精子染色质浓缩和精蛋白化可能影响受精后之临床结果
学术专栏 2024.01.15
人工生殖已成为人类不孕的治疗首选，过去十年，欧洲已有超过200万名试管婴儿诞生。虽然「单一精虫显微注射 (ICSI, Intracytoplasmic Sperm Injection)」是目前欧洲最常用的人工生殖技术，但它在「非」男性因素不孕症方面并无法提供显著优势。然而，有一半寻求医疗的不孕原因是男性因素，但以往涉及人工生殖的调查中多关注在女性因素。此外，过往已发表文献显示：传统的精子参数（如：浓度、活动力和形态）可能与采用ICSI之后的受精率和胚胎质量并没有直接关系，但尚不清楚其他变量，如「染色质缺陷」是否对胚胎发育和临床结果有所影响？
最新人类生殖期刊论文指出:精子浓缩染色质的能力与囊胚率和胚胎发育具有相关性
在2022年12月Ribas-Maynou等人于Human Reproduction期刊发表的一篇论文，探讨精子染色质精蛋白化(protamination)和浓缩(condensation)缺陷对ICSI临床结果之影响。该研究为ㄧ篇回顾性研究，利用健康捐赠者的精子进行分组分析，包括精子、卵子均为得自捐赠者(DD组)，包括45名精液捐赠者用于55个ICSI周期，总共获得491个胚胎，每颗胚胎则转移给一对不孕夫妇用以胚胎移植；另一组为仅精子得自捐赠者(SD组)，由34名精液捐赠者用于41个ICSI周期，总共获得378个胚胎用以移植。
在精子成熟过程中，为了保护父系基因在受精过程中免受侵害，其染色质中的组蛋白(histone)会被精蛋白(protamine)取代，这个过程称之为「精蛋白化」。此时，精蛋白会通过氧化二硫键的连结将精子染色质稳定为环形结构，称之为「染色质浓缩」(Fig. 1)。本研究针对此染色质结构变化特性进行试验设计，洗涤过后的精子在第0小时以及培养后第4小时，进行其染色质的检测与分析。
研究结果显示，经过染色质相关数值的检测得出精子染色质精蛋白化不佳，对于ICSI周期中的受精率会产生负面影响(Fig. 2)；再者利用缩时摄影(time-lapse monitoring, TLM)技术，观察胚胎发育到达t2、t4、t6、t8、Morula或囊胚的时间(Fig. 3)，结果发现：在培养4小时后精子浓缩染色质体外的能力与囊胚率和胚胎发育具有相关性，而且这种关联性与女性年龄是无关的；结果发现，在DD组别当中在解冻后4小时CMA3数值和胚胎发育至囊胚的时间呈正相关并具有统计上的差异，也就是说当精子染色质精蛋白化能力越差时发育至囊胚的所需时间也就越长；而DBB变异数值和胚胎发育至囊胚的时间呈正相关并具有统计上的差异，也就是说当精子染色时浓缩能力越差时，发育至囊胚的所需时间也就越长。然而这些相关数值和提供卵母细胞的女性年龄无相关性。最后利用逻辑式回归分析相关参数，并综合包括精子染色质精蛋白化和浓缩等相关因子，用以预测临床结果。在DD组别中，预测临床怀孕的AUC数值为0.747 (P = 0.01)，而预测活产的AUC数值为0.756(P <0.005)；在SD组别中，预测临床怀孕的AUC数值为0.904 (P< 0.001)，而预测活产的AUC数值为0.864(P< 0.001)。这表示精子染色质精蛋白化和浓缩，与采用ICSI之后的怀孕率和成功活产是有相关性的(Fig. 4)。 
本篇研究得以进行乃与西班牙的法律有关，该国法条表明：「冷冻胚胎」也被视为生命，依法不可被销毁！并且，在2003年增订新条文，准许生殖诊所将多余的冷冻胚胎，开放让有需要的人认养。根据此研究结果可知：精子染色质精蛋白化和浓缩与ICSI后的怀孕率和成功活产有关，但当使用来自年长女性的卵母细胞时，女性年龄可能是除了精子染色质缺陷的重要原因，还有待后续研究进行分析。
参考文献：
Jordi Ribas-Maynou, Sergi Novo, Albert Salas-Huetos, Sergi Rovira, Marta Antich,Marc Yeste. Condensation and protamination of sperm chromatin affect ICSI outcomes when gametes from healthy individuals are used. 2023. Hum Reprod1;38(3):371-386.