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2016-01-01
作者 送子鳥生殖中心

在不孕症族群中,估計有35-40%屬於男性因素而造成的不孕,而造成男性不孕症的原因也有很多種(圖一),試管嬰兒技術中的單一精蟲顯微注射( Intracytoplasmic sperm injection,ICSI)最一開始即是為了克服男性不孕症,例如寡精症患者。藉由ICSI的輔助,正常受精比率可提昇到70%左右,但是仍然有1-5%的ICSI cycle發生完全無正常受精或是受精率極低的情況,這種狀況的主因一般認為是卵子活化(oocyte activation)的不足所造成。卵子要回應精蟲而產生皮質反應,阻斷多精入卵、原核生成、啟動細胞週期而導致細胞分裂,須經過一連串的訊息傳遞(圖二),若訊息傳遞不成功、卵子不活化,則受精失敗。

(圖一)男性不孕症成因比例

(圖二)卵子活化訊息傳遞路徑

訊息傳遞的路徑從精蟲進入卵子開始,精蟲頭部頂體裡的PLCζ(phospholipase C zeta)釋放到卵子的細胞質中,將PIP2(Phosphotidylinositol 4,5-bisphosphate)分解為DAG(diacylglycerol)及IP3(inositol trisphosphate),IP3與內質網上的通道蛋白結合,開啟Ca2+ transport channel,促使內質網內儲存的Ca2+釋出到細胞質,使卵子活化,再度開始細胞週期。

在臨床上最常見的受精障礙原因像是圓頭精蟲(globozoospermia,圖三)這樣的形態異常精蟲,因為精蟲頭部無頂體(acrosome),缺乏PLCζ的狀況下就無法開啟卵子活化的訊息傳遞路徑。

(圖三)

比較受精率高和受精率低的精蟲在進行ICSI後鈣離子流(calcium oscillation)的情形,顯示受精率高的精蟲能夠引發大幅度、高頻率的鈣離子流;反之,低受精率的精蟲在ICSI後無法引發或是只能夠引發低頻率(2次/60分鐘)的鈣離子流。(圖四)

(圖四)

有這種受精障礙的患者可能接連幾次IVF/ICSI cycle都以低受精率,甚至完全不受精而宣告失敗。目前臨床上可以採用人工輔助卵子活化(Artificial oocyte activation,AOA)的方式克服卵子不活化的困境,例如:

  1. 化學性AOA:如鈣離子載體(calcium ionophores)A23187、 ionomycin、puromycin等,都可以用來使鈣離子釋出進而提高細胞內鈣離子濃度,達到人工激活的目的,實驗證實可有效提高受精率。
  2. 電性AOA:利用電擊方式,使細胞膜上產上離子孔道,讓鈣離子流進細胞質。
  3. 機械性AOA:可直接將鈣離子注入卵細胞內,提高細胞內鈣離子濃度,但這種方式在臨床上並不常見。

這些方法都可以用來幫助有受精障礙困擾,例如精蟲形態異常的難孕夫妻,克服精卵不來電,每每卡在受精率這關的窘境,讓男女主角一拍即合!

參考資料:

  • Kashir J, Heindryckx B, Jones C, De Sutter P, Parrington J, Coward K. Oocyte activation, phospholipase C zeta and human infertility. Hum Reprod Update. 2010 Nov-Dec;16(6):690-703.
  • Yoon SY, Jellerette T, Salicioni AM, Lee HC, Yoo MS, Coward K, Parrington J, Grow D, Cibelli JB, Visconti PE et al. Human sperm devoid of PLC, zeta 1 fail to induce Ca2+ release and are unable to initiate the first step of embryo development. J Clin Invest 2008; 118:3671–3681.
  • Mohammad Hossein Nasr-Esfahani, Mohammad Reza Deemeh, Marziyeh Tavalaee. Artificial oocyte activation and intracytoplasmic sperm injection. Fertility and Sterility, Published online: April 27 2009.
  • John Zhang, Chia-Woei Wang, Anna Blaszcyzk, James A Grifo, Jean Ozil, Elisa Haberman, Alexis Adler, Lewis C Krey. Electrical activation and in vitro development of human oocytes that fail to fertilize after intracytoplasmic sperm injection. Fertility and Sterility, Published in issue: September 1999.

評論

Ian
Ian
  1. 臨床上發生 ICSI 完全不受精的比率其實在 1% 以下。而其中絕大多數,也是因為卵子數量過少。故真的起因於卵子不活化的發生率,其實又更低。
  2. ICSI 過程主要有兩關是卵子活化的關鍵,一是將精子尾部去活動力,二是將卵膜吸破,最主要的用意,即是釋放 sperm cytosolic factor,進而促使卵子的鈣離子振幅 (calcium oscillation)。若起因是精子本身就缺乏 sperm cytosolic factor (Globozoospermia, 圓頭精子症可能較常發生),或是卵子內鈣離子濃度或通道異常,才有可能適用此 oocyte activation 的方法。
  3. 藉由人工方式激活卵子,確實可增加受精率,但統計指出胚胎後續停止分裂率及流產率也可能提升。故此方法應慎選適應對象,才不會顧此失彼。

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