體外受精中超生理水平的雌激素對卵子和胚胎的影響

唐雪原(綜述)，王卓然，關源源,2※(審校)

(1.哈爾濱醫科大學附屬第一醫院生殖醫學科,哈爾濱 150001; 2.中國醫學科學院中國協和醫科大學 北京協和醫院婦產科,北京 100730)

在輔助生殖技術中，應用控制性超促排卵(controlled ovarian hyperstimulation，COH)或控制性卵泡刺激(controlled ovarian stimulation，COS)募集較多的卵母細胞對于體外受精胚胎移植(in vitro fertilization and embryo transfer,IVF-ET) 周期具有重要意義。超生理水平的雌激素對IVF-ET結局的影響學術界一直存有爭議。有學者認為,COH導致的高雌激素水平并不影響妊娠率[1]，但也有學者認為,高雌激素水平是影響卵子和胚胎質量以及子宮內膜容受性的不利因素[2]。要提高IVF-ET的妊娠率及種植率，優質卵子、優質胚胎和良好的子宮內膜容受性缺一不可。近幾年，高雌激素水平對子宮內膜容受性的不利影響已為大多學者所證明和接受[3]，而高雌激素對卵子及胚胎質量的影響還未得出一致結論。現從基礎和臨床研究兩方面分析超生理水平的雌激素對卵子質量、胚胎質量和妊娠結局的影響。

1 基礎研究

1.1雌激素與卵泡發育 卵泡發生是一個漫長的過程,包括卵母細胞和它周圍卵泡細胞的變化。卵母細胞的成熟包括胞質、胞核、胞膜、透明帶和卵丘細胞的成熟。雌激素在卵巢水平上能直接調節卵泡的發育成熟。Liew等[4]用雌激素缺乏的小鼠研究雌激素對卵巢的作用，發現雌激素在調控早期卵泡形成中起重要作用，在竇卵泡期由于卵泡發育受限，小鼠因無排卵能力而導致無生育能力，同時竇卵泡趨向閉鎖以及未成熟黃素化。這均證明雌激素是維持卵巢體細胞功能所必需的。進一步研究發現，優勢卵泡上存在雌激素受體,卵泡液內雌激素水平隨著卵泡發育的成熟而逐漸增加，在優勢卵泡中加入雌激素拮抗劑后,卵泡很快退變閉鎖[4]。卵母細胞發育并不僅僅是一個生長過程,它涉及了表型物質變化，包括原有胞質器官重組、新細胞器形成、受精和胚胎發育相關的特異性分子變化；超促排卵對卵母細胞的正常減數分裂、表觀遺傳修飾及發育能力均有不良的影響，還能引發較高程度的顆粒細胞凋亡[5]。但是，超促排卵對正常卵泡發育和卵母細胞成熟的影響及其機制還缺乏一個系統的、整體水平的研究。

1.2卵子和胚胎質量的評估 通常，實驗室對卵細胞形態的評估僅限于形態學檢查。為得到關于卵母細胞質量的全面信息，Rienzi等[6]提出需要對一些重要的因素進行詳細的、非侵入性的分析，除整個胞質的外觀、透明帶、卵周隙及胞質中空泡或胞質包涵體的存在外，還包括卵丘-卵母細胞復合體的形態、第一極體的形態、整個胞質的外觀、胞質中空泡或胞質包涵體的存在、胞質中心顆粒的存在、減數分裂紡綞絲的存在及其形態、胞質的黏度和單精子注射時細胞膜的阻力、卵子的形狀等多方面特征。均一的胞質結構是評價胞質的重要指標，而第一極體的排出常被認為是核成熟的標志[5]。對胚胎的評估首先觀察卵裂的速度，太慢或太快對種植率都有負面影響；其次，細胞分裂是否均一，細胞碎片的多少，紡綞體、質粒的分布也是預測胚胎種植率的重要指標[7]。近幾年，定向代謝分析被認為是評價胚胎質量的有效方法，包括丙酮酸、氨基酸、糖代謝、可溶性人白細胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)-G等，可通過分析胚胎培養過程中不同階段代謝產物的變化來進一步預測胚胎活力，此方法具有較好的應用前景。然而，定向代謝分析難以常規進行，而形態學和代謝分析不能確定染色體是否異常，因此進行染色體篩查已經成為選擇活力胚胎的方法之一[5]。

