必读|讨论与总结:反复种植失败的病理生理学机制

2022-07-19 17:06:14

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   胚胎植入是人类生殖的关键环节。植入成功与否取决于发育良好的囊胚,具有容受性的子宫内膜及母胎界面的成功对话。反复种植失败(RIF)是指多次胚胎移入宫腔后未发生植入。随着体外受精成功率的增加,RIF愈发不被医患接受,与此有关的文献也越来越多。虽然RIF在临床很常见,但早期的论述和综述中对其定义仍缺乏共识。

   种植失败可由多种不同因素引起,在这篇综述里,我们讨论了影响胚胎与子宫内膜同步的相关因素,包括母体免疫因素、胚胎及夫妻双方遗传学因素、解剖结构异常、生殖道感染、易栓症、内分泌改变。这些潜在原因尚处于不同的研究阶段, 并非都具有明确的意义或有明确的治疗方法。(Fertil Steril 2021;116:1436–48. 2021 美国生殖医学学会)

   体外受精技术问世以来,成功率大幅度提升,然而仍有胚胎移植后无法成功植入。近些年,植入失败备受关注,相关研究主要集中于胚胎及子宫内膜病因。一项关于辅助生殖技术的近期研究表明,正常子宫内膜中连续三次移植整倍体胚胎,RIF的发生率极低(小于5%),表明RIF主要归因为胚胎因素。然而,这种情况的前提是连续三次胚胎整倍体性正常,以及子宫解剖形态正常,子宫内膜增生充分。

   体外受精周期性失败可来源于一个或多个因素,也可能多次失败都来源于同一因素。胚胎植入成功与否取决于母体免疫因素、胚胎及夫妇遗传学因素、解剖结构异常、生殖道感染、易栓症、内分泌改变,这些因素可影响胚胎种植与子宫内膜发育的同步性。

RIF相关免疫因素

   几十年来,免疫系统的作用被简化为外周血细胞分析。近年来,通过研究内膜免疫细胞预测IVF后生育力结局的方式逐渐兴起。母胎界面免疫学的复杂性在于各种各样的参与分子、过程和相互作用发生在不同的水平,遗传组合的多样性很大。

   滋养层细胞侵入是一个包括基质细胞、腺体、动脉、巨噬细胞和子宫自然杀伤细胞在内的复杂过程。母胎对话中母体系统对胎儿抗原的免疫反应失调是植入失败机制之一。

   子宫内膜免疫标志物与种植窗的免疫应答相关,可区分RIF相关的内膜免疫失调。内膜中绝大多数免疫细胞具有组织特异性,它们的数量、类型和活性状态高度依赖于激素水平。然而,免疫细胞接触胎儿抗原后局部构像会发生变化。母体免疫细胞对胎儿抗原的积极应答,有利于正常妊娠所需的母胎免疫平衡。子宫自然杀伤细胞通过绒毛外滋养层调节滋养层细胞侵入及促进血管重塑。

   胚胎入侵需要在母胎界面进行特异性免疫激活,从同种异体识别角度看uNK 细胞表达的杀伤性免疫球蛋白样受体 (KIR) 家族成员与滋养层人白细胞抗原-C (HLA-C)的相互作用备受关注。因为母体 KIR 和胎儿 HLA-C基因是高度多态的。这意味着每次怀孕都会有不同的母胎遗传组合。无论从任一KIR位点的个体等位基因水平而言,还是从已有或无的抑制或激活基因水平而言,KIR基因家族都具有多样性。自然杀伤细胞表达的KIR各成员与绒毛外滋养层细胞HLA-C之间的交互可影响胚胎植入和胎盘形成。因此,滋养层细胞侵入调节依赖于特异KIR--HLA-C交互。

   KIR家族即可影响抑制信号通路,也可影响激活信号通路。简化而言,我们认为KIR基因型主要分为A和B两种单倍体型。A型包含7个固定基因,编码抑制性KIR,而B型含有数量可变的附加基因,主要编码激活性KIR。

   欧洲高加索人群中,B型KIR激活KIR2DS1受体,此受体与HLA-C2结合,以防妊娠异常。相反,含有KIRAA基因型(2个KIRA单倍体型)的女性因为子宫自然杀伤细胞(uNK)的免疫抑制信号通路开放,而处于妊娠异常高风险。绒毛外滋养层细胞(EVT)上的HLA-C等位基因,一个父性来源,一个未知母体uNK细胞来源。故提出一种假设,uNK激活到某一程度是促进EVT侵入和动脉重塑的必要条件。

KIRAA基因(抑制性受体)携带者母体免疫激活不足与胚胎侵入不足相关。此现象事实依据充分,主要发生在含HLA-C2基因较母体更多的胎儿及含有附加HLA-C2等位基因的胎儿(父性来源或捐卵者来源)。

