男性精子形態(tài)對輔助生殖結(jié)局影響的研究進展*

謝德高 綜述，滕若冰 審校

(桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院泌尿外科，廣西 桂林 541000)

人們對精子形態(tài)的認識始于17世紀。1916年，有學(xué)者將畸形精子與男性不育相聯(lián)系,從而對精子形態(tài)學(xué)有了進一步認識。1951年，MACLEOD等提出了對精子形態(tài)的分類,隨后眾多研究者提出了多種對精子形態(tài)的分類方法,并逐步建立了精子形態(tài)學(xué)分析體系。20世紀以來，隨著宮腔內(nèi)人工授精(IUI)、體外受精(IVF)和卵胞漿內(nèi)單精子注射(ICSI)等輔助生殖技術(shù)(ART)的快速發(fā)展和國內(nèi)“二孩”政策的全面開放，解決不孕不育問題成為眾多育齡期夫婦的迫切需要。男性精子形態(tài)與ART關(guān)系也逐漸引起了很多學(xué)者的關(guān)注。有學(xué)者提出，精子形態(tài)可預(yù)測輔助生殖結(jié)局，卵母細胞受精與精子異常形態(tài)呈負相關(guān)[1-2]。隨后有研究也證實，正常精子形態(tài)下降的男性導(dǎo)致受孕可能性較低[3]。與有生育能力男性相比，不育男性的正常精子百分率較低[4]。也有研究表明，在正常精子形態(tài)為0的夫婦中，也有成功受精和受孕的可能[5]，而且能通過自然方式、IUI或IVF實現(xiàn)妊娠[6]。因此，作為常規(guī)精液分析中重要指標的正常精子形態(tài)率(NSMR)，能否評估男性生育能力和預(yù)測ART結(jié)局，一直備受爭議[7]。本文將精子形態(tài)評估的演變及其對IUI、IVF和ICSI結(jié)局影響的研究進展進行綜述。

1 精子形態(tài)評估的歷史及發(fā)展

隨著對精子形態(tài)描述的不斷深入，1980-2010年，世界衛(wèi)生組織共發(fā)布了5版《精液分析和處理指南》，第1～5版的NSMR分別為80.5%[8]、50.0%[9]、30.0%[10]、14.0%[11]、4.0%[12]。顯然，NSMR呈急劇下降趨勢。這與精子形態(tài)評估的方法密切相關(guān)，包括自由方法和嚴格方法。

1.1自由方法 在20世紀早期，精子形態(tài)被用作評估男性生殖能力的預(yù)測工具。人們普遍認為，在同一精液樣本中既可以評估正常的精液形態(tài)，也可以評估異常的精液形態(tài)[13]。不可避免的是，精液形態(tài)的評估是主觀的，因為其依賴于執(zhí)行分析的實驗室技術(shù)人員的專業(yè)能力。對精子形態(tài)進行分類的最初方法是基于研究人員描述各種明顯的形態(tài)異常，并將這些異常作為標準評估精子形態(tài)。然而，精子形態(tài)在本質(zhì)上具有異質(zhì)性[14]。以往，精子中的特殊異常是通過示意圖來說明的，這無疑是不準確的?；谠摲椒ㄈ狈Χx正常精子的特異標準。一些研究者認為，正常精子形態(tài)和受精率之間的相關(guān)性很差[15]。自由方法將所有認為不是異常的精子視為正常，因此，將一些未被發(fā)現(xiàn)的異常形態(tài)精子誤認為是形態(tài)正常的精子，最終導(dǎo)致采用該方法評估并計算得出的NSMR較高。

1.2嚴格方法 1986年，有學(xué)者等引入了嚴格的人類精子形態(tài)標準分類概念，并于1990年對其進行了詳細的描述。嚴格方法的定義是依據(jù)從子宮頸口內(nèi)部的精子得到生物學(xué)證據(jù)。LIU等[16]研究發(fā)現(xiàn)，形態(tài)正常的精子比較容易與透明帶結(jié)合。這支持了嚴格標準中形態(tài)正常精子的描述。嚴格方法結(jié)合了對精子頭部、頸部、身體和尾部缺陷的組織學(xué)評估和模式識別[17]，將頭部形態(tài)具有交界性或輕微異常的精子視為異常形態(tài)。然而，在自由方法中將交界性精子形態(tài)視為正常，這直接導(dǎo)致了利用嚴格方法評估并計算得出的NSMR大幅度下降。