1.3血清雌二醇水平與管狀滑面內質網復合體 Sá等[8]在卵子中發現管狀滑面內質網復合體(aggregates of tubular smooth endoplasmic reticulum，aSERT)為異形的線粒體和小空泡形成的小致密體集簇所包圍的結構，它的內部有彎曲的致密小管，這個結構與一些學者提出的滑面內質網復合體(smooth endoplasmic reticulum clusters，sERCs)相似[9-10]。在一般情況和刺激方案無顯著差別的情況下，aSERT常出現在血清雌二醇水平較高的患者中。研究顯示，aSERT(+)組受精率、卵裂率和囊胚形成率都顯著下降，生化妊娠、臨床妊娠、繼續妊娠、新生兒出生和種植率都較低；并提出aSERT的存在是胞質病態的表現，對aSERT陽性卵子所形成的胚胎不應進行胚胎移植[8]。Otsuki等[9]認為，人絨毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotrophin，hCG)注射日血清雌二醇水平較高，可能是導致sERCs出現的原因之一。目前尚無研究證實aSERT如何導致低妊娠率，但Sá等[8]推斷，aSERT可能成為因取卵延遲導致卵子質量差和種植失敗的一個診斷指標。在aSERT(+)組中的胎兒中，Sá等[8]報道1例存在室間隔缺損、1例發生Beckwith-Wiedmann綜合征、1例有膈疝。來自滑面內質網(smooth endoplasmic reticulum，SER)的Ca2+釋放對卵母細胞成熟、受精和早期胚胎發育起關鍵作用，在生殖泡期，鈣震蕩(Ca2+是普遍存在的細胞內信使)由雌二醇促進，且雌二醇能直接作用于細胞表面，進而直接影響發育中的卵細胞的質量[9]。

1.4動物模型

1.4.1胚胎捐贈的動物模型 Van der Auwera等[11]研究發現，超促排卵對種植前體內、外形成的胚胎的發育均有不良影響，包括胚胎發育延遲、囊胚形成減少、妊娠第14日胎兒體質量減輕；超促排卵周期體內形成的胚胎與自然周期相比，種植前桑葚胚、囊胚腔形成顯著延遲，透明帶溶解、囊胚塌陷均顯著延遲；因此推測超促排卵對卵子質量和胚胎的發育潛能均有不利影響。Ertzeid等[12]對鼠進行超促排卵，發現超促排卵使囊胚形成減少，損害了卵子或胚胎的發育潛能。由于研究的對象是鼠不是人類，所以沒有一個可比的血清雌二醇水平，但是對人和鼠來說，有證據表明甾體激素能夠影響胚胎形態和發育速度，兩者都可以反應胚胎的質量[13]。

1.4.2胚胎體外培養模型 Valbuena等[14]研究發現在培養鼠的胚胎時，不斷增加的雌二醇水平對囊胚的形成和胚胎的黏附有害。單獨用不同水平的雌二醇處理子宮內膜后移入囊胚，胚胎黏附未顯著減少，直到雌二醇達到最高水平(≥10-5mmol/L)才有統計學意義；如果用不同水平的雌二醇同時處理子宮內膜和囊胚，胚胎黏附逐漸減少，達到中等水平(≥10-7mmol/L)即有統計學意義。所以，與子宮內膜的相容性相比，胚胎的發育更易受雌二醇水平的影響。在不同的雌二醇水平下將胚胎與子宮內膜共同培養，當雌二醇水平達到10-7mmol/L即可發現培養5 d的胚胎比2 d的黏附率低；綜上所述，Valbuena等[14]提出降低雌二醇水平或減少胚胎在卵裂期暴露于高雌二醇環境的時間都是提高高反應者種植率的方法。

