李潔，鄭娟，周黎明

(寧波市婦女兒童醫(yī)院，寧波　315012)

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卵胞漿內(nèi)單精子注射的精子優(yōu)選技術(shù)的研究進(jìn)展

李潔，鄭娟，周黎明*

(寧波市婦女兒童醫(yī)院，寧波315012)

隨著輔助生殖技術(shù)的發(fā)展，卵胞漿內(nèi)單精子注射(ICSI)技術(shù)為眾多不孕不育夫婦帶來了生育可能。精子的質(zhì)量對于胚胎的生長發(fā)育和ICSI的臨床結(jié)局有著至關(guān)重要的影響。先進(jìn)的精子篩選技術(shù)可以提高具有高度DNA完整性的、結(jié)構(gòu)完整的成熟精子用于受精的機(jī)會。本文簡要綜述了現(xiàn)有的ICSI精子優(yōu)選技術(shù)及其對ICSI結(jié)局的影響，希望為ICSI技術(shù)的臨床應(yīng)用與進(jìn)一步的發(fā)展提供新的思路。

卵胞漿內(nèi)單精子注射；精子篩選；輔助生殖技術(shù)

(JReprodMed2016，25(9)：856-860)

卵胞漿內(nèi)單精子注射(ICSI)技術(shù)是一種利用顯微操作將單個(gè)精子注射到卵胞漿內(nèi)，卵母細(xì)胞受精后，經(jīng)體外培養(yǎng)形成早期胚胎，再選擇優(yōu)質(zhì)胚胎移植到母體子宮內(nèi)著床發(fā)育的一種輔助生殖技術(shù)。ICSI技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了輔助生殖所需精子的濃度、活動力和形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，為眾多不孕不育的夫婦帶來了生育可能。

正常生殖過程中，能與卵細(xì)胞進(jìn)行受精的精子必須具有各種生理學(xué)功能并且通過重重障礙，例如穿過卵細(xì)胞透明帶，然而ICSI技術(shù)繞過了正常生殖的絕大部分步驟，人為選擇形態(tài)正常的精子注射進(jìn)入了卵細(xì)胞[1]。因此，所選精子的質(zhì)量對于ICSI結(jié)局有著尤為重要的影響。目前，精液樣本主要經(jīng)過直接洗滌法、密度梯度離心法或上游法等處理[2]，然后將適量精子加入到聚乙烯吡咯烷酮溶液中，經(jīng)顯微鏡下觀察，從中選擇形態(tài)正常(頭部呈卵圓形，長4.0～5.5 μm，寬1 μm；頂體占整個(gè)頭部的40%～70%；頸部、中段或尾部無異常)、活動力良好(前向運(yùn)動)的精子注射到卵細(xì)胞胞漿中。然而，人為選擇的形態(tài)正常、活動力良好的精子，并不能確保其遺傳物質(zhì)正常。有研究發(fā)現(xiàn)，具有明顯正常形態(tài)的精子也可能含有DNA碎片，而具有受損DNA的精子比例與ICSI所得胚胎的質(zhì)量和妊娠結(jié)局呈負(fù)相關(guān)[3]。反之，用異常形態(tài)的精子，如圓頭精子和異常軸絲的精子進(jìn)行ICSI，已有健康嬰兒出生[4-5]。因此，除了現(xiàn)有的常規(guī)的精子活動力和形態(tài)學(xué)檢查標(biāo)準(zhǔn)之外，發(fā)現(xiàn)新的優(yōu)化的ICSI精子選擇技術(shù)，對于提高ICSI的成功率具有重要意義。本文簡要綜述了現(xiàn)有的ICSI精子優(yōu)選技術(shù)及其對ICSI結(jié)局的影響，希望為ICSI技術(shù)的臨床應(yīng)用與進(jìn)一步的發(fā)展提供新的思路。

一、透明帶(ZP)結(jié)合實(shí)驗(yàn)

