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反复胚胎种植失败的原因和处理|子宫|输卵管|精子|妊娠|黄体
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【作者】倪天翔 颜军昊

【作者单位】250021 济南,山东大学附属生殖医院生殖遗传科

【摘要】反复胚胎种植失败(recurrent implantation failure,RIF)病因复杂,包括胚胎因素、子宫因素以及免疫因素等,均可影响胚胎种植潜能、内膜容受性以及两者发育的同步性导致种植失败。RIF的诊疗应结合病因及既往治疗过程。目前提倡全胚冷冻和囊胚移植,胚胎可通过植入前遗传学检测及其他指标进行筛选,并根据内膜容受性检测结果尝试个性化移植。生殖系统解剖结构异常应及时给予手术和药物治疗,其中子宫内膜薄仍是目前治疗的难题。其中,内膜微刺激是治疗RIF的重要手段,但仍需更充分的证据得以支持。经验性治疗(免疫治疗、阿司匹林、肝素等)应在循证医学的基础上谨慎应用,并应注重患者生活方式的调整和心理干预。

随着现代社会环境污染加重、生活方式改变、生育年龄延迟等,我国生育问题逐渐凸显,辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)已经成为目前治疗不孕症的重要手段。尽管如此,相当一部分患者经历数次胚胎移植后仍未能成功妊娠,称之为反复胚胎种植失败(recurrent implantation failure,RIF)[1],RIF给患者的身心和经济造成了沉重的负担。

一、

RIF的定义

RIF是针对进行体外受精/卵泡浆内单精子注射(in vitro fertilization/intracytoplasmic sperm injection,IVF/ICSI)治疗的患者,但目前尚无统一的定义,且发病率报道不一。2005年欧洲人类生殖和胚胎学协会(European Society of Human Reproduction and Embryology, ESHRE)将RIF定义为经历3次以上优质胚胎移植或多次移植胚胎数量超过10枚仍未获得临床妊娠[2]。

但也有学者将其定义为40岁以下的患者,经历3次以上移植(包括新鲜胚胎移植和冷冻胚胎移植),且至少移植4枚优质胚胎而未获得临床妊娠者[3]。另外,2018年中国胚胎植入前遗传学诊断/筛查专家共识中,将RIF定义为移植3次以上或移植高评分卵裂球期胚胎数4~6个或高评分囊胚数3个及以上均失败者[4]。

此外,关于生化妊娠是否属于RIF目前仍存在争议。生化妊娠是指血或尿中出现短暂的人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotrophin,HCG)升高,而后下降,B超下未发现宫内妊娠囊;该定义与临床妊娠(超声下可见宫内妊娠囊)明显不同,因此被认为属于种植失败;但也有一些研究和ESHRE最新共识将其归为流产范畴[5]。本文将生化妊娠归为种植失败。

二、

RIF的病因和危险因素

(一)胚胎因素

尽管患者移植的是优质胚胎,但胚胎的形态学评分不足以完全反映胚胎的发育和种植潜能;胚胎非整倍体状态是种植失败的重要原因[6],相关影响因素有母亲年龄、卵子/精子因素、父母染色体异常等。

1. 高龄:高龄可引起卵子和胚胎非整倍率升高、线粒体DNA损伤增加[3]、胚胎-内膜非同步性比例增高[7],从而导致胚胎着床率、妊娠率下降。研究表明,根据囊胚活检结果,26~37岁患者的胚胎非整倍率最低(2%~6%),42岁时达到33%,44岁时则高达53%[8]。Shapiro等[7]研究发现,35岁的患者非同步性比例增加至68.1%。

2. 卵子因素:除年龄因素外,还应考虑颗粒细胞在种植过程中的重要作用。研究表明,颗粒细胞可能与卵子质量、胚胎发育潜能和妊娠结局相关[9]。

3. 精子因素:常规精液检查并不能完全反映精子的质量。除此之外,精子DNA碎片指数(DNA fragmentation index,DFI)反映精子DNA的损伤程度,但精子DNA碎片与妊娠结局的相关性,目前仍存在争议。2008年一项荟萃分析结果显示,精子DNA损伤程度对IVF后的妊娠率有显著影响,且可能增加流产的风险[10]。然而,近期多个研究结果显示,精子DNA碎片与囊胚形态、异常率无明显相关性[11],与IVF/ICSI后的妊娠结局也无明显相关性[12]。除此之外,有研究检测对比了35名RIF、复发性流产女性的伴侣和正常生育男性中的精子DNA碎片,结果显示精子DNA碎片指数在这3组男性中未见明显差异[13]。

