人类辅助生殖技术及子代健康状况评估的进展

Progress in Human Assisted Reproductive Technology and Evaluation of Health Status of Offspring

摘要: 近些年来，不孕不育症的发病率呈逐年递增趋势可能与晚婚晚育、性传播疾病等各种因素影响有关，加之国家三胎政策的开放，越来越多的高龄夫妇有了生育需求，因此人类辅助生殖技术(artifical reproductive technology, ART)已成为目前治疗不孕不育症重要的医学手段。随着越来越多通过ART受孕后出生的新生儿，人们对其健康问题的关注也逐渐增加。本综述就人类辅助生殖技术现状进行相关介绍，同时对辅助生殖技术助孕后子代健康状况进行概述。

Abstract: In recent years, the increasing incidence of infertility has been increasing year by year. It may be related to various factors such as late marriage and sexual communication diseases. In addition, with the opening of the national three-child policy, more and more elderly couples have fertility demand. Therefore, ARTIFICAL Reproductive Technology (ART) has become an important medical method for the treatment of infertility. As more and more newborns are born through ART after pregnancy, people’s attention to their health issues has gradually increased. In this review, we will introduce the status quo of human-assisted reproductive technology, and at the same time summa-rize the health status of the auxiliary reproductive technology for pregnancy.

1. 引言

不孕不育症的定义是指夫妻一年以上未采取任何避孕措施，性生活正常而没有成功妊娠 [1]。这种不孕不育症的现象也是比较普遍的。有研究得出，全球范围的不孕不育症患病率约为8%~12% [2] ，我国不孕不育症发病率约为10%~12% [3] ，且全世界范围内不孕不育症患病率正呈逐年上升趋势。根据统计，我们可以看到，目前我国女性不孕不育症患者数量已经超过5000万，占育龄女性的15% [4] ，对患者和社会都造成了一定的影响。人类ART包括人工授精(artificial insemination, AI)和体外受精–胚胎移植(in vitro fertilization and embryo transfer, IVF-ET)及其衍生技术 [5] ，如卵胞浆内单精子显微注射(ICSI)等。ART目前已是治疗不孕不育症重要的医学手段，它是指对配子、合子及胚胎通过运用医学技术和方法进行人工操作，使不孕不育的夫妇达到妊娠的目的，其在近几十年间飞速发展，并在人类生命科学领域不断获得突破性进展。随着人类ART的逐渐成熟，妊娠率和子代的出生率较前不断增高 [6] [7] [8] ，伴随而来的便是对ART助孕后母亲及子代安全性问题的广泛关注和担忧。从理论层面上讲，人类ART受孕子代与自然受孕(Natural conceived, NC)子代相比较，前者潜在风险更大。然而，部分研究表明，ART子代和自然妊娠子代的健康状况相似，辅助生殖技术是相对安全的 [9]。也有部分研究表明，ART使多胎妊娠的发生率及相应的围产期并发症明显增加，子代更容易发生早产、低出生体重、足月小样儿等 [10] [11]。因此，本综述就人类辅助生殖技术现状进行相关介绍，同时对辅助生殖技术助孕后子代健康状况进行概述。

2. 人类辅助生殖技术的发展现状

2.1. 人工受精技术

人工授精是指将人工方式优化处理后的精液，通过非性交方式注入女性生殖道内，使女性妊娠的一种方法，其包括夫精人工受精(artificial insemination by husband semen, AIH)和供精人工授精(artificial insemination by donor semen, AID)。目前，宫腔内人工授精(intrauterine insemination, IUI)是一种较常用的技术，不仅操作简单、治疗周期短、成本低、母亲无需忍受手术痛苦，精子与卵子的结合以及胚胎的发育都是在母亲体内完成，还能提高怀孕率，从而成为治疗男性不育症及不明原因不孕的首选方法 [12] [13] [14]。

