男性精子形態對輔助生殖結局影響的研究進展*

謝德高 綜述，滕若冰 審校

(桂林醫學院附屬醫院泌尿外科，廣西 桂林 541000)

人們對精子形態的認識始于17世紀。1916年，有學者將畸形精子與男性不育相聯系,從而對精子形態學有了進一步認識。1951年，MACLEOD等提出了對精子形態的分類,隨后眾多研究者提出了多種對精子形態的分類方法,并逐步建立了精子形態學分析體系。20世紀以來，隨著宮腔內人工授精(IUI)、體外受精(IVF)和卵胞漿內單精子注射(ICSI)等輔助生殖技術(ART)的快速發展和國內“二孩”政策的全面開放，解決不孕不育問題成為眾多育齡期夫婦的迫切需要。男性精子形態與ART關系也逐漸引起了很多學者的關注。有學者提出，精子形態可預測輔助生殖結局，卵母細胞受精與精子異常形態呈負相關[1-2]。隨后有研究也證實，正常精子形態下降的男性導致受孕可能性較低[3]。與有生育能力男性相比，不育男性的正常精子百分率較低[4]。也有研究表明，在正常精子形態為0的夫婦中，也有成功受精和受孕的可能[5]，而且能通過自然方式、IUI或IVF實現妊娠[6]。因此，作為常規精液分析中重要指標的正常精子形態率(NSMR)，能否評估男性生育能力和預測ART結局，一直備受爭議[7]。本文將精子形態評估的演變及其對IUI、IVF和ICSI結局影響的研究進展進行綜述。

1 精子形態評估的歷史及發展

隨著對精子形態描述的不斷深入，1980-2010年，世界衛生組織共發布了5版《精液分析和處理指南》，第1～5版的NSMR分別為80.5%[8]、50.0%[9]、30.0%[10]、14.0%[11]、4.0%[12]。顯然，NSMR呈急劇下降趨勢。這與精子形態評估的方法密切相關，包括自由方法和嚴格方法。

1.1自由方法 在20世紀早期，精子形態被用作評估男性生殖能力的預測工具。人們普遍認為，在同一精液樣本中既可以評估正常的精液形態，也可以評估異常的精液形態[13]。不可避免的是，精液形態的評估是主觀的，因為其依賴于執行分析的實驗室技術人員的專業能力。對精子形態進行分類的最初方法是基于研究人員描述各種明顯的形態異常，并將這些異常作為標準評估精子形態。然而，精子形態在本質上具有異質性[14]。以往，精子中的特殊異常是通過示意圖來說明的，這無疑是不準確的。基于該方法缺乏定義正常精子的特異標準。一些研究者認為，正常精子形態和受精率之間的相關性很差[15]。自由方法將所有認為不是異常的精子視為正常，因此，將一些未被發現的異常形態精子誤認為是形態正常的精子，最終導致采用該方法評估并計算得出的NSMR較高。

1.2嚴格方法 1986年，有學者等引入了嚴格的人類精子形態標準分類概念，并于1990年對其進行了詳細的描述。嚴格方法的定義是依據從子宮頸口內部的精子得到生物學證據。LIU等[16]研究發現，形態正常的精子比較容易與透明帶結合。這支持了嚴格標準中形態正常精子的描述。嚴格方法結合了對精子頭部、頸部、身體和尾部缺陷的組織學評估和模式識別[17]，將頭部形態具有交界性或輕微異常的精子視為異常形態。然而，在自由方法中將交界性精子形態視為正常，這直接導致了利用嚴格方法評估并計算得出的NSMR大幅度下降。

1.3精子形態評估標準的演變 世界衛生組織發布的第1版《精液分析和處理指南》，對形態正常精子沒有準確的定義，在很大程度上依賴于帶有圖例的示意圖，允許不同實驗室在解釋和應用上有所不同[14]。通過對可育人群的研究，正常精子形態的可育參考范圍是48%～98%[14]，因此使用了自由方法。雖然第2版指南略有改進，接受大于或等于50%正常形態作為其參考范圍，但仍采用自由方法，并且只提供少量關于精子形態評估標準的補充信息，在提供正常和異常精子的明確定義方面進展甚微。第3版指南對人類精子形態學分類方案進行了仔細描述[10]。該指南指出，嚴格標準應該在評估精子形態正常時使用，并給出形態正常精子嚴格評估的定義，同時還指出，應該認為“臨界的”形式均是異常的。第4版指南完全采用了嚴格方法，但沒有提供NSMR的下限[11]。

雖然評估精子正常形態的方法及分類產生了重大變化，但仍具有高度主觀性，容易出現實驗室間和實驗室內的差異[18]。隨后誕生的計算機輔助精子分析儀(CASA)試圖提供更客觀的精子參數，其可能會將觀察者的主觀差異降到最低，但仍不能提供準確定義正常和異常精子所需的詳細形態學評估，因此可能對確定精子形態意義不大[19]。