1.3精子形態(tài)評估標準的演變 世界衛(wèi)生組織發(fā)布的第1版《精液分析和處理指南》，對形態(tài)正常精子沒有準確的定義，在很大程度上依賴于帶有圖例的示意圖，允許不同實驗室在解釋和應(yīng)用上有所不同[14]。通過對可育人群的研究，正常精子形態(tài)的可育參考范圍是48%～98%[14]，因此使用了自由方法。雖然第2版指南略有改進，接受大于或等于50%正常形態(tài)作為其參考范圍，但仍采用自由方法，并且只提供少量關(guān)于精子形態(tài)評估標準的補充信息，在提供正常和異常精子的明確定義方面進展甚微。第3版指南對人類精子形態(tài)學(xué)分類方案進行了仔細描述[10]。該指南指出，嚴格標準應(yīng)該在評估精子形態(tài)正常時使用，并給出形態(tài)正常精子嚴格評估的定義，同時還指出，應(yīng)該認為“臨界的”形式均是異常的。第4版指南完全采用了嚴格方法，但沒有提供NSMR的下限[11]。

雖然評估精子正常形態(tài)的方法及分類產(chǎn)生了重大變化，但仍具有高度主觀性，容易出現(xiàn)實驗室間和實驗室內(nèi)的差異[18]。隨后誕生的計算機輔助精子分析儀(CASA)試圖提供更客觀的精子參數(shù)，其可能會將觀察者的主觀差異降到最低，但仍不能提供準確定義正常和異常精子所需的詳細形態(tài)學(xué)評估，因此可能對確定精子形態(tài)意義不大[19]。

2 精子形態(tài)與自然受孕

目前，關(guān)于精子形態(tài)對自然受孕結(jié)果影響的研究較少見。KOVAC等[20]調(diào)查了患有嚴重畸形癥(NSMR為0)男性在未行ART治療情況下受孕的可能性。該研究對24例NSMR為0的男性和27例NSMR≥4%的男性進行為期3年的隨機比較，結(jié)果顯示，NSMR≥4%的男性自然受孕率高于嚴重畸精癥組(51.8%vs. 25.0%，P≤0.05)，而NSMR為0的男性仍有25%能夠自然受孕，并且能夠再次通過自然受孕生育孩子。作者認為,嚴格的形態(tài)學(xué)不應(yīng)該用來預(yù)測受精、妊娠或活產(chǎn)潛力，對于NSMR為0的男性，在立即IVF之前應(yīng)該考慮其他替代的生殖方式。

3 精子形態(tài)與輔助生殖結(jié)局

3.1精子形態(tài)與IUI 2001年，VAN WAART等[21]的一項meta分析顯示，NSMR≤4%組與NSMR>4%組IUI妊娠率比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(95%CI:0.11～0.03，P<0.001)。ERDEM等[22]的一項前瞻性研究發(fā)現(xiàn),精子形態(tài)可以預(yù)測IUI活產(chǎn)率，洗滌后NSMR>4.5%預(yù)示活產(chǎn)率增加。同樣，2016年的一項回顧性研究指出，對于接受多次IUI治療的夫婦來說，NSMR<4%是持續(xù)妊娠的預(yù)測因素[23]。國內(nèi)也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，正常形態(tài)與IUI妊娠率具有相關(guān)性[24-25]。然而，LOCKWOOD等[26]對408對夫婦進行856個IUI周期的研究，結(jié)果顯示，精子形態(tài)正常與異常的夫婦臨床妊娠率無顯著差異(15.7%vs. 13.9%)。該研究不足之處在于有幾項研究并未納入女性年齡數(shù)據(jù)。SUN等[27]對412對夫婦進行908個IUI周期的研究時發(fā)現(xiàn)，對于35歲以下的女性，不同水平的正常形態(tài)精子的妊娠率無差異，當NSMR<5%時，35歲以上并接受IUI治療的女性，無一受孕成功。KOHN等[28]對涉及41 018個IUI周期的20項觀察性研究進行meta分析，觀察兩種NSMR閾值(>4%和≤4%，≥1%和<1%)對超聲驗證妊娠結(jié)局的影響，結(jié)果顯示，精子形態(tài)正常組與異常組IUI妊娠成功率無顯著差異。PREMAL等[29]在2019年的一項回顧性研究中指出，精子形態(tài)異常既不影響IUI妊娠率，也不影響IUI活產(chǎn)率。

