李博，王曉紅

（第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院生殖醫(yī)學中心，西安 710065）

盡管我們在輔助生殖領域已經取得了非常大的成就，但仍然有許多患者承受著反復種植失敗帶來的巨大的心理壓力和高昂的治療費用。目前，國際上對反復種植失敗（Recurrent Implantation Failure，RIF）仍然沒有一個統(tǒng)一的定義，通常將經歷2～6次體外受精（IVF）周期或者移植10個高質量胚胎仍未獲妊娠，視為RIF［1］。而且在具體的IVF臨床工作中，3次IVF周期未獲妊娠的患者即應引起高度重視［2］。

胚胎植入宮腔的過程依賴于很多因素的同步化，如胚胎質量、理想的培養(yǎng)條件、子宮內膜容受性和母體免疫系統(tǒng)等。植入過程中胚胎與內膜的關系，被很多學者形象的比喻為“種子”和“土地”之間的關系。Patrizio等［3］明確提出，RIF的發(fā)生主要由種子（胚胎因素）決定。另外，早在1886年就有宮外孕的報道［4］，而且在1942年英格蘭醫(yī)學雜志上報道了一篇關于一位腹腔妊娠后產出活嬰的病例［5］，從而從另一個視角揭示了胚胎在植入過程中的重要作用。

因此，本綜述將從胚胎視角審視其在RIF中扮演的重要角色，并從染色體異常、透明帶硬化、體外培養(yǎng)條件、滋養(yǎng)層細胞功能以及胚胎早期代謝等方面，進行深度的解析和討論。

一、染色體異常

染色體異常主要包括染色體結構和數目異常。目前公認，在發(fā)生RIF的患者中，高比例的染色體異常是主要原因之一。下面，我們將從父、母雙方染色體和胚胎染色體兩個方面進行闡述。

Raziel等［6］以65位重度RIF患者（≥6次IVF周期或者≥15個移植胚胎數）外周血為材料進行核型分析，結果顯示，染色體結構異常如異位、倒位、微缺失等的比例顯著增高。另有研究也支持此觀點，Stern等［7］觀察到RIF患者中染色體異常的比例為2．5%，且主要表現為異位（相互、羅氏）高發(fā)。因此，他們建議針對這些RIF患者，最好在IVF之前進行相應的遺傳咨詢。近年來，有學者專注于精子染色體異常與RIF之間的相關性研究。Rubio等［8］報道在少弱畸精癥患者夫婦中，植入率和臨床妊娠率均顯著降低，該學者利用三色熒光原位雜交（FISH）技術針對13、18、21、X和 Y染色體進行了非整倍性和二體性比例的統(tǒng)計分析，結果顯示，RIF患者進行卵胞漿內單精子注射（ICSI）治療后，性染色體二體性的比例顯著增高。另有研究證明，精子DNA損傷程度越高，其胚胎植入率和妊娠率越低［9］。而且進一步的研究顯示，精子DNA損傷程度的增加與IVF或者ICSI后流產率增加密切相關［10］。因此，大量證據表明，不論來自父源或者母源的染色體異常因素，在RIF致病機理中均扮演著重要的角色。

我們知道，染色體非整倍性可以降低胚胎成功植入和妊娠的機率，但遺憾的是，現行的胚胎形態(tài)分級方法無法排除掉非整倍性胚胎，為RIF患者挑選出更具植入潛能的胚胎。有國外學者對高齡、反復流產和反復種植失敗的患者進行了胚胎的植入前染色體篩查（Preimplantation Genetic Screening，PGS），數據顯示，這些患者在IVF周期內獲得的卵母細胞或者胚胎具有高比例的非整倍性，并分析認為，胚胎的非整倍性是植入失敗的主要原因［3］。通過FISH技術對RIF患者第3天卵裂球的染色體（13、16、18、21、22以及 X和 Y）進行檢測，Pehlivan等［11］報道，在發(fā)生3次及3次以上IVF失敗的患者胚胎中，非整倍性比例高達67%。另有一項研究選擇了20名RIF的患者，仍然是活檢了單個卵裂球，但使用了比較基因組雜交技術（CGH），結果顯示，胚胎非整倍性達到了60%［12］，這與前者的研究相一致。該項研究中檢測的染色體異常，包括一兩條染色體非整倍性和復雜的染色體異常，因此，研究者認為，在人類早期胚胎中，不論是母源細胞質因子還是細胞周期控制因子突變造成的染色體復制和分離障礙，均是引起RIF的主要原因。

