정액 분석

정액 분석(semen analysis)은 정액검사 또는 정자검사라고도 불리며, 남성의 정액과 그 안에 포함된 정자의 특정 특성을 평가하는 것이다. 임신을 원하는 사람이나 정관 수술의 성공 여부를 확인하기 위해 남성 생식력을 평가하는 데 사용된다. 측정 방법에 따라 몇 가지 특성만 평가될 수도 있고(가정용 키트 사용 시), 여러 특성이 평가될 수도 있다(일반적으로 진단 실험실에서). 채취 기술과 정밀한 측정 방법이 결과에 영향을 미칠 수 있다. 이 검사는 사정액 분석, 인간 정자 검사(HSA), 정자 기능 검사, 정자 검사라고도 불린다.

정액 분석은 품질 관리 및 테스트 시스템 검증을 갖춘 숙련된 기술자가 남성학 실험실에서 수행해야 하는 복잡한 검사이다. 일상적인 정액 분석에는 정액의 물리적 특성(색, 냄새, pH, 점도 및 액화), 부피, 농도, 정자 형태 및 정자 운동성과 진행성이 포함되어야 한다. 정확한 결과를 제공하려면 7일에서 3개월 간격으로 최소 2회, 가급적 3회 이상의 별도 정액 분석을 수행해야 한다.

정액 샘플 분석에 사용되는 기술 및 기준은 2021년에 발표된 인간 정액 및 정자-자궁경부 점액 상호작용 검사를 위한 WHO 매뉴얼을 기반으로 한다.

검사 이유
인간의 실험실 정액 분석에 대한 가장 일반적인 이유는 부부의 불임 조사 및 정관 수술 후 시술이 성공적이었는지 확인하기 위한 것이다. 또한 정자 기증을 위한 인간 기증자 검사에도 일반적으로 사용되며, 동물 정액 분석은 씨수말 사육 및 동물 육종에 일반적으로 사용된다.

때때로 남성은 일상적인 임신 전 검사의 일환으로 정액 분석을 받기도 한다. 실험실 수준에서는 드문 일인데, 대부분의 의료 제공자는 특별히 요청하거나 병력 또는 신체검사 중에 이 분야의 병리가 강하게 의심되지 않는 한 정액과 정자를 검사하지 않기 때문이다. 이러한 검사는 매우 비싸고 시간이 많이 소요되며, 미국에서는 보험 적용이 되지 않을 가능성이 높다. 독일과 같은 다른 나라에서는 모든 보험에서 검사 비용을 부담한다.

생식력과의 관계
정액 분석으로 측정되는 특성은 정액의 질을 결정하는 여러 요소 중 일부에 불과하다. 한 자료에 따르면, 정상적인 정액 분석 결과를 가진 남성의 30%가 실제로 비정상적인 정자 기능을 가지고 있다고 한다. 반대로, 정액 분석 결과가 좋지 않은 남성도 자녀를 가질 수 있다. NICE 가이드라인에서는 경증 남성 불임을 두 번 이상 정액 분석에서 하나 이상의 변수가 5번째 백분위수 미만일 때로 정의하며, 이는 경증 자궁내막증 환자와 유사하게 2년 이내에 질 성교를 통해 자연 임신할 가능성을 나타낸다.Fertility: assessment and treatment for people with fertility problems. NICE clinical guideline CG156 - Issued: February 2013

채취 방법

정액 채취 방법으로는 자위행위, 콘돔 채취, 부고환 추출 등이 있다. 사정액의 일부가 손실되거나 세균 오염이 발생하거나 산성 질 pH가 정자 운동성에 해로울 수 있으므로 성교 중단(coitus interruptus)을 통한 샘플 채취는 절대 피해야 한다.
정액 샘플 채취를 위한 최적의 성적 금욕 기간은 2일에서 7일이다. 정액 샘플을 얻는 가장 일반적인 방법은 자위행위이며, 정자에게 치명적일 수 있는 운송 중 온도 변화를 피하기 위해 분석이 이루어질 클리닉에서 얻는 것이 가장 좋다.
샘플을 채취하면 즉시 멸균 플라스틱 용기에 넣어(윤활제나 살정제와 같은 화학 물질이 샘플을 손상시킬 수 있으므로 일반 콘돔에는 절대 넣지 말 것) 1시간 이내에 검사를 위해 클리닉에 제출해야 한다.

