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高龄女性低生育与高非整倍体胚胎相关性的研究进展【摘要】高龄女性面临低妊娠率、低活产率、高流产率和高畸形儿率等风险，主要与女性的卵母细胞减数分裂异常导致的非整倍体率增加相关，减数分裂过程染色体不分离、提前分离或反向分离等是导致卵母细胞染色体异常的主要原因，分子机制上认为其与染色体臂及着丝粒区域的内聚蛋白复合物相关。由于目前的治疗措施有限，因此根本上应提倡女性尽早生育，特别是有指征的高龄女性尽早实施有效的助孕治疗，但改善其卵母细胞质量仍需进一步研究。【关键词】高龄；非整倍体；减数分裂随着女性生育年龄逐年推迟，高龄女性有生育要求的比例逐年增多，从 2008 年到 2011 年，全球40 岁女性接受体外受精 - 胚胎移植 (in vitro fertilization and embryotransfer, IVF-ET）治疗的比例由 20.8% 增长至 24.0%，其中亚洲人比例最高，约 36.4%。随着我国二胎政策的放开，越来越多高龄女性有生育需求，即使借助技术不断提高的IVF-ET 助孕，仍面临着低妊娠率、低活产率、高流产率、高畸形儿发生率的风险。本文就高龄妇女的妊娠结局、高龄胚胎异常及应对措施目前的相关进展综述如下。一、高龄女性与妊娠结局美国生殖医学会指出，女性生育力从 32 岁开始下降，37 岁急速下降，婚后无子女的比例随女性年龄增加而升高：2534 组、3539 岁组和 40 岁及以上组自然状态（未经治疗）者无子女比例依次为 24%、30% 和 64%，提示随着年龄增大，不能生育的比例逐渐升高。即使应用 IVF 或卵胞浆内单精子注射（intracytoplasmic sperm injection, ICSI）技术助孕，妊娠结局也不尽人意。在 3537 岁、3840 岁、4142 岁 和 >42 岁 的 女 性 中， 分 别 需 要 取 5、7、10 和20 个卵母细胞才能找到至少一个整倍体胚胎；3839 岁组、4041 岁组、4243 岁组和 44 岁及以上组的活产率分别为 22.2%、13.5%、6.4% 和 1.2%，以上研究均提示高龄女性妊娠结局差的现状。高龄女性妊娠结局差的原因复杂多样，例如随年龄增长，卵巢功能减退、黄体功能不足、子宫内膜容受性降低等均可能影响妊娠及其结局，然而目前大部分研究表明，卵子发育的遗传学异常导致非整倍体胚胎增加是高龄女性生育障碍的最主要原因。二、高龄与非整倍体胚胎Pylyp 等对 1 000 例早期妊娠流产物（包括自然妊娠与通过 ICSI 妊娠者）进行核型分析，显示年龄越大，发生胚胎染色体异常率越高，尤其在40 岁高龄组，与生育年龄组相比，有显著性差异。沈鉴东等也证实了年龄是胚胎染色体异常的独立危险因素。Gruhn 等发现人类的自然生育能力和年龄关系遵循倒 U 型曲线关系，相对应卵母细胞非整倍性和年龄呈 U 型曲线关系，即：年龄过大或过小的女性卵母细胞的非整倍体率均升高，并且提示年龄主要通过影响减数分裂过程影响卵子质量。卵母细胞非整体的形成主要发生在第一次减数分裂，错误的分裂形式有三种： 同源染色体不分离（nondisjunction）； 姐妹染色单体提前分离（pre-division）； 同源染色体的姐妹染色单体反向分离（reverse segregation）：是目前新发现的一种错误分裂形式，其机制主要是在第二次减数分裂时，由于非姐妹染色单体的凝聚力与纺锤体牵引向两极分离的极性不同，若两条姐妹染色单体分别牵引至细胞两极，则受精后形成二倍体的合子，若同时牵引至细胞的一极，则合子为该条染色体的单体或三体。