辅助生殖技术助孕不同于自然妊娠,有时不止移植一个胚,而且可能使用*卵、供精或供胚。当使用*卵或供胚时,因整套染色体来源于供方父母,胚胎无*孕母体基因。换句话说,卵细胞上的HLA-C等位基因是附加的外来基因,因而增加了母体免疫细胞对外来基因的应答作用。

   与自身卵细胞单胚移植相比,*卵或双胚移植中的EVT细胞表达更多的父源性HLA-C,至少一个外来HLA-C2的可能性更大(即使是高加索人群HLA-C2等位基因频次),植入或胎盘形成失败更可能发生在携带KIRAA单倍体基因免疫抑制的妇女中。

   相反,免疫过度导致的母体炎症过度反应环境,将破坏滋养层细胞。众所周知,自身免疫性疾病可引起免疫过度,表现为疾病初始或疾病活动期均可对生育力造成负面影响。除了系统免疫,还有一些其他局部内膜因素可造成植入失败的免疫环境。

   大量数据支持,女性患有子宫疾病,如子宫腺肌症、子宫内膜异位症及慢性子宫内膜炎(CE),或系统性疾病,如肥胖、多囊卵巢综合征(PCOS)及自身免疫性疾病,可存在异常免疫应答。环境和炎症刺激可改变类固醇激素驱动的内膜基因转录,也可改变致使组织稳态失衡的免疫细胞功能。

子宫腺肌症

   雌激素受体表达,孕激素受体表达缺乏,孕激素抵抗均与胚胎凋亡相关。子宫腺肌症患者中存在的性激素异常影响免疫应答,可导致植入失败。

   相比于对照组,发现子宫腺肌症女性体内,促炎细胞因子,如IL-6,IL-1b,α-干扰素,肿瘤坏死因子α以及拮抗炎症因子或调理素,如IL-10,转化生长因子β均可升高。

   几项研究均可观察到子宫腺肌症患者中的免疫细胞活性以及免疫可溶因子的释放。与对照组相比,子宫腺肌症患者淋巴细胞及巨噬细胞增加,其中Th17 细胞,IL6, IL10, and IL17增加;调节性T细胞 (Treg)  (FOXP3)降低;与免疫反应相关的25种蛋白改变,炎症反应及补体激活。

   另外,uNK细胞功能紊乱也和低植入率相关。这些研究均提示局部雌激素水平增加和(或)孕激素水平降低,共同参与免疫调节,也可以解释为何子宫腺肌症患者生育结局更差。

子宫内膜异位症

   类固醇激素可诱导正常人子宫内膜基质成纤维细胞特异基因组改变,而在内异症内膜中这种改变异常。子宫内膜异位症患者体内存在一系列促炎因子引起的免疫环境改变。巨噬细胞、未成熟树突状细胞及调节性T细胞表现各异。在异常内膜中,促炎因子M1较抗炎因子M2更占优势,NK细胞显示出异常活性,Th17/Treg比例失衡。这种炎症过度状态与植入失败病理机制相关。

   另一方面,关于KIR表达的研究也显示,与对照组相比,内异症组中抑制性受体KIR2DL1高表达。一些研究已发现,内异症患者中弱激活基因联合HLAC2低表达,激活基因KIR3DS1低表达,抑制性KIR-HLA组合型I基因(抑制活性更强)高表达。

慢性子宫内膜炎

   处于局部感染或月经期时,增加的巨噬细胞、树突状细胞在清除受感染凋亡细胞及细胞碎片的过程中发挥吞噬及激活的作用。与非CE患者相比,CE患者内膜样本中CD68t M比列上升。

胰岛素抵抗、肥胖及多囊卵巢综合征

   子宫内膜间质细胞分化为分泌性蜕膜细胞这一蜕膜化过程是成功妊娠的关键。经孕激素受体介导的孕激素信号通路是蜕膜化所必须的。高胰岛素血症及胰岛素抵抗削弱这一信号转导,可对子宫内膜容受性造成不利影响。与低生育力相关的两种常见代谢紊乱,肥胖及多囊卵巢综合征往往同时存在高胰岛素血症及胰岛素抵抗。

   而且,对于肥胖女性,其子宫内膜容受性和蜕膜化及植入的生化分子标志物可发生显著改变,这些均可预示内膜功能紊乱的分子机制。与非肥胖人群相比,肥胖者的子宫内膜转录组差异显著。子宫蜕膜化过程中,类固醇激素信号通路与胰岛素信号通路相互交错,通路异常可明显增加与胰岛素抵抗及不孕症相关的妊娠期并发症几率。肥胖女性内膜基因表达变化可能导致其植入率降低。PCOS女性子宫内膜间质纤维母在体外可影响孕激素介导的蜕膜化及异常细胞因子表达,促进免疫细胞迁移。

