氧化应激对试管婴儿治疗的影响

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?

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。

小结

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。