陳先兵，陳曦，韓紅敬，沈浣，趙永平

(北京大學(xué)人民醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心，北京 100044)

圓頭精子癥1971年由Schirren等[1]首先報道，是畸形精子癥的一種亞型，是臨床上罕見并且嚴(yán)重導(dǎo)致男性不育的病癥，其特征是精子頭部呈圓形[1-2]，頂體畸形，嚴(yán)重者可出現(xiàn)頂體缺如。該類精子頂體結(jié)構(gòu)異常，其缺乏與卵細(xì)胞正常受精所必需的酶類，故無法穿過透明帶與卵細(xì)胞融合，因而圓頭精子癥患者臨床表現(xiàn)為男性不育。因此，圓頭精子癥患者只有借助卵胞漿內(nèi)單精子注射(ICSI)才有可能獲得子代[3-4]。雖然借助了ICSI技術(shù)，但圓頭精子ICSI受精率仍然非常低，臨床結(jié)局并不理想[5]。本文對3例圓頭精子癥患者接受ICSI助孕治療的臨床結(jié)局進行分析，并對圓頭精子癥相關(guān)的病因機制進行文獻(xiàn)復(fù)習(xí)，為臨床診療提供依據(jù)。

病例資料

選取2017年2月至2018年3月于北京大學(xué)人民醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心診斷并治療的3例因圓頭精子癥而不育的夫婦為研究對象。

一、診斷

3例患者性生活正常，體格檢查及男科?？茩z查未發(fā)現(xiàn)異常；無吸煙、酗酒、習(xí)慣用藥及藥物過敏史，無家族遺傳病。其配偶婦科檢測均正常，未發(fā)現(xiàn)可引起不孕的相關(guān)病史及體征。精液分析(WHO第五版[6])結(jié)果見表1。精子形態(tài)學(xué)分析(Diff Quik染色法)：精子畸形率100%，圓頭精子100%；精子形態(tài)學(xué)分析復(fù)查結(jié)果(改良巴氏染色法)：精子畸形率100%，圓頭精子100%；經(jīng)電子顯微鏡分析(TEM)確診為圓頭精子癥。精子染色質(zhì)結(jié)構(gòu)分析試驗(Sperm chromatin structure assay，SCSA)檢測精子DNA碎片率(Sperm DNA Fragmentation Index，SDFI)。

表1 患者基本資料

二、ART治療與結(jié)局

病例1與病例2夫婦施行ICSI結(jié)合人工輔助卵母細(xì)胞激活(AOA)治療(使用鈣離子載體A23187引起卵胞質(zhì)內(nèi)鈣離子振蕩來激活卵子)。病例3夫婦第1個周期施行ICSI治療，未實施AOA，第2個周期施行ICSI-AOA治療(表2)。

病例1和病例2患者夫婦均采用常規(guī)長方案(達(dá)菲林/果納芬/艾澤)進行降調(diào)節(jié)和促排卵。共獲卵25枚。其中MⅡ 卵子23枚，對MⅡ卵子行ICSI-AOA處理，2PN受精10枚，卵裂率100%，總體ICSI受精率為43.5%(10/23)。胚胎培養(yǎng)至第3天觀察，共獲得質(zhì)量好的胚胎5枚(7～10細(xì)胞，碎片≤15%，卵裂球大小大致均等)和1枚中等質(zhì)量的5細(xì)胞胚胎，胚胎利用率60%。2例患者配偶均接受新鮮周期單胚胎移植(D3胚胎)，共移植胚胎2枚，未懷孕。之后，接受凍融周期單胚胎移植3個周期(病例1，2個周期；病例2，1個周期)，均獲得臨床妊娠，總移植周期臨床妊娠率為40%(2/5移植周期)，累積臨床妊娠率為100%，2例患者配偶成功分娩，出生2名健康嬰兒。

病例3采用短效長方案(達(dá)必佳/果納芬/HCG)進行降調(diào)節(jié)和促排卵，共接受2次ICSI周期助孕治療，共獲得19枚卵子。第1個取卵周期獲取9枚卵子，MⅡ卵8枚，未實施AOA，8枚MⅡ卵子均未受精及卵裂；第2次取卵周期獲卵10枚，MⅡ卵10枚，使用ICSI-AOA處理，獲得1枚2PN受精卵和1枚1PN受精卵，ICSI受精率20%(2/10)。受精卵培養(yǎng)到第3天均停止發(fā)育。隨后對該患者行全外顯子基因篩查。報告提示該患者DPY19L2(c.1553_1554delAT)基因純合突變。經(jīng)遺傳咨詢后，患者行供精人工助孕。