2 臨床研究

2.1hCG注射日血清雌二醇水平對卵子和胚胎的影響 很多學者認為，hCG注射日血清雌二醇水平較高是卵巢對COH反應良好的一個標志，同時也伴隨較多的成熟卵泡、卵母細胞和高質量的胚胎[15-17]。Wittemer等[18]研究報道，hCG注射日血清雌二醇水平較高會顯著增加卵子透明帶破裂的可能，使胞質變黑，破裂的透明帶顯著降低受精率，增加多精受精率，并提示這種不正常受精可能與卵子老化有關，但對妊娠率無影響。Wittemer等[18]提出的刺激方案為：用促卵泡生成素的時間≤12 d，并限制COH過程中血清雌二醇水平。有研究報道<38歲的女性，hCG日血清雌二醇≤14 680 pmol/L 時，妊娠率與血清雌二醇水平呈正相關，血清雌二醇>14 680 pmol/L時,妊娠率反而減少；而>38歲的女性，hCG日血清雌二醇水平在7 340～11 010 pmol/L時，妊娠率最高[19]。除此之外，學者們還建立了捐卵-受卵模型對此進行分析，發現在高反應組[高反應捐卵者：標準方案中獲卵數>20個，hCG注射日雌二醇>11010 pmol/L，而無卵巢過度刺激綜合征(ovarian hyperstimulation syndrome，OHSS)發生]COH過程中，胚胎非整倍體比率高的捐卵者血清雌二醇水平顯著增高；高反應者在第2周期接受減量方案后，染色體正常的囊胚比率顯著增加，雖獲卵數減少，但妊娠率和活產率與前1周期比較基本相同[20]。其他一些類似的研究發現，IVF周期高反應或過度刺激患者，其流產和胎兒非整倍體的風險增高[21]。捐卵-受卵模型的建立把雌二醇水平對子宮內膜容受性的影響排除，使雌二醇水平對胚胎的影響更加明晰的顯現出來。

2.2雌二醇/卵泡數、雌二醇/卵子數比值對卵子和胚胎的影響 因血清雌二醇水平對IVF妊娠率的影響尚無一致結論，所以一些學者把關注點轉移到雌二醇與卵泡數的比值、雌二醇與卵子數的比值上。Ozdegirmenci等[22]在研究促性腺激素釋放激素激動劑(GnRH agonist，GnRH-a)長方案中發現，增加雌二醇/卵泡數的比值對獲卵數、成熟卵子數以及卵子受精數有利，對卵子質量、胚胎質量(第2、3、5日)和移植胚胎數無顯著影響，但增加雌二醇/卵子數比值對獲卵數、成熟卵子數、卵子受精數和第5日胚胎質量不利。雌二醇/卵子數比值>190 ng/L時獲卵數和成熟卵子數比雌二醇/卵子數比值<144.9 ng/L時減少，當雌二醇/卵子數比值在145～189.99 ng/L時，移植率、臨床妊娠率和繼續妊娠率最高。由此可見評估雌二醇/卵泡數、雌二醇/卵子數比值的重要性及其對妊娠結局的重要影響。Orvieto等[23]認為，雌二醇/卵子數比值在GnRH-a長方案中不能預測成功率，但在促性腺激素釋放激素拮抗劑(GnRH-antagonist，GnRH-ant)方案中，比值在100～200 ng/L時能獲得最好結局。其后Orvieto等[24]認為在GnRH-ant方案中，雌二醇/卵泡數<100 ng/L時獲得妊娠率最高，并提出hCG注射日的合理選擇會提高妊娠率。Var等[25]在近期的研究中認為，在GnRH-a長方案中保持雌二醇/卵子數比值>100 ng/L會提高IVF的成功率。

2.3血清雌二醇水平的動態變化對卵子和胚胎的影響 Arslan等[26]提出用卵泡期雌二醇水平的曲線下面積(the area under the curve，AUC-E2)來劃分卵巢反應程度。因AUC-E2提供了一個較為客觀的分類方法，使雌激素值相對標準化，便于準確評價卵巢反應。Kim等[27]研究發現，血清雌二醇水平的初使增長率(slope of initial increase in E2,Sl-E2)影響拮抗劑周期的獲卵能力，且在拮抗劑周期血清Sl-E2與受精率呈負相關，并提出通過監測并調節血清Sl-E2來制訂后續的刺激方案能得到更好的妊娠結局。

3 小 結

超生理水平的血清雌二醇對IVF的影響尚未達成一致的結論，但是很多學者都提出血清雌二醇水平需要有一個合適的閾值，由于檢測方法和試劑的不同，血清雌二醇的值也不盡相同，這個閾值還需要各生殖中心結合本中心的實際情況來確定，不過可以確定的是血清雌二醇水平并不是越高越好，另外血清雌二醇水平可以作為評估發生卵巢過度刺激綜合征的一個指標。通過回顧超生理水平的血清雌激素對卵子和胚胎的影響，進而研究其對妊娠結局的影響，設計一個完善的捐卵-受卵模型(人或動物)對此方面的研究將會有重要意義。

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