体外受精中超生理水平的雌激素对卵子和胚胎的影响

唐雪原(综述)，王卓然，关源源,2※(审校)

(1.哈尔滨医科大学附属第一医院生殖医学科,哈尔滨 150001; 2.中国医学科学院中国协和医科大学 北京协和医院妇产科,北京 100730)

在辅助生殖技术中，应用控制性超促排卵(controlled ovarian hyperstimulation，COH)或控制性卵泡刺激(controlled ovarian stimulation，COS)募集较多的卵母细胞对于体外受精胚胎移植(in vitro fertilization and embryo transfer,IVF-ET) 周期具有重要意义。超生理水平的雌激素对IVF-ET结局的影响学术界一直存有争议。有学者认为,COH导致的高雌激素水平并不影响妊娠率[1]，但也有学者认为,高雌激素水平是影响卵子和胚胎质量以及子宫内膜容受性的不利因素[2]。要提高IVF-ET的妊娠率及种植率，优质卵子、优质胚胎和良好的子宫内膜容受性缺一不可。近几年，高雌激素水平对子宫内膜容受性的不利影响已为大多学者所证明和接受[3]，而高雌激素对卵子及胚胎质量的影响还未得出一致结论。现从基础和临床研究两方面分析超生理水平的雌激素对卵子质量、胚胎质量和妊娠结局的影响。

1 基础研究

1.1雌激素与卵泡发育 卵泡发生是一个漫长的过程,包括卵母细胞和它周围卵泡细胞的变化。卵母细胞的成熟包括胞质、胞核、胞膜、透明带和卵丘细胞的成熟。雌激素在卵巢水平上能直接调节卵泡的发育成熟。Liew等[4]用雌激素缺乏的小鼠研究雌激素对卵巢的作用，发现雌激素在调控早期卵泡形成中起重要作用，在窦卵泡期由于卵泡发育受限，小鼠因无排卵能力而导致无生育能力，同时窦卵泡趋向闭锁以及未成熟黄素化。这均证明雌激素是维持卵巢体细胞功能所必需的。进一步研究发现，优势卵泡上存在雌激素受体,卵泡液内雌激素水平随着卵泡发育的成熟而逐渐增加，在优势卵泡中加入雌激素拮抗剂后,卵泡很快退变闭锁[4]。卵母细胞发育并不仅仅是一个生长过程,它涉及了表型物质变化，包括原有胞质器官重组、新细胞器形成、受精和胚胎发育相关的特异性分子变化；超促排卵对卵母细胞的正常减数分裂、表观遗传修饰及发育能力均有不良的影响，还能引发较高程度的颗粒细胞凋亡[5]。但是，超促排卵对正常卵泡发育和卵母细胞成熟的影响及其机制还缺乏一个系统的、整体水平的研究。

1.2卵子和胚胎质量的评估 通常，实验室对卵细胞形态的评估仅限于形态学检查。为得到关于卵母细胞质量的全面信息，Rienzi等[6]提出需要对一些重要的因素进行详细的、非侵入性的分析，除整个胞质的外观、透明带、卵周隙及胞质中空泡或胞质包涵体的存在外，还包括卵丘-卵母细胞复合体的形态、第一极体的形态、整个胞质的外观、胞质中空泡或胞质包涵体的存在、胞质中心颗粒的存在、减数分裂纺缍丝的存在及其形态、胞质的黏度和单精子注射时细胞膜的阻力、卵子的形状等多方面特征。均一的胞质结构是评价胞质的重要指标，而第一极体的排出常被认为是核成熟的标志[5]。对胚胎的评估首先观察卵裂的速度，太慢或太快对种植率都有负面影响；其次，细胞分裂是否均一，细胞碎片的多少，纺缍体、质粒的分布也是预测胚胎种植率的重要指标[7]。近几年，定向代谢分析被认为是评价胚胎质量的有效方法，包括丙酮酸、氨基酸、糖代谢、可溶性人白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)-G等，可通过分析胚胎培养过程中不同阶段代谢产物的变化来进一步预测胚胎活力，此方法具有较好的应用前景。然而，定向代谢分析难以常规进行，而形态学和代谢分析不能确定染色体是否异常，因此进行染色体筛查已经成为选择活力胚胎的方法之一[5]。

