应激和基因表达方面，同时探索更好的精子冷冻保存方法和改善精子DNA损伤的治疗方法。

文章来源：梁海燕，韩颖，蒋莹.精子DNA碎片指数相关研究的可视化分析[J].生殖医学杂志，2025,34(7):952-960.

Tags： 精子DNA碎片指数相关研究的可视化分析