4. 父母染色体异常:染色体异常,包括易位(包含一些小片段的易位)、倒位、缺失以及嵌合体,在RIF患者中的比例明显增加,其中平衡易位最为显著[14]。染色体平衡易位携带者容易产生染色体异常的配子,进而导致流产或者其他妊娠失败的发生。

5. 其他:除以上因素外,超促排卵过程中药物剂量、胚胎培养液、培养状态以及是否污染等因素均可能影响胚胎质量及其遗传学状态[6]。

(二)子宫因素

子宫因素主要包括先天性子宫结构异常(纵隔子宫、双角子宫)、获得性宫内疾病(黏膜下子宫肌瘤、肌壁间肌瘤、子宫内膜息肉、宫腔粘连和子宫腺肌病)、内膜薄和慢性子宫内膜炎等。

1.先天性子宫结构异常:纵隔子宫是最常见的子宫结构异常,由于宫腔结构的改变影响子宫血液供应进而导致不良妊娠事件的发生。研究表明,不论纵隔大小,子宫纵隔切除术可以明显改善IVF/ICSI妊娠结局[15]。与纵隔子宫不同,双角子宫患者大多可以自然受孕,但晚期流产和早产风险增加。

2.获得性宫内疾病:宫内疾病不仅能影响子宫局部解剖结构,还可以造成子宫内膜各种细胞因子(如Hox基因家族、LIF以及β3 整合素等)、激素受体(如孕激素受体)等异常表达,以及表观遗传学的改变(如甲基化、乙酰化等),进而通过各种免疫、内分泌及代谢机制导致内膜容受性降低、干扰胚胎着床过程[16]。

目前多项研究及荟萃分析均证明黏膜下和肌壁间肌瘤可以显著降低胚胎种植率、临床妊娠率和活产率,黏膜下肌瘤切除术可以显著改善IVF/ICSI后的妊娠结局,但肌壁间肌瘤是否需要手术切除目前仍有争议[16]。子宫内膜息肉可能影响胚胎的着床过程,有学者认为宫腔镜下切除息肉可以明显提高临床妊娠率[17]。但近期有文献表明,手术治疗仅对人工授精患者有效,对IVF/ICSI患者效果并不显著[18]。子宫腺肌病尽管可能干扰胚胎着床,但因没有明确的界限包囊,手术难度高、对子宫本身的损伤大。另外,宫腔粘连可能阻碍胚胎与内膜上皮层的黏附过程,进而干扰胚胎着床。研究表明,在RIF患者中,宫腔粘连的发生率达到8.5%,去除宫腔粘连后妊娠结局明显改善[19]。

3.子宫内膜薄:先天性因素(如Turner综合征、T形子宫)、盆腔放化疗、既往宫腔操作或手术史以及宫腔感染均有可能造成子宫内膜薄[3]。内膜薄(<8 mm)表现为子宫动脉血流阻力高、上皮细胞生长差、血管上皮生长因子表达水平下降以及血管发育差等[20]。既往研究表明,内膜厚度小于7~8 mm时,临床妊娠率和活产率逐渐下降[21],而内膜厚度从9 mm至16 mm,临床妊娠率逐渐升高(53%至77%)[22]。

4.慢性子宫内膜炎:慢性子宫内膜炎是子宫内膜发生持续性炎症反应,可以通过组织学检查、宫腔镜检查、细菌培养及新兴的分子微生物学方法进行诊断[23]。慢性子宫内膜炎因宫腔菌群异常导致内膜免疫环境紊乱,进而影响内膜的容受性[6],被认为与不孕、RIF和复发性流产相关,通过抗生素治疗后妊娠率显著提高[24]。

(三)输卵管积水

输卵管积水能显著影响IVF后的妊娠结局,作用机制包括胚胎毒性、内膜容受性的损害以及对胚胎的冲击作用等。一项前瞻性、多中心RCT结果显示,未经治疗的输卵管积水患者IVF后临床妊娠率和活产率分别为23.9%和16.3%,而输卵管切除术后明显升高(36.6%和28.6%)[25]。

(四)免疫因素

胚胎着床过程中子宫内膜需要调控滋养层细胞的侵袭并且抑制母体局部的免疫反应[26],相关免疫因素及分子机制非常复杂,主要包括外周血和子宫自然杀伤细胞、Th1/Th2平衡、自身免疫型抗体和抗磷脂综合征(antiphospholipid syndrome,APS)等。免疫因素对复发性流产的影响及相关诊疗方法比较明确[27],但对RIF的诊疗价值目前仍存在争议。

(五)其他

除上述原因之外,非病理原因的胚胎-内膜非同步性、过高的体重指数(>25 kg/m2)、女方或男方吸烟史以及精神压力过大均可能影响胚胎种植的成功率[28-30]。

三、

RIF的治疗处理

(一)提高和改善IVF/ICSI-CET治疗手段

1.胚胎因素的处理

(1)囊胚移植和全胚冷冻:将胚胎培养时间延长至囊胚时期有助于胚胎进行自我选择,而全胚冷冻可以避免新鲜周期超促排卵所致超生理激素水平对内膜容受性的损害,继而改善胚胎与内膜之间的同步性[31]。