2.2. 体外受精–胚胎移植及其相应衍生技术

2.2.1. 体外受精–胚胎移植技术

体外受精–胚胎移植(in vitro fertilization and embryo transfer, IVF-ET)也称“第一代试管婴儿”技术，它是指将不孕不育夫妇的卵子和精子取出体外，将二者置于培养皿中混合受精，待其受精卵发育成卵裂球期或囊胚期阶段的胚胎后，再将胚胎移植回母体子宫使之着床的过程，此技术过程可总结为控制性超排卵–取卵–体外受精–形成胚胎–胚胎移植–确定妊娠。这项技术主要适合女性免疫因素、宫颈因素及输卵管不通等因素导致的不孕。IVF-ET虽现已作为目前辅助生殖领域中治疗不孕不育的重要手段，但它的成功妊娠率只有40%~50%，治疗周期较长，并且很容易引发一系列的并发症，如卵巢过度刺激综合征(ovarian hyperstimulation syndrome, OHSS)等 [15]。OHSS有效的预防方法是采用拮抗剂方案并使用GnRH-a或者双板机诱发排卵。卡麦角林、二甲双胍、阿司匹林、全胚冷冻等都可作为OHSS的预防措施。避免出现严重的OHSS可提高辅助生殖技术的安全性 [16]。IVF-ET治疗不孕不育症的过程相对复杂，需要花费患者的时间、金钱和精力较多，若其一旦失败，将会给患者的身体和心理造成一定的打击。因此，一方面我们需要进一步提高IVF-ET成功妊娠率，另一方面我们需要保证IVF-ET患者的妊娠质量，以上这两方面是目前该领域需要重点解决的问题。

2.2.2. 卵母细胞浆内单精子注射技术

卵母细胞浆内单精子注射技术(intracytoplasmic sperm injection, ICSI)又称“第二代试管婴儿”技术，它是指在应用显微操作技术下，将经过制动处理后的单个精子注射进卵母细胞获得受精，并体外培养和胚胎移植的技术。ICSI与IVF-ET的主要区别是，前者是直接将精子注入到卵母细胞浆内以达到妊娠目的，它主要针对男性因素引起的不育，即当男性有严重的少、弱、畸精子症的时候，或精液中没有精子，但睾丸或附睾活检的时候，能够找到精子的这一类男性不育患者。ICSI是治疗男性不育史上的一块里程碑，也是针对受精障碍最有效的治疗手段，但该技术存在一个最大的问题，就是将没有经过自然选择的精子与卵子结合，可能把有缺陷的基因直接遗传给下一代。

2.2.3. 胚胎植入前遗传学检测

胚胎植入前遗传学检测(preimplantation genetic testing, PGT)又称“第三代试管婴儿”技术，它是在IVF/ICSI技术的基础上，将植入前胚胎进行染色体数目和结构异常的检测，分析胚胎是否有异常的遗传物质，从而选择正常胚胎移植入母体子宫内，避免子代发生相关遗传疾病。其适应证除了传统不孕不育夫妇外还包括部分遗传病高风险夫妇。目前，该技术主要包括染色体结构重排胚胎筛选(PGT-structural rearrangements, PGT-SR)、单基因遗传病胚胎筛选(PGT-for monogenic disorder, PGT-M)和非整倍体胚胎筛选(PGT-aneuploidy screening, PGT-A)，其适应症主要应用于除了传统不孕不育夫妇外还包括患有染色体疾病、单基因遗传病的夫妇等 [17] [18]。因此，PGT基本解决了ICSI遗留的问题。

2.2.4. 卵浆置换技术/线粒体置换技术

卵浆置换技术(Germinal Vesicle Transfer, GVT)又称“第四代试管婴儿”技术，也称为线粒体置换术(mitochondrial replacement therapy, MRT)，它是指将母亲含有问题的线粒体DNA的卵母细胞进行置换，重新组合成一个没有问题的卵细胞，随后与精子在体外受精，再将受精卵移植入母亲子宫内以达到受孕目的，从而阻断线粒体病传递给子代 [19]。所以，GVT是一种阻断线粒体病向子代遗传的有效治疗手段 [20]。另外，该技术主要目的是阻断线粒体基因病给子代的遗传和改善条件不好或年龄较大妇女的卵母细胞质量。但该技术目前仍无法广泛应用于临床，主要存在的两大争议是操作的安全性及伦理学问题 [21] [22]。

