重視妊娠失敗中的男性因素評估

白文俊 耿 沖

北京大學人民醫院泌尿外科，北京大學人民醫院男性健康管理研究所（北京 100044）

·專家述評·

重視妊娠失敗中的男性因素評估

白文俊 耿 沖

北京大學人民醫院泌尿外科，北京大學人民醫院男性健康管理研究所（北京 100044）

隨著經濟的發展和社會的進步，公眾對不孕不育及妊娠失敗的關注度不斷增加，尤其發生反復妊娠失敗（即連續兩次或兩次以上發生在妊娠早期、中期的自然流產[1]）的時候，而其中男性因素越來越受到重視。妊娠失敗的男性因素常被關注的有：年齡、身體狀況、精液常規異常（如少精、弱精、畸形精子）、免疫學異常（存在抗精子抗體）、內分泌異常（性腺軸或甲狀腺功能異常）、生殖系統感染炎癥、精索靜脈曲張、染色體異常（體細胞染色體異常、精子染色體異常、精子DNA損傷等）、藥物、手術、不良生活方式（如吸煙、酗酒）、電離輻射及其他未知因素。

那么上述哪些因素是導致妊娠失敗的直接原因和間接原因呢？為此，許多專家學者對此做了相關的研究。

精液參數異常與妊娠失敗

Gil-Villa等[1]對23例反復妊娠失敗者及11例近期生育者進行對比研究，評價與比較兩組精液參數、精子膜脂質過氧化反應、精漿抗氧化能力及精子染色質的完整性。結果發現，近期生育組的精子正常形態率、精子濃度、精子前向運動能力更高，而反復妊娠失敗組患者精子畸形率及精子膜脂質過氧化反應較高。

Bhattacharya等[2]對74例反復妊娠失敗男性精液進行常規參數及精子DNA完整性檢測，并以65位正常生育男性精液作為對照。結果發現：兩組樣本年齡、精子濃度、精子總數及精子前向運動能力無顯著性差異；而兩組的活動精子總數、活動精子百分率，更重要的是精子DNA完整率有顯著性差異；結論認為精子DNA完整性檢測應作為常規項目。

有研究[3,4]表明大頭、多尾精子的染色體多倍體、非整倍體率高，精子DNA碎裂指數高，超過99%的精子染色體數目異常發生在X, Y, 13, 18, and 21；精子二倍體、三倍體及四倍體率分別為18.42%, 6.14%和33.99%。該類患者不建議行卵胞漿內單精子注射技術（ICSI），不只成功率低，且易出現染色體異常妊娠失敗。

氧化應激反應異常與妊娠失敗

精子漿膜富有多元不飽和脂肪酸，胞質內僅含有低濃度清除酶，DNA修復能力有限，所以容易受到氧化應激反應的損害。而精子胞質內含有大量抗氧化劑以保護DNA免受損傷及脂質過氧化反應。但是過量的氧化應激反應產生大量氧化應激產物，致使DNA損傷，從而造成精子DNA碎片形成，胚胎發育異常，最終妊娠失敗。形態異常的精子及白細胞產生氧化應激產物，導致氧化應激損傷。這些氧化應激產物及損傷可以影響到精子的質量和功能，進一步影響到精卵結合、受精卵植入及胚胎早期發育。Gil-Villa等[5]研究選取17例其配偶于懷孕12周內有2次以上流產病史的男性患者，其中9例（53%）精子DNA斷裂指數增高或硫代巴比妥酸反應物升高。這9例男性中的6例攝入富抗氧化劑食物或抗氧化輔劑（β胡蘿卜素、維生素C、維生素E、鋅）至少3個月，其配偶均成功生育。結論提示：增加攝入富抗氧化劑食物或抗氧化輔劑有助于降低精子DNA斷裂或精子脂質過氧化水平，改善反復妊娠失敗的患者其生育結局。

病原體感染與妊娠失敗

Matovina等[6]對108例妊娠失敗患者（其中54例染色體核型正常，38例不正常，16例染色體核型不明）進行回顧性研究，沒有檢測出解脲脲原體、人型支原體、人巨細胞病毒（HCMV）或腺病毒相關病毒；1例患者（0.9%）檢測出衣原體DNA，8例患者（7%）檢測出人乳頭狀病毒（HPV）DNA 。研究未能證實衣原體、解脲脲原體、人型支原體、人巨細胞病毒、腺病毒相關病毒感染在早期妊娠失敗中的作用，而人乳頭狀病毒在胚胎染色體異常及妊娠失敗中的作用有待進一步研究。

遺傳學異常與妊娠失敗

男性不育相關性遺傳學異常包括：染色體異常、基因突變（缺失、錯義、無義，異常終止碼）、基因表達異常（表觀遺傳、外顯率）和精子DNA損傷。其中與妊娠失敗有明確相關的是染色體異常和精子DNA損傷，見圖1。

一、染色體異常的類型與原因

染色體異常包括了數目異常（如三體，Down綜合征、21三體；克氏征等）、結構異常（如染色體片段重復、缺失、易位或倒位，標記染色體等）及多態性（如Y染色體大小、隨體大小有無、次級縊痕的增長或縮短等）。

