植入前胚胎異常分裂對胚胎持續(xù)發(fā)育能力的影響

王沛青 徐志鵬 史建彬 高慧楠 張寧媛

胚胎持續(xù)發(fā)育能力是評估體外受精周期胚胎質(zhì)量和影響臨床妊娠結(jié)局的重要指標(biāo)。近年來,越來越多的生殖中心通過采用單囊胚移植的臨床策略,減少醫(yī)源性多胎,這也給胚胎實驗室精準(zhǔn)評估胚胎持續(xù)發(fā)育能力,提出了新的要求[1]。影響胚胎持續(xù)發(fā)育能力的因素很多,目前國內(nèi)外普遍采用傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)評分預(yù)估胚胎發(fā)育潛能,規(guī)定的時間范圍內(nèi)在倒置顯微鏡下觀察原核數(shù)目和形態(tài)、卵裂球數(shù)目、碎片程度及卵裂球大小的均一性等形態(tài)學(xué)參數(shù)[2]。在這些傳統(tǒng)評估方式下,所觀察到的孤立時間點(diǎn)的參數(shù)與評分,帶有一定的主觀性。近年來興起的時差成像培養(yǎng)方式,可以連續(xù)觀察胚胎發(fā)育過程,獲得更為詳細(xì)的胚胎發(fā)育的時間參數(shù)和卵裂方式[3]。其中早期卵裂方式,作為新型的評估指標(biāo),其預(yù)測胚胎發(fā)育潛能的臨床意義,越來越引起胚胎學(xué)家的重視[4]。本文在時差成像培養(yǎng)條件下,通過觀察植入前胚胎的卵裂方式,分析異常卵裂是否出現(xiàn)以及出現(xiàn)的時期,評價其對胚胎持續(xù)發(fā)育能力的影響,以期更加精準(zhǔn)地預(yù)測囊胚的形成以及囊胚質(zhì)量。

對象與方法

1.研究對象:本研究收集2022年5月—10月在南京鼓樓醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)科進(jìn)入體外受精周期的患者,在時差成像培養(yǎng)系統(tǒng)中,觀察植入前胚胎的卵裂方式,對分裂期胚胎出現(xiàn)異常分裂的23個周期進(jìn)行回顧性分析?；颊呒{入標(biāo)準(zhǔn):(1)常規(guī)IVF/ICSI周期,(2)女方年齡≤40 歲,(3)月經(jīng)第3天卵泡刺激素(FSH)≤12 U/mL,(4)常規(guī)長方案促排卵。患者排除標(biāo)準(zhǔn):(1)完全或部分受精失敗,(2)卵子異常,(3)PGT周期。共獲得113枚雙原核(2PN)后卵裂的胚胎。按照分裂期胚胎早期卵裂方式分為:正常卵裂組(n=72),在第1次、第2次卵裂周期中分裂方式均為正常;異常卵裂組(n=41),在第1次、第2次卵裂周期出現(xiàn)異常分裂方式。根據(jù)異常卵裂出現(xiàn)的時期,異常卵裂組進(jìn)一步分層:第1次卵裂異常組(n=20),第1次卵裂周期出現(xiàn)異常分裂;第2次卵裂異常組(n=21),第1次卵裂周期分裂方式正常,第2次卵裂周期出現(xiàn)異常分裂。

2.研究方法:在早期胚胎評估中,反映胚胎持續(xù)發(fā)育能力的核心指標(biāo)是能否形成囊胚和形成囊胚的質(zhì)量,以及胚胎的發(fā)育速度是否正常,所以本研究在時差成像中重點(diǎn)觀察了形成囊胚的質(zhì)量并進(jìn)行評級,記錄胚胎發(fā)育速度有關(guān)的時間參數(shù)。

(1)Time-lapse系統(tǒng)。采用EmbryoScope+(Vitrolife,瑞典)時差培養(yǎng)箱,培養(yǎng)箱內(nèi)置高分辨率照相機(jī)(3像素/微米),拍照頻率10分鐘/次。

(2)配子采集與胚胎培養(yǎng)。采用常規(guī)促排卵方案[5],B超監(jiān)測卵泡生長,待主導(dǎo)卵泡直徑達(dá)到18～20 mm后注射hCG,36 h后行陰道B超引導(dǎo)下卵泡穿刺取卵術(shù)。將獲得的卵子按IVF或ICSI方案進(jìn)行授精后,將受精卵轉(zhuǎn)移至含有G1-PLUS(Vitrolife,瑞典)培養(yǎng)液的時差成像培養(yǎng)皿(Embryoslide+)中,置于Time-lapse系統(tǒng)中培養(yǎng)至第3天,更換到含有G2-PLUS(Vitrolife,瑞典)培養(yǎng)液的時差成像培養(yǎng)皿(Embryoslide+)中,繼續(xù)培養(yǎng)至囊胚期。