二、透明帶硬化

哺乳動物的卵子周圍被一層透明帶包被著，透明帶主要由糖蛋白、碳水化合物以及透明帶特異蛋白組成［13］。透明帶在精子結合、誘導頂體反應以及精卵結合方面發(fā)揮著重要作用［14］。在自然狀況下，精卵結合后會發(fā)生透明帶硬化，這是一種生理性變化，主要起到阻止多精受精、保護植入前胚胎完整性和有利于輸卵管運輸的作用［15］。在早期卵裂時期，透明帶的存在可以維持內細胞團的完整性，但是在囊胚擴張時期，必須先發(fā)生孵化，才能完成植入［16］。在生殖領域，出于生殖力保存或者因為某些原因無法進行新鮮周期移植的原因，我們通常會通過冷凍技術，將卵母細胞和胚胎進行冷凍。有學者認為，冷凍后卵母細胞的皮質顆粒會提前釋放，造成透明帶硬化，從而影響精子穿透卵母細胞的能力［17］。1992年，Wood等［18］研究發(fā)現，冷凍－解凍后透明帶發(fā)生硬化會明顯阻礙受精過程，尤其影響體外受精時精子的穿透。導致受精失敗的機制可能是透明帶硬化會消耗精子的能量，降低精子穿透，并且改變精子頭部的結合位點。Tian等［19］研究發(fā)現，冷凍劑處理和開放式拉長塑料細管法冷凍綿羊卵母細胞，透明帶消化時間明顯比對照組長。冷凍劑毒性試驗組和玻璃化冷凍組單精子入卵率顯著低于對照組。由于冷凍劑毒性試驗組和玻璃化冷凍組透明帶消化時間和單精子入卵率相比差異不顯著，故認為，只有將卵母細胞暴露于冷凍劑中才會引起透明帶硬化和導致精子穿透率降低。囊胚期擴張后透明帶的裂解失敗，會造成孵化受損和RIF發(fā)生［15］。有研究顯示，凍融過程會導致透明帶增厚和彈性下降，影響胚胎的孵化，而通過對解凍后胚胎的激光輔助孵化，可以顯著提高植入率和臨床妊娠率［20］。

三、體外培養(yǎng)條件

使用高質量、標準化的培養(yǎng)液無疑是IVF成功的基礎。不完善的胚胎培養(yǎng)體系會損害胚胎發(fā)育潛能［21］，進而導致RIF發(fā)生。因此，我們需要通過滲透壓檢測、pH測定和精子生化實驗等保證培養(yǎng)系統(tǒng)的標準化。而且，在某些RIF患者中，也許我們有必要采用一些個性化的培養(yǎng)方案來優(yōu)化胚胎發(fā)育。

在IVF臨床，大約有3%的患者會因為胚胎質量太差而發(fā)生無可用胚胎移植或者植入失敗。Sermondade等［22］選擇了一些IVF反復受精失敗的患者，這些患者的獲卵數和受精率都是正常的，但當胚胎發(fā)育到第2天的時候便發(fā)生了高比例（60%）的碎片化（≥40%）。因此，研究者們改變了移植策略，在原核期便進行了移植，結果獲得了單胚6．4%的臨床妊娠率和18．9%的活產率。并且進一步得出結論，不合適的體外培養(yǎng)條件會大大影響本來質量就不好的胚胎發(fā)育，從而導致胚胎植入失敗。

四、滋養(yǎng)外胚層細胞

在胚胎發(fā)育成桑椹胚后，桑椹胚進一步發(fā)育，細胞開始出現分化。聚集在胚胎的一端，個體較大的細胞，稱為內細胞團（ICM），而沿透明帶內壁擴展和排列的，個體較小的細胞，稱為滋養(yǎng)層細胞（Trophectoderm，TE），它們在胚胎植入過程中發(fā)揮著重要的作用，將來會發(fā)育成胎膜和胎盤。