表2 患者治療情況

討 論

圓頭精子癥是由于基因突變導(dǎo)致的一種臨床上罕見，但嚴(yán)重影響生育的先天性畸形精子癥，在男性不育患者中的發(fā)生率<0.1%。其特征是精子頂體發(fā)生異常[2，5]，主要表現(xiàn)為精子頭部呈圓形、頂體結(jié)構(gòu)異?；驘o頂體，可伴有精子頸中段或尾部形態(tài)異常。精子頂體內(nèi)含有頂體酶、透明質(zhì)酸酶等穿透卵細(xì)胞所必需的多種酶類，故頂體的缺如必將導(dǎo)致“穿卵”能力嚴(yán)重受損，精卵無法結(jié)合，因此圓頭精子癥患者主要臨床表現(xiàn)為不育，輔助生殖技術(shù)是其生育后代的首選途徑。

圓頭精子癥目前比較認(rèn)可的是根據(jù)嚴(yán)重程度將其分為兩種類型：Ⅰ型(完全型)，完全沒有頂體及頂體酶；Ⅱ型(部分型)，保留部分頂體或存在其他類型的精子形態(tài)異常[7]。圓頭精子在精子形態(tài)學(xué)分析中，一般表現(xiàn)為精子頭呈圓形或球形，頂體缺失、無頂體后致密帶。在光學(xué)顯微鏡下可見以精子頭部前1/3淡染為主的超大圓頭精子、以精子頭深染為主的較小的圓頭精子以及多種多樣特征的圓頭精子。在電鏡下觀察可見精子呈較大圓頭，無頂體結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核內(nèi)有空泡，線粒體空泡化，微管結(jié)構(gòu)不明顯，排列紊亂。有報道顯示，可能由于高爾基體來源的囊泡與核膜錯位，及核被膜特定成分的缺乏，導(dǎo)致頂體發(fā)生過程出現(xiàn)障礙，進而出現(xiàn)圓頭精子[8]。

圓頭精子癥更深層的發(fā)生機制目前尚未明確，但進一步的遺傳譜系分析揭示了可能的常染色體隱性遺傳的遺傳基礎(chǔ)，是該病癥發(fā)病的原因之一[9-10]。在針對圓頭精子癥發(fā)生機制的分析中，所涉及到的基因主要與高爾基體組裝、精子頂體形成、頭部成形以及與透明帶結(jié)合有關(guān)。研究人員通過不同的的檢測方法來檢測圓頭精子癥的遺傳基礎(chǔ)。具體如下：一是專門設(shè)計各種基因敲除小鼠模型來研究圓頭精子的形成機制，目前涉及的基因主要有：HIV-1轉(zhuǎn)動結(jié)合蛋白(HIV-1 Rev binding protein，Hrb)基因[11]、透明帶結(jié)合蛋白(ZP binding protein 1，Zpbp1)基因[12]、熱休克蛋白(Heat shock protein 90b1，Hsp90b1)基因[13]、 囊泡分選相關(guān)蛋白(vacuolar protein sorting-associated protein 54，Vps54)基因[14]、精子頂體膜相關(guān)蛋白(sperm acrosomal membrane-associated protein 32，SAMP32)基因[15]、酪蛋白激酶Ⅱα(Casein kinase Ⅱα’ prime polypeptide，Csnk2α2)基因[16]、高爾基體相關(guān)的包含有PDZ和卷曲盤旋的蛋白(Golgi-associated PDZ and coiled-coil motif containing protein，GOPC)基因[17]、β葡糖苷酶(β-Glucosidase 2，Gba2)基因[18]、人類蛋白激酶C1(Protein interacting with C kinase 1，PICK1)基因[19]等。二是尋找并確定那些與“頂體形成”有關(guān)的蛋白，目前已知的如睪丸生精相關(guān)蛋白 (sperm-associated antigen 4-like protein，SPGL4)[20]、Calicin蛋白[21]等。三是對圓頭精子癥患者的基因組和與該綜合征相關(guān)的基因進行全基因組掃描分析，涉及到的基因主要有：精子發(fā)生相關(guān)(Spermatogenesis-associated 16，SPATA16)基因和DPY19L2(DPY-19-like2)基因[10，22]等。目前為止，在圓頭精子癥患者中檢測到的基因主要有DPY19L2、SPATA16、PICK1和Calicin[10，21-23]。這些研究提示今后仍應(yīng)注重那些參與并影響頂體形成過程的關(guān)鍵蛋白、高爾基體組裝、頂體結(jié)構(gòu)蛋白等形成、輸送與裝配相關(guān)的基因，以及這些基因與圓頭精子形成的相關(guān)性的研究，因為這些相關(guān)基因任何的異常均可能會導(dǎo)致頂體缺失，進而導(dǎo)致圓頭精子形成。