人的卵細(xì)胞ZP能選擇性地結(jié)合具有正常染色質(zhì)和正常功能的精子。ZP結(jié)合實(shí)驗(yàn)即將人成熟卵細(xì)胞與精子置于同一微滴中，共培養(yǎng)一段時(shí)間，從而選出能與ZP結(jié)合的精子。Paes等[6]將每位患者的成熟卵細(xì)胞分為數(shù)量相等的兩組，一組進(jìn)行ICSI，另一組進(jìn)行ZP-ICSI(即將能與ZP結(jié)合的精子注射入卵胞漿)，比較分析后發(fā)現(xiàn)，雖然兩組間的受精率差異并不顯著，但ZP-ICSI組的高質(zhì)量胚胎率和胚胎移植率均顯著高于常規(guī)ICSI組。Black等[7]也發(fā)現(xiàn)，相比常規(guī)ICSI，ZP-ICSI的移植率和臨床妊娠率有所增高。說明ZP結(jié)合實(shí)驗(yàn)可能是一種有效的ICSI精子優(yōu)選方法。金銳等[8]則將患者分為兩組，一組進(jìn)行常規(guī)ICSI，一組進(jìn)行ZP-ICSI，比較兩組患者的受精率和卵裂率均顯示無顯著差異，但ZP-ICSI組的優(yōu)胚率、可利用胚胎率和臨床妊娠率均高于常規(guī)ICSI組。Casciani等[9]也將患者分為兩組，一組進(jìn)行常規(guī)ICSI，一組進(jìn)行ZP-ICSI，比較兩組間的受精率、妊娠率、移植率和活產(chǎn)率顯示均無顯著差異，但對ZP-ICSI組的患者進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，精子與ZP的結(jié)合率與精子濃度及正常形態(tài)率正相關(guān)，并且，具有高ZP結(jié)合率精子的患者ICSI后妊娠率與活產(chǎn)率更高，說明ZP結(jié)合能力受損的精子并不適用于ICSI技術(shù)。

綜上所述，ZP結(jié)合實(shí)驗(yàn)雖然能選出質(zhì)量更佳的精子，但對于ICSI結(jié)局的改善仍存在爭議，可能并不適用于所有不孕不育患者。并且，可用于結(jié)合實(shí)驗(yàn)的卵細(xì)胞數(shù)量十分有限，難以大規(guī)模地應(yīng)用于臨床。

二、透明質(zhì)酸(HA)結(jié)合實(shí)驗(yàn)

精子形成時(shí)，在精子細(xì)胞膜重塑過程中，ZP受體形成，HA受體也隨之形成。因此，能與HA結(jié)合的精子也可以與ZP結(jié)合，并且HA可大量體外合成，比ZP更易獲得。HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)即將HA微粒與精子置于同一微滴中，共培養(yǎng)一段時(shí)間，從而篩選出能與HA牢固結(jié)合的精子。

已有大量研究發(fā)現(xiàn)，能與HA結(jié)合的精子的非整倍體率更低[10]；具有DNA碎片、精蛋白缺陷的風(fēng)險(xiǎn)更小，用于ICSI時(shí)受精率、妊娠率和移植率均顯著提高[11]；含有正常形態(tài)細(xì)胞核的比率更高，發(fā)育形成的胚胎質(zhì)量更好[12]。也有研究報(bào)導(dǎo)，HA-ICSI(即將能與HA結(jié)合的精子注射入卵胞漿)可增加活產(chǎn)率，降低流產(chǎn)率和遺傳并發(fā)癥[13]。Parmegiani等[14]對86例進(jìn)行常規(guī)ICSI的患者與293例進(jìn)行HA-ICSI的患者的受精率、胚胎質(zhì)量、移植率和妊娠率進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)相比常規(guī)ICSI組，HA-ICSI組患者的胚胎質(zhì)量和移植率顯著增高，說明ICSI前進(jìn)行HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)有助于選出高質(zhì)量的精子，改善輔助生殖技術(shù)的結(jié)局。

