「精液」と「精子」の違いは? 一般精液検査の『弱点を克服』をした最新の高精度精子検査とは?【専門医徹底解説】

黒田優佳子 医師
この記事の執筆者 医師・医学博士 黒田 優佳子

慶應義塾大学医学部卒業後、同大学大学院にて医学博士号を取得。
その後、東京大学医科学研究所 生殖医療研究チームの研究員として、男性不妊に関する基礎・臨床研究に従事。
臨床精子学の第一人者としての専門性を活かし、男性不妊に特化したクリニック「黒田IMR(International Medical Reproduction)」を開院。
診察から精子検査・選別処理、技術提供に至るまで、すべてを一人の医師として担う体制を確立。専門性の高い診療を少数精鋭で提供しつつ、啓発・講演活動にも取り組んでいる。

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【不妊治療】精子と精液の違い_新しい高精度の精子検査
目次

「精液」と「精子」の違いは?

日々の診療において患者様とお話をする中で、「精液」と「精子」の意味合いが曖昧になっていることを感じます。両者は全く異なり、それぞれの役割も違います。
「精子」は、生命誕生において「卵子」とともに 50%ずつの遺伝情報DNAを伝達すべき責任を担っている重要な生殖細胞です。一方で「精液」は、精巣上体で射精を待っている成熟した精子を含む分泌物に、前立腺や精嚢腺の分泌液が、射出により混ざり合って構成された体液になります。

「精子」の形成

ヒトの精子は、頭部と尾部と その両者を連結している中片部(首にあたる部分)の3つの部位で構成されて「オタマジャクシのような形」をしていますが、最初から その形をしているわけではありません。

精子の画像①

精子になる元の細胞は、精巣内にある「精祖細胞」といわれ、通常の細胞と同じ「丸い形」をしています(下図参照)。精祖細胞は、思春期を迎えると精巣内で細胞分裂を開始し、精子を造り始めます。この段階では(精巣内では)精子は未成熟の状態にあります。精子の成熟は、精巣から精巣上体(精巣の横にある臓器)に移動してから進められます。そして成熟精子になるまで、およそ74日を要します。成熟を完了した精子は、成熟を進めている段階の未成熟な精子とともに精巣上体で射精を待っています。

日々の診療をする中で、精子が精巣で造られることから、精巣の中に蓄えられていると誤解している方が多いような印象を受けますが、前述したように「精子」は精巣上体の中に蓄えられています

また、精子は卵子のように途中まで造っておいて備蓄するということはできませんので、その都度、精祖細胞から精子を造り続ける仕組みになっています。

精子の発生画像②

精子の「役割」

精子は、頭部、尾部、中片部の3つの部位で構成されているとお話しましたが、それぞれに重要な役割があります。

1.頭部には、出生児の50%の遺伝情報を担う「DNA」と、受精する際に重要な機能を果たす「先体」が収納されています。先体は、精子頭部の前半部を覆う袋状の小器官で、その中には加水分解酵素が含まれており、その酵素が卵子と接着する際に放出されることにより卵子への侵入が可能になります。すなわち、頭部には「精子が卵子と受精して遺伝情報を伝える」という、極めて重要な役割があります。

2.中片部には、精子を泳がすためのエネルギーを産出する「ミトコンドリア」という小器官と、胚分割に重要な役割を果たす「中心体」という小器官が存在することから、「精子運動と卵子分割との関連性」が指摘されており、中片部の役割も重要です。

3.尾部には、単純に「精子が泳ぐ」ために必要な「足」に相当する役割があります。

「精液」の形成

冒頭で解説していますが、精巣上体で待機中の精子を含む分泌物を、前立腺やその後ろにある精嚢腺の分泌液が押し出すことを「射精」と言い、前立腺と精嚢腺の分泌液と混ざり合って押し出されたものが「精液」です。

標準的な精液量は「2ml程度」と言われていますが、実は、うまく射精できたか否かにより、前立腺と精嚢腺の分泌液の量は大きく変動しますので、その都度 精液量は変動します。ですから、精液量が多い少ないで、一喜一憂しないでください

必読!実は、妊孕性のある精子は 精液中に「ごく僅か!」

多くの方は、「精液中の運動精子のほとんどは、卵子に侵入できて受精、妊娠させられる力(精子妊孕性 にんようせい)を備えている」と思われていることでしょう。しかし実際のところは、そうではありません。

精液の中には、成熟を完了して妊孕性のある精子のみならず、まだ 未成熟な状態にある精子や、上手に造られなかった異常精子、さらには せっかく上手く造られた成熟精子でも射精を待つ間に老化、変性してしまった劣化精子など、たくさんの妊孕性のない精子が混じっております。皆さん、驚かれるかもしれませんが、妊孕性を備えている精子は精液中にごく僅かなのです。

少し難しい話になりますが、身体を構成している細胞(体細胞)には、遺伝情報DNAに傷がつくと直ぐに修復される『DNA修復機構』と言う仕組みが備えられていることにより、体細胞は上手く自己調節されています。分り易く説明しますと、DNA修復が うまくいけば細胞は生き残り、失敗すれば その細胞は死んでしまうという仕組みです。一方で、精子は形成過程で『DNA修復機構』を失ってしまうため、傷ついたDNAが修復されないまま『DNA損傷精子として精液中に混在してきます。