2.2.5. 冻融胚胎移植

胚胎移植可分为新鲜胚胎移植和冻融胚胎移植(freeze-thaw embryo transfer, FET)两种方式。冻融胚胎移植是指将一个取卵周期当中的优质胚胎进行冷冻保存，当患者当周期没能成功妊娠或者再次想要孩子的时候再进行解冻移植的方法 [23]。该移植方式也是试管婴儿的一部分，随着胚胎冷冻技术的日益成熟，其也成为IVF-ET的重要补充和延续。但该技术在临床上是存在争议的，主要争议在于它的有效性和安全性。

2.2.6. 细胞疗法

细胞疗法是指利用一种未完全分化、尚未成熟的具有再生各种组织器官的潜在功能的干细胞及其衍生物替代或修复受损器官或组织的治疗方法。目前细胞疗法的研究在人类辅助生殖领域已覆盖子宫内膜异位症、RSA、RIF以及早发性卵巢功能不全(premature ovarian insufficiency, POI)等疾病，包括外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)疗法、淋巴细胞疗法、富含血小板血浆(platelet-rich plasma, PRP) 疗法以及不同类型的干细胞治疗 [24]。人类PBMC疗法是通过诱导IL-1α、IL-1β和TNF-α等多种细胞因子的产生，对子宫内膜和子宫内膜容受性有积极作用。在IVF-ET治疗反复失败时，应用自体PBMC治疗可显著提高临床妊娠率、着床率和活产率，可能是趋化因子在胚胎植入时发挥关键作用 [25] [26]。淋巴细胞疗法主要应用于免疫相关的不孕症，通过分泌细胞因子改善炎症应激所造成的不良刺激。PRP疗法相对于其他细胞疗法更安全，血小板可分泌细胞因子、趋化因子和生长因子；多种分泌蛋白对人体细胞具有旁分泌作用；通过刺激细胞迁移、增殖和血管生成，诱导组织再生 [27]。血小板在组织重塑过程中可调节新血管形成和黄体化 [28]。干细胞疗法被认为是不孕症相关疾病的有效治疗方式，主要包括间充质干细胞、胚胎干细胞、人羊膜上皮细胞和蜕膜基质细胞等，可用于治疗POI、Asherman综合征、薄型子宫内膜等疾病。

3. 人类辅助生殖技术子代健康状况评估的进展

近些年来针对人类ART子代的健康状况评估，主要是从早产、低出生体重儿、小于胎龄儿、出生缺陷、基因印记疾病这些方面进行评估。相关的研究主要有以下这些：

3.1. 早产和低出生体重儿

早产是指胎龄小于37周发生的分娩 [29] ，其中小于28周出生为极早早产。低出生体重儿指出生体重小于2500 g的新生儿，其中出生体重小于1500 g的新生儿为极低出生体重儿。早产是双胎妊娠常见的并发症，也是影响围产儿预后的主要因素。有研究得出，ART受孕单胎女性和自然受孕单胎女性相比，前者发生早产的风险显著高于后者 [30] [31] ，其中ART受孕单胎的子代中早产占10.95%，极早早产占2.4% [32]。也有研究得出，ART多胎妊娠的子代中早产占51.5%，极早早产占12.1% [33] ，致使ART多胎妊娠的子代后期生存面临较大的挑战。通过上述研究得知，ART受孕单胎子代早产的发生率明显低于多胎ART子代，也从侧面表明ART多胎妊娠早产的风险由多胎妊娠本身所致的可能性大。另一方面，以汝首杭为首的一项研究表明，ART单胎孕产妇暴露组低出生体重儿的风险高于自然受孕单胎对照组，其风险是自然妊娠孕产妇的1.440倍(RR = 1.440, 95% CI: 1.216~2.936) [34]。中国的一项回顾性多中心横断面研究结果显示，低出生体重儿在ART受孕双胎组更常见，差异有统计学意义 [35]。以Dhalwani等人为首的研究 [36] ，通过分析美国3个州市10年数据得出ART受孕与自然受孕组相比，前者低出生体重儿的发生率增加0.38倍。研究的同时，文章作者排除母体混杂因素后分析，得出经ART受孕较自然受孕新生儿低出生体重的发生率增加0.33倍，说明辅助生殖技术可影响低出生体重儿的发病率。

3.2. 小于胎龄儿(Small Gestation Age, SGA)