역행성 사정, 신경 손상 또는 심리적 억제와 같이 다른 채취 방법이 필요한 몇 가지 상황이 있다. 상황에 따라 특수 콘돔, 전기 자극 또는 진동 자극이 사용될 수 있다.

매개변수
정액 분석에 포함되는 매개변수는 거시적(액화, 외관, 점도, 부피, pH) 및 미시적(운동성, 형태, 활력, 농도, 정자 수, 정자 응집, 정자 응집 및 원형 세포 또는 백혈구의 존재)으로 나눌 수 있다. 정자 검사의 세 가지 주요 매개변수는 정액 내 정자의 농도, 운동성 및 형태이다. 이 분석은 생식력을 분석하는 데 중요하지만, 완벽하게 생식력이 있는 남성에게서도 정상적인 정자를 찾기는 매우 어렵다. 평균적으로 생식력이 있는 남성의 경우 정자의 4%만이 모든 매개변수에서 정상이며, 96%는 적어도 하나 이상의 매개변수에서 비정상이다.

정자 수
섬네일|right|250px|인공수정 주기에 사용된 정자 수에 따라 임신율이 달라진다. 값은 자궁내 인공수정에 대한 것으로, 총 정자 수는 총 운동성 정자 수의 약 두 배일 수 있다.

정자 수 또는 총 정자 수와의 혼동을 피하기 위한 정자 농도는 사정액 내 정자의 농도를 측정하며, 이는 정자 수에 부피를 곱한 총 정자 수와 구별된다. 2021년 WHO에 따르면 밀리리터당 1,600만 개 이상의 정자가 정상으로 간주된다. 이전 정의에서는 2,000만 개로 명시되었다. 정자 수가 적으면 희소정자증으로 간주된다. 정관수술은 샘플이 무정자증 (어떤 종류의 정자도 발견되지 않음)일 경우 성공적이라고 간주된다. 잠재성 정자증은 샘플에 밀리리터당 100,000개 미만의 정자가 포함되어 있을 때이다. 일부는 드물게/간헐적으로 비운동성 정자가 관찰될 때(밀리리터당 100,000개 미만) 성공으로 정의한다. 다른 사람들은 정자 수가 증가하지 않는지 (재개통으로 인해 발생할 수 있음) 확인하기 위해 두 번째 정액 분석을 권장하며, 일부는 이러한 상황에서 정관수술을 반복할 수도 있다.

다른 날 채취한 세 가지 샘플 후에 정확한 정자 수 추정치를 제공할 수 있는 가정용 칩이 개발되고 있다. 이러한 칩은 정액 샘플의 정자 농도를 폴리스티렌 구슬로 채워진 대조액과 비교하여 측정할 수 있다. New Chip Provides Cheap At-Home Sperm Counting  By Stuart Fox Posted 01.26.2010 in Popular Science

정자 운동성

세계보건기구는 40%의 값을 기준으로 삼으며 이는 채취 후 60분 이내에 측정해야 한다. WHO는 또한 활력 매개변수를 60% 이상의 살아있는 정자를 하한 참고 한계로 설정하고 있다. 한 남성은 밀리리터당 1,600만 개 이상의 정자 수 제한을 훨씬 초과할 수 있지만, 운동성 있는 정자가 너무 적어 여전히 질이 좋지 않을 수 있다. 그러나 정자 수가 매우 높으면 낮은 운동성(예: 60% 미만)은 중요하지 않을 수 있다. 왜냐하면 그 비율이 밀리리터당 800만 개 이상일 수 있기 때문이다. 반대로, 한 남성은 밀리리터당 2,000만 개 미만의 정자 수를 가질 수 있지만, 관찰된 정자 세포의 60% 이상이 좋은 전진 운동을 보인다면 여전히 좋은 운동성을 가질 수 있다. 이는 자연이 양보다 질을 선호하기 때문에 유리하다.

