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浅谈氧化应激对试管婴儿治疗的影响,或导致胚胎移植失败
评论2019-11-29来源:相因网

人体中氧化和抗氧化系统的存在,引起了人们对氧化应激及其在生殖中所起作用的兴趣,氧化应激的简单定义是,人体内各种活性氧(ROS)超过本身的抗氧化系统。放在生殖医学领域,氧化应激引起的DNA损伤可能和子宫内膜异位症、输卵管阻塞液体、无精症、弱精症等有关,此外氧化应激与了胚胎发育缺陷有关,所以也有人认为氧化应激在试管婴儿胚胎移植前后也会产生影响。

试管婴儿技术已成为许多家庭治疗不孕不育例的首选方法,尽管取得了许多进展,但目前手术的成功率仍有待提高,而氧化应激是影响手术成功率的重要因素之一。

氧化应激是如何发生的?

氧化应激对试管婴儿治疗的影响

氧化应激对试管婴儿治疗的影响

活性氧(ROS)是一种氧源性分子,起着强氧化剂的作用,如超氧化物阴离子(O2·−)、过氧化氢(H2O2),和氢氧自由基(OH−)。如果这些ROS覆盖在男性和女性的生殖器官上,则有可能会导致相关生殖系统结构和功能的改变。当然,人体本身也有抗氧化系统,如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶,以及许多非酶抗氧化剂,如维生素C、维生素E、维生素A、**酸、谷胱甘肽、牛磺酸等。在正常情况下,活性氧和抗氧化剂的比例保持稳定,如果活性氧(ROS)超过抗氧化系统,则会引发氧化应激。

为什么在IVF过程中会出现氧化应激?

由于缺乏有效的抗氧化机制和体外环境中ROS的大量存在,在ART环境中氧化应激对胚胎造成的影响会进一步放大。氧化应激与不孕症的病因有关,比如氧化应激在男性中,会引起精子细胞膜和DNA损伤,从而导致死精症、弱精症和无精症。对于女性,氧化应激可能会影响输精管上皮细胞的成熟,可能会引起卵母细胞和胚胎发育异常;卵泡液中ROS水平和谷胱甘肽过氧化物酶活性与妊娠率呈正相关;卵泡液中氧化应激的其他标志物如脂质过氧化、总抗氧化能力和超氧化物歧化酶活性也与卵母细胞受精和IVF后的妊娠率密切相关。

人类配子能抵抗氧化应激吗?

人类配子具有天然的抗氧化能力,但总抗氧化能力(TAC)的降低可能导致氧化应激。卵母细胞和胚胎周围通常含有非酶抗氧化剂,如维生素C、谷胱甘肽、次牛磺酸和牛磺酸,它们保护胚胎免受ROS影响,当然这些抗氧化剂的水平也侧面反映了氧化应激的程度。尽管在卵泡液中TAC水平与卵泡是否含有卵母细胞无关,但在卵母细胞成功受精的卵泡中,TAC的水平明显较高。

另一方面,精子的抗氧化能力有限,因为它们的细胞质中只含有低浓度的抗氧化酶。此外,由于精子的细胞膜中不饱和脂肪酸含量高,它们特别容易受到ROS影响造成损伤。当然,精子中段本身也包含超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物还原酶,这些可以防止氧化过激。

ROS是如何在IVF过程中产生的?

活性氧(ROS)可以由配子产生于细胞内,也可以由环境因素产生于细胞外。IVF流程中ROS的一个主要来源是在胚胎制备过程中从环境中产生的ROS,此外精子在受精前本身也可能已经存在DNA受损情况。当然,卵母细胞和受精卵本身也有抗氧化机制,但暴露于空气中仍然可能受到ROS影响而产生异变。综合来看,IVF过程中的外部环境是氧化应激的主要来源。

氧化应激对于卵母细胞的发育有影响吗?

卵母细胞的发育是极其复杂的,控制这一过程的因素非常多,最早可以追溯到卵泡发育。有证据表明,氧化应激可能会影响卵泡发育、卵泡成熟情况、甚至排卵等情况。在动物模型试验中,科学家们发现奶牛的成熟卵泡中,含有更完善的抗氧化机制,而在其他未成熟卵泡中则没有发现这一现象,说明抗氧化系统的完整性对于卵母细胞的发育成熟至关重要。

此外,吸烟会显著加强体内氧化应激水平,同时会大量消耗体内β-胡萝卜素,造成女性卵泡发育受损,所以在女性吸烟者中,她们的卵泡β-胡萝卜素水平普遍较低。

精子是如何导致氧化应激的?

形态异常的精子和白细胞是高ROS水平的主要来源。异常的精子细胞可能在质膜和线粒体上产生ROS,尤其是异常精子(死精)会自发酶解产生O2−和H2O2,白细胞会产生OH-,这些都会导致氧化应激的发生,尤其是在炎症和感染期间,活化的白细胞能够产生比非活化的白细胞高100倍的ROS。

不过这一情况,可以通过进行胞浆内精子注射(ICSI)来解决,精子和卵母细胞的接触时间减少了,间接减少了由其他异常精子引起的ROS所造成的损伤。

冷冻保存是否会进一步加剧氧化过激?

冷冻保存会提高脂质过氧化现象,因此对于冷冻的精子损伤非常大。所以一般在进行ICSI之前,必须注意避免长时间冷冻保存精子。所以在IVF过程中,更倾向于冻卵和冷冻胚胎,很少有冷冻精子。

氧化应激如何导致胚胎移植失败?

活性氧水平升高会影响细胞膜、DNA和线粒体,ROS浓度的增加与胚胎凋亡之间存在直接关系,这表明ROS可能是体外培养囊胚失败的原因之一(至少部分原因),并可能是导致植入后胚胎死亡的原因之一。

哪些方法可以阻止ROS水平升高?

最常用的方法,就是在卵泡液的培养皿里添加一些抗氧化剂,如如抗坏血酸,尿酸盐,异黄酮,牛磺酸等,用来减少卵母细胞/受精卵的DNA受损风险;另外可以通过洗精,来解决精液中白细胞含量过多或已经破损的精子,从而降低活性氧水平。而减少手术时间,加快手术进程,也可以相对缩短ROS水平的升高。

Tips:

氧化应激在试管婴儿流程中起着重要的作用,许多因素都会导致氧化应激,而试管婴儿的体外环境会直接产生大量ROS,影响精子和卵子的治疗,所以应该尽最大努力避免过多ROS的产生。尽管目前情况下,仍然很难证明氧化应激对于试管婴儿治疗的影响,但负责IVF流程的相关工作人员仍应尽力于避免ROS对于精子/卵子/胚胎的影响。

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