SGA指出生体重小于同胎龄平均体重的第10百分位。有研究表明，经ART受孕的子代中，单胎SGA的发生率为7.1%，多胎SGA的发生率为16.2% [32] [33]。有一项队列研究结果显示，与自然受孕的子代相比，经IVF/ICSI受孕单胎子代发生SGA风险为1.22 (95% CI: 1.11~1.33) [37] ，与既往一项Meta分析结果相似 [31] ，而经IVF/ICSI受孕双胎子代发生SGA风险无差异(OR = 0.85, 95% CI: 0.69~1.04) [37]。

3.3. 出生缺陷

出生缺陷是指由于各种不良因素的作用，使得正常胚胎在发育的过程中出现紊乱，从而引起发育异常造成先天性的形态结构畸形或生理功能障碍。该缺陷不但可发生在活产子代中，还可发生在流产、死胎子代中。有些许研究得出，经ART受孕子代发生出生缺陷的风险是升高的。目前有研究发现ART与心血管缺陷、肌肉骨骼缺陷、泌尿生殖器缺陷、中枢神经系统缺陷、口面部缺陷这五种特殊类型的出生缺陷成正相关。Henningsen等人 [38] 研究北欧四个国家20年间经ART受孕(6128例单胎妊娠、28,920例双胎妊娠)活产儿出生缺陷的发生趋势时发现，在单胎妊娠亚组中，经ART妊娠较自然妊娠出生的活产儿童重大出生缺陷的发生风险增加0.14倍，其中出生缺陷增加的主要类型为：心脏、颜面部、消化、泌尿生殖、肌肉骨骼系统。在双胎妊娠亚组中，两者出生缺陷发生率无差异。黄巧姚等人 [39] 进行Mete分析结果显示经ART妊娠后新生儿出生缺陷发生风险增加，增加的主要缺陷类型为：泌尿生殖系统畸形、染色体畸形、消化系统畸形。可是，也有研究得出了不同结果。我国一个大样本(15,405例ART儿童)多中心的研究得出，出生缺陷总的发生率经ART受孕子代(1.23%)与自然受孕子代没有差异(1.35%)，仅发现ICSI子代出生缺陷的发生率(1.58%)比IVF (1.11%)有上升的趋势 [40]。各种不良因素都可以导致ART子代有出生缺陷，很难归因于ART过程的影响，主要原因是接受ART治疗的患者来自不同的地域，拥有不同的遗传背景，且接受ART治疗的患者大多都有不孕不育病史，也接受过不同针对不孕症的治疗，这些因素均有可能与新生儿的发育异常有一定相关性。由于因素的复杂性我们很难评估ART过程是否会对子代出生缺陷发生风险有影响，但ART的一些程序可能是导致子代发育异常的潜在风险。

3.4. 基因印记疾病

基因组印记又称遗传印记，是通过生化途径，在一个基因或一组基因域上标记其双亲来源信息的遗传学过程。这类基因是否表达取决于他们所在染色体的来源(父系或母系)和其来源的染色体上该基因是否发生沉默。有些印记基因只从母源染色体上表达，有些则只从父源染色体上表达。从目前已有的研究来看，加速胚胎发育的主要是来自父亲，而限制胚胎发育速度的主要来自母亲。众多研究结果说明，些许印记基因对胚胎和胎儿的生长发育起着重要调节作用，对行为活动在一定程度上也有很大影响。ART存在非正常干预的过程，如超促排卵过程、体外培养等，可能使印记基因发生突变，进一步影响到子代的健康。除此之外，尚不能排除子代遗传到了父母不孕不育因素，从而进一步导致印迹异常。异常的印迹可能引起非常罕见的胎儿异常，如贝克威思–威德曼综合征以及安格曼综合征等。

4. 小结

综上，经ART受孕子代与自然受孕子代在健康方面是存在差异的，相比较后者更为安全。由于辅助生殖技术仅有短短30余年的发展史，当前大部分研究集中于经ART受孕子代出生早期的随访，尚无权威证据说明其远期影响。未来我们应在严格掌握医学指征的前提下，不但要继续完善子代随访的网络和登记体系，降低失访率，提高准确率；还要去开展大规模高水平的队列研究，进行长期细致的随访，更深入地去探讨ART的安全性问题。