影响PCOS女性IVF-ET结局的内分泌代谢因素及其药物干预

北京大学第三医院内分泌科 高洪伟 张琳

多囊卵巢综合征（Polycystic ovary syndrome， PCOS）是一种常见的妇科内分泌疾病，全球发病率为5％～10％，以稀发或持续无排卵、雄激素过多、卵巢多囊样改变为主要临床特征，是导致生育期妇女不孕的最常见原因之一[1]。尽管大多数PCOS女性可通过药物干预或手术等方法来诱导排卵，进而达到妊娠的目的，但仍有至少20％的PCOS妇女需要采用辅助生殖技术获得妊娠。体外受精及胚胎移植（IVF-ET）是目前最常用的辅助生殖技术，然而，PCOS患者常常面临着高雄激素血症、高胰岛素血症、肥胖、甲状腺功能减退等诸多内分泌和代谢异常，其IVF-ET结局必然受到这些内分泌代谢因素的影响，因此，对上述不利因素进行干预是成功助孕的关键之一。

影响PCOS患者IVF-ET结局的内分泌代谢因素

1.FSH缺乏和LH分泌增多

女性生殖周期以单卵泡发育排卵为特征，卵泡刺激素（FSH）和黄体生成素（LH）在卵泡的发育成熟过程中起着重要作用。FSH是卵泡形成过程中最主要的刺激因子。人类2～5mm的有腔卵泡对FSH有反应，6～8mm的卵泡因已存在芳香化酶的活性，可分泌雌二醇（E2）[2]，随着E2和抑制素B水平的升高，FSH的水平逐渐降低，至卵泡期末期只有发育成熟的卵泡完成排卵。PCOS患者表现为FSH水平降低，而FSH 缺乏导致2～8mm的有腔卵泡堆积[3]。控制性超促排卵（COH）是IVF-ET能否成功的关键步骤，hCG或FSH的使用虽然可使PCOS女性收获较多数量的卵，但高质量的卵较少，造成受精率低。另外，胚胎碎片增多、囊胚形成率低以及胚胎植入成功率低等，也是PCOS女性在IVF-ET周期中常常面临的问题[4]。

PCOS患者多伴有血浆LH水平升高，高LH血症会造成卵母细胞成熟障碍、受精率降低、胚胎质量欠佳，从而出现妊娠率降低和流产率升高。LH也可能过早激活减数分裂过程而损坏卵母细胞的细胞核，通过受体偶联的信号传导系统导致细胞凋亡[5]。异常的或不成熟的卵母细胞在LH的过度刺激下可能出现胚胎发育上的某种错误，这可能是PCOS患者流产率升高的原因。

另外，卵泡的募集和发育即卵巢的反应性是IVF的关键因素之一，而FSH缺乏和LH增多也可影响卵巢对GnRH的反应性。

2.高雄激素血症

PCOS患者多伴有雄激素水平的升高，雄激素主要来源于卵巢，其次是肾上腺，少量来自脂肪组织。循环中游离雄激素水平升高的直接原因是卵巢产生增加，间接原因是胰岛素抵抗抑制肝脏合成性激素结合球蛋白。通常认为，雄激素水平升高对卵母细胞的发育能力可能有不利影响。诸多研究证实，睾酮水平升高直接或间接减少了卵母细胞的体外成熟率和受精率，并影响胚胎发育[6]。卵母细胞内睾酮的作用机制可能与减弱钙振荡有关，进而抑制卵母细胞胞质成熟，对减数分裂造成影响[7]。另外，小卵泡中雄激素合成过多，5α-还原酶活性也增强，被还原的雄性激素水平升高，进而抑制芳香化酶的活性，E2生成减少，致卵泡成熟障碍。此外，睾酮升高的PCOS患者流产率增加可能是由于雄激素不利于卵泡和子宫内膜的功能[8]。

3.胰岛素抵抗

PCOS患者多存在着胰岛素抵抗和高胰岛素血症，主要表现为胰岛素受体后信号传导减弱，导致葡萄糖摄取减少，可使性激素合成增加，导致高雄激素血症。胰岛素抵抗还可促进颗粒细胞黄体化，卵泡发育停滞。胰岛素与FSH协同作用可上调LH受体的表达，使囊胚的发育受阻。肥胖的PCOS患者体内的高胰岛素血症可能损伤卵母细胞的发育，导致受精率降低，影响胚胎发育和着床。胰岛素可诱导局部雄激素的产生，导致卵母细胞质量下降及成熟延缓[9]。在分子水平，胰岛素与卵泡膜细胞和卵母细胞上的受体结合，刺激卵泡募集，调节多个基因的表达，这些基因可能影响到卵泡细胞的减数分裂、有丝分裂纺锤体的动力学以及中心体[10]，这也提示胰岛素可能是通过配体-受体调节系统调节卵母细胞的发育能力。