보다 구체적인 측정은 운동성 등급으로, 총 운동성(PR+NP)과 비운동성으로 나뉜다.

진행성 운동성 - 앞으로 나아가는 정자는 진행성 운동성이다.
비진행성 운동성 - 원형 운동을 하는 정자는 비진행성 운동성이다.
비운동성 - 움직이지 못하거나 죽은 정자이다.

총 운동성 기준인 40%는 진행성 운동성 32%와 제자리 운동성 8%로 나눌 수 있다.

진행성 운동성이 30% 이상인 정액 샘플은 정상정자증으로 간주된다. 이 값 미만의 샘플은 WHO 기준에 따라 정자무력증으로 분류된다.

섬네일

정자 형태
정자 형태에 관해서는 2021년 WHO 기준에 따르면, 관찰된 정자의 4%(또는 5번째 백분위수) 이상이 정상 형태를 가질 경우(지난 12개월 이내에 파트너가 임신한 남성의 샘플) 샘플은 정상으로 간주된다. 샘플에 형태학적으로 정상적인 정자가 4% 미만인 경우, 이는 기형정자증으로 분류된다.

정상 정자 형태는 객관성 부족과 해석의 변동성으로 인해 분류하기 어렵다. 정자를 정상 또는 비정상으로 분류하려면 각 부분을 고려해야 한다. 정자는 머리, 중편, 꼬리를 가지고 있다.

첫째, 머리는 타원형이고 매끄러우며 규칙적인 윤곽을 가져야 한다. 또한, 첨체 부위는 머리 면적의 40~70%를 차지해야 하고, 명확하게 정의되어야 하며, 큰 액포를 포함하지 않아야 한다. 액포의 양은 머리 면적의 20%를 초과해서는 안 된다. 길이는 4~5 μm, 너비는 2.5~3.5 μm여야 한다.

둘째, 중간 부분과 목은 규칙적이어야 하며, 최대 너비는 1 μm, 길이는 7–8 μm여야 한다. 중간 부분의 축은 머리의 주축과 정렬되어야 한다.

마지막으로, 꼬리는 중간 부분보다 얇아야 하며 길이는 약 45 μm이고 길이를 따라 일정한 직경을 가져야 한다. 꼬리가 말려 있지 않는 것이 중요하다.

이상은 빈번하게 혼합되어 나타나므로, 기형정자지수(TZI)는 매우 유용하다. 이 지수는 비정상 정자당 이상 개수의 평균이다. 이를 계산하기 위해 200개의 정자를 세며(이것이 좋은 숫자이다), 이 숫자에서 머리, 중간 부분, 꼬리의 이상 및 총 비정상 정자를 센다. 이 작업이 완료되면 TZI는 다음과 같이 계산된다.

TZI = (h+m+t)/x
 x = 비정상 정자의 수.
 h = 머리 이상이 있는 정자의 수.
 m = 중간 부분 이상이 있는 정자의 수.
 t = 꼬리 이상이 있는 정자의 수.

또 다른 흥미로운 지수는 정자 기형 지수(SDI)인데, 이는 TZI와 동일한 방식으로 계산되지만, 비정상 정자의 수로 나누는 대신 전체 정자 수로 나눈다.
TZI는 1(정자당 하나의 이상)부터 3(각 정자에 세 가지 유형의 이상이 모두 있음)까지의 값을 가진다.

형태는 체외 수정 중 난자를 수정시키는 데 성공 여부를 예측하는 지표이다.

전체 정자의 최대 10%는 육안으로 보이는 결함을 가지고 있으며, 이는 난자 수정에 불리하게 작용한다.

또한, 꼬리 끝이 부어오르는 패턴을 가진 정자 세포는 일반적으로 이수성의 빈도가 낮다.

