男性精子形态对辅助生殖结局影响的研究进展*

谢德高 综述，滕若冰 审校

(桂林医学院附属医院泌尿外科，广西 桂林 541000)

人们对精子形态的认识始于17世纪。1916年，有学者将畸形精子与男性不育相联系,从而对精子形态学有了进一步认识。1951年，MACLEOD等提出了对精子形态的分类,随后众多研究者提出了多种对精子形态的分类方法,并逐步建立了精子形态学分析体系。20世纪以来，随着宫腔内人工授精(IUI)、体外受精(IVF)和卵胞浆内单精子注射(ICSI)等辅助生殖技术(ART)的快速发展和国内“二孩”政策的全面开放，解决不孕不育问题成为众多育龄期夫妇的迫切需要。男性精子形态与ART关系也逐渐引起了很多学者的关注。有学者提出，精子形态可预测辅助生殖结局，卵母细胞受精与精子异常形态呈负相关[1-2]。随后有研究也证实，正常精子形态下降的男性导致受孕可能性较低[3]。与有生育能力男性相比，不育男性的正常精子百分率较低[4]。也有研究表明，在正常精子形态为0的夫妇中，也有成功受精和受孕的可能[5]，而且能通过自然方式、IUI或IVF实现妊娠[6]。因此，作为常规精液分析中重要指标的正常精子形态率(NSMR)，能否评估男性生育能力和预测ART结局，一直备受争议[7]。本文将精子形态评估的演变及其对IUI、IVF和ICSI结局影响的研究进展进行综述。

1 精子形态评估的历史及发展

随着对精子形态描述的不断深入，1980-2010年，世界卫生组织共发布了5版《精液分析和处理指南》，第1～5版的NSMR分别为80.5%[8]、50.0%[9]、30.0%[10]、14.0%[11]、4.0%[12]。显然，NSMR呈急剧下降趋势。这与精子形态评估的方法密切相关，包括自由方法和严格方法。

1.1自由方法 在20世纪早期，精子形态被用作评估男性生殖能力的预测工具。人们普遍认为，在同一精液样本中既可以评估正常的精液形态，也可以评估异常的精液形态[13]。不可避免的是，精液形态的评估是主观的，因为其依赖于执行分析的实验室技术人员的专业能力。对精子形态进行分类的最初方法是基于研究人员描述各种明显的形态异常，并将这些异常作为标准评估精子形态。然而，精子形态在本质上具有异质性[14]。以往，精子中的特殊异常是通过示意图来说明的，这无疑是不准确的。基于该方法缺乏定义正常精子的特异标准。一些研究者认为，正常精子形态和受精率之间的相关性很差[15]。自由方法将所有认为不是异常的精子视为正常，因此，将一些未被发现的异常形态精子误认为是形态正常的精子，最终导致采用该方法评估并计算得出的NSMR较高。

1.2严格方法 1986年，有学者等引入了严格的人类精子形态标准分类概念，并于1990年对其进行了详细的描述。严格方法的定义是依据从子宫颈口内部的精子得到生物学证据。LIU等[16]研究发现，形态正常的精子比较容易与透明带结合。这支持了严格标准中形态正常精子的描述。严格方法结合了对精子头部、颈部、身体和尾部缺陷的组织学评估和模式识别[17]，将头部形态具有交界性或轻微异常的精子视为异常形态。然而，在自由方法中将交界性精子形态视为正常，这直接导致了利用严格方法评估并计算得出的NSMR大幅度下降。

1.3精子形态评估标准的演变 世界卫生组织发布的第1版《精液分析和处理指南》，对形态正常精子没有准确的定义，在很大程度上依赖于带有图例的示意图，允许不同实验室在解释和应用上有所不同[14]。通过对可育人群的研究，正常精子形态的可育参考范围是48%～98%[14]，因此使用了自由方法。虽然第2版指南略有改进，接受大于或等于50%正常形态作为其参考范围，但仍采用自由方法，并且只提供少量关于精子形态评估标准的补充信息，在提供正常和异常精子的明确定义方面进展甚微。第3版指南对人类精子形态学分类方案进行了仔细描述[10]。该指南指出，严格标准应该在评估精子形态正常时使用，并给出形态正常精子严格评估的定义，同时还指出，应该认为“临界的”形式均是异常的。第4版指南完全采用了严格方法，但没有提供NSMR的下限[11]。

虽然评估精子正常形态的方法及分类产生了重大变化，但仍具有高度主观性，容易出现实验室间和实验室内的差异[18]。随后诞生的计算机辅助精子分析仪(CASA)试图提供更客观的精子参数，其可能会将观察者的主观差异降到最低，但仍不能提供准确定义正常和异常精子所需的详细形态学评估，因此可能对确定精子形态意义不大[19]。