また形成過程において、うまく造られなかった精子のDNAが切断されて処理される『アポトーシス』と言う、細胞死のプログラムが関与しており、この仕組みがあることにより一層『DNA損傷精子』が精液中に混在してきます。

さらに、せっかくうまく造られた成熟精子であっても、精巣上体で射精を待つ間に、細胞膜(精子を包む膜)、先体、DNA等の損傷が進行し、精子は老化、変性、劣化します。その結果、孕性のない精子」が精液中に混在してきます。

つまり、これらの「精子DNA修復能の消失」「アポトーシスによるDNA損傷」「待機中の精子劣化」のメカニズムにより、実は、射精された精液中の精子の半数以上はDNAが損傷しており、細胞膜、先体等も損傷された精子も含めると、精液中の精子の5-8割は妊孕性のない精子が占めています。言い換えれば、それらに異常がない、卵子に侵入、受精できて、妻を妊娠させられる、妊孕性を有する精子は、精液中には ほんの僅かしかいないということです。

言い換えれば、「健康な命を誕生」させる不妊治療において「いかに、精液中から妊孕性のある質の高い精子が選ばれることが大切か!」ということです。つまり、「事前に精子妊孕性を正確に検知しておく」こと、その上で「卵子との受精に供する前段階で、妊孕性のある精子を選別できる技術がある」ことが極めて重要であり、必要不可欠であるということです。

一般精液検査のメリットと注意点

治療現場では、精子に関しては『元気に泳いでいれば問題なし』、すなわち『運動精子=良好精子』という性善説のイメージが定着していますので、主に「精子数」と「運動率」に着目した「精液」を用いた一般精液検査(世界保健機構WHO診断基準)が汎用されています。精液を1滴をスライドガラスに落とし、その上にカバーガラスを載せて、通常の顕微鏡(位相差顕微鏡)で見るだけの大変簡単な手法ですので、何方でもどの施設でも直ぐに実施できます。その利便性はありますが、その陰には課題もありますので注意して下さい。ここでは、一般精液検査で見落とされてしまう重要な問題について解りやすく解説します。

必読!一般精液検査は「何を」調べているのか?

一般精液検査では、世界保健機構WHOの診断基準に基づき、精液中の精子濃度(1ml中の精子数)運動率(運動している精子の割合)大まかな頭部形態等を主要な指標として、位相差顕微鏡で見ただけの判断で楕円頭部の精子が「たくさん造られているのか」「元気に泳いでいるのか」を観察して、妻を妊娠させられる力(精子妊孕性)の良し悪しを判定しています。簡単に言えば、「精子数と運動率が高い精子は妊孕性が高い」という診断になります。

もう少し具体的に言えば、一般精液検査における精子の異常は、主に「精子数の減少」や「運動率の低下」を指していますので、精子の「数が少ない:乏精子症」や「動きが悪い:精子無力症」場合は男性不妊と診断されます。そして その大半が「即 顕微授精」に展開されます。この流れが、男性不妊の一般的な診断法・治療法です。

しかし実は、前述していますが 、精液中には、細胞膜、先体、DNA等に異常をもった運動精子がたくさん混在しており、また後述しますが、これらの異常は精子の中に隠れ潜んでおり、位相差顕微鏡で検知できません(見えません!)。これをれ異常精子と呼んでいますが、これらの異常精子が治療を難航させて、治療リスクを上げる怖い相手になります。

つまり「精液」を用いて調べる一般精液検査は、不妊治療においてハイリスクになる、隠れ精子異常を検知することができませんので、あくまでも「精巣が どのくらいの精子を造ったのか、どの程度 泳いでいるのか」を調べるものに過ぎず、精子の質・妊孕性、精子側の治療リスクを評価することはできない検査ということです。こに点に注意が必要です。

必読!一般精液検査の「落とし穴」は? 【弱点・問題点について解説】

一般精液検査には、以下のような幾つもの問題が残されています。

1.前述していますが、射精が上手くできたか否かにより、前立腺と精嚢腺の分泌液の量が大きく変動しますので、射精時の分泌液量が多ければ 精子濃度は低くなり、分泌液量が少なければ 精子濃度は高くなります。治療現場では、運動率とともに精子濃度(精子数)が精子妊孕性の指標として重視されていますが、実は、精子濃度は妊孕性を測る良い指標ではないということです。

2.また位相差顕微鏡を用いて観察していますが、実際のところは下図のように「小さすぎて詳細は見えない」程度になります。

精子の細かい画像

一般精液検査の実際では、詳細は観察できない!

3.前述していますが、精液中の精子の大半は、細胞膜、先体、DNA等に損傷をもつ、妊孕性のない異常精子であり、しかも位相差顕微鏡は これらの隠れ異常精子を検知することができません隠れ異常精子が治療に用いられた場合、成果に繋がる可能性が低くなるだけではなく、治療に伴うリスクが生じます。この隠れ精子異常を見逃してしまう点に、一般精液検査の落とし穴があります。

実は、運動良好な精子の中に「隠れた異常」が潜んでいる!
『隠れ異常精子』の写真を見て、その「怖さ」を実感!