(3)囊胚分級。對形成囊胚者根據(jù)ALPHA/ESHRE指南對其質(zhì)量進(jìn)行分級,根據(jù)囊胚的擴(kuò)張和孵出程度將其分為Ⅰ～Ⅵ級,根據(jù)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(inner cell mass,ICM)和滋養(yǎng)層(trophectoderm,TE)的質(zhì)量分為A～C級[6]。

(4)胚胎評估。授精后67～69 h,88～90 h,106～108 h,138～140 h進(jìn)行胚胎形態(tài)學(xué)參數(shù)觀察,本研究中囊胚評級為AA、AB、BA、BB的定義為優(yōu)良囊胚。記錄囊胚化開始時間tSB(time from insemination to start of blastulation),囊胚形成時間tB(time from insemination to formation of full blastocyst)以及擴(kuò)張囊胚形成時間tEB(time from insemination to expanding blastocyst)。

(5)主要觀察指標(biāo)及定義?！爱惓Ｂ蚜选笔轻槍υ缙谂咛フＢ蚜炎裱挠薪z分裂過程而言,正常生理情況下,受精卵在第1次有絲分裂后由1個細(xì)胞均等地分成2個細(xì)胞,在第2次有絲分裂后,由2個細(xì)胞均等地分成4個細(xì)胞,其他卵裂情況均視為胚胎的早期異常卵裂[7]。本文根據(jù)異常卵裂出現(xiàn)的時機(jī),進(jìn)一步分為第1次卵裂周期出現(xiàn)異常分裂(如1個細(xì)胞分裂成3個細(xì)胞)和第1次卵裂周期分裂方式正常、第2次卵裂周期出現(xiàn)異常分裂(如1個細(xì)胞分裂成2個細(xì)胞,再分裂成5個細(xì)胞)。在時差成像培養(yǎng)條件下,觀察植入前胚胎的發(fā)育過程,記錄胚胎8細(xì)胞形成數(shù)、桑葚胚形成數(shù)、囊胚形成數(shù)以及囊胚質(zhì)量,記錄時差成像中胚胎發(fā)育的各項時間參數(shù),重點(diǎn)分析tSB、tB和tEB這些反映囊胚發(fā)育速度的時間參數(shù)。

3.統(tǒng)計學(xué)方法:應(yīng)用 SPSS 26.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。計量資料應(yīng)用T檢驗,以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。計數(shù)資料應(yīng)用χ2檢驗,以率(%)表示,P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

1.符合納入標(biāo)準(zhǔn)的患者共有23位,總獲卵數(shù)為113枚2PN,患者年齡范圍24～40歲,平均(31.1±4.1)歲?；颊叩捏w質(zhì)指數(shù)(BMI)范圍18.1～27.5 kg/m2,平均(23.2±3.3)kg/m2。平均抗繆勒管激素水平(3.8±2.2)ng/mL,平均基礎(chǔ)卵泡刺激素值(3.8±2.2)U/L,平均獲卵數(shù)為(12.6±5.0)枚。

2.分裂期胚胎正?；虍惓Ｂ蚜逊绞?23個周期共獲得113枚2PN后卵裂的胚胎,其中72枚分裂期胚胎卵裂方式正常(如圖1),41枚出現(xiàn)異常卵裂。根據(jù)異常卵裂出現(xiàn)的時期,20枚分裂期胚胎在第1次卵裂周期出現(xiàn)異常分裂(如圖2),21枚分裂期胚胎在第1次卵裂周期分裂方式正常、第2次卵裂周期出現(xiàn)異常分裂(如圖3)。

圖1 正常卵裂組

圖2 第1次卵裂周期出現(xiàn)異常分裂組

圖3 第2次有絲分裂出現(xiàn)異常分裂組

3.時差成像系統(tǒng)觀察分裂期胚胎卵裂方式對后續(xù)胚胎發(fā)育的影響:分裂期胚胎在第1次或第2次卵裂周期,出現(xiàn)異常分裂后,與正常卵裂的胚胎相比,在同樣時間內(nèi)觀察,8細(xì)胞、桑葚胚、囊胚的形成比例均有顯著減少(P<0.01)。囊胚形成時間,雖然沒有統(tǒng)計學(xué)差異,但異常卵裂組在平均tSB、tB以及tEB時間上,呈現(xiàn)延長的趨勢。第5天擴(kuò)張期囊胚的形成比例,異常卵裂組明顯少于正常卵裂組(P<0.01)。同時,形成囊胚的整體評分偏差,優(yōu)良囊胚比例顯著減少(P<0.01)。見表1。