2 精子形态与自然受孕

目前，关于精子形态对自然受孕结果影响的研究较少见。KOVAC等[20]调查了患有严重畸形症(NSMR为0)男性在未行ART治疗情况下受孕的可能性。该研究对24例NSMR为0的男性和27例NSMR≥4%的男性进行为期3年的随机比较，结果显示，NSMR≥4%的男性自然受孕率高于严重畸精症组(51.8%vs. 25.0%，P≤0.05)，而NSMR为0的男性仍有25%能够自然受孕，并且能够再次通过自然受孕生育孩子。作者认为,严格的形态学不应该用来预测受精、妊娠或活产潜力，对于NSMR为0的男性，在立即IVF之前应该考虑其他替代的生殖方式。

3 精子形态与辅助生殖结局

3.1精子形态与IUI 2001年，VAN WAART等[21]的一项meta分析显示，NSMR≤4%组与NSMR>4%组IUI妊娠率比较，差异有统计学意义(95%CI:0.11～0.03，P<0.001)。ERDEM等[22]的一项前瞻性研究发现,精子形态可以预测IUI活产率，洗涤后NSMR>4.5%预示活产率增加。同样，2016年的一项回顾性研究指出，对于接受多次IUI治疗的夫妇来说，NSMR<4%是持续妊娠的预测因素[23]。国内也有学者发现，正常形态与IUI妊娠率具有相关性[24-25]。然而，LOCKWOOD等[26]对408对夫妇进行856个IUI周期的研究，结果显示，精子形态正常与异常的夫妇临床妊娠率无显著差异(15.7%vs. 13.9%)。该研究不足之处在于有几项研究并未纳入女性年龄数据。SUN等[27]对412对夫妇进行908个IUI周期的研究时发现，对于35岁以下的女性，不同水平的正常形态精子的妊娠率无差异，当NSMR<5%时，35岁以上并接受IUI治疗的女性，无一受孕成功。KOHN等[28]对涉及41 018个IUI周期的20项观察性研究进行meta分析，观察两种NSMR阈值(>4%和≤4%，≥1%和<1%)对超声验证妊娠结局的影响，结果显示，精子形态正常组与异常组IUI妊娠成功率无显著差异。PREMAL等[29]在2019年的一项回顾性研究中指出，精子形态异常既不影响IUI妊娠率，也不影响IUI活产率。

正常形态精子与IUI结局的关系尚未达成共识，其原因可能是:(1)关于单纯研究精子畸形症的文献相对较少，而且有些研究甚至还包含了男性精子其他检测参数(精子密度、精子活力、前向活动精子总数等)等潜在影响因素；(2)精子形态评估方法和判定标准发生了重大变化，研究结果难免产生歧义；(3)除男性因素外，女性年龄、体重指数、不孕年限、子宫内膜厚度、卵泡个数、取卵次数、激素水平及是否刺激促排卵等女性因素也可能影响IUI的妊娠结局；(4)由于进行精子形态测定的实验室人员专业水平不同，测定结果具有高度主观性，导致研究结果受不同程度影响。尽管如此，近年的研究数据并没有显示，精子形态和IUI妊娠率之间存在强烈相关性。

3.2精子形态与IVF-胚胎移植(IVF-ET) 自1986年以来，国内外多项研究表明，精子形态可预测IVF。高洋等[30]分析了634例接受IVF的男方精子形态与受精率间的相关性，结果显示，二者呈正相关。何冰等[31]按世界卫生组织精子形态学标准分析了行IVF-ET助孕治疗的夫妇，共908个周期，结果显示，NSMR≤4%可影响IVF总受精率，NSMR≤3%时IVF的正常受精率下降。DUBEY等[32]研究了精子形态对IVF-植入前遗传学诊断的影响，结果显示，正常精子形态组正常胚胎率、种植率、临床妊娠率均高于畸形精子组。相反，不少研究并没有发现精子形态影响IVF结局。GHIRELLI-FILHO等[33]分析了244例行IVF的患者精子形态与临床结局之间的关系，其中27例NSMR为0～4%，165例为5%～14%，52例为大于14%，结果显示，精子形态对IVF-ET的平均受精率、生化妊娠率、临床妊娠率和活产率均无显著影响。王丽等[34]研究了1 067例不同精子形态组的IVF临床结局，其中NSMR<4%组112例，NSMR为4%～15%组743例，NSMR≥15%组212例，结果显示，各组受精率、妊娠率、出生率、流产率比较，差异无统计学意义(P>0.05)。提示单纯精子形态学对临床IVF结局的预测具有局限性，需结合其他参考指标综合评估。