   患有 PCOS 的正常体重女性的子宫内膜 CD68+ M、CD163+ M2 巨噬细胞、CD1a+ iDendritic 细胞和 CD8+ T 细胞的百分比显着高于正常体重对照组。CD68+M 的百分比在患有 PCOS 的超重女性中显着高于超重对照组。在 PCOS 中,子宫内膜 CD56+ NK 和 CD163+ M2 巨噬细胞之间存在正相关,表明子宫内膜免疫细胞与胰岛素抵抗之间存在关联。患有 PCOS 的女性改变了子宫内膜免疫细胞,这些细胞会导致一种慢性低度炎症状态,这种状态独立于肥胖而与生殖失败相关。

   与 PCOS 相关的临床特征,单独和/或联合,可能导致性激素受体和辅助受体的子宫内膜表达失调;增加子宫内膜胰岛素抵抗,葡萄糖转运和利用受损;并导致慢性低度炎症、免疫功能障碍、子宫血管分布改变、子宫内膜基因表达异常以及与复发性生殖失败(复发性流产或 RIF)相关的细胞异常。

RIF相关遗传因素

   染色体异常,例如非整倍体或染色体重排,众所周知,可引起早期妊娠失败及反复妊娠丢失(RPL)。早期妊娠流产患者的样本绝大多数是非整倍体,而且大部分是16-三体和22-三体。尽管遗传因素是早期妊娠失败的主要原因,但遗传因素在RIF中的作用机制知之甚少。

   植入成功,胚胎发育成熟及子宫内膜容受性三要素在排卵后7-10天的“种植窗”(持续约48小时)需协调同步。此期间,有活力的囊胚植入(定位、粘附、侵入)是可能的,各种胚胎及母体对话机制需高度统一协调。此段讨论了胚胎、夫妻双方及内膜遗传在RIF中的作用机制。

胚胎遗传异常

   能够成功植入的“优质”胚胎必须从优质成熟的卵母细胞和精子开始,每一个都包含一组单倍体染色体。女性子宫约在妊娠20周左右,卵母细胞数量最多,可达600-700万个。胎儿出生时,降至100-200万个,由于卵泡闭锁,月经初潮时继续降至40万个。这种渐进性下降与卵母细胞老化相关,而在37周岁后卵母细胞老化加剧。

   基于未控制出生的前期人群研究数据,随年龄增长女性生育力逐渐下降。卵母细胞质量似乎与数量无关,无不孕症史的同龄女性使用定时供体受精后受孕率相似,与初始窦卵泡数无关。另外,使用*卵极其成功,采用20多岁*卵者的卵母细胞形成的胚胎,其种植率与供者本身相似。 

   与年龄相关的不孕症的部分原因可能是减数分裂错误数量的增加,特别是染色体分离错误。这导致非整倍体卵母细胞和非整倍体胚胎着床潜力降低。 

   虽然在高龄妇女的整倍体胚胎移植中发现植入率、临床妊娠率 (CPR) 和活产率 (LBR) 降低,但毫无疑问,与年龄相关的不孕症涉及非整倍体、整倍体胚胎选择性移植以外的机制,改善与年龄相关的生育率下降 (年龄导致的不孕症,主要是影响减数分裂,尤其是染色体分离错误发生率增加,从而造成非整倍体卵母细胞及胚胎植入潜能降低。

   将整倍体胚胎移植入年龄较大的女性子宫腔,其植入率、临床妊娠率及活产率仍下降,可以提示年龄相关性不孕症还存在非整倍体因素外的机制。毋庸置疑,选择性移植一枚整倍体胚胎可以改善年龄相关性不孕症患者的受孕能力。

   2014 年的一项研究表明,40 岁女性的囊胚中的非整倍体率可高达 58%,而 43 岁女性的非整倍体率可高达 83% 。高龄妇女的囊胚总体质量往往较差 。事实上,常染色体单体、单倍体和多倍体通常甚至不会进展到囊胚期,通常在临床检测到妊娠前即可被自然淘汰。具有整套染色体非整倍性的胚胎基本没有植入潜力 。 

   相比之下,部分非整倍体的临床意义尚不清楚,它通常发生在植入前胚胎中,涉及超过 15 兆碱基的染色体大片段的缺失或重复其临床意义尚不明确。结合早期流产胚胎多为部分非整倍体,推断其可能降低植入潜能。

   嵌合体胚胎中正常与不正常染色体核型比例不同。最新文献表明,与非整倍体细胞占比小于50%的嵌合体相比,占比大于50%的嵌合体植入率更低。非整倍体是否为嵌合体的植入前诊断受限,,一些在滋养外胚层活检中表现出高水平嵌合体的胚胎实际上可能是完全非整倍体。