【不妊治療】精子と精液_隠れ異常精子_精子の先天異常

下図1~4は、明らかに妊孕性がない、細胞膜、先体、DNA等が損傷した、隠れ異常精子の写真です。
一見 オタマジャクシ型の成熟した運動良好精子の中にも、頭部細胞膜(図1)、先体(図2)、DNA(図3)が重度に損傷され、多数の頭部空胞(図4)が認められる『隠れ異常精子』もたくさん含まれています

最も怖い点は、この隠れ異常精子が治療に用いられて妊娠、出産に至った際には、生まれてくる子どもに悪い影響を及ぼすリスクがある点です。だからこそ、事前に「隠れ異常がある精子のタイプなのか、否か」」を正確に調べておくこと、かつ、事前に「隠れ異常精子を排除できる」技術が提供できることが必要不可欠になります。

図1 重度に頭部細胞膜が損傷している精子は、赤色に染色されます。
図2 重度に先体が損傷している精子は、赤色に染色されます。
図3 重度にDNAが損傷している精子DNA鎖は、末期状態の粒子状断片を呈しています。
図4 精子頭部に多数の空胞が認められます。空胞は染色されません。

頭部細胞膜が損傷している精子

図1 頭部細胞膜損傷精子(赤色に染色)

先体が損傷している精子

図2先体損傷精子(赤色に染色)

DNAが損傷している精子

図3重度DNA損傷精子(粒子状断片)

精子頭部に空砲がある精子

図4頭部空胞精子(空胞は未染色)

一般精液検査で見逃されてしまう『隠れ精子異常』を検知できる高精度な精子検査法を開発

繰り返し申し上げましたように、『健康な命を誕生させる』生殖補助医療を行う上で、隠れ異常精子は最も怖い相手になります。ですから、隠れ異常精子を「精液中から如何に排除できるか」が治療の安全性と成果向上へのkey pointということです。言い換えれば、健康な命の誕生に寄与「できる」、妊孕性の「ある」、隠れ異常の「ない」精子が、「精液に何%含まれているのか」を高精度に調べられる精子検査こそに意義があるということです。

WHO診断基準に基づいた一般精液検査は、大変簡単に実施できるという点では、精子検査の第一歩としてお勧めですが、あくまでも「精巣で精子を造っているのか」を大まかに観察するだけの検査になる点を理解した上で、目的によって取捨選択することが大切です。

私たち精子研究チーム(詳細は黒田IMRのホームページを参照ください)が開発した『高精度精子検査法』は、位相差顕微鏡で検知できない、多様な『隠れ精子異常』を詳細に調べることができますので、本法より、精子の質・妊孕性を正確に把握し、精子側からの治療の見通し・リスクを予測できるようになりました。

正直なところ、一般精液検査のWHO基準(精子濃度、運動率、頭部形態等)を満たしている精子を対象に高精度精子検査を実施しました結果、運動良好な精子の中に多様な隠れ精子異常あることが発覚したケースも少なくありません。不妊治療を実施する前提があるご夫婦は、なるべく早い時点で、高精度精子検査を受けられることをお勧めします。

最新の高精度精子検査が、不妊治療の効率化につながる!

高精度精子検査法の開発により「健常な命の誕生に寄与する精子の割合」、言い換えれば「細胞膜、先体、DNA等が損傷した隠れ異常精子率」を正確に把握できるようになりましたので、精子側から
 1.治療に伴うリスクを予測できる → 治療の安全性を見極める
 2.夫婦に
最適な個別化治療戦略を具体化できる → 治療を適正化する
 3.治療の
見通し(妊娠の可能性)をある程度予測できる → 治療を効率化させる

ことが可能になりました。

事前に科学的根拠に基づいた精子詳細情報を取得できることは、精子側から適正な治療法を選択できることに繋がり、治療の効率化もできます。最終的には『安全性と有効性の高い個別化男性不妊治療』の提供をも可能にします。すなわち、治療の回り道をしないで済みますので、時間・気力・体力・費用の節約に繋がります。

まとめ

男性不妊、とくに「精子異常」は深刻な問題です。精液中に含まれる精子の過半数が妊孕性のない「隠れ異常精子」であるという実態があります。だからこそ、精子の問題をなるべく早い時点で正確に把握して、その方の「精子異常のタイプに合った、安全で適正な治療法を選択できるか否か」を見極めることが大切です。

黒田IMRでは、最初に「隠れ異常精子」を検知できる「高精度精子検査」を実施し、精子の品質を徹底的に調べます。一般精液検査の弱点を克服した精子精密検査ですので、とくに既に治療をしているが なかなか成果にならないご夫婦は、ぜひ新たな可能性を追求してください。

Author information

黒田インターナショナル メディカル リプロダクション院長。不妊治療で生まれてくる子ども達の健常性向上を目指して「高品質な精子の精製法および精製精子の機能評価法の標準化」と共に「次世代の不妊治療法」を提唱し、日々の診療と講演活動に力を注いでいる。

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