正常形態(tài)精子與IUI結(jié)局的關(guān)系尚未達成共識，其原因可能是:(1)關(guān)于單純研究精子畸形癥的文獻相對較少，而且有些研究甚至還包含了男性精子其他檢測參數(shù)(精子密度、精子活力、前向活動精子總數(shù)等)等潛在影響因素；(2)精子形態(tài)評估方法和判定標準發(fā)生了重大變化，研究結(jié)果難免產(chǎn)生歧義；(3)除男性因素外，女性年齡、體重指數(shù)、不孕年限、子宮內(nèi)膜厚度、卵泡個數(shù)、取卵次數(shù)、激素水平及是否刺激促排卵等女性因素也可能影響IUI的妊娠結(jié)局；(4)由于進行精子形態(tài)測定的實驗室人員專業(yè)水平不同，測定結(jié)果具有高度主觀性，導(dǎo)致研究結(jié)果受不同程度影響。盡管如此，近年的研究數(shù)據(jù)并沒有顯示，精子形態(tài)和IUI妊娠率之間存在強烈相關(guān)性。

3.2精子形態(tài)與IVF-胚胎移植(IVF-ET) 自1986年以來，國內(nèi)外多項研究表明，精子形態(tài)可預(yù)測IVF。高洋等[30]分析了634例接受IVF的男方精子形態(tài)與受精率間的相關(guān)性，結(jié)果顯示，二者呈正相關(guān)。何冰等[31]按世界衛(wèi)生組織精子形態(tài)學(xué)標準分析了行IVF-ET助孕治療的夫婦，共908個周期，結(jié)果顯示，NSMR≤4%可影響IVF總受精率，NSMR≤3%時IVF的正常受精率下降。DUBEY等[32]研究了精子形態(tài)對IVF-植入前遺傳學(xué)診斷的影響，結(jié)果顯示，正常精子形態(tài)組正常胚胎率、種植率、臨床妊娠率均高于畸形精子組。相反，不少研究并沒有發(fā)現(xiàn)精子形態(tài)影響IVF結(jié)局。GHIRELLI-FILHO等[33]分析了244例行IVF的患者精子形態(tài)與臨床結(jié)局之間的關(guān)系，其中27例NSMR為0～4%，165例為5%～14%，52例為大于14%，結(jié)果顯示，精子形態(tài)對IVF-ET的平均受精率、生化妊娠率、臨床妊娠率和活產(chǎn)率均無顯著影響。王麗等[34]研究了1 067例不同精子形態(tài)組的IVF臨床結(jié)局，其中NSMR<4%組112例，NSMR為4%～15%組743例，NSMR≥15%組212例，結(jié)果顯示，各組受精率、妊娠率、出生率、流產(chǎn)率比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。提示單純精子形態(tài)學(xué)對臨床IVF結(jié)局的預(yù)測具有局限性，需結(jié)合其他參考指標綜合評估。

關(guān)于精子形態(tài)對IVF結(jié)局影響的最新數(shù)據(jù)似乎沒有顯示出一致的關(guān)系，其原因可能在于研究設(shè)計方面，無法有效嚴格控制相關(guān)外變量，如多囊卵巢綜合征、盆腔手術(shù)等可能影響卵子質(zhì)量和子宮。這些外變量對IVF-ET的影響可能比精子畸形率更大。同時，這也意味著精子形態(tài)對IVF結(jié)果的影響微乎其微，或許只在選定的患者中發(fā)生。

