生殖医学新视野:线粒体DNA数量如何影响妊娠结局?

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目前,染色体异常仍然是造成胚胎移植失败及流产的主要原因,但在染色体正常的胚胎中至少有30%左右依然无法获得成功妊娠,这说明除了染色体外,还有其他因素影响IVF结局。

 

胚胎发育是一个需要大量能量供应的动态过程,近年来,有研究表明卵母细胞中线粒体的分布变化可以通过调节ATP(Adenosine Triphosphate-三磷酸腺苷)的生成来影响受精能力及胚胎的发育质量。受精后,精子中的线粒体很快就会全部降解,胚胎中的线粒体几乎都来自于卵母细胞。若卵母细胞发生异常,可能会导致胞质内的ATP供求不平衡,主要表现为染色体分离障碍、细胞分裂障碍、受精障碍等。线粒体与其他细胞器相比,最大的特征就是含有独立的遗传物质,还可以通过氧化磷酸化等一系列生化反应产生ATP。

 

由于卵母细胞中的线粒体数目呈动态变化,所以无法准确计算。而现有的用以评估线粒体的指标包括线粒体DNA(mtDNA)的数量及突变、线粒体的结构/分布及跨膜电位、ATP水平、ROS(Reactive Oxygen Species-活性氧)水平等。本研究通过采用二代测序(NGS)的方法检测mtDNA量,探讨mtDNA量与胚胎形态、基因组及妊娠的关系,希望可以结合植入前遗传学检测(PGT)技术筛查出质量较好的胚胎以供患者移植。

 

 

【摘要】

 

目的:探讨线粒体 DNA(mtDNA)量与胚胎形态,基因组及妊娠结局的关系。 

 

方法:采用二代测序(NGS)进行293个周期1071个囊胚的植人前遗传学检测(PGT)和mtDNA量检测。根据 Garnder囊胚评分法将囊胚分为优质胚胎组(评分>3BB,n=652)和非优质胚胎组(评分<3BB,n=419):比较两组间的mtDNA量,以及不同PGT结果(正常、异常、嵌合)亚组间的mtDNA量,并随访PGT正常组移植胚胎的结局与相应的mtDNA量。 

 

结果:

①形态学评分优质胚胎组与非优质胚胎组的mtDNA量无显著差异(P>0.05),但两组中PGT正常结果亚组的mtDNA量均显著低于PGT异常结果亚组(P<0.05),而两组中PGT嵌合结果亚组的mtDNA量与其他两个亚组均无显著差异(P>0.05)。

 

②移植PGT正常结果组胚胎发现,妊娠结局为流产或者未孕的胚胎相比于正常妊娠的胚胎其平均mtDNA量在数值上较高,但无统计学差异(P>0.05)。

 

③移植6个PGT嵌合结果组胚胎发现,其中2个 mtDNA量较高的胚胎结局1个未好娠,1个流产,而另外4个mtDNA量较低的胚胎结局均为正常分娩。

 

结论:mtDNA量与PGT结果有一定相关性。另外mtDNA量可能在一定程度上可以反映妊娠结局,同时可能对嵌合胚胎的实际状态预测也有帮助,未来可以考虑作为胚胎选择的补充手段。

 

 讨 论 

近年来,很多学者都密切关注mtDNA量与IVF成功率的关系。mtDNA由于不具备核基因的修复机制,也缺乏组蛋白的保护,所以其突变率更高。其发生突变会导致氧化磷酸化能力降低,从而影响卵母细胞的受精能力及胚胎的早期发育能力。

 

本研究为了探讨mtDNA量与胚胎质量与妊娠率之间的相关性,共收集了1071个囊胚,采用NGS进行 PGT和mtDNA量检测,发现mtDNA量与PGT结果有一定相关性:在胚胎PGT正常结果组中 mtDNA 量更低,而且移植PGT正常结果组胚胎其正常妊娠对应的平均线粒体DNA量更低,但由于移植数量较少,暂未发现统计学差异。

 

我们在移植PGT嵌合结果组胚胎时发现,mtDNA量较低的胚胎可能更倾向于胎儿正常结果,其正常妊娠的几率更高。mtDNA可能给我们开启了一个窗口,线粒体反映的是整个胚胎的能耗状态,对于低能耗的嵌合体胚胎可能代表了其自我修复过程已趋于成功,内细胞团正常的机会要高于那些高能耗(mtDNA量较高)的胚胎。当然由于数据有限,要证明其相关性还需进一步扩大样本,综上所述,mtDNA量的检测可能反映胚胎质量与妊娠结局,也可能反映嵌合胚胎的实际状态,未来或许可以作为胚胎选择的一项补充指标。但若要将这一指标应用于临床,则需要进一步加大样本量,并且建立一定的模型来充分验证。

 

文献|倪梦霞,王玮,郑爱燕,丁洁,蒲艳,邹琴燕,孟庆霞,许咏乐,李红,偶健.线粒体DNA量与胚胎质量及妊娠关系研究[J].生殖医学杂志,2020,2:245-249.

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