研究表明，DPY19L2是在圓頭精子癥患者中最常見的突變基因[24]，DPY19L2基因的純合缺失決定著大多數(shù)的Ⅰ型圓頭精子癥[25]。Koscinski等[26]最先指出第12號染色體上的DPY19L2基因純合缺失是該家系患者發(fā)病的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，其中DPY19基因家族包含4個基因：DPY19L1、DPY19L2、DPY19L3和DPY19L4。DPY19L2起源于DPY19L1，由7號染色體上的DPY19L1復(fù)制以后，再重新定位于12號染色體而形成DPY19L2。DPY19L2基因包含22個外顯子，編碼具有跨膜結(jié)構(gòu)域的蛋白，因此推測其編碼蛋白作用于細(xì)胞膜上。國外研究利用DPY19L2敲除大鼠的動物模型，證實DPY19L2基因缺失會引起核致密層以及頂體錨定體盤(acroplaxome)與核膜結(jié)合處的連接不穩(wěn)定，使得精子頂體及尾管不能與細(xì)胞核相連，進而導(dǎo)致囊泡運輸中斷，精子核無法成型，未結(jié)合的頂體囊泡消失，最終精子頂體不能形成[22]。本組病例3為DPY19L2(c.1553_1554delAT)基因純合突變，100%圓頭精子癥，也從側(cè)面印證了這個論斷，為圓頭精子癥的分子遺傳基礎(chǔ)研究提供了依據(jù)。病例1、2由于不同意實施全外顯子基因檢測，無法得知是否存在圓頭精子癥相關(guān)基因突變。

圓頭精子癥目前尚無有效的治療方法，ICSI通常是其首選方法，但大都表現(xiàn)為受精失敗或受精率極低，可能是與卵母細(xì)胞激活缺陷有關(guān)[5，27]。目前AOA最常用的是使用鈣離子載體引起卵胞質(zhì)內(nèi)鈣離子振蕩來激活卵子，ICSI聯(lián)合AOA可以提高圓頭精子癥患者的受精率并獲得臨床妊娠[3，28]。更進一步的研究發(fā)現(xiàn)位于精子核周鞘上的特殊磷脂酶C(PLCzeta)具有激活卵母細(xì)胞的作用，在精子-卵子融合后進入卵母細(xì)胞，并通過觸發(fā)一系列Ca2+振蕩來激活哺乳動物卵母細(xì)胞，為PLCzeta作為卵母細(xì)胞激活因子提供了證據(jù)[29]。國外的一些研究甚至建議PLCzeta可用作男性受精和妊娠成功的預(yù)測生物標(biāo)志物，特別是對圓頭精子癥患者更為適用[30]。近來的研究也表明由DPY19L2缺失導(dǎo)致的圓頭精子癥不育夫婦中，表現(xiàn)出了精子PLCzeta的低表達(dá)，也證實了AOA的應(yīng)用提高了ICSI的受精率并帶來可接受的活產(chǎn)率[31]。對于本研究中的這3例患者，本中心均建議ICSI-AOA方案，前2例患者同意此方案，病例3一開始拒絕使用ICSI-AOA方案，ICSI治療失敗后才采用ICSI-AOA方案。從整個結(jié)果來看，前兩例患者總體受精率為43.5%，妊娠率為40%，受精率明顯高于病例3。

SDFI被認(rèn)為是一個新的評價精子質(zhì)量和預(yù)測生育能力的指標(biāo)[32]。圓頭精子癥患者的精子通常顯示出高水平的染色質(zhì)不成熟、泛素化和表觀遺傳異常，這可能導(dǎo)致更高的精子DNA碎片率[33-34]。病例3 檢測SDFI為48.6%，即使使用了ICSI-AOA療法，但結(jié)局仍不理想，這可能是其原因之一。

盡管本中心使用ICSI聯(lián)合AOA讓圓頭精子癥患者的配偶獲得了臨床妊娠，但AOA誘導(dǎo)的卵母細(xì)胞激活機制與卵母細(xì)胞生理性激活機制是否完全一致，AOA方案是否對胚胎有更進一步的影響，仍需更多的臨床研究來證實。對于100%圓頭精子癥患者，ICSI-AOA是其可行的方案，但此方案的安全性，以及對圓頭精子癥患者實施ICSI治療是否對妊娠結(jié)果產(chǎn)生影響，依然值得深入研究。