(2)胚胎植入前遗传学检测(preimplantation genetic testing,PGT):根据2018年中国胚胎植入前遗传学诊断/筛查技术专家共识,RIF被列为PGT-A(PGT for aneuploidies)的适应证之一。在2018年的PGDIS国际会议上,PGT被认为能显著提高继续妊娠率、降低流产率、缩短成功妊娠的所需时间,但主要针对于35岁以上的患者和经验丰富的生殖中心[6]。对于反复IVF失败的患者,有研究认为PGT-A不能显著改善其妊娠结局[32]。到目前为止,基于嵌合体问题、技术限制以及各个生殖中心技术水平的差异,PGT-A对于正常卵巢功能患者、RIF患者的应用仍然有一定争议,需要更大型、前瞻性、设计合理完善的RCT进一步探讨其有效性和安全性[6, 33]。PGT-SR(PGT for structural arrangement)对染色体异常所致RIF患者的临床应用价值是肯定的,通过筛选正常胚胎以提高种植率。

(3)胚胎评估的其他指标:线粒体与细胞的能量产生和代谢状态有关,研究表明胚胎线粒体DNA(mtDNA)含量可能与其遗传学状态(整倍体和非整倍体)、种植潜能有明显的相关性。即使挑选PGT-A检测未见异常的胚胎进行移植,mtDNA含量高者种植潜能明显下降[34]。但其临床应用的有效性、使用的标准仍需进一步评估。其他的评价指标,如基于代谢组学、蛋白组学、非编码RNA的分子诊断方法,与胚胎质量及妊娠结局的相关性仍有待进一步验证[35]。

2.移植技巧

对于RIF患者,临床医师要仔细回顾既往移植过程,如在移植过程中遇到技术困难者,应不断调整移植方式、注意移植技巧。移植技巧包括应在超声监测下进行胚胎移植、注意膀胱充盈和排空状态、根据宫颈形状选择软、硬导管、冲洗或吸除宫颈黏液等。再有,关于胚胎序贯移植的临床应用需谨慎[36],目前尚缺乏Ⅰ级证据的支持。

3.超促排卵过程

对卵巢低反应的患者需要增加促排卵药物用量,已有研究证明促排卵药物用量并不会增加胚胎的非整倍体率及影响妊娠结局[37]。促排卵方案的选择也需慎重。此外,2015年有一篇病例报道描述了治疗RIF的新方案,对RIF患者同时使用GnRH激动剂和拮抗剂进行超促排卵“双治疗”,HCG日同时使用HCG和GnRH激动剂进行“双扳机”,除常规黄体支持外,在胚胎移植日和胚胎移植后4 d给予HCG和GnRH激动剂,患者成功获得临床妊娠[38]。此种新方案仅为个案,仍然需要进行临床验证和大规模RCT提供证据支持。

4.黄体支持的重要性

参考复发性流产的治疗,妊娠早期给予充分的黄体支持是必要的,其中地屈孕酮不仅使用方便、不良反应少且效果显著[39]。但对RIF使用黄体支持治疗的研究较少,需要进一步的证据支持。

(二)精子因素的处理

男性因素对胚胎种植的影响学界仍有争议。根据2018年中国胚胎植入前遗传学诊断/筛查技术专家共识,严重畸形精子症被列为PGT-A(PGT for aneuploidies)的适应证之一。此外,基于形态学挑选精子行ICSI(IMSI)可以提高患者的胚胎种植率、临床妊娠率和活产率[40],但仍有一定争议,因此仍需要高质量的临床研究提供相关证据[41]。

(三)异常解剖因素的处理

1.子宫结构异常的处理

宫腔镜是诊断子宫先天性异常和宫内疾病的金标准,宫腔镜不仅是一种诊断手段,同时也是一种治疗手段[3]。

子宫结构异常的处理大体为:

(1)子宫纵隔,建议进行宫腔镜下切除术。

(2)子宫黏膜下肌瘤,建议切除,其中直径>5 cm者以及多发性黏膜下肌瘤进行手术时应谨慎,以减少对子宫壁的损伤以及宫腔粘连的发生。肌壁间肌瘤,目前认为直径>5 cm者应进行手术切除[3]。

(3)子宫内膜息肉应进行宫腔镜下切除术,尤其是多发性息肉[17]。

(4)宫腔粘连同时也是造成内膜薄的原因之一,应及时处理。但有一定的再发风险,因此粘连分解术后应使用防粘连材料、宫内气球、抗生素以及高剂量雌激素药物以防止粘连再次形成并促进内膜再生。