   精子DNA碎片化已成为RIF的一个潜在病因,但相关研究仍存在矛盾。目前,其检测缺乏统一的标准,研究存在显着的异质性,因此目前无法得出任何明确的结论。

夫妻双方遗传异常

   遗传性血栓前状态,包括Leiden因子(FVL)、凝血酶原、亚甲基四氢叶酸还原酶基因突变,也可用于RIF病因学检测。并无高质量证据支持对夫妇双方常规筛查这些基因突变。

   一项小型研究根据Hardy–Weinberg平衡定律,得出RIF患者MTHFR基因C677T突变位点多态性呈显著分离趋势C>T,尤其是在纯合子基因型相反的夫妇中,其子代杂合子MTHFR基因C677T突变位点C四倍于T表达。有趣的是,整倍体胚胎MTHFR677T纯合型植入失败的发生率显著升高。这项研究因小样本而受限,应扩大样本量进一步研究。

   母体uNK细胞KIR基因型的相关研究,建议优先检查KIRA抑制性单倍体基因型。一项涵盖668枚整倍体单胚胎移植的大型研究显示,与KIRB型组相比较,KIRA型组的妊娠丢失显著降低(分别为16%、28%)。移入胚胎的HLA-C基因型可显著影响uNK细胞KIR基因型引起的相关妊娠丢失,这也证实了成功妊娠母胎交互的重要性。

   其他遗传改变,包括夫妇携带ANXA5基因的M2单倍体型(此基因编码抗凝蛋白膜联蛋白5),以及胎盘介导的产科并发症,有限的证据显示其可能增加RIF风险。

子宫内膜遗传异常

   即使是最优质的囊胚,也需要子宫内膜的选择性及容受性。2/3的植入失败被认为与子宫内膜容受性欠佳相关,子宫内膜容受性分析(ERA)表明目前已发现200多个基因表达与子宫内膜容受性相关,移植前行子宫内膜活检理论上可以决定个体的种植窗。一篇最新的系统性评价讨论了几项有前景的研究,但最终还是得出结论,现有数据不足,仍需额外的研究。

   总之,错误的染色体拷贝数量是植入成功的主要障碍,伴有其他亚染色体错误的胚胎也可以限制植入成功。无论夫妻双方遗传变异是否影响植入潜能,胚胎仍然是未来研究的热门途径,也可以反应内膜的转录状态。

RIF相关解剖学异常

   解剖学异常,例如子宫肌瘤、息肉、宫腔粘连、苗勒管发育异常、输卵管积液可能影响胚胎植入。本文总结了对这些解剖异常采取的外科治疗,以优化IVF生育结局。

子宫肌瘤

   子宫肌瘤通过几种机制负面影响植入,包括静脉淤血、血供减少、子宫收缩增加、血糖升高、HOXA10 和 IL10下降,其影响与位置相关。粘膜下肌瘤降低IVF后妊娠率70%,将其切除后,临床妊娠率翻倍。相反,浆膜下肌瘤对IVF后临床妊娠率、活产率或流产率无影响,故手术切除不改善结局。

   肌壁间肌瘤的影响及其手术切除改善生育结局的效果尚不明确。一篇荟萃28项研究的meta分析显示,患有宫腔畸形肌壁间肌瘤的女性行IVF后,其临床妊娠率、植入率及活产率显著下降,流产率增加。回顾性分析显示肌壁间肌瘤的负面影响仅限于肌瘤>2厘米。尽管一些前瞻性研究显示,肌壁间肌瘤切除术后,女性生育力增加,但meta分析结论不支持妊娠率、流产率或活产率得到明显改善。

   美国生殖医疗协会(ASRM)和加拿大妇产协会均反对对无症状性肌瘤、宫腔畸形肌壁间肌瘤女性行肌瘤切除术。然而,是否肌瘤切除术应基于个体化考虑,需结合肌瘤大小、手术风险及潜在的孕期并发症,如子宫肌瘤红色变性疼痛,胎位不正及产后出血。

子宫内膜息肉

   子宫内膜息肉是引起RIF最常见的子宫病变。同子宫肌瘤一样,可引起血糖升高、HOXA10 and IL10下降,HOXA11mRNA、胰岛素样生长因子结合蛋白-1及肿瘤坏死因子α增加。此外,子宫内膜息肉女性的内膜组织学异常可用来划分易孕组和不孕组。

   一项纳入215名子宫内膜息肉女性的RCT实验,入组者均采用人工授精,既往手术组(宫腔镜下息肉切除术)妊娠率两倍于既往未手术组,无论息肉大小。

   目前尚无IVF之前行息肉切除术的RCT实验,几篇回顾性分析未发现在IVF之前行息肉切除术可提高临床妊娠率及活产率。另外,meta分析显示,无论子宫是否存在病理因素,仅诊断性宫腔镜检查可以改善IVF后生育结局。可以明确的是,需要更多的研究来阐明息肉切除术可以增加基于息肉位置和大小的植入成功率。对于拟行息肉切除术的女性,更推荐正规宫腔镜下息肉切除术。