染色體異常的原因也有化學因素（藥物如抗腫瘤藥物，苯妥英鈉等；農藥如有機磷等； 工業毒物如苯、甲苯、鋁、砷、氯丁二烯等；食品添加劑如環己基糖精等）、物理因素（如電離輻射）、生物因素（生物類毒素如真菌毒素；病毒如風疹、巨細胞及乙肝病毒等）、 年齡因素（有報道稱母親年齡在35歲以上，由于生殖細胞老化，宮內環境差，易出現染色體畸變；而父親年齡在35歲以上，與染色體異常的關系目前初步確定）。

二、染色體數目異常的雙方概率

胚胎染色體數目異常可能源自父母雙方，常見的非整倍體胚胎中雙方來源概率，見表1

圖1 妊娠失敗的遺傳學原因

三、染色體異常與妊娠結局

染色體數目異常導致胚胎出現非整倍體及染色體不平衡，可能導致胎停育及自然流產。常見染色體多倍體及非整倍體胚胎發育的結局，見表2

表1 染色體非整倍體的來源

表2 染色體數目異常與妊娠結局

（一）染色體易位與妊娠結局

1. 相互易位與妊娠結局 正常情況染色體減數分裂（2:2分離）形成四價體，分離方式如為對位分離（見圖2A：AD和BC），則形成正常精子或平衡易位精子，可能正常生育。

異常染色體分離有以下幾種情況：（1）減數分裂時，染色體如果2:2分離（如圖2B），鄰位1（AC和BD）分離，鄰位2 （AB和CD）分離，均產生不平衡易位精子。這表現為胎兒異常（部分三體或缺體）。（2）減數分裂時，染色體如果3:1分離：ACD，ABD，BCD形成三體，A、B、C、D形成單體。這表現為胎兒異常（三體或缺體）。（3）減數分裂時，染色體如果4:0分離，表現為胎兒異常（多體或缺體）。以上情況均可能導致妊娠失敗。

圖2 減數分裂時，發生易位的同源染色體（AB和CD）形成4價體及分離模式

2. 羅伯遜易位與妊娠結局 （1）非同源性（非同源染色體間易位），如45,XY, der(14;21)(q10;q10),減數分裂時，染色體如果2:2分離，可能出現正常胚胎；平衡易位攜帶；三體（21）、單親雙體（14）或妊娠失敗。其發生的概率分別為：1/6、1/6、4/6（見圖3）；（2）同源性（同源染色體間易位），如21:21融合（見圖4），減數分裂時不能形成正常精子——必然產生染色體缺體或雙體。不能正常妊娠生育——出生子代或為Down綜合征，或妊娠失敗。 國外6 例家族報告，出生了21個 Down綜合征孩子， 發生12例 妊娠失敗。

（二）倒位與妊娠結局

如果著絲粒在倒位環的外面時（見圖5A），則減數分裂后期出現雙著絲粒染色體及無著絲粒的染色體斷片。如果著絲粒在倒位環的里面時（圖5B），減數分裂時在環內發生染色體片段交換后，會使交換后的染色單體帶有缺失或重復。上述情況均可能形成染色體不平衡的精子，導致妊娠失敗。

（三）環狀染色體與妊娠結局

細胞在有絲分裂時表現不穩定，只有部分細胞可見環狀染色體，其他細胞為染色體缺體（無環狀染色體），可能造成妊娠失敗。

（四）染色體多態性與妊娠結局

染色體多態性主要表現為異染色質的變異，特別是含有高度重復DNA的結構異染色質。染色體的多態性包括：Y染色體的長度變異：大Y（大于18號染色體）或小Y（小于1/2G組染色體）；隨體的大小、有無；次級縊痕的增長或縮短。目前對于染色體多態性與胚胎發育的關系有爭議，國內專家多認為二者有關，國外則不然。

四、男女雙方年齡與染色體異常及妊娠失敗率

Elise等[7]根據歐洲不育癥多中心研究數據（1991～1993）（N=3174），結合男女雙方年齡單變量多因素邏輯回歸分析得出：女性年齡≥35歲，流產風險增高；在女性≥35歲且男性≥40歲，流產風險尤為突出。故當雙方年齡均較高時，妊娠失敗風險較高。

Singh等[8]選取66例年齡20～57歲個體，評價精子DNA損傷與凋亡和年齡的關系，結果顯示：DNA損傷比例隨年齡增加而逐漸增加，而凋亡率相關性呈相反趨勢。

Fisch等[9]根據紐約州衛生署先天異常登記信息，統計1983～1997間共3419例 Down綜合征患者出生時父母年齡，得出結論：男性在35歲前對子代患Down綜合征無明確影響；35歲以后隨年齡增長患病風險提高，并且男性年齡在子代患Down綜合征中占50%的風險。

五、Y染色體與妊娠結局[10]