表1 分裂方式對胚胎發(fā)育的影響 [例(%)]

四、時差成像系統(tǒng)分析異常分裂出現(xiàn)時期對后續(xù)胚胎發(fā)育的影響

異常卵裂組中,第1次卵裂異常組,相比第2次卵裂異常組,觀察8細(xì)胞、桑葚胚、囊胚的形成比例,均呈現(xiàn)減少的趨勢。在囊胚形成時間上,第1次卵裂異常組相比第2次卵裂異常組在平均tEB時間上明顯延長(P<0.05),平均tSB、tB時間也呈現(xiàn)出延長的趨勢。第5天擴(kuò)張期囊胚的形成比例,第1次卵裂異常組明顯少于第2次卵裂異常組(P<0.05),兩組均以低質(zhì)量囊胚為主。見表2。

表2 異常分裂出現(xiàn)時期與胚胎持續(xù)發(fā)育能力[例(%)]

討論

準(zhǔn)確評估植入前胚胎質(zhì)量,是輔助生殖實驗室重要而核心的工作。常規(guī)的形態(tài)學(xué)評估是傳統(tǒng)而經(jīng)典的胚胎發(fā)育評估的方法,但受限于體外觀察次數(shù),這種靜態(tài)評估獲得的胚胎發(fā)育相關(guān)參數(shù)較為有限,同時不可避免帶有技術(shù)人員的主觀判斷,因此,胚胎學(xué)家一直致力于尋找新型的客觀的胚胎評估指標(biāo),以期更加全面精準(zhǔn)的評估胚胎持續(xù)發(fā)育能力[8]。

植入前胚胎在時差培養(yǎng)的條件下,可以清晰的觀測到既往靜態(tài)培養(yǎng)模式下無法捕捉到的卵裂方式[9]。Kola等[10]與Chatzimeletiou等[11]的研究指出胚胎卵裂過程中一個細(xì)胞分裂成三個或以上細(xì)胞時,與卵裂過程中染色體的異常分布有關(guān),會對胚胎的后續(xù)發(fā)育產(chǎn)生不好的影響。Somfai等[4]借助時差成像,發(fā)現(xiàn)早期胚胎出現(xiàn)異常卵裂方式會嚴(yán)重影響胚胎的持續(xù)發(fā)育能力,降低囊胚形成率,早期胚胎出現(xiàn)1個細(xì)胞卵裂為3個細(xì)胞時,胚胎染色體異常幾率會大大增加,如果利用了這種胚胎,會導(dǎo)致較低的臨床妊娠率并且增加流產(chǎn)率。異常卵裂相比正常卵裂的胚胎,持續(xù)發(fā)育能力明顯降低,囊胚形成時間延長,囊胚的形成率和囊胚質(zhì)量下降。

時差成像的動態(tài)觀察,除了觀察卵裂方式以外,還可以精準(zhǔn)判斷異常分裂出現(xiàn)的時期。Rubio等[12]發(fā)現(xiàn)受精卵第1次卵裂周期就出現(xiàn)卵裂方式異常,胚胎染色體的非整倍體比例會明顯升高,顯著降低種植率。Avidor-Reiss等[13]報道了受精卵第1次卵裂周期中卵裂方式異常一般與精子來源的中心粒異常有關(guān),影響胚胎的后續(xù)發(fā)育過程。本研究著重觀察了不同分裂周期出現(xiàn)的異常分裂,對于胚胎發(fā)育的影響。異常分裂出現(xiàn)的周期越早,對后續(xù)胚胎發(fā)育的影響越大,囊胚形成時間延長,擴(kuò)張期囊胚形成率明顯降低。

時差成像培養(yǎng)系統(tǒng)清晰獲取的胚胎卵裂方式,可以作為胚胎評估的客觀參數(shù),用于預(yù)測胚胎的持續(xù)發(fā)育能力。文獻(xiàn)以及課題組前期研究發(fā)現(xiàn),植入前胚胎早期分裂方式異常,影響囊胚的形成率和囊胚質(zhì)量;異常卵裂出現(xiàn)越早,對后續(xù)胚胎發(fā)育的影響越大。胚胎選擇的臨床策略,宜優(yōu)先挑選卵裂方式正常的胚胎使用,在無正常卵裂方式的胚胎可利用的情況下,可酌情使用第1次卵裂正常、第2次卵裂異常的胚胎,以期獲得較好的種植結(jié)局。