反之，也有研究發(fā)現(xiàn)，HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)選出的精子與訓(xùn)練有素的胚胎學(xué)家根據(jù)傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)在顯微鏡下挑選出的精子無顯著的DNA完整性的差異[15]。而且，僅在嚴(yán)重畸形或者HA結(jié)合能力差的精液樣本中，HA-ICSI才有助于受精率和妊娠率的提高[16]。這提示我們，HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)可能僅對于嚴(yán)重男性因素不育的患者具有重要價(jià)值。Majumdar等[17]對精液參數(shù)正常、不明原因不孕的156位患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)相比常規(guī)ICSI，HA-ICSI并不能提高受精率、優(yōu)質(zhì)胚胎數(shù)量、臨床妊娠率和移植率，但能降低流產(chǎn)率，這可能是由于精子基因組對胚胎形成的影響主要發(fā)生在晚期(從8細(xì)胞期到分娩)，因此，精子的DNA碎片率更可能影響流產(chǎn)率，而不太可能影響受精率、卵裂速度和受精后2～3 d的胚胎質(zhì)量。

綜上所述，HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)對ICSI精子的優(yōu)選具有重要意義。雖然對于HA結(jié)合精子的DNA碎片率和其對ICSI臨床結(jié)局的影響等仍存在爭議，這可能是由于HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)僅對部分不孕不育患者有益，如精子與HA結(jié)合率低的患者。要想更確切地了解HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)對ICSI結(jié)局的影響，還有待進(jìn)一步地研究。

三、Zeta電位篩選

成熟精子的細(xì)胞膜表面電位約為-16～-20毫伏，稱為Zeta電位，在精子獲能之后，Zeta電位下降。利用精子的這個(gè)特點(diǎn)，Kheirollahi-kouhestani等[18]將離心管放入乳膠手套中，上下顛倒2～3次，使離心管管壁帶正電荷，用于黏附帶負(fù)電荷的精子，離心去除不能與管壁黏附的精子，然后加入含10%白蛋白的F10培養(yǎng)液中和電荷，洗脫并獲得了黏附于管壁的精子；并且發(fā)現(xiàn)，利用Zeta電位篩選出的精子具有較低的DNA碎片率，可提高ICSI的受精率和妊娠率。Ainsworth等[19]用微流體靜電技術(shù)，電泳分離出了具有正常Zeta電位的精子，也證實(shí)了上述結(jié)論。Razavi等[20]對Zeta電位篩選出的精子、HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)篩選出的精子和未經(jīng)篩選的精子進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)兩種篩選方法均可提高精子的正常形態(tài)率和正常頂體率，并且Zeta電位篩選出的精子的DNA完整性顯著高于HA結(jié)合實(shí)驗(yàn)篩選出的精子和未經(jīng)篩選的精子。目前，有關(guān)利用Zeta電位篩選精子的報(bào)導(dǎo)數(shù)量還十分有限，該技術(shù)的安全性、適用性和有效性還有待進(jìn)一步的研究。

四、細(xì)胞凋亡標(biāo)志物篩選

在體細(xì)胞中，磷脂酰絲氨酸(PS)外部化，即從細(xì)胞膜內(nèi)層轉(zhuǎn)移到外層，是細(xì)胞凋亡的早期標(biāo)志之一。然而，此過程也是正常精子獲能過程中的一個(gè)步驟。因此，在精子獲能之前檢測到的外部化的PS是精子早期凋亡的標(biāo)志[21]。外部化的PS可與膜聯(lián)蛋白V特異性的結(jié)合，利用磁激活細(xì)胞分離(MACS)的方法，可將膜聯(lián)蛋白陰性的精子即未發(fā)生早期凋亡的精子篩選出來。Dirican等[22]發(fā)現(xiàn)，用MACS篩選出的未凋亡精子進(jìn)行ICSI，卵裂率、移植率和妊娠率均有所提高。并且，在對精子進(jìn)行密度梯度離心之前進(jìn)行MACS篩選比在離心后進(jìn)行MACS篩選更有益于分離出高質(zhì)量的精子[23]。