3.3精子形態(tài)與ICSI 1992年，PALERMO等[3]首先報道了ICSI試管嬰兒的誕生。ICSI技術(shù)在輔助生殖治療中取得顯著成效，并且其應(yīng)用越來越成熟。ICSI技術(shù)克服了精子數(shù)量不足，直接從附睪、睪丸獲取精子，從而治療男性不育。DE VOS等[35]分析了662個ICSI周期，按注射入卵子的精子形態(tài)是否正常將卵子分為2組，結(jié)果顯示，精子形態(tài)正常組受精率為(71.7±25.9)%，精子形態(tài)異常組為(60.7±36.2)%，二者比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。提示精子形態(tài)與ICSI結(jié)局有一定關(guān)系。隨著近幾年越來越多相關(guān)臨床研究的報道，精子形態(tài)預(yù)測ICSI結(jié)局的價值遭到了很多研究者的質(zhì)疑。FRENCH等[36]的一項回顧性研究將接受ICSI治療的1 074例患者作為研究對象，并按NSMR分成0、1%、2%、3%、4%、5%～7%、>7% 7個亞群進行比較，結(jié)果顯示，各組受精率、囊胚形成率、種植率、臨床妊娠率、出生率無顯著差異。國內(nèi)賀慧等[37]、廖宏慶等[38]研究顯示，精子形態(tài)異常組受精率、卵裂率、優(yōu)胚率及妊娠率與正常組無顯著差異。關(guān)于精子形態(tài)與ICSI關(guān)系的研究結(jié)果是相互矛盾的。除了一些缺乏嚴格控制的外變量，還可能因為ICSI操作會盡可能選擇形態(tài)正常的精子注射到卵子里，從而降低了畸形精子癥對ICSI的影響?？傊?，在這一領(lǐng)域需要更多的前瞻性研究來明確精子形態(tài)在IVF和ICSI結(jié)局中的真正影響和作用。

隨著運動性精子細胞器形態(tài)檢查(MSOME)的問世，卵胞漿內(nèi)形態(tài)選擇單精子注射(IMSI)應(yīng)運而生。最初人們認為IMSI適用于先前ICSI失敗的夫婦[39]，并且有研究者認為IMSI可以改善畸精癥患者行ICSI的結(jié)局[40]。ANTINORI等[41]進行了一項以嚴重少弱精子癥患者為對象的前瞻性研究，結(jié)果顯示，IMSI植入率和臨床妊娠率均高于常規(guī)ICSI；且當兩種治療按既往IVF失敗次數(shù)分別分成0～1、≥2亞組進行比較時，2組臨床妊娠率有顯著差異，而流產(chǎn)率無顯著差異。值得注意的是，選擇參加該研究的男性患者合并有低濃度精子和低運動性精子。作者認為，在合并其他精液參數(shù)嚴重異常的情況下，IMSI的選擇優(yōu)于ICSI。

LI等[42]把接受IVF和ICSI治療的4 765對不孕夫婦按NSMR分為大于14%、4%～14%亞組進行回顧性研究，結(jié)果顯示，IVF組受精率隨著NSMR的降低而降低(P<0.05)。而ICSI組受精率與NSMR無相關(guān)性(P>0.05)。當NSMR<4%時，IVF組流產(chǎn)率顯著升高(P<0.001)；ICSI組NSMR與植入、臨床妊娠、活產(chǎn)或流產(chǎn)率無關(guān)(P>0.05)。作者認為，對于NSMR<4%的男性患者，ICSI應(yīng)該是首選的ART方法。然而，VAN DEN HOVEN等[43]認為，精子形態(tài)作為預(yù)測IVF/ICSI妊娠結(jié)局指標的預(yù)后價值很小。因此，能否將精子形態(tài)作為選擇ICSI治療的獨立指征，還有待進一步研究。

4 小結(jié)與展望

目前，NSMR對輔助生殖結(jié)局的預(yù)測價值仍具有一定的局限性。按照新標準診斷的畸精癥患者行IVF治療時該如何選擇受精方式、在IVF之前是否需要做夫精人工授精治療?治療幾個周期轉(zhuǎn)IVF?畸形精子癥患者精子及IVF后胚胎染色體情況如何?ART的安全性與子代的健康如何？這些問題引起了生殖領(lǐng)域的廣泛關(guān)注和爭論。另外,世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《精液分析和處理指南(第5版)》并沒有包括關(guān)于我國人群的任何數(shù)據(jù)和資料[44]，因此，關(guān)精子形態(tài)學(xué)的修訂是否適合我國人群是很值得探討的問題。未來還需要進行大樣本量的、嚴格控制外變量的、合理設(shè)計的臨床研究，以了解世界衛(wèi)生組織判定的精子形態(tài)對輔助生殖結(jié)局的預(yù)測價值，從而指導(dǎo)選擇最佳助孕方式，進而提高不孕不育診療技術(shù)，更好地為不孕不育患者服務(wù)。