在植入發(fā)生之前，哺乳動物的胚胎必須脫離透明帶的包被，才能與子宮內膜發(fā)生實質性的接觸。關于透明帶裂解的機制目前不是十分清楚。很多的研究都停留在描述性研究的層面，通過體外觀察，描述如下：透明帶的裂解始于囊胚擴張，不斷的擴張使得透明帶變得越來越薄，直至發(fā)生裂解，使得囊胚從透明帶的包裹中排出，樣子看起來就像一個啞鈴，這個過程稱為孵化。但是這樣的孵化模型受到了越來越多的質疑［23］，并且對胚胎發(fā)育潛能的預測意義不大［24］。TE細胞質突觸在透明帶裂解以及植入中的作用，引起了人們的關注。關于TE細胞質突觸的研究不多，最早的要追溯到1883年，Spee等［25］在豚鼠中第一次描述了TE細胞質突觸可以穿透透明帶，多年后Blandau等［26］驗證了他們的研究結果。1990年，有學者通過小鼠胚胎TE細胞質突觸的體外觀察，發(fā)現植入前囊胚、植入延遲的囊胚與發(fā)生植入的囊胚相比，TE細胞質突觸的有無和形態(tài)區(qū)別很大，并認為其在囊胚植入過程中起著重要的作用［27］。Gonzales等［28］利用先進的Time-lapse技術對馬、牛和人類胚胎進行了實時觀察，結果顯示，在囊胚期，這三類胚胎的TE細胞確實會長出細胞質突觸，進而通過生長和一定角度的運動穿透透明帶（圖1），并且證明隨后發(fā)生的胚胎孵化過程，正是位于這個穿透點［24］（圖2），TE細胞質突觸主要起到穿透和在子宮內膜上錨定的作用。2010年Stoikos等［29］研究顯示，高濃度的activin A分子可以抑制TE細胞中具有粘附能力的分子的表達，從而導致植入失敗。近年來，許多研究顯示，TE細胞的質量對胚胎植入和活產率有很好的預測作用。由此可見，TE細胞確實在胚胎植入過程中發(fā)揮著重要的作用。

圖1 TE細胞質突觸通過一系列角度運動穿透透明帶［24］

圖2 胚胎孵化發(fā)生在TE細胞質突觸穿透點［24］

五、胚胎發(fā)育潛能預測

從前面的論述中，我們可以看到，現行的胚胎形態(tài)學評價體系，還不足以精準地篩選出發(fā)育潛能好的胚胎，那么，除了我們前面提到的PGS和植入前遺傳學診斷（PGD）的方法外，還有什么指標可以預測胚胎的發(fā)育和植入潛能呢？

人類白細胞抗原G（HLA-G）屬非經典 HLA－I類抗原，最早在人類胎盤組織中發(fā)現［30］，主要在母胎界面的絨毛外滋養(yǎng)層細胞上表達［27］，是母體對同種半異體抗原的胎兒免疫應答中重要的免疫耐受分子。有研究表明，可溶性 HLA-G（sHLA-G）存在于體外培養(yǎng)幾天后的胚胎培養(yǎng)液中，由胚胎分泌，并且與胚胎的植入潛能密切相關［31］。Yao等［32］研究了HLA-G分子在植入前胚胎發(fā)育過程中的表達，發(fā)現在2細胞卵裂期開始，便有不同亞型的HLA-G分子開始表達，當胚胎發(fā)育至囊胚期時，HLA-G便開始特異性表達于滋養(yǎng)外胚層細胞，開始為植入做準備。王曉紅等［33］也證明了在卵裂早期便有HLA-G分子的表達，與上述結論一致。巨瑛等［34］收集了41名患者的84份胚胎培養(yǎng)液，通過ELISA方法測定了sHLA-G的濃度，sHLA-G陽性率為52%（44／84），陽性培養(yǎng)液中sHLA-G 濃度為3．7～16．6ng／ml。移植至少一個sHLA-G陽性胚胎的妊娠率為69%，移植胚胎全部為sHLA-G陰性者的妊娠率為18%，差異顯著（P＜0．05）。另外，Fishel等［35］通過腹腔鏡手術獲取卵母細胞，并進行了體外受精和培養(yǎng)，結果顯示，在胚胎卵裂早期，無法檢測到β-HCG，當胚胎發(fā)生致密化時，便可以檢測到β-HCG含量，囊胚時期達到43U／L，孵化后達到6，033U／L，差異極顯著（P＜0．01）。大量研究顯示，β-HCG 與胚胎植入密切相關［36－38］。

胚胎植入失敗還與子宮內膜容受性以及胚胎與子宮之間的對話有關，但正如我們上面的論述一樣，胚胎質量在其中起到了非常重要的作用，而且這種重要性甚至遠超我們的理解和想象。

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