人體中氧化和抗氧化系統(tǒng)的存在，引起了人們對氧化應激及其在生殖中所起作用的興趣，氧化應激的簡單定義是，人體內(nèi)各種活性氧(ROS)超過本身的抗氧化系統(tǒng)。放在生殖醫(yī)學領域，氧化應激引起的DNA損傷可能和子宮內(nèi)膜異位癥、輸卵管阻塞液體、無精癥、弱精癥等有關，此外氧化應激與了胚胎發(fā)育缺陷有關，所以也有人認為氧化應激在試管嬰兒胚胎移植前后也會產(chǎn)生影響。
試管嬰兒技術已成為許多家庭治療不孕不育例的首選方法，盡管取得了許多進展，但目前手術的成功率仍有待提高，而氧化應激是影響手術成功率的重要因素之一。
氧化應激是如何發(fā)生的?
氧化應激對試管嬰兒治療的影響
活性氧（ROS）是一種氧源性分子，起著強氧化劑的作用，如超氧化物陰離子(O2·?)、過氧化氫(H2O2),和氫氧自由基(OH?)。如果這些ROS覆蓋在男性和女性的生殖器官上，則有可能會導致相關生殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變。當然，人體本身也有抗氧化系統(tǒng)，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶，以及許多非酶抗氧化劑，如維生素C、維生素E、維生素A、**酸、谷胱甘肽、牛磺酸等。在正常情況下，活性氧和抗氧化劑的比例保持穩(wěn)定，如果活性氧（ROS）超過抗氧化系統(tǒng)，則會引發(fā)氧化應激。
為什么在IVF過程中會出現(xiàn)氧化應激?
由于缺乏有效的抗氧化機制和體外環(huán)境中ROS的大量存在，在ART環(huán)境中氧化應激對胚胎造成的影響會進一步放大。氧化應激與不孕癥的病因有關，比如氧化應激在男性中，會引起精子細胞膜和DNA損傷，從而導致死精癥、弱精癥和無精癥。對于女性，氧化應激可能會影響輸精管上皮細胞的成熟，可能會引起卵母細胞和胚胎發(fā)育異常；卵泡液中ROS水平和谷胱甘肽過氧化物酶活性與妊娠率呈正相關；卵泡液中氧化應激的其他標志物如脂質(zhì)過氧化、總抗氧化能力和超氧化物歧化酶活性也與卵母細胞受精和IVF后的妊娠率密切相關。
人類配子能抵抗氧化應激嗎?
人類配子具有天然的抗氧化能力，但總抗氧化能力(TAC)的降低可能導致氧化應激。卵母細胞和胚胎周圍通常含有非酶抗氧化劑，如維生素C、谷胱甘肽、次牛磺酸和牛磺酸，它們保護胚胎免受ROS影響，當然這些抗氧化劑的水平也側(cè)面反映了氧化應激的程度。盡管在卵泡液中TAC水平與卵泡是否含有卵母細胞無關，但在卵母細胞成功受精的卵泡中，TAC的水平明顯較高。
另一方面，精子的抗氧化能力有限，因為它們的細胞質(zhì)中只含有低濃度的抗氧化酶。此外，由于精子的細胞膜中不飽和脂肪酸含量高，它們特別容易受到ROS影響造成損傷。當然,精子中段本身也包含超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物還原酶,這些可以防止氧化過激。
ROS是如何在IVF過程中產(chǎn)生的?
活性氧（ROS）可以由配子產(chǎn)生于細胞內(nèi)，也可以由環(huán)境因素產(chǎn)生于細胞外。IVF流程中ROS的一個主要來源是在胚胎制備過程中從環(huán)境中產(chǎn)生的ROS，此外精子在受精前本身也可能已經(jīng)存在DNA受損情況。當然，卵母細胞和受精卵本身也有抗氧化機制，但暴露于空氣中仍然可能受到ROS影響而產(chǎn)生異變。綜合來看，IVF過程中的外部環(huán)境是氧化應激的主要來源。
氧化應激對于卵母細胞的發(fā)育有影響嗎?
卵母細胞的發(fā)育是極其復雜的，控制這一過程的因素非常多，最早可以追溯到卵泡發(fā)育。有證據(jù)表明，氧化應激可能會影響卵泡發(fā)育、卵泡成熟情況、甚至排卵等情況。在動物模型試驗中，科學家們發(fā)現(xiàn)奶牛的成熟卵泡中，含有更完善的抗氧化機制，而在其他未成熟卵泡中則沒有發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，說明抗氧化系統(tǒng)的完整性對于卵母細胞的發(fā)育成熟至關重要。
此外，吸煙會顯著加強體內(nèi)氧化應激水平，同時會大量消耗體內(nèi)β-胡蘿卜素，造成女性卵泡發(fā)育受損，所以在女性吸煙者中，她們的卵泡β-胡蘿卜素水平普遍較低。
精子是如何導致氧化應激的?
形態(tài)異常的精子和白細胞是高ROS水平的主要來源。異常的精子細胞可能在質(zhì)膜和線粒體上產(chǎn)生ROS，尤其是異常精子（死精）會自發(fā)酶解產(chǎn)生O2?和H2O2，白細胞會產(chǎn)生OH-，這些都會導致氧化應激的發(fā)生，尤其是在炎癥和感染期間，活化的白細胞能夠產(chǎn)生比非活化的白細胞高100倍的ROS。
不過這一情況，可以通過進行胞漿內(nèi)精子注射(ICSI)來解決，精子和卵母細胞的接觸時間減少了，間接減少了由其他異常精子引起的ROS所造成的損傷。
冷凍保存是否會進一步加劇氧化過激？
冷凍保存會提高脂質(zhì)過氧化現(xiàn)象，因此對于冷凍的精子損傷非常大。所以一般在進行ICSI之前，必須注意避免長時間冷凍保存精子。所以在IVF過程中，更傾向于凍卵和冷凍胚胎，很少有冷凍精子。
氧化應激如何導致胚胎移植失敗?
活性氧水平升高會影響細胞膜、DNA和線粒體，ROS濃度的增加與胚胎凋亡之間存在直接關系，這表明ROS可能是體外培養(yǎng)囊胚失敗的原因之一(至少部分原因)，并可能是導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，就是在卵泡液的培養(yǎng)皿里添加一些抗氧化劑，如如抗壞血酸,尿酸鹽,異黃酮,牛磺酸等，用來減少卵母細胞/受精卵的DNA受損風險；另外可以通過洗精，來解決精液中白細胞含量過多或已經(jīng)破損的精子，從而降低活性氧水平。而減少手術時間，加快手術進程，也可以相對縮短ROS水平的升高。
氧化應激在試管嬰兒流程中起著重要的作用，許多因素都會導致氧化應激，而試管嬰兒的體外環(huán)境會直接產(chǎn)生大量ROS，影響精子和卵子的治療，所以應該盡最大努力避免過多ROS的產(chǎn)生。盡管目前情況下，仍然很難證明氧化應激對于試管嬰兒治療的影響，但負責IVF流程的相關工作人員仍應盡力于避免ROS對于精子/卵子/胚胎的影響。