子宫纵隔

   纵隔子宫是不孕女性中最常见的苗勒管发育异常。与对照组比较,纵隔子宫女性临床妊娠率降低,流产率增加,早产率增加,分娩时胎位不正几率增加。这些不良产科结局可能来源于血管化及胎盘形成不良,激素不敏感,子宫收缩不协调。

   宫腔镜下纵隔成形术是否改善生育结局愈发备受争议。

   有观察性研究显示,成形术后妊娠率显著增加,流产率显著降低,然而其中一些研究缺乏对照组,且大部分诊断标准、手术指征、随访时间不一致。有且仅有一次关于成形术后生育结局的RCT试验(随机化子宫纵隔横断面实验),发表于2021年4月,80名子宫纵隔伴不孕症、妊娠丢失或早产史的女性,被随机分配到纵隔切除组及期待治疗组,结果显示两组持续妊娠率、活产率或早产率无明显差异,但入组诊断标准却一直令人堪忧,这项研究的前五年,入组纵隔长度定义为子宫腔长度的1/4,然而,最后五年,根据欧洲人类生殖与胚胎学管理协会指南,长度标准被踢除。这项RCT试验对象涵盖了根据ASRM诊断标准评估为正常子宫的人群,因此,一些学者提出假设,它可能低估了纵隔成形术的益处。

   目前,ASRM指南(末次更新于2016年)指出,不孕症女性酌情考虑宫腔镜下纵隔成形术,然而,仍需其他诊断标准前后一致的RCT试验来建立基于证据的治疗原则。

宫腔粘连

   据研究报道,8%不孕症及38%早期妊娠丢失与宫腔粘连相关。

   一项纳入2151例Asherman 综合征的研究显示,43%患者合并不孕症。粘连可能阻塞输卵管或宫颈粘连,干扰胎盘发育,影响精子游动及胚胎植入。

   尽管缺乏高质量的RCT试验用于评价宫腔粘连分离术,但多队列研究支持宫腔粘连外科治疗,Asherman 综合征女性行宫腔粘连松解术后的妊娠率从32%上升至81%。一项含90例反复妊娠丢失的研究显示,外科治疗后,活产率从18%增加至64%。同样的,一项含36项研究的系统性评价指出,粘连松解术后妊娠率63%,这些妊娠女性的后续活产率75%。尽管粘连松解术后妊娠率是可喜的,但Asherman 综合征女性仍存在早产、胎盘异常及子宫破裂的风险。

输卵管积水

   输卵管积水患者行IVF后,植入率、临床妊娠率及活产率下降约50%。输卵管积液可引起胚胎毒性,子宫内膜容受性损伤及机械冲刷作用,通过以上机制介导负面影响。

   IVF前行输卵管切除术可使临床妊娠率增加一倍。一般来说,输卵管积水治疗的金标准是输卵管切除术,但2项RCT试验已证实近端输卵管阻塞后行IVB的结局可与输卵管切除术效果相媲美。

   输卵管积水抽吸术和硬化剂治疗可作为输卵管切除术的替代方案。根据一篇来自科克伦的综述,IVF女性行输卵管积水抽吸术后,其临床妊娠率增加,然而,此综述数据质量差。通常,抽吸术后短期内可复发。

   目前尚无RCT试验用于评价硬化剂治疗,几项前瞻性队列研究和一篇meta分析显示,与未干预组比较,IVF前实行硬化剂治疗可提高植入率及妊娠率。目前,ASRM指南推荐输卵管切除术或者近端输卵管阻塞用于接受IVF的女性。然而,抽吸术及硬化剂治疗可能优于未干预。

   另外,为预后好的输卵管积液患者实施输卵管造口术,可能消除输卵管积液对IVF成功的负面影响,同时也能够使病人尝试自然受孕。

   总之,RIF可能与宫腔畸形性子宫肌瘤、子宫内膜息肉、宫腔粘连、子宫纵隔及输卵管积液相关。外科治疗可作为优化胚胎植入的尝试。大部分可利用的文献因小样本而受限,入组标准及随访时间多样化,且缺乏适当的对照组,需要高质量RCT试验来填补空白领域。

RIF相关血液学异常

   成功的胚胎植入需要大量复杂的微血管变化支持。遗传性或获得性易栓症可能与植入失败相关。易栓症与大量产科并发症相关,包括反复妊娠丢失,其余RIF之间的关联机制尚不明确。潜在的机制可能是,蜕膜或绒毛膜血管血流障碍导致最初的胚胎血管化过程损伤。这个机制假说尚未得到大量RCT试验验证,现有数据是相冲突的。