1.3血清雌二醇水平与管状滑面内质网复合体 Sá等[8]在卵子中发现管状滑面内质网复合体(aggregates of tubular smooth endoplasmic reticulum，aSERT)为异形的线粒体和小空泡形成的小致密体集簇所包围的结构，它的内部有弯曲的致密小管，这个结构与一些学者提出的滑面内质网复合体(smooth endoplasmic reticulum clusters，sERCs)相似[9-10]。在一般情况和刺激方案无显著差别的情况下，aSERT常出现在血清雌二醇水平较高的患者中。研究显示，aSERT(+)组受精率、卵裂率和囊胚形成率都显著下降，生化妊娠、临床妊娠、继续妊娠、新生儿出生和种植率都较低；并提出aSERT的存在是胞质病态的表现，对aSERT阳性卵子所形成的胚胎不应进行胚胎移植[8]。Otsuki等[9]认为，人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotrophin，hCG)注射日血清雌二醇水平较高，可能是导致sERCs出现的原因之一。目前尚无研究证实aSERT如何导致低妊娠率，但Sá等[8]推断，aSERT可能成为因取卵延迟导致卵子质量差和种植失败的一个诊断指标。在aSERT(+)组中的胎儿中，Sá等[8]报道1例存在室间隔缺损、1例发生Beckwith-Wiedmann综合征、1例有膈疝。来自滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum，SER)的Ca2+释放对卵母细胞成熟、受精和早期胚胎发育起关键作用，在生殖泡期，钙震荡(Ca2+是普遍存在的细胞内信使)由雌二醇促进，且雌二醇能直接作用于细胞表面，进而直接影响发育中的卵细胞的质量[9]。

1.4动物模型

1.4.1胚胎捐赠的动物模型 Van der Auwera等[11]研究发现，超促排卵对种植前体内、外形成的胚胎的发育均有不良影响，包括胚胎发育延迟、囊胚形成减少、妊娠第14日胎儿体质量减轻；超促排卵周期体内形成的胚胎与自然周期相比，种植前桑葚胚、囊胚腔形成显著延迟，透明带溶解、囊胚塌陷均显著延迟；因此推测超促排卵对卵子质量和胚胎的发育潜能均有不利影响。Ertzeid等[12]对鼠进行超促排卵，发现超促排卵使囊胚形成减少，损害了卵子或胚胎的发育潜能。由于研究的对象是鼠不是人类，所以没有一个可比的血清雌二醇水平，但是对人和鼠来说，有证据表明甾体激素能够影响胚胎形态和发育速度，两者都可以反应胚胎的质量[13]。

1.4.2胚胎体外培养模型 Valbuena等[14]研究发现在培养鼠的胚胎时，不断增加的雌二醇水平对囊胚的形成和胚胎的黏附有害。单独用不同水平的雌二醇处理子宫内膜后移入囊胚，胚胎黏附未显著减少，直到雌二醇达到最高水平(≥10-5mmol/L)才有统计学意义；如果用不同水平的雌二醇同时处理子宫内膜和囊胚，胚胎黏附逐渐减少，达到中等水平(≥10-7mmol/L)即有统计学意义。所以，与子宫内膜的相容性相比，胚胎的发育更易受雌二醇水平的影响。在不同的雌二醇水平下将胚胎与子宫内膜共同培养，当雌二醇水平达到10-7mmol/L即可发现培养5 d的胚胎比2 d的黏附率低；综上所述，Valbuena等[14]提出降低雌二醇水平或减少胚胎在卵裂期暴露于高雌二醇环境的时间都是提高高反应者种植率的方法。