2 精子形態與自然受孕

目前，關于精子形態對自然受孕結果影響的研究較少見。KOVAC等[20]調查了患有嚴重畸形癥(NSMR為0)男性在未行ART治療情況下受孕的可能性。該研究對24例NSMR為0的男性和27例NSMR≥4%的男性進行為期3年的隨機比較，結果顯示，NSMR≥4%的男性自然受孕率高于嚴重畸精癥組(51.8%vs. 25.0%，P≤0.05)，而NSMR為0的男性仍有25%能夠自然受孕，并且能夠再次通過自然受孕生育孩子。作者認為,嚴格的形態學不應該用來預測受精、妊娠或活產潛力，對于NSMR為0的男性，在立即IVF之前應該考慮其他替代的生殖方式。

3 精子形態與輔助生殖結局

3.1精子形態與IUI 2001年，VAN WAART等[21]的一項meta分析顯示，NSMR≤4%組與NSMR>4%組IUI妊娠率比較，差異有統計學意義(95%CI:0.11～0.03，P<0.001)。ERDEM等[22]的一項前瞻性研究發現,精子形態可以預測IUI活產率，洗滌后NSMR>4.5%預示活產率增加。同樣，2016年的一項回顧性研究指出，對于接受多次IUI治療的夫婦來說，NSMR<4%是持續妊娠的預測因素[23]。國內也有學者發現，正常形態與IUI妊娠率具有相關性[24-25]。然而，LOCKWOOD等[26]對408對夫婦進行856個IUI周期的研究，結果顯示，精子形態正常與異常的夫婦臨床妊娠率無顯著差異(15.7%vs. 13.9%)。該研究不足之處在于有幾項研究并未納入女性年齡數據。SUN等[27]對412對夫婦進行908個IUI周期的研究時發現，對于35歲以下的女性，不同水平的正常形態精子的妊娠率無差異，當NSMR<5%時，35歲以上并接受IUI治療的女性，無一受孕成功。KOHN等[28]對涉及41 018個IUI周期的20項觀察性研究進行meta分析，觀察兩種NSMR閾值(>4%和≤4%，≥1%和<1%)對超聲驗證妊娠結局的影響，結果顯示，精子形態正常組與異常組IUI妊娠成功率無顯著差異。PREMAL等[29]在2019年的一項回顧性研究中指出，精子形態異常既不影響IUI妊娠率，也不影響IUI活產率。

正常形態精子與IUI結局的關系尚未達成共識，其原因可能是:(1)關于單純研究精子畸形癥的文獻相對較少，而且有些研究甚至還包含了男性精子其他檢測參數(精子密度、精子活力、前向活動精子總數等)等潛在影響因素；(2)精子形態評估方法和判定標準發生了重大變化，研究結果難免產生歧義；(3)除男性因素外，女性年齡、體重指數、不孕年限、子宮內膜厚度、卵泡個數、取卵次數、激素水平及是否刺激促排卵等女性因素也可能影響IUI的妊娠結局；(4)由于進行精子形態測定的實驗室人員專業水平不同，測定結果具有高度主觀性，導致研究結果受不同程度影響。盡管如此，近年的研究數據并沒有顯示，精子形態和IUI妊娠率之間存在強烈相關性。

3.2精子形態與IVF-胚胎移植(IVF-ET) 自1986年以來，國內外多項研究表明，精子形態可預測IVF。高洋等[30]分析了634例接受IVF的男方精子形態與受精率間的相關性，結果顯示，二者呈正相關。何冰等[31]按世界衛生組織精子形態學標準分析了行IVF-ET助孕治療的夫婦，共908個周期，結果顯示，NSMR≤4%可影響IVF總受精率，NSMR≤3%時IVF的正常受精率下降。DUBEY等[32]研究了精子形態對IVF-植入前遺傳學診斷的影響，結果顯示，正常精子形態組正常胚胎率、種植率、臨床妊娠率均高于畸形精子組。相反，不少研究并沒有發現精子形態影響IVF結局。GHIRELLI-FILHO等[33]分析了244例行IVF的患者精子形態與臨床結局之間的關系，其中27例NSMR為0～4%，165例為5%～14%，52例為大于14%，結果顯示，精子形態對IVF-ET的平均受精率、生化妊娠率、臨床妊娠率和活產率均無顯著影響。王麗等[34]研究了1 067例不同精子形態組的IVF臨床結局，其中NSMR<4%組112例，NSMR為4%～15%組743例，NSMR≥15%組212例，結果顯示，各組受精率、妊娠率、出生率、流產率比較，差異無統計學意義(P>0.05)。提示單純精子形態學對臨床IVF結局的預測具有局限性，需結合其他參考指標綜合評估。