   要理解易栓症是如何影响胚胎成功植入,追溯到植入的三个阶段(定位,粘附及侵入)很有必要。定位涉及合体滋养层微绒毛与子宫血管上皮交错,下一步是粘附,胚胎与子宫血管上皮连接更加稳固,最后,合体滋养层侵入至子宫壁及血管。毋庸置疑,这些过程紊乱会阻碍成功植入。然而,关于获得性及遗传性易栓症对RIF影响的现有数据,大部分是病例对照研究,其中大结论相互矛盾。

遗传性易栓症

   常见的遗传性易栓症包括Leiden因子(FVL)、凝血酶原、亚甲基四氢叶酸还原酶基因突变及体内抗凝因子缺陷,如抗凝血酶III及蛋白C、蛋白S。为探究遗传性易栓症与RIF之间的关联,一项纳入45例女性的病例对照研究,入组标准为既往4次以上IVF周期失败(每周期至少3个优质胚胎移入),对照组为44例健康女性,结果显示病例组凝血酶原、V因子Leiden、亚甲基四氢叶酸还原酶基因突变与蛋白C、蛋白S、抗凝血酶III缺陷显著增加,病例组vs对照组分别为26.7%vs9.1%(P=.003)。

   另一方面,一篇来源于几个数据库的meta分析,涵盖了2007-2015年的7篇文章,并未发现植入率与V因子Leiden、凝血酶原、亚甲基四氢叶酸还原酶与活化蛋白C抵抗基因突变有关。同样的,目前最大型的数据分析是一篇纳入594例女性的回顾性分析,与637例孕龄女性及同一健康中心17337女性相比,入组标准为既往平均7次IVF移植失败,接受易栓症检测。这项研究显示,RIF与活化蛋白C抵抗、V因子Leiden、凝血酶原突变及抗磷脂抗体之间无明显关联。

获得性易栓症

   获得性易栓症,尤其是抗磷脂抗体综合征,虽然与反复妊娠丢失及产科并发症显著关联,但与RIF关联的证据相互矛盾。一项纳入2021例女性的病例对照研究,29例RIF史女性为病例组,10例健康孕龄女性为对照组,检测并对照两组血浆抗磷脂抗体水平,结果并无差异,除外病例组中3%人群抗心磷脂抗体IgG超出正常水平。

   既往研究表明,RIF患者抗磷脂抗体增加,这与Sauer et al的病例对照研究结论一致,此项研究提出,RIF病例组中8%的人群中1%以上抗磷脂抗体阳性,而对照组中1.5%阳性。其他几项研究也未显示获得性易栓症与RIF相关联。

   例如,一项纳入99例IVF女性的研究显示,与抗磷脂抗体阴性组相比,抗磷脂抗体阳性组未显著降低植入率,阳性组vs阴性组,24.1%vs14%(P=.127)。

   另外,一项纳入40例IVF女性的研究,aPL阳性组及aPL阴性组比较,IVF后成功的病例数并无差异。结合现有及既往文献的详细综述,加拿大生育与男科协会发布了一项2020临床实践指南,RIF人群受遗传性或获得性易栓症影响的证据不足,不推荐RIF人群行遗传性或获得性易栓症筛查。

易栓症治疗

   目前无明确临床证据支持对未诊断易栓症的RIF行经验性治疗。然而,大量研究支持低分子肝素治疗易栓症具有一定效果。

   一项纳入83例女性的RCT试验,入组对象既往3次以上IVF移植失败并伴有获得性或遗传性易栓症,自胚胎移植日起至分娩或胎儿死亡预防性使用依诺肝素,可以显著提高植入率、妊娠率及活产率。

   一项纳入234例女性的回顾性病例对照研究,入组对象未筛查易栓症,有1次以上失败IVF周期,阿司匹林和(或)肝素治疗组的活产率、妊娠率及流产率并未得到改善。这些治疗手段的风险利益还需要个人及提供者进一步权衡。

RIF相关微生物异常

   人类微生物被视为人类机体平衡稳态所必须的、互动的、共存的一部分。微生物术语是指微生物群体,包括细菌、病毒、噬菌体、古菌和真菌,依赖于不同局部微生物的组合,从代谢、表观遗传学到免疫学范畴均发挥功能。重要的是,机体与微生物间持续动态的平衡与人类健康、疾病状态关联。

   女性生殖道微生物群连续分布于阴道至输卵管,伴随微生物组分的改变。阴道细菌大部分是乳酸杆菌,主要分为四类:卷曲乳杆菌、詹氏乳杆菌、惰性乳杆菌、加氏乳杆菌。通常情况下,乳杆菌属参与组成女性生殖道生理菌群。

