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【试管婴儿课堂】胚胎碎片的定义及其影响因素

  在辅助生育技术领域,胚胎质量的优劣是决定试管婴儿移植能否成功的决定性因素之一。在临床工作中,有不少反复IVF失败夫妇的胚胎反复出现大量的、不可预测的胞浆碎片。再精确的IVF培养体系也无法完美的模拟母体真实环境,胚胎不能适应体外培养环境可能是造成大量胞浆碎片的原因之一。

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胚胎碎片是什么呢?

关于胚胎碎片的描述


图1:胚胎碎片逐渐增多的不同级别胚胎

  胚胎碎片是人类早期胚胎在体外发育过程中的常见现象,是从受精卵或早期胚胎中排出的由细胞膜包裹的、没有细胞核的胞浆结构,这些胞浆结构含有或不含有细胞器,呈大小不一的圆球形/椭圆球形/不规则形。


胚胎碎片的生成机制


图2:I/II/III/IV 级别胚胎,碎片分别为0% / 3% / 15% / >30%


  碎片的生成是胚胎细胞凋亡的结果。当胚胎遇到自身遗传学损伤或不良的体外环境时,会激活并启动DNA修复的自我保护机制,当问题持续变得严重不能解决时,胚胎细胞可通过凋亡机制去除DNA损伤细胞,避免这些遗传损伤传递给后代。

  所以碎片越多的胚胎,生长潜力可能越差,这成了判断胚胎好坏的一个重要标志。

  碎片的多少、大小和分布是用来评判胚胎级别的重要依据,与胚胎发育潜能、胚胎着床率及临床妊娠率密切相关。因此胚胎学家们非常关注碎片的形成。


碎片形成的相关因素


  大量研究表明,胚胎碎片的产生与母体因素、卵子及精子质量、培养环境及操作有关。

1、母体因素

  有些不孕患者体内存在某些病理因素,如输卵管积水及子宫内膜异位症,炎性积液/子宫内膜组织中存在各种负面因子,可影响胚胎正常发育,导致胚胎产生大量细胞碎片。


2、卵子质量

  卵子质量与受精率、卵裂率及优胚率呈正相关。质量差的异常卵子发育而来的胚胎发育潜能差,染色体非整倍体率比例也升高,碎片形成也明显增高。


3、精子质量

  目前认为人类胚胎早期发育主要由卵子携带的母源性因子调控,随着胚胎的不断发育,胚胎基因组被激活,父源性效应逐渐体现出来。如精子DNA损伤严重,超过了卵母细胞和胚胎的DNA 修复能力时,就会影响受精后胚胎的发育,导致胚胎碎片增多,甚至胚胎发育阻滞。


4、促排卵药物方案

  促排卵药物(方案)可影响胚胎质量。研究表明,不同患者所适合的促排卵方案也各不相同;同一患者采用不同的促排卵药物(方案),卵子数目不同,所获得的卵子受精后,形成的胚胎碎片发生率可出现差异。


5、温度

  卵子和胚胎对温度十分敏感。一般来说,IVF实验室常规工作中涉及人卵及胚胎的操作过程都要求保持37℃恒温。但日常实验室工作中难以避免极短时间胚胎暴露在室温的情况,如胚胎的传递过程以及卵子或胚胎的冷冻解冻过程等等。温度影响纺锤体的解聚和聚合状态,其异常会影响受精卵第二极体的排出,原核的迁移,从而必然影响卵母细胞和受精卵分裂的正常进行,导致胚胎碎片形成。


6、自由基

  活性氧是有氧代谢的重要产物,正常情况下,活性氧的产生和清除保持动态平衡,当抗氧化能力下降,或氧化产物过多时,氧化损伤可直接影响细胞诱发凋亡,形成细胞碎片。


7、胚胎的培养方式

  胚胎发育的环境与其发育潜能及胚胎质量有密切关系。生理状态下,胚胎在女性生殖道内完成种植前发育的全过程,暴露在输卵管液或子宫液中,这些生理体液不仅含有各种营养成分和活性物质如生长因子,他们共同促进胚胎发育。


  在IVF-ET中,胚胎的体外培养过程脱离了生殖道的生理环境,只能依靠有限的自分泌独自承担维持胚胎发育的重要作用,胚胎的发育将受到一定的影响。目前多采用多胚培养或序贯培养等方式,增加培养基内内胚源性因子的浓度,使胚胎的自分泌在一定程度上弥补不足,从而获得较好的胚胎发育效果,并减少胚胎碎片的形成,提高优质胚胎率。


胚胎碎片可以被预防和降低吗?

  根据以上所述胚胎碎片形成的相关因素,理论上我们可以采取相应的措施来预防和降低胚胎碎片的发生率:

(1)个体化地设计适宜的促排卵方案,提高卵子的质量;

(2)积极纠正输卵管积水、子宫内膜异位症等女方病理状态;

(3)改善胚胎实验室培养环境和条件,增加配子胚胎操作人员的熟练程度,减少配子和胚胎的暴露时间;

(4)将胚胎与输卵管液、颗粒细胞、子宫内膜细胞、及干细胞共培养,在胚胎培养基中添加生长因子及抗凋亡物质等。


  随着科学技术的进展,我们对胚胎发育的规律必将了解得越来越深入,相应的预防手段也会不断提高和优化。


结语

  在取卵后的第三天,正常受精且发育速度正常的胚胎会发育至6~8个细胞,甚至融合的胚胎。卵裂球大小均一、碎片无或小于10%,这些胚胎定义为高评分胚胎。其他胚胎(如发育速度过慢,碎片过多)则定义为非高评分胚胎。非高评分胚胎不一定都是不好的胚胎,对于碎片过多的胚胎也可进行囊胚培养,延长他们的培养时间以淘汰发育潜能较差的胚胎。


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