關于精子形態對IVF結局影響的最新數據似乎沒有顯示出一致的關系，其原因可能在于研究設計方面，無法有效嚴格控制相關外變量，如多囊卵巢綜合征、盆腔手術等可能影響卵子質量和子宮。這些外變量對IVF-ET的影響可能比精子畸形率更大。同時，這也意味著精子形態對IVF結果的影響微乎其微，或許只在選定的患者中發生。

3.3精子形態與ICSI 1992年，PALERMO等[3]首先報道了ICSI試管嬰兒的誕生。ICSI技術在輔助生殖治療中取得顯著成效，并且其應用越來越成熟。ICSI技術克服了精子數量不足，直接從附睪、睪丸獲取精子，從而治療男性不育。DE VOS等[35]分析了662個ICSI周期，按注射入卵子的精子形態是否正常將卵子分為2組，結果顯示，精子形態正常組受精率為(71.7±25.9)%，精子形態異常組為(60.7±36.2)%，二者比較差異有統計學意義(P<0.05)。提示精子形態與ICSI結局有一定關系。隨著近幾年越來越多相關臨床研究的報道，精子形態預測ICSI結局的價值遭到了很多研究者的質疑。FRENCH等[36]的一項回顧性研究將接受ICSI治療的1 074例患者作為研究對象，并按NSMR分成0、1%、2%、3%、4%、5%～7%、>7% 7個亞群進行比較，結果顯示，各組受精率、囊胚形成率、種植率、臨床妊娠率、出生率無顯著差異。國內賀慧等[37]、廖宏慶等[38]研究顯示，精子形態異常組受精率、卵裂率、優胚率及妊娠率與正常組無顯著差異。關于精子形態與ICSI關系的研究結果是相互矛盾的。除了一些缺乏嚴格控制的外變量，還可能因為ICSI操作會盡可能選擇形態正常的精子注射到卵子里，從而降低了畸形精子癥對ICSI的影響。總之，在這一領域需要更多的前瞻性研究來明確精子形態在IVF和ICSI結局中的真正影響和作用。

隨著運動性精子細胞器形態檢查(MSOME)的問世，卵胞漿內形態選擇單精子注射(IMSI)應運而生。最初人們認為IMSI適用于先前ICSI失敗的夫婦[39]，并且有研究者認為IMSI可以改善畸精癥患者行ICSI的結局[40]。ANTINORI等[41]進行了一項以嚴重少弱精子癥患者為對象的前瞻性研究，結果顯示，IMSI植入率和臨床妊娠率均高于常規ICSI；且當兩種治療按既往IVF失敗次數分別分成0～1、≥2亞組進行比較時，2組臨床妊娠率有顯著差異，而流產率無顯著差異。值得注意的是，選擇參加該研究的男性患者合并有低濃度精子和低運動性精子。作者認為，在合并其他精液參數嚴重異常的情況下，IMSI的選擇優于ICSI。

LI等[42]把接受IVF和ICSI治療的4 765對不孕夫婦按NSMR分為大于14%、4%～14%亞組進行回顧性研究，結果顯示，IVF組受精率隨著NSMR的降低而降低(P<0.05)。而ICSI組受精率與NSMR無相關性(P>0.05)。當NSMR<4%時，IVF組流產率顯著升高(P<0.001)；ICSI組NSMR與植入、臨床妊娠、活產或流產率無關(P>0.05)。作者認為，對于NSMR<4%的男性患者，ICSI應該是首選的ART方法。然而，VAN DEN HOVEN等[43]認為，精子形態作為預測IVF/ICSI妊娠結局指標的預后價值很小。因此，能否將精子形態作為選擇ICSI治療的獨立指征，還有待進一步研究。

4 小結與展望

目前，NSMR對輔助生殖結局的預測價值仍具有一定的局限性。按照新標準診斷的畸精癥患者行IVF治療時該如何選擇受精方式、在IVF之前是否需要做夫精人工授精治療?治療幾個周期轉IVF?畸形精子癥患者精子及IVF后胚胎染色體情況如何?ART的安全性與子代的健康如何？這些問題引起了生殖領域的廣泛關注和爭論。另外,世界衛生組織發布的《精液分析和處理指南(第5版)》并沒有包括關于我國人群的任何數據和資料[44]，因此，關精子形態學的修訂是否適合我國人群是很值得探討的問題。未來還需要進行大樣本量的、嚴格控制外變量的、合理設計的臨床研究，以了解世界衛生組織判定的精子形態對輔助生殖結局的預測價值，從而指導選擇最佳助孕方式，進而提高不孕不育診療技術，更好地為不孕不育患者服務。