精子DNA損傷 現代技術助生育
在過去的10多年里,輔助生殖技術(ART)取得了突破性進展,尤其是單精子卵細胞漿內注射(ICSI)技術的應用,使得對嚴重的少、弱、畸形精子癥的治療取得了重大突破。但大量的研究表明,在ART中,精子DNA損傷影響受精比率、胚細胞發育和妊娠概率,盡管其機制尚不完全清楚,這也使得精子DNA損傷與ART的關系越來越受到重視。
精子DNA損傷的來源是多種多樣的。對于梗阻性無精子癥患者實施ICSI時,從附睪和睪丸中抽取精子時發現,精子DNA損傷水平顯著增高。這可能是由于精子在阻塞的生殖管道中存留時間過長,也可能是因為精子DNA解聚不完全,容易受損傷和毒害物質侵害。不同的研究還發現,梗阻性無精子癥患者睪丸中的精子DNA損傷水平明顯低于附睪精子。因此,針對梗阻性無精子癥患者,建議使用睪丸中的精子進行ICSI。一項研究比較了睪丸精子和射出體外的精子進行ICSI的結果,發現睪丸中的精子DNA損傷水平明顯低于射出體外的精子,前者進行ICSI后妊娠率也明顯高于后者。然而,還有其他研究顯示,在未評估精子DNA完整性的情況下,射出精子、附睪精子和睪丸精子進行ICSI的結局并無統計學差異。因此,對于不同來源的精子以及精子DNA損傷對ICSI結局的影響,還需要進一步的研究。
除了在ICSI中的應用,精子DNA損傷也對宮腔內注射(IUI)和體外受精(IVF)的結局產生影響。研究發現,當精子DNA損傷指數(DFI)大于30%時,IUI中的受精機率幾乎為零。而使用末端轉移酶介導的dUTP末端標記法(TUNEL)評估,當DFI大于12%時,不能發生妊娠,而DFI在10%到12%之間時,會導致流產。因此,在IUI中,評估DFI可以作為一個較好的預后指標。而在IVF中,精子DNA損傷不僅影響受精機率和胚泡發育,還與胚胎質量顯著負相關。研究發現,當DFI超過36.5%時,IVF中的妊娠率顯著下降;而DFI閾值在27%左右則是成功妊娠所必需的。因此,DFI可能成為IVF中較好的預后評估手段之一。
在ICSI中,雖然精子DNA損傷不能阻止受精和胚體形成,甚至使用DNA損傷較高的精子也能實現妊娠,但精子DNA損傷與受精和妊娠率之間仍然存在顯著負相關。研究發現,當DFI超過30%時,常會出現低胚泡率,且很難發生妊娠。因此,在進行ICSI之前,評估精子DNA的完整性非常重要。
此外,精子的冷藏技術也被發現會損傷精子DNA的完整性。報道顯示,與新鮮精子相比,經過冷凍和解凍的精子DNA斷裂率顯著增高。冷凍過程中,精子的脫水和胞漿水分減少,可能導致染色質不正常聚集,從而影響染色質的濃縮和轉錄,使精子無法進行DNA修復。此外,冷凍復蘇時,精子核周圍的離子環境發生巨大變化,可能導致精子DNA與魚精蛋白分離。
最后,精子體外處理技術也對精子DNA完整性有著密切的關系。研究表明,適當的體外處理可以提高精子DNA的完整性,但不適當的處理可能導致DNA損傷。處理時間過長、離心步驟過多、離心速度過快等都會造成精子的物理損傷并產生氧化物和活性氧,導致精子DNA氧化損傷。
綜上所述,精子DNA損傷對于輔助生殖技術的成功與否有著重要影響。因此,在ART過程中,評估精子DNA的完整性非常重要,可以幫助醫生選擇合適的治療方案,提高妊娠成功的概率。此外,對于冷藏和體外處理技術,需要謹慎操作,以避免對精子DNA的損傷。隨著技術的不斷進步,相信將有更多的方法可以用于檢測和修復精子DNA損傷,進一步提高輔助生殖技術的成功率。
注:
DFI(DNA fragmentation index)指精子DNA的損傷程度,DFI越高表示精子DNA損傷越嚴重。
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