Zahedi等[24]對Zeta電位篩選出的精子、細(xì)胞凋亡標(biāo)志物篩選出的精子和未經(jīng)篩選的精子進(jìn)行了質(zhì)量評估，發(fā)現(xiàn)相比未經(jīng)篩選的精子，兩種方法篩選出的精子均具有更高的正常形態(tài)率，更低的DNA碎片率和精蛋白缺陷率，這說明用Zeta電位和細(xì)胞凋亡標(biāo)志物進(jìn)行篩選均可提高ICSI精子的質(zhì)量；并且，對于嚴(yán)重男性因素不育的患者，用細(xì)胞凋亡標(biāo)志物能更有效地選出具有正常頂體和精蛋白的精子。

綜上所述，根據(jù)細(xì)胞凋亡標(biāo)志物對ICSI精子進(jìn)行篩選，可有效提高精子質(zhì)量，有益于提高ICSI結(jié)局，有望成為新的精子篩選指標(biāo)。

五、精子雙折射檢測

雙折射效應(yīng)是光線射入非均質(zhì)物質(zhì)后，由于速度不同而折射出的兩道不同偏振光線間存在相位延遲而產(chǎn)生。具有正常細(xì)胞核、頂體和能動的尾部的精子質(zhì)地致密，細(xì)胞質(zhì)非均質(zhì)，在透射電子顯微鏡下會出現(xiàn)雙折射的現(xiàn)象[25]。

Gianaroli等[26]用偏振光顯微鏡檢測精子的雙折射，可獲得與透射電子顯微鏡相似的精子內(nèi)部細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，而不影響精子的生命力和活動力，且發(fā)現(xiàn)正常精液樣本中的雙折射精子比例顯著高于寡畸精子癥或睪丸取精獲得的精液樣本；并且，對于嚴(yán)重男性因素不育的患者，卵胞漿內(nèi)注射具有雙折射現(xiàn)象的精子比行常規(guī)ICSI術(shù)具有更高的臨床妊娠率、繼續(xù)妊娠率和移植率。

雙折射現(xiàn)象還可以區(qū)分精子是否已發(fā)生頂體反應(yīng)，若雙折射現(xiàn)象出現(xiàn)在頂體后部，則精子已發(fā)生了頂體反應(yīng)；若雙折射現(xiàn)象在頭部、頂體和細(xì)胞核均有出現(xiàn)，則表明精子具有完整的頂體，還未發(fā)生頂體反應(yīng)。在ICSI中，注射已發(fā)生頂體反應(yīng)的精子有助于誘導(dǎo)卵細(xì)胞激活和進(jìn)一步的生長發(fā)育[27-28]，增加受精率和卵裂率[29]。Gianaroli等[30]根據(jù)精子的雙折射特點(diǎn)，將71對嚴(yán)重男性因素不育的夫婦分成3組，分別卵胞漿內(nèi)注射已發(fā)生頂體反應(yīng)的精子(已反應(yīng)組)、未發(fā)生頂體反應(yīng)的精子(未反應(yīng)組)、和既有已發(fā)生頂體反應(yīng)的也有未發(fā)生頂體反應(yīng)的混合精子(混合組)，比較3組間的ICSI結(jié)局，發(fā)現(xiàn)受精率和胚胎發(fā)育能力在3組間沒有顯著差異，而移植率和分娩率均為已反應(yīng)組>混合組>未反應(yīng)組，且已反應(yīng)組和未反應(yīng)組間差異顯著。從生理角度解釋，卵胞漿內(nèi)注射已發(fā)生頂體反應(yīng)的精子更接近自然地受精過程，因此有助于所獲胚胎的生長發(fā)育。

綜上所述，精子雙折射的檢測作為一種無創(chuàng)的技術(shù)手段，有助于改善嚴(yán)重男性因素不育患者的ICSI結(jié)局，有望成為一種新型的精子篩選方法和診斷工具。