4.肥胖

PCOS患者可伴有肥胖，肥胖对PCOS妇女IVF结局影响的研究较多，有些研究发现肥胖与临床妊娠率下降有关，而另一些研究则未发现肥胖的不利影响。一项回顾性队列研究探索了PCOS患者体质指数（BMI）对IVF或胞浆内单精子注射（ICSI）结局的影响。结果表明，BMI与获得的成熟卵的数目负相关。多元线性回归分析表明，BMI对成熟卵母细胞的受精率、临床妊娠率、流产率或活产率没有显著影响。该研究表明PCOS患者BMI可能影响IVF/ICSI治疗的早期阶段，而对后期阶段则没有影响[11]。

然而，与非病态肥胖（BMI＜40kg/m2）相比，病态肥胖（BMI≥40kg/m2）对PCOS妇女IVF结局却有显著的影响。美国的一项回顾性队列研究显示，病态肥胖的PCOS妇女IVF-ET的临床妊娠率显著低于非病态肥胖的PCOS患者（33.3％ vs 71.7％），活产率尽管也较非病态肥胖个体降低（33.3％ vs 60.4％），但差异无统计学意义[12]。

5.VitD

VitD受体在卵巢、子宫内膜及胎盘中均有表达，1,25-（OH）2D3使孕酮和雌二醇合成分别增加13％和9％，使雌酮合成增加21％，也可促进hCG的表达。有文献报道VitD水平降低时会造成胰岛素抵抗，而补充VitD可以改善胰岛素敏感性。PCOS患者VitD3水平降低，在非RCT的小样本研究中显示，补充VitD3可改善PCOS患者的代谢异常和生育能力[13]。另有研究显示，血中25-（OH）D3水平较高者更容易成功妊娠，但也有结果相反的研究报道。VitD3水平与PCOS患者IVF相关研究目前未见报道。

6.自身免疫性甲状腺疾病

多中心前瞻性研究显示，PCOS患者的自身免疫性甲状腺疾病的患病率是对照组的三倍，PCOS患者甲状腺过氧化物酶（thyroperoxidase，TPO）抗体或甲状腺球蛋白（thyroglobulin，TG）抗体的阳性率、自身免疫性甲状腺疾病的典型超声低回声表现的比例、平均TSH水平以及TSH高于正常上限的比例均显著高于对照组[14]。一项前瞻性病例对照研究发现，甲状腺功能正常的慢性淋巴细胞性甲状腺炎（CLT）的青少年女性与同年龄组非CLT女性相比，PCOS的患病率明显升高，BMI、腰围、收缩压、空腹和餐后血糖和血清总胆固醇水平在CLT组也明显升高。该研究结果提示，在PCOS的发病机制中可能有自身免疫因素的参与[15]。另有研究显示，表现为对克罗米芬和二甲双胍抵抗的PCOS不孕女性的TPO抗体阳性率明显高于对二甲双胍和/或克罗米芬敏感的PCOS不孕女性，提示PCOS不孕女性治疗反应不佳可能与TPO抗体水平升高有关[16]。

我院内分泌科和生殖中心的数据显示，在连续收集的213例PCOS女性中，TPO抗体的阳性率为22.07％，显著高于普通人群；进行IVF的PCOS女性的TPO抗体的阳性率与非PCOS女性相似，分别为10.9％和11.4％。然而，对妊娠结局的研究发现，即使甲状腺功能正常，TPO抗体阳性的PCOS女性（n=20）的流产率显著高于TPO抗体阴性的PCOS女性（n=163），流产率分别为55.5％和17.6％ （P=0.032）。

内分泌代谢异常因素的药物干预

PCOS女性在辅助生殖过程中将面临诸多内分泌代谢不利因素的影响，除了促排卵药物的使用，以及建议超重或肥胖者要通过改变生活方式降低体重外，目前对于其他各种内分泌代谢异常尚没有较为确定的治疗方案，生殖医学专家和内分泌专家正在不断地努力尝试，开展各种临床研究，寻找较好的药物干预方法。

1.促排卵治疗

PCOS是无排卵性不孕的最常见的原因，大部分PCOS不孕女性经促排卵治疗即可成功妊娠。第一线促排卵药物为克罗米芬；对于克罗米芬抵抗的PCOS女性，推荐的二线治疗是促性腺激素、腹腔镜下卵巢手术或者二甲双胍，目前尚没有足够的证据证明芳香酶抑制剂是一种有效的治疗手段，上述治疗方法失败则推荐采用IVF/ICSI等辅助生殖技术[17]。