운동성 정자 소기관 형태 검사
운동성 정자 소기관 형태 검사(MSOME)는 높은 배율의 광학 장비가 장착된 역전 광학 현미경과 디지털 이미징을 사용하여 X6000 이상의 배율을 달성하는 특정 형태학적 조사이다. 이는 세포질내 정자 직접 주입술을 위한 정자 선택 시 배아 학자들이 일반적으로 사용하는 배율(X200 ~ X400)보다 훨씬 높다.  MSOME에서 발견될 수 있는 잠재적인 소견은 정자 액포의 존재이며, 이는 특히 큰 액포의 경우 정자 염색질 미성숙과 관련이 있다.

정액량
한 실험실 검사 매뉴얼에 따르면 정액량은 2.0 mL에서 5 mL 사이가 정상이며, WHO는 1.4 mL를 하한 참고 한계로 간주한다. 저정액증이라고 불리는 적은 양은 정낭의 부분적 또는 완전한 폐쇄 또는 남성이 정낭 없이 태어났음을 나타낼 수 있다. 임상적으로, 불임 상황에서 1.4mL 미만의 양은 불완전 사정 또는 샘플의 부분적 손실 때문일 가능성이 가장 높으며, 이 외에 환자는 마지막 사정 후 최소 48시간이 경과한 상태에서 샘플 채취 시 저안드로겐증 및 사정관의 일부 부위의 폐쇄, 무정자증에 대해 평가되어야 한다.

인간의 사정액은 대부분 물로 구성되어 있으며, 정액의 96~98%가 물이다. 남성이 더 많은 사정액을 생산하도록 하는 한 가지 방법은 더 많은 액체를 마시는 것이다. 남성은 또한 장시간의 성적 자극과 흥분 후에 더 많은 정액을 생산한다. 성관계 및 자위행위의 빈도를 줄이면 정액량을 늘리는 데 도움이 된다. 성병도 정액 생산에 영향을 미친다. 인간 면역결핍 바이러스 (HIV)에 감염된 남성은 정액량이 더 적다.

정액량도 증가할 수 있는데, 이를 과정액증이라고 한다. 6mL 이상의 양은 전립샘 염증을 나타낼 수 있다. 정액량이 없는 상태를 무정액증이라고 하는데, 이는 역행 사정, 해부학적 또는 신경학적 질병 또는 고혈압 치료제에 의해 발생할 수 있다.

외관
정액은 일반적으로 희끄무레한 회색을 띤다. 남성이 나이가 들면서 노란색을 띠는 경향이 있다. 정액 색깔은 먹는 음식에도 영향을 받는데, 마늘과 같이 황 함량이 높은 음식은 남성이 노란색 정액을 생산하게 할 수 있다. 정액에 피가 섞여 있으면 (혈정액증) 갈색 또는 붉은색의 사정액이 나온다. 혈정액증은 드문 질환이다.

진한 노란색 또는 녹색을 띠는 정액은 약물 때문일 수 있다. 갈색 정액은 주로 전립샘, 요도, 부고환 및 정낭의 감염 및 염증의 결과이다. 특이한 정액 색의 다른 원인으로는 임질 및 클라미디아 감염과 같은 성병, 생식기 수술 및 남성 생식 기관 손상이 포함된다.

과당 수치
섬네일|정액 과당 검사
정액 내 과당 수치는 정자가 움직이는 데 사용할 수 있는 에너지의 양을 결정하기 위해 분석될 수 있다. WHO는 샘플당 13 μmol을 정상 수치로 명시한다. 과당이 없으면 정낭에 문제가 있을 수 있다. 정액 과당 검사는 정액 내 과당의 존재 여부를 확인한다. 과당은 정낭에서 분비되므로 정상적으로 정액에 존재한다. 과당이 없으면 사정관 폐쇄 또는 기타 병리를 나타낸다.

pH
한 실험실 검사 매뉴얼에 따르면 정상 pH 범위는 7.2–8.2이며, WHO 기준에서는 7.2–7.8을 정상으로 명시한다. 산성 사정액(낮은 pH 값)은 하나 또는 두 개의 정낭이 막혀 있음을 나타낼 수 있다. 염기성 사정액(높은 pH 값)은 감염을 나타낼 수 있다. 정상 범위 밖의 pH 값은 정자에 해롭고 난자를 침투하는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 최종 pH는 부속선의 분비물, 알칼리성 정낭 분비물, 산성 전립선 분비물의 pH 값 간의 균형에 의해 결정된다.

