胚胎著床及发育能力 不单与染色体正常有关
在过去的几十年中，生殖医学领域藉由植入体外受精（IVF）产生的胚胎之技术，在生殖潜力方面有著明显的进步。最初，胚胎形态和卵裂率是选择适合植入胚胎的唯一参考依据；然而，侭管使用这些方法对植入后的结果有了改善，但仍有多数的胚胎植入后未能持续妊娠。随著胚胎著床染色体筛检 （PGT-A）技术的发展，仅转移染色体為整倍体的胚胎大大提高了活产率。侭管有了上述挑选胚胎的方法，但植入外观及染色体皆正常的胚胎后并不总是能够持续的妊娠，这也显示，胚胎后续的著床及发育能力不仅只与染色体正常有关。粒线体是细胞内半自主的胞器，在细胞内有著不可或缺的功能，包括ATP的产生，细胞凋亡的调节，钙离子的恒定和活性氧物质（ROS）的产生。过去曾有动物模型研究指出线粒体与生殖功能密切相关，随著生殖医学领域对线粒体的兴趣日益增长，研究者多方尝试以线粒体相关参数来预测胚胎后续的发育，最终期望能提高植入胚胎的后续活产率。
粒线体含量与端粒长度 与胚胎发育关係
在2019台湾生殖医学年会中，也有团队研究颗粒细胞的粒线体含量与端粒长度，和卵母细胞成熟及早期胚胎发育的关係。作者在2017年9月到2018年8月期间，从110位女性身上收集颗粒细胞，以38岁為界线，分成高龄 (60人) 与年轻 (50人) 两组，其中94位女性的胚胎更进一步以PGT-A分析滋养层细胞染色体是否為整倍体。
作者首先以quantitative polymerase chain reaction (Q-PCR) 验证端粒长度随著年龄的上升而下降 (如下列表格所示)。
|
Total |
<38 y |
38y |
|
|
Age |
36.5 |
33.5 |
40.7 |
|
Number |
110 |
60 |
50 |
|
BMI |
23.03±4.17 |
22.97±4,72 |
23,11±3,43 |
|
Tellomere length |
0 35±014 |
0 37±0 16 |
0.33±0.12 |
|
mtDNA |
304.15 |
304.84291.5 |
291.5 |
接著作者分别研究颗粒细胞中端粒长短与粒线体含量是否影响女性AMH、卵子成熟及早期胚胎发育等等相关参数。实验统计后发现端粒长短不管在高龄或年轻女性中都会影响AMH,、取卵数目、成熟卵子数目及Day 3好胚胎数量；而粒线体含量多寡主要是影响在高龄组别女性的AMH、取卵数目、成熟卵子数目及Day 3好胚胎数量 (如下列表格所示)。
|
Telomere length |
Mitochond rial content |
AMH |
Oocyte retrievial |
Mature oocytes |
Fertilizat ion rate(%) |
Day 3 Good embryos |
Day 3 Good embryos rate(%) |
||
| Telomere lengt | Total | + | + | + | + | - | + | - | |
| Young | - | + | + | + | - | + | - | ||
| Old | + | - | + | + | - | - | - | ||
|
Mitochondri content |
Total | + | - | - | - | - | - | - | |
| Young | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Old | + | + | + | + | - | + | - |
另外，作者以颗粒细胞中端粒长短与粒线体含量当成参考，将所有组别分成四组来进行后续研究，分别是:
- 端粒长、粒线体含量多
- 端粒短、粒线体含量多
- 端粒长、粒线体含量少
- 端粒短、粒线体含量少
结果发现 :
在高龄组别中 ，「端粒长、粒线体含量多」与「端粒短、粒线体含量少」的组别，比较取卵数目、成熟卵子数目及Day 3好胚胎数量，前者后续的结果皆较好，并达到统计上显著差异。
| Old | Number | AMH |
Oocyte retrievial |
Mature oocytes |
Fertilization rate(%) |
Day 3 Good embryos |
Day 3 Good embryos rate(%) |
|
Telomere length (+) Mt content (+) |
15 | 4.61 | 14.47±7.27 | 12±6.43 | 74.07±19.3 | 6.4±3.74 | 55±25.8 |
|
Telomere length (+) Mt content (-) |
5 | 1.99 | 10.2±5.17 | 8.4±4.51 | 82.25±13.59 | 4.6±2.07 | 56.5±6 |
|
Telomere length (-) Mt content (+) |
9 | 3.12 | 10.56±7.67 | 9.56±7.73 | 75.29±32.17 | 5.4±5.37 | 57±34.7 |
|
Telomere length (-) Mt content (-) |
21 | 2.49 | 9.38±4.73 | 7.05±3.63 | 76.65±2.23 | 3.67±2.27 | 56.5±23.9 |
此外「端粒长、粒线体含量多」与「端粒短、粒线体含量少」的组别相比，后续Day 5 胚胎滋养层细胞染色体的非整倍体比率明显较低，并达到统计显著差异。
| All | young | old | ||||
|
|
Blastocyst |
Aneuploidy rate(%) |
Blastocyst |
Aneuploidy rate(%) |
Blastocyst |
Aneuploidy rate(%) |
|
Telomere length (+) Mt content (+) |
148 |
40 (27.03%) |
90 |
13 (14.44%) |
58 |
27 (46.55%) |
|
Telomere length (+) Mt content (-) |
69 |
16 (27.19%) |
59 |
11 (18.64%) |
10 |
5 (50%) |
|
Telomere length (-) Mt content (+) |
61 |
22 (36.07%) |
33 |
8 (24.24%) |
28 |
14 (50%) |
|
Telomere length (-) Mt content (-) |
86 |
44 (51.16%) |
42 |
12 (28.57%) |
44 |
32 (72.72%) |
本篇研究中显示：
粒细胞中端粒长短与粒线体含量皆会影响取卵数目、成熟卵子数目及Day 3好胚胎数量，只是端粒长短影响的范围较广不因年龄层而有不同；而粒线体含量主要影响较高龄(≥ 38)的族群。期待可藉由本篇研究的数据，替未来人工生殖技术提供更多胚胎发育及胚胎挑选的参考依据。
参考文献：
1. Mitochondrial DNA quantification as a tool for embryo viability assessment: retrospective analysis ofdata from single euploid blastocyst transfers.Human Reproduction, Vol.32, No.6 pp. 1282–1292, 2017
2. Mitochondria as a biomarker for IVF outcome.Reproduction (2019) 157 R235–R242
(图一）
(图二）