(5)子宫腺肌病因手术难度大,常采用超长方案进行促排卵治疗以最大程度减少病灶的影响[42]。

2.子宫内膜薄的治疗

通常IVF/ICSI过程中HCG日或胚胎移植日子宫内膜厚度<7 mm被认为内膜薄,近年来国内外已尝试多种方法增加内膜的厚度,但目前尚无标准的治疗方案。目前,如粒细胞刺激因子(G-CSF)、联合雌激素的改良长方案、联合GnRH激动剂的黄体支持、西地那非、生长激素等,多为尝试性应用,尚缺乏充足的临床经验和证据支持。此外,近年来有多项研究对内膜薄或Asherman综合征的小鼠模型进行骨髓间充质干细胞(BMSCs)移植,发现实验组小鼠内膜厚度增加,同时妊娠结局也明显改善[43],但目前尚无人类研究的报道。

3.子宫内膜容受性检测

有观点认为,RIF的发生可能是子宫内膜病理因素,也可能是由于种植窗发生偏移导致胚胎-内膜非同步化[30]。2013年Ruiz-Alonso等[44]提出了内膜容受性芯片(ERA)技术,即通过检测RIF患者“理论种植窗”内膜组织中238个基因表达(可能参与RIF发生),判断其是否位于“实际种植窗”。ERA的应用可以帮助患者和临床医师更准确地寻找个性化种植窗(pWOI)进而调整胚胎移植的时间、提高胚胎-内膜的同步化。结合PGT-A的应用以及其他内膜容受性标志物(如内膜微生物组学等),以最大程度改善RIF的妊娠结局[6]。

4.内膜微刺激

内膜微刺激(或内膜搔刮、内膜活检)是在受到人为损伤后,通过上调内膜LIF、IL-11等细胞因子的表达,同时刺激血管生成,提高内膜的容受性[3]。从2003年Barash等[45]提出这种治疗方式以来,全球范围内开展了众多关于内膜微刺激的临床研究,普遍接受的治疗方式为通过刮匙或宫腔镜在促排卵治疗或胚胎移植的前1周(黄体中期)进行内膜搔刮[3]。但是最近的一篇荟萃分析结果显示,尽管总体分析结果认为内膜微刺激组患者的临床妊娠率和活产率显著提高,但分组分析发现内膜微刺激并不能有效改善既往2次以上IVF周期失败患者的妊娠结局,因此这种治疗方式还应谨慎选择,需要更充分的证据支持[46]。

5.输卵管积水的处理

输卵管积水可以显著干扰胚胎着床过程,因此IVF/ICSI患者应在胚胎移植前对其进行处理。输卵管积水处理的方式有输卵管切除术、输卵管造口术以及输卵管近端阻塞术等。2016年一项RCT研究结果显示,对于行IVF/ICSI的输卵管积水患者,宫腔镜下输卵管近端阻塞术后的继续妊娠率要显著低于腹腔镜下输卵管切除术[47]。

(四)免疫治疗及抗血栓治疗

免疫治疗方式包括他克莫司、静脉内注射免疫球蛋白、外周血单核细胞注射以及G-CSF等。但目前这些治疗方法大多属于经验性治疗,尚无Ⅰ级证据的支持。另外,血栓状态与RIF的相关性目前尚未明确,肝素和阿司匹林的应用也属于经验性治疗,尚无证据表明抗血栓治疗可以改善RIF的妊娠结局[3]。

(五)生活方式的改善和心理干预

男性伴侣吸烟会影响精子数量和活动力,增加精子DNA的损伤;女性伴侣吸烟、肥胖者IVF/ICSI过程中促排卵反应差,周期失败率高,过量饮酒也可能增加自然流产和早产的风险。因此,生活方式的改善至关重要,其中包括通过饮食控制和加强锻炼、控制体重、夫妇双方戒烟、戒酒等。

总之,RIF病因复杂,且高度异质。在诊疗过程中需要多学科相互配合,根据病因及既往治疗方案,不断的尝试和调整下一步诊疗计划,同时建立当地的诊疗手册,并根据最新研究证据进行及时更新。目前一些新的治疗手段,如胚胎评价指标、ERA、干细胞移植等仍需要进一步临床验证。

文章引用格式:倪天翔, 颜军昊. 反复胚胎种植失败的原因和处理[J/CD]. 中华产科急救电子杂志, 2019, 8(3): 155-160.

作者:倪天翔 颜军昊

作者单位:山东大学附属生殖医院生殖遗传科

文章来源:妇产科急救在线

原文首发:中华产科急救电子杂志 2019, Vol. 08

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