减数分裂错误主要发生于35 岁的女性，分子水平研究发现，在染色体臂及着丝粒区域有一种内聚蛋白复合物，在分裂间期有序的将姐妹染色单体凝聚在一起，在第二次减数分裂后期内聚蛋白复合物逐渐从染色体臂上解离下来，以便姐妹染色单体正确分离；由于女性的减数分裂始于胚胎时期的卵原细胞，出生前停滞在减数分裂的前期，直到青春期再次开始，故内聚蛋白在胎儿时期已经结合在染色体臂及着丝粒区域，其作用是维持到成年后减数分裂的正常进行。随年龄增长内聚蛋白的凝聚力逐渐耗竭，导致染色体凝聚不稳定及纺锤体结构紊乱，影响染色体的正常分离。Perkins 等通过诱导果蝇卵母细胞氧化应激，发现老化后的卵母细胞由于染色体间内聚力过早消失容易分裂错误，猜测随年龄增长卵母细胞内聚蛋白至少部分是由氧化损伤引起的。Cheng 等发现卵母细胞随着年龄的增长，pH 逐渐升高，推测 pH 升高破坏蛋白质间的亲和力，引起内聚力下降导致非整体胚胎形成增加，并通过体外碱化小鼠幼卵母细胞发现 pH 的增加使导致内聚力相关的姐妹染色体着丝点间距离增大，从而得以验证。此外，随年龄增长的内聚蛋白分裂酶活性增加、SAC 蛋白的着丝点定位减少与内聚力下降可能存在一定的联系 。高龄女性的卵母细胞非整倍体率高达 70%，男性仅有1%8% 的精子发生非整倍体异常，有研究分析男性年龄对胚胎非整体的影响，结果表明男性年龄增长至 50 岁以上同样会导致胚胎非整倍体率增加，由于寻求生育帮助的 50岁及以上男性人群少见，故在生育年龄夫妇中，女性卵子导致的胚胎遗传学异常的因素仍占主要部分。三、高龄女性生育的应对策略针对高龄女性妊娠结局欠佳，目前临床通常使用过氧化氢酶类，辅酶 Q10、白藜芦醇、维生素 E、褪黑素等抗氧化剂药物，主要通过阻断氧化过程或清除自由基来降低活性氧的水平，改善线粒体功能，提高卵母细胞质量；例如辅酶 Q10 是线粒体膜上一种脂溶性辅酶，通过抑制脂质、蛋白质的过氧化及 DNA 的氧化，清除卵泡内的自由基，增加卵巢的抗氧化能力，改善卵巢功能 ，虽然大部分动物实验表明添加抗氧化剂后卵母细胞的数量和质量有所改善，然而抗氧化剂只是通过改善线粒体的功能间接发挥作用，并不直接作用于卵母细胞的减数分裂过程，对于降低卵母细胞非整倍体率作用有限。胚胎移植前非整倍体筛查（preimplantation genetictesting for aneuploidies, PGT-A）通常是对移植前囊胚滋养细胞进行遗传学非整倍体的筛查，选取整倍体囊胚移植，Rubio 等发现38 岁高龄人群通过 PGT-A 技术活产率明显升高，流产率显著降低，表明 PGT-A 技术应用于高龄人群可显著改善妊娠结局；但目前并不支持高龄人群常规应用 PGA-T 技术，中华医学会专家共识提出 PGT-A 的临床意义现阶段存在质疑，包括胚胎染色体异常嵌合型的存在、检测技术的准确性、移植胚胎的选择标准等，尚需进一步的研究和验证。故在用于 38 岁及以上高龄者时，建议行PGT-A 前，夫妇需至少接受一次的遗传咨询，充分了解风险，自愿选择。由于 PGT-A 技术仅是选取整倍体胚胎进行移植，并不降低高龄女性产生非整倍体卵细胞的概率，故对高龄总体妊娠率无明显改善，仅在降低流产率和活产儿畸形率方面有效。针对高龄人群的不良妊娠结局策略众所纷纭，例如胚胎冷冻是生育力保存的主要方法，但仅局限于与同一异性的胚胎，存在诸多伦理、法律道德问题，卵母细胞的低温保存结果不尽人意，需进一步深入研究。以治疗恶性肿瘤为初衷的提出染色体治疗的分子策略，在动物模型和人离体细胞上进行了开拓性的实验，能否适用于纠正非整倍体生殖细胞和胚胎值得深思。综上所述，高龄女性妊娠结局差的根本原因是卵母细胞减数分裂异常导致非整倍体率增加，而目前应用的药物及技术治疗效果局限，目前没有有效的方案改善高龄女性卵子的染色体异常的概率，故提高女性生育力根本的措施为提倡早生育，呼吁不孕女性尽早实施更有效的助孕治疗，也寄希望于今后通过技术的发展，改善高龄卵母细胞质量的研究有所突破。