액화
액화는 정낭과 전립샘에서 유래한 단백질로 형성된 젤이 분해되어 정액이 더 액체 상태로 변하는 과정이다. 샘플이 걸쭉한 젤에서 액체로 변하는 데는 일반적으로 30분에서 1시간이 걸린다. NICE 지침에서는 60분 이내의 액화 시간을 정상 범위로 간주한다. 

점도
정액 점도는 넓은 구멍의 플라스틱 일회용 피펫에 샘플을 부드럽게 흡입한 다음, 정액이 중력에 의해 떨어지도록 하여 실의 길이를 관찰함으로써 추정할 수 있다. 높은 점도는 정자 운동성, 정자 농도 및 기타 분석 결정에 방해가 될 수 있다.

MOT
MOT는 밀리리터당 얼마나 많은 정자 세포가 고도로 운동성인지 측정하는 것으로, 대략 등급 a(실온에서 5초당 25마이크로미터 이상) 및 등급 b(실온에서 25초당 25마이크로미터 이상)에 해당한다. 따라서 이는 정자 수와 운동성의 조합이다.

0.5밀리리터의 스트로 또는 바이알 부피로, 일반적인 지침은 자궁경관내 인공수정 (ICI)의 경우 총 2,000만 개의 운동성 정자를 포함하는 스트로 또는 바이알이 권장된다는 것이다. 이는 MOT5를 가진 0.5밀리리터 스트로 또는 바이알 8개 또는 MOT20을 가진 스트로 또는 바이알 2개와 같다. 자궁내 인공수정 (IUI)의 경우 1~2개의 MOT5 스트로 또는 바이알이면 충분하다고 간주된다. WHO 용어로는 ICI에 약 2,000만 개의 등급 a+b 정자를, IUI에 200만 개의 등급 a+b 정자를 사용하는 것이 권장된다.

DNA 손상
불임과 관련된 정자 세포의 DNA 손상은 열 또는 산 처리 반응에 대한 DNA 변성 민감도 분석 및 TUNEL 분석에 의해 감지되는 이중 가닥 파손의 존재로 나타나는 DNA 단편화 감지에 의해 조사될 수 있다. DNA 단편화를 측정하기 위해 수행되는 다른 기술은 SCD(정자 염색질 분산 검사), ISNT(생체 내 닉 전이), SCSA(정자 염색질 구조 분석) 및 코메트 분석이 있다.

총 운동성 정자
총 운동성 정자(TMS) 또는 총 운동성 정자 수(TMSC)는 정자 수, 운동성 및 부피를 결합하여 전체 사정액에서 운동성 있는 정자 세포가 몇 백만 개인지 측정한다.

ICI에서는 운동성 등급 c 또는 d의 약 2,000만 개의 정자, IUI에서는 500만 개의 정자를 사용하는 것이 대략적인 권장 사항이다.

기타
샘플은 백혈구에 대해서도 검사할 수 있다. 정액 내 백혈구 수치가 높으면 이라고 하며 감염을 나타낼 수 있다. 컷오프는 다를 수 있지만, 예를 들어 밀리리터당 100만 개 이상의 백혈구가 컷오프가 될 수 있다.