2.二甲双胍

二甲双胍目前广泛用于治疗2型糖尿病，它的主要作用机制是减少肝脏糖原异生，增加外周组织对葡萄糖的摄取，降低脂肪酸合成和增加脂肪酸氧化。二甲双胍也可提高骨骼肌的胰岛素敏感性和降低食欲。有研究表明，二甲双胍可以降低空腹胰岛素、LH和游离睾酮水平，恢复月经周期性和生育率[18]。体外研究显示，二甲双胍可降低卵巢局部雄激素对泡膜细胞的作用[19]。某些临床研究也发现二甲双胍可增加IVF临床妊娠率和活产率。但一项纳入48项临床研究（3992例PCOS女性）的meta分析显示，二甲双胍可以提高PCOS女性的临床妊娠率，但二甲双胍单独或联合克罗米芬都不能提高活产率，表明二甲双胍在改善PCOS妇女生殖结局的作用似乎是有限的[18]。二甲双胍在进行IVF-ET的PCOS女性妇女中的作用似乎与卵巢功能有关。二甲双胍可调节卵巢对GnRH的反应性，对于存在卵巢过度刺激综合征（ovarian hyperstimulation syndrome，OHSS）高危因素的PCOS女性，二甲双胍可降低OHSS的风险[20]，但对于卵巢储备功能不足（FSH＞10IU/L）的女性，二甲双胍则会抑制卵巢的反应性[21]。新近的一项有关二甲双胍对行IVF的PCOS女性促性腺激素诱导的促排卵结局的研究显示，与未服用二甲双胍的对照组（n=187）相比，在促排卵前或在促排卵同时服用二甲双胍的PCOS女性（n=191），促性腺激素的使用时间和使用剂量显著增加，优势卵泡的数量和E2峰值显著降低，二甲双胍组的周期取消率（Cycle cancellation rate）受BMI、年龄和基线FSH水平交互作用的显著影响[22]。上述结果提示，二甲双胍对进行IVF-ET的PCOS女性的作用有利有弊，应根据卵巢的储备功能个体化使用。

3.噻唑烷二酮类药物

噻唑烷二酮类药物在包括骨骼肌和脂肪组织在内的周围组织中可提高胰岛素的敏感性。在多个安慰剂对照的研究中，罗格列酮和吡格列酮都能改善PCOS患者的胰岛素敏感性，另外，噻唑烷二酮类药物也可以改善收缩压、减少全身炎症标记物水平和改进血管内皮功能。虽然噻唑烷二酮类药物在改善PCOS的代谢异常方面有确定的疗效，但噻唑烷二酮类药物与PCOS女性妊娠结局方面的研究却非常有限。目前仅有的一项有关噻唑烷二酮类药物对PCOS女性IVF结局影响的研究显示，克罗米芬抵抗的PCOS女性60例，研究组和对照组各30例，在给予FSH和GnRH阻滞剂前口服避孕药4周，研究组同时给予吡格列酮30mg/d，对照组则予安慰剂，结果发现吡格列酮使卵泡数目减少，E2水平降低，获取的卵子数目减少，提示吡格列酮可降低OHSS的风险，而临床妊娠率和活产率与对照组相似[23]。

4.甲状腺激素

对于临床或亚临床甲状腺功能减退，无论是自然妊娠或IVF-ET，在妊娠前或促排卵前都应该补充甲状腺激素，这是国内外相关指南的共识。但是对于甲状腺功能正常但TPO抗体阳性的妇女，IVF周期中是否也需要补充甲状腺素尚缺少循证医学证据，亦没有专家共识。我院内分泌科和生殖中心联合进行的前期研究显示，在IVF周期开始时补充甲状腺素，可显著降低甲状腺功能正常但TPO阳性的不孕女性IVF-ET的流产率，提示COH过程中潜在的甲状腺功能减退可能是TPO抗体阳性妇女IVF流产率增加的主要原因之一。我们将进一步采用大样本随机对照研究（RCT）研究，观察补充甲状腺素能否改善甲状腺功能正常但TPO阳性的不孕女性（包括PCOS女性）的IVF-ET的妊娠结局。

5.其他

由于PCOS患者IVF时通常可获取较多数量的卵，但高质量的卵却较少。生殖医学专家将未成熟的卵母细胞复苏后使其在体外成熟（in vitro maturation, IVM），这是一种潜在的有效的治疗方法。该方法是在取卵前给予PCOS患者轻度的FSH的刺激，之后将卵在FSH（75IU）+LH（75IU）的培养基中培养24～48h。

另外，一项病例对照研究入选了100例不孕的PCOS患者，随机分为两组，一组给予二甲双胍（1500mg/d），另一组给予二甲双胍（1500mg/d）＋钙剂（1000mg/d）＋VitD（100000IU/6个月）治疗。结果显示，补充钙剂和VitD组，在减重、卵泡成熟、月经周期恢复和改善高雄激素血症等方面优于二甲双胍单药治疗组，但结果不具有统计学意义[13]。

小 结

多囊卵巢综合征是生育期妇女中不孕的主要原因之一，多伴有内分泌和代谢异常，约20％的PCOS需要辅助生殖技术助孕。FSH缺乏和LH升高影响卵巢对GnRH的反应性；高雄激素血症和胰岛素抵抗可抑制卵泡的发育或囊胚的发育；病态肥胖可降低临床妊娠率和活产率；TPOAb阳性与PCOS不孕患者治疗反应不佳相关。二甲双胍是否有益于IVF结局尚不明确，可视