2 临床研究

2.1hCG注射日血清雌二醇水平对卵子和胚胎的影响 很多学者认为，hCG注射日血清雌二醇水平较高是卵巢对COH反应良好的一个标志，同时也伴随较多的成熟卵泡、卵母细胞和高质量的胚胎[15-17]。Wittemer等[18]研究报道，hCG注射日血清雌二醇水平较高会显著增加卵子透明带破裂的可能，使胞质变黑，破裂的透明带显著降低受精率，增加多精受精率，并提示这种不正常受精可能与卵子老化有关，但对妊娠率无影响。Wittemer等[18]提出的刺激方案为：用促卵泡生成素的时间≤12 d，并限制COH过程中血清雌二醇水平。有研究报道<38岁的女性，hCG日血清雌二醇≤14 680 pmol/L 时，妊娠率与血清雌二醇水平呈正相关，血清雌二醇>14 680 pmol/L时,妊娠率反而减少；而>38岁的女性，hCG日血清雌二醇水平在7 340～11 010 pmol/L时，妊娠率最高[19]。除此之外，学者们还建立了捐卵-受卵模型对此进行分析，发现在高反应组[高反应捐卵者：标准方案中获卵数>20个，hCG注射日雌二醇>11010 pmol/L，而无卵巢过度刺激综合征(ovarian hyperstimulation syndrome，OHSS)发生]COH过程中，胚胎非整倍体比率高的捐卵者血清雌二醇水平显著增高；高反应者在第2周期接受减量方案后，染色体正常的囊胚比率显著增加，虽获卵数减少，但妊娠率和活产率与前1周期比较基本相同[20]。其他一些类似的研究发现，IVF周期高反应或过度刺激患者，其流产和胎儿非整倍体的风险增高[21]。捐卵-受卵模型的建立把雌二醇水平对子宫内膜容受性的影响排除，使雌二醇水平对胚胎的影响更加明晰的显现出来。

2.2雌二醇/卵泡数、雌二醇/卵子数比值对卵子和胚胎的影响 因血清雌二醇水平对IVF妊娠率的影响尚无一致结论，所以一些学者把关注点转移到雌二醇与卵泡数的比值、雌二醇与卵子数的比值上。Ozdegirmenci等[22]在研究促性腺激素释放激素激动剂(GnRH agonist，GnRH-a)长方案中发现，增加雌二醇/卵泡数的比值对获卵数、成熟卵子数以及卵子受精数有利，对卵子质量、胚胎质量(第2、3、5日)和移植胚胎数无显著影响，但增加雌二醇/卵子数比值对获卵数、成熟卵子数、卵子受精数和第5日胚胎质量不利。雌二醇/卵子数比值>190 ng/L时获卵数和成熟卵子数比雌二醇/卵子数比值<144.9 ng/L时减少，当雌二醇/卵子数比值在145～189.99 ng/L时，移植率、临床妊娠率和继续妊娠率最高。由此可见评估雌二醇/卵泡数、雌二醇/卵子数比值的重要性及其对妊娠结局的重要影响。Orvieto等[23]认为，雌二醇/卵子数比值在GnRH-a长方案中不能预测成功率，但在促性腺激素释放激素拮抗剂(GnRH-antagonist，GnRH-ant)方案中，比值在100～200 ng/L时能获得最好结局。其后Orvieto等[24]认为在GnRH-ant方案中，雌二醇/卵泡数<100 ng/L时获得妊娠率最高，并提出hCG注射日的合理选择会提高妊娠率。Var等[25]在近期的研究中认为，在GnRH-a长方案中保持雌二醇/卵子数比值>100 ng/L会提高IVF的成功率。

2.3血清雌二醇水平的动态变化对卵子和胚胎的影响 Arslan等[26]提出用卵泡期雌二醇水平的曲线下面积(the area under the curve，AUC-E2)来划分卵巢反应程度。因AUC-E2提供了一个较为客观的分类方法，使雌激素值相对标准化，便于准确评价卵巢反应。Kim等[27]研究发现，血清雌二醇水平的初使增长率(slope of initial increase in E2,Sl-E2)影响拮抗剂周期的获卵能力，且在拮抗剂周期血清Sl-E2与受精率呈负相关，并提出通过监测并调节血清Sl-E2来制订后续的刺激方案能得到更好的妊娠结局。

3 小 结

超生理水平的血清雌二醇对IVF的影响尚未达成一致的结论，但是很多学者都提出血清雌二醇水平需要有一个合适的阈值，由于检测方法和试剂的不同，血清雌二醇的值也不尽相同，这个阈值还需要各生殖中心结合本中心的实际情况来确定，不过可以确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为评估发生卵巢过度刺激综合征的一个指标。通过回顾超生理水平的血清雌激素对卵子和胚胎的影响，进而研究其对妊娠结局的影响，设计一个完善的捐卵-受卵模型(人或动物)对此方面的研究将会有重要意义。

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