六、能動精子細(xì)胞器的形態(tài)學(xué)檢查

能動精子細(xì)胞器形態(tài)學(xué)檢查是在超高放大倍數(shù)(≥6 000倍)顯微鏡下觀察分析精子的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)：頂體、頂體后板、頸部、尾部和細(xì)胞核。用經(jīng)細(xì)胞器形態(tài)學(xué)檢查的精子進(jìn)行ICSI的技術(shù)被稱為胞漿內(nèi)形態(tài)學(xué)選擇精子注射(IMSI)技術(shù)[31]。

有研究發(fā)現(xiàn)，對常規(guī)ICSI反復(fù)失敗的患者進(jìn)行IMSI，可提高所獲得的胚胎質(zhì)量，顯著提高移植率、臨床妊娠率和活產(chǎn)率，顯著降低流產(chǎn)率[32-33]。Balaban等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在未經(jīng)選擇的不育患者中，IMSI并不能改善臨床結(jié)局，而在嚴(yán)重男性因素不育的患者中，相比ICSI，IMSI的移植率有顯著提高。Setti等[35]研究發(fā)現(xiàn)，對卵巢刺激正常應(yīng)答的患者，IMSI和ICSI的結(jié)局無明顯差異；而對卵巢刺激應(yīng)答不良的患者，相比ICSI，IMSI的受精率和移植胚胎的數(shù)量有所下降，說明IMSI不利于對卵巢刺激應(yīng)答不良的患者。La Sala等[36]對48位采取IMSI的患者和73位采取ICSI的患者進(jìn)行了隨機(jī)對照試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩組患者的臨床妊娠率和活產(chǎn)率均無顯著差異。綜上所述，在不同的患者亞群中，能動精子細(xì)胞器的形態(tài)學(xué)檢查對于輔助生殖技術(shù)的結(jié)局有著截然不同的影響，目前還不適合在未經(jīng)選擇的不育患者中進(jìn)行大規(guī)模的臨床推廣。

有限的卵細(xì)胞數(shù)量和不理想的精子質(zhì)量是ICSI技術(shù)的成功率不盡人意的兩個(gè)瓶頸。卵細(xì)胞的數(shù)量受到生理?xiàng)l件限制難以大幅度提升，因此，從精液樣本中挑選出高質(zhì)量的精子進(jìn)行ICSI顯得尤為重要。目前已有的ICSI精子優(yōu)選技術(shù)都能一定程度上提高所選精子的質(zhì)量，但對不同患者的適用性不同，可能僅能提高部分患者的ICSI結(jié)局。因此，將不孕不育患者分成不同的亞群，分別運(yùn)用不同的精子優(yōu)選方法，進(jìn)行個(gè)體化治療，可能是未來精子優(yōu)選技術(shù)和輔助生殖技術(shù)的發(fā)展趨勢。此外，這些精子優(yōu)選技術(shù)要想進(jìn)行大規(guī)模的臨床應(yīng)用，還需要進(jìn)行嚴(yán)格地安全性評估。

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[編輯：郭永]

Research progress on advanced sperm selection techniques for intracytoplasmic sperm injection

LI Jie，ZHENG Juan，ZHOU Li-ming*

NingboWomen&Children’sHospital，Ningbo315012

With the development of assisted reproductive technology，intracytoplasmic sperm injection (ICSI) brings childbearing potential to many infertile couples. Sperm quality plays an important role in embryo development and ICSI outcome. Advanced sperm selection techniques can improve the selection of sperms which possess structural intact and high DNA integrity for fertilization. This review summarizes the influence of current sperm selection techniques to the outcome of ICSI，and provides some new ideas for the clinical application and further development of ICSI.

Intracytoplasmic sperm injection；Sperm selection；Assisted reproductive technologies

10.3969/j.issn.1004-3845.2016.09.019

2015-11-21；

2016-01-11

寧波市自然科學(xué)基金(2011A610035)

李潔，女，寧波人，碩士，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè).(*

，Email：zhou.li.ming@163.com)