   除乳酸外,乳酸杆菌还产生细菌素、过氧化氢及益生菌,共同促进阴道健康,为胚胎植入和生存提供必要的支持性环境。成功的胚胎植入依赖于染色体结构正常及胚胎正常发育、胚胎良好状态、子宫腔内膜容受、免疫平衡。炎症反应对子宫内膜容受性的干扰可损伤胚胎进而妨碍成功植入。当下,正常子宫腔内存在微生物群越来越受关注及认可,其相关研究越来越多。然而,由于采样操作具有侵入性,完全明确子宫腔微生物群组成,还需结合某组分的生殖作用。

   总的说来,子宫微生物群组成划分为2型:乳酸杆菌主体型(乳酸杆菌>90%)及非乳酸杆菌主体型(乳酸杆菌<90%伴杂菌>10%),后者与IVF女性生殖力下降及活产率相关。

   2016年,Moreno et al指出,内膜微生物群中乳酸杆菌种属增多,植入成功率增加,而乳酸杆菌种属减少和高加德纳菌、链球菌可造成不良生殖结局。一项关于日本不孕女性的研究显示,子宫内膜主要为非乳酸杆菌主体型。

   最近,Ichiyama et al比较了145例RIF女性与20例健康女性之间的阴道及内膜微生物谱,组间比较发现,RIF组阴道乳酸杆菌低水平,两组内膜乳酸杆菌水平无明显差异。

   另外,RIF组14种菌(奇异菌、巨球形菌、加德纳菌、普氏菌、施莱格尔氏菌、代尔夫特菌、伯克霍尔德菌、鞘氨醇杆菌、迪茨氏菌、肠球菌、微球菌、罗氏菌、白杆菌和嗜氢菌)水平明显升高,且宫腔内不同优势菌的数量仅为阴道同一优势菌数量的1/10000到1/100,表明微生物群落独立共存。根据这项RIF研究,与内膜乳酸杆菌数量相比,阴道乳酸杆菌数量有望成为更有预测性的生物标志物。

   但另一项研究发现乳酸杆菌浓度与IVF孕妇无关联,这些孕妇子宫内黄杆菌为优势菌群,一项更新的研究只检测了非孕女性内膜样本中的乳酸杆菌。

   此前,关于内膜、阴道微生物菌群组成及RIF的研究结论不一。阴道乳酸杆菌的存在并无争议,然而,宫腔或内膜微生物菌群的组成及起源备受争议。为解决这些问题,几组研究人员尝试明确非孕内膜微生物菌群。

   Verstraelen et al分析了19例女性内膜样本,发现其缺乏乳酸杆菌,而以拟杆菌和变形菌为优势菌。

   Winters et al调查了45例主要因子宫肌瘤切除子宫的女性内膜样本,发现几乎不存在乳酸杆菌。像这样采用外科术后剖开子宫的方式收集内膜微生物菌群,以规避和防止经宫颈内膜感染及其他潜在的污染,仍然得出样本中几乎不存在乳酸杆菌的结论,因此,内膜微生物菌群的核心为何仍然得不到全面解决。

   慢性子宫内膜炎代表了与不良生殖结局(如RIF)相关的子宫炎症状态。比较CE组与非CE组的几项研究显示,组间内膜微生物菌群的组成存在明显差异。子宫腔内微生物菌群失衡可导致局部炎症,干扰胚胎植入所需的炎症驱动。胚胎所需的健康内膜微生物菌群组成尚未明确,可疑与包括链球菌科,葡萄球菌科,肠杆菌科、加德纳菌和非乳杆菌在内的优势菌菌群失调相关。

   未来的研究焦点在于标准化可复制的内膜采样技术,孕前即可检测内膜微生物菌群是否失调,实施有效治疗恢复内膜健康状态,防止植入失败,促进活力胚胎实现植入潜能。

RIF相关内分泌异常

子宫内膜及其内分泌周期性变化调节

   子宫内膜通过提供晚期囊胚植入位点在建立妊娠过程中扮演至关重要的角色。这个神秘组织的独特之处就在于,非孕状态下,随类固醇激素变化发生增生及分化,随后内膜组织崩溃分解形成月经,这个过程称之为月经周期,大部分女性周期天数为25--35天,正常孕龄女性约重复400次。

   子宫内膜分为功能层和基底层,功能层为内膜的上2/3,每月发生增生及分化。基底层位于内膜下1/3,与肌层相接,主要功能为月经后再生功能层。从分子层面分析,性激素经同源受体启动特定基因级联表达,诱导子宫内膜旁分泌、自分泌及内分泌介质。雌激素在整个周期中的主要作用就是卵泡期诱导增生改变,而孕激素活性在增生期被下调,分泌期则诱导内膜转化,为胚胎植入做准备。