完全性AZFc缺失患者的大量精子存在性染色體缺體，子代可能出現45, X0 Turner’s綜合征及兩性畸形 。46, XY/45, X0嵌合型患者，部分兩性畸形患者的AZFc 缺失率為33%；有證據表明，Yq微缺失患者存在Y染色體整體不穩定性，以致形成45, X0 細胞系。

盡管有上述的理論風險，但Yq微缺失者的子代表型通常正常，其原因可能在于45,XO胚胎的低種植率和高自然流產率。

六、精子DNA損傷與妊娠失敗

（一）精子的遺傳學及表觀遺傳學與胚胎發育[11-17]

圖3 減數分裂時，非同源性羅伯遜易位染色體的分離模式及胚胎結局

圖4 同源性羅伯遜易位

圖5 減數分裂時，發生倒位的同源染色體聯會及片段交換模式

精子核基因組獨特地分為兩部分：中心為環狀線圈形的魚精蛋白包裝的DNA，無轉錄及翻譯活性，外周為組蛋白包裝的DNA（5-15%），保留了核小體結構，該區域包含了發育所需基因、microRNA及信號因子（ signaling factors ）的激活子，見圖6

圖6 精子核基因組

其中組蛋白包裝的DNA對環境有害因素高度敏感，特別是氧化損傷。染色體端粒維持著染色體和基因組的完整性，該段富含鳥嘌呤的重復序列對自由基誘導的DNA損傷高度敏感。精子染色體端粒的快速改變，即端粒的加速老化，是男性不育癥的病因基礎。端粒短對卵裂有不利影響，生成異形的囊胚。

卵母細胞受精時，精子除輸送核DNA外，還包括卵母細胞活化因子（受精所必需）、中心體（細胞分裂必需）及多種受精卵發育必需的mRNA。發育中精子表觀性修飾的研究提示，精子表觀基因組在胚胎發育中發揮的關鍵作用。

表觀修飾作用包括DNA甲基化、組蛋白尾部修飾、定向組蛋白保留及魚精蛋白整合入核染色質，所有變化對精子發育有重要影響。精子經歷的上述變化，其目的不僅是通過精子生成屏蔽DNA，而且需要表觀修飾作用為后續的胚胎發育做準備。精子遺傳物質的損害或上述表觀修飾作用的異常勢必影響精子的授精潛力及胚胎的早期發育。

（二）精子染色體異常與精子DNA損傷[10]

精子的非整倍體，特別是性染色體的非整倍體、染色體易位與嚴重的生精障礙相關；精子的非整倍體及精子DNA損傷（單鏈或雙鏈），與妊娠結局相關。

（三）精子DNA損傷的原因

精子DNA損傷包括精索靜脈曲張[18-20]、化療及放療[21-23]、吸煙[23-26]、ROS及白細胞精子癥[27-31]、凋亡異常[32,33]、魚精蛋白缺乏[34]等。

（四）精子DNA損傷的檢測

精子DNA損傷可通過彗星實驗（Comet試驗）及精子染色質擴散試驗（ SCD ）等方法進行檢測。

1. Comet試驗 細胞溶解后堿性液使DNA變性，進行電泳。正常對照的精子表現為球形，核濃聚。而DNA損傷的細胞表現如彗星，彗星尾部為DNA碎片（圖7）。

2. 精子染色質擴散試驗（ SCD ） SCD是彗星試驗的改版（圖8）。

圖7 Comet實驗

（五）精子DNA損傷與妊娠結局

Henkel等[35]通過對249例接受體外受精聯合胚胎移植技術（IVF）患者標本進行研究。結果顯示包含DNA損傷的精子可使卵母細胞受精，形成2原核期，但到4細胞期，父方基因啟動表達，由于氧化損傷，精子DNA碎裂，即使已形成囊胚，也會出現胚胎發育中止。

成熟精子修復DNA損傷的能力有限，而卵母細胞修復精子DNA損傷的能力取決于其胞質和基因組的品質，后者隨女方年齡增加而顯著下降。同時精子DNA的品質也與男方年齡相關，年齡越大精子DNA損傷的概率可能越大。精子DNA修復失敗，可能導致妊娠失敗或胎兒異常。

綜上所述，目前認為，妊娠失敗的男性的直接因素主要是精子染色體數目異常、結構異常及精子DNA損傷，間接因素是可能導致精子染色體數目異常、結構異常及精子DNA損傷的內部因素（如精子凋亡異常，氧化應激反應異常，精索靜脈曲張、吸煙等）和外部因素（某些藥物，化學品，電離輻射等）。處理策略是染色體異常應做遺傳咨詢，精子DNA損傷過度應積極尋找病因（如吸煙、靜脈曲張及感染及炎癥等），并做相應的預防和治療。胚胎發育異常男方檢查項目：體檢及影像學檢查（B超）、精液常規、染色體核型分析、精子DNA損傷的檢測等。還應告知夫妻雙方，目前反復妊娠失敗的干預方法循證醫學證據不足，觀察試孕是合理策略，即使無任何治療，2/3夫妻能正常生育[36]。

圖8 精子染色質擴散試驗

流產, 自然; 男性不育

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（2013-12-15收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.01.001

R 698.2; R 714.21