이상
 무정액증: 정액 부재
 무정자증: 정자 부재
 저정액증: 낮은 정액량
 과정액증: 높은 정액량
 희소정자증: 매우 낮은 정자 수
 정자무력증: 정자 운동성 불량
 기형정자증: 정자가 평소보다 더 많은 형태학적 결함을 가짐
 괴사정자증: 사정액 내 모든 정자가 죽음
 백혈구증: 정액 내 높은 백혈구 수치

결과에 영향을 미치는 요인
정액의 질 자체 외에도, 결과에 영향을 미쳐 측정 방법 간 변이를 유발할 수 있는 다양한 방법론적 요인들이 존재한다.

자위행위를 통해 얻은 샘플과 비교하여, 채취용 콘돔에서 얻은 정액 샘플은 총 정자 수, 정자 운동성, 정상 형태를 가진 정자의 비율이 더 높다. 이러한 이유로, 정액 분석에 사용될 때 더 정확한 결과를 제공하는 것으로 여겨진다.

남성의 첫 번째 샘플 결과가 불임 수준이라면, 최소 두 번 이상의 추가 분석으로 확인해야 한다. 각 분석 사이에는 최소 2~4주의 간격을 두어야 한다.Toni Weschler (2006). Taking Charge of Your Fertility (10th Anniversary ed.). New York: Collins. . 한 남성의 결과는 시간이 지남에 따라 자연적인 변동이 클 수 있으므로, 단일 샘플이 남성의 평균 정액 특성을 대표하지 않을 수 있다. 또한, 정자 생리학자 조안나 엘링턴은 익숙하지 않은 환경에서 윤활제 없이(대부분의 윤활제는 정자에 다소 해롭다) 검사를 위해 사정액 샘플을 생산해야 하는 스트레스가 남성의 첫 번째 샘플에서 좋지 않은 결과가 나타나고 이후 샘플에서 정상 결과가 나타나는 이유를 설명할 수 있다고 믿는다.

남성은 클리닉에서 샘플을 생산하는 것보다 집에서 생산하는 것을 선호할 수 있다. 정액 채취 장소는 정액 분석 결과에 영향을 미치지 않는다. 집에서 생산한 경우, 샘플은 가능한 한 체온에 가깝게 유지해야 한다. 차갑거나 따뜻한 환경에 노출되면 정자 운동성에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

측정 방법
섬네일|정액 분석을 위한 사전 계량 용기

부피는 빈 용기의 질량을 알고 샘플 용기의 무게를 측정하여 결정할 수 있다. 정자 수와 형태는 현미경으로 계산할 수 있다. 정자 수는 정자 관련 단백질의 양을 측정하는 키트로도 추정할 수 있으며, 가정용으로 적합하다.dailyprogress.com > Charlottesville company sends out its home male sterility tests By Brian McNeill. Published: May 14, 2009

컴퓨터 보조 정액 분석(CASA)은 자동 또는 반자동 정액 분석 기술을 총칭하는 용어이다. 대부분의 시스템은 이미지 분석을 기반으로 하지만, 디지털화 태블릿에서 세포 움직임을 추적하는 것과 같은 대체 방법도 존재한다. 컴퓨터 보조 기술은 정자 농도 및 속도와 선형 속도와 같은 이동성 특성을 평가하는 데 가장 자주 사용된다. 오늘날에는 이미지 분석 및 새로운 기술을 기반으로 거의 완벽한 결과를 제공하고 몇 초 만에 전체 분석을 수행하는 CASA 시스템이 있다. 일부 기술을 사용하면 정자 농도 및 운동성 측정값이 현재 수동 방법만큼 신뢰할 수 있다.Testing of Accubead in: 

라만 분광법은 정자 핵 DNA 손상의 특성화, 식별 및 위치 파악 능력에서 발전을 이루었다.

정액 과당 검사는 정자 핵 DNA 손상의 특성화, 식별 및 위치 파악 능력에서 발전을 이루었다.

 같이 보기 
 정액의 질
 인공수정 - 정액 매개변수가 임신율에 미치는 영향에 대한 자세한 정보

 각주 

 추가 자료 


 외부 링크 
 정액 내 혈액 혈정액증
 제네바 의료 교육 및 연구 재단 - 매개변수 전체 목록.

분류:생식의학
분류:정액