RIF的子宫内膜内分泌失调潜在机制

   结合引起内膜增生及分化的时机节点重要性,提出假设,雌孕激素相关信号通路引起子宫内膜内分泌失调进而导致植入失败。具体如下。

   黄体期不足。孕激素在内膜植入准备中扮演重要角色,故次优黄体功能将导致植入失败。与植入失败或流产的女性相比,正常早孕需要较高中等水平的孕激素,符合上述结论。虽然这个论点60多年前就被首次提出,但支持黄体期缺陷是植入失败起因之一的高质量数据仍然缺乏,目前尚未建立可靠的诊断策略,这一事实使这个问题更加复杂。

   控制性超促排卵周期的超生理雌激素环境。这可能会导致孕酮水平过早升高,加速分泌期转化。除此之外,子宫内膜细胞分化程度不同步,进一步影响植入。确实有文献记载,超刺激后子宫内膜转录组异常,45%-100%的周期孕酮过早升高可导致子宫内膜组织学变化提早2天多。有数据研究支持这种植入失败的潜在机制,该数据分析论证了,当在孕酮水平过早升高的周期中产生的胚胎被玻璃化并在随后的周期中移植时,可恢复正常妊娠。

   冻融胚胎移植(FET)周期的超生理雌激素环境。提出假设,FET人工周期的超生理雌激素环境可影响黄体期转化进而损害植入。然而,一项来自Osman et al的设计严谨的研究,比较了生理雌激素组与超生理雌激素组,未发现转录组学或表观遗传学改变。

   冻融胚胎移植(FET)周期的孕酮给药时机和时长。随着转录组学子宫内膜容受性试验的发展,孕酮暴露时间在植入失败中的作用成为患者评估和治疗的核心。然而,这一观点的相对普遍程度仍不确定,部分原因是设计用于识别此观点的验证不够充分。

准确评估子宫内膜容受性的挑战

   伴随激素刺激的子宫内膜组织学改变已被详尽描述。Noyes et al的经典文献认为,分泌期内膜的快速组织结构变化适配种植窗需求。然而,后续的研究对种植窗优化不孕症治疗时机提出了质疑。

   首先,发现组内及组间种植窗子宫内膜活检样本存在变异性。在腺-间质发育不同步的情况下,众多差异导致很难明确子宫内膜种植窗。

   再者,在一项大型多中心前瞻性实验中,Coutifaris et al论证了非种植窗内膜活检无法区分生育组及不孕组,因此,作为不孕症治疗的一部分,种植窗实用性受到挑战。尽管种植窗被证实可用于研究新型治疗方法疗效,但作为一项不孕症筛查手段,其提供的临床价值微乎其微,故不被推荐用于不孕症或RIF夫妇评估。

   最近,对子宫内膜转录组学特征进行了研究,用于探索区分健康女性及接受IVF不孕症女性周期进展的分子生物标志物。后续的子宫内膜种植窗基因表达特征也被转化为临床实践诊断工具,包括ERA检测及子宫内膜容受性图谱。

   在这些商业化测试中,ERA检测首先被用于帮助临床医生在激素替代治疗周期中,通过精准确定孕酮给药时机,个性化选择冻融胚胎移植。最早的ERA使用了含238个基因的微阵列面板,并用于检测*卵者自然周期样本。

   通过调整不孕症女性自然周期及激素替代疗法周期,再次收集活检样本,ERA检测效能也得到了附加验证,因而转向RNA测序平台。ERA检测将子宫内膜样本划分为7种可能状态:容受前48小时、容受前24小时、容受期早期12小时、容受期、容受期晚期12小时、容受后24小时、容受后48小时。

   另一种可用的商业化检测,同样以种植窗检测为目的,通过与着床窗口相关的11个基因的qPCR检测,评估自然周期子宫内膜容受与否。同样的,子宫内膜容受性(ER)图谱使用qPCR评估约40个基因表达情况,这些基因与子宫内膜特征及胚胎植入母体免疫应答相关。ER图谱将子宫内膜划分为三类:容受前状态、容受期、容受后状态。

   以上三种可用的商业化诊断检测工具是通过人工智能子宫内膜转录组学数据分析而开发的。不幸的是,它们都缺乏非选择性研究设计的验证,尽管营销ERA测试盒的公司进行了一项有希望的初步研究,但其他研究显示ERA检测并未改善不孕症女性胚胎植入后成效。基于上述,当前使用转录组学检测使不孕症或RIF女性获益,证据不足。

结论

   反复种植失败代表了生殖医学的下一个前沿,胚胎实验学及临床实践的努力已显著改善了生殖结局,但仍然面临更大的挑战。我们追求的高难度目标是“一个胚胎即一个活产”,因此,还需要更多关于免疫学、遗传学、解剖、血液、微生物及内分泌方面的研究,促进生殖优化。

来源:生殖医学杂志

2022-07-19 17:06:14

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