关于精子形态对IVF结局影响的最新数据似乎没有显示出一致的关系，其原因可能在于研究设计方面，无法有效严格控制相关外变量，如多囊卵巢综合征、盆腔手术等可能影响卵子质量和子宫。这些外变量对IVF-ET的影响可能比精子畸形率更大。同时，这也意味着精子形态对IVF结果的影响微乎其微，或许只在选定的患者中发生。

3.3精子形态与ICSI 1992年，PALERMO等[3]首先报道了ICSI试管婴儿的诞生。ICSI技术在辅助生殖治疗中取得显著成效，并且其应用越来越成熟。ICSI技术克服了精子数量不足，直接从附睾、睾丸获取精子，从而治疗男性不育。DE VOS等[35]分析了662个ICSI周期，按注射入卵子的精子形态是否正常将卵子分为2组，结果显示，精子形态正常组受精率为(71.7±25.9)%，精子形态异常组为(60.7±36.2)%，二者比较差异有统计学意义(P<0.05)。提示精子形态与ICSI结局有一定关系。随着近几年越来越多相关临床研究的报道，精子形态预测ICSI结局的价值遭到了很多研究者的质疑。FRENCH等[36]的一项回顾性研究将接受ICSI治疗的1 074例患者作为研究对象，并按NSMR分成0、1%、2%、3%、4%、5%～7%、>7% 7个亚群进行比较，结果显示，各组受精率、囊胚形成率、种植率、临床妊娠率、出生率无显著差异。国内贺慧等[37]、廖宏庆等[38]研究显示，精子形态异常组受精率、卵裂率、优胚率及妊娠率与正常组无显著差异。关于精子形态与ICSI关系的研究结果是相互矛盾的。除了一些缺乏严格控制的外变量，还可能因为ICSI操作会尽可能选择形态正常的精子注射到卵子里，从而降低了畸形精子症对ICSI的影响。总之，在这一领域需要更多的前瞻性研究来明确精子形态在IVF和ICSI结局中的真正影响和作用。

随着运动性精子细胞器形态检查(MSOME)的问世，卵胞浆内形态选择单精子注射(IMSI)应运而生。最初人们认为IMSI适用于先前ICSI失败的夫妇[39]，并且有研究者认为IMSI可以改善畸精症患者行ICSI的结局[40]。ANTINORI等[41]进行了一项以严重少弱精子症患者为对象的前瞻性研究，结果显示，IMSI植入率和临床妊娠率均高于常规ICSI；且当两种治疗按既往IVF失败次数分别分成0～1、≥2亚组进行比较时，2组临床妊娠率有显著差异，而流产率无显著差异。值得注意的是，选择参加该研究的男性患者合并有低浓度精子和低运动性精子。作者认为，在合并其他精液参数严重异常的情况下，IMSI的选择优于ICSI。

LI等[42]把接受IVF和ICSI治疗的4 765对不孕夫妇按NSMR分为大于14%、4%～14%亚组进行回顾性研究，结果显示，IVF组受精率随着NSMR的降低而降低(P<0.05)。而ICSI组受精率与NSMR无相关性(P>0.05)。当NSMR<4%时，IVF组流产率显著升高(P<0.001)；ICSI组NSMR与植入、临床妊娠、活产或流产率无关(P>0.05)。作者认为，对于NSMR<4%的男性患者，ICSI应该是首选的ART方法。然而，VAN DEN HOVEN等[43]认为，精子形态作为预测IVF/ICSI妊娠结局指标的预后价值很小。因此，能否将精子形态作为选择ICSI治疗的独立指征，还有待进一步研究。

4 小结与展望

目前，NSMR对辅助生殖结局的预测价值仍具有一定的局限性。按照新标准诊断的畸精症患者行IVF治疗时该如何选择受精方式、在IVF之前是否需要做夫精人工授精治疗?治疗几个周期转IVF?畸形精子症患者精子及IVF后胚胎染色体情况如何?ART的安全性与子代的健康如何？这些问题引起了生殖领域的广泛关注和争论。另外,世界卫生组织发布的《精液分析和处理指南(第5版)》并没有包括关于我国人群的任何数据和资料[44]，因此，关精子形态学的修订是否适合我国人群是很值得探讨的问题。未来还需要进行大样本量的、严格控制外变量的、合理设计的临床研究，以了解世界卫生组织判定的精子形态对辅助生殖结局的预测价值，从而指导选择最佳助孕方式，进而提高不孕不育诊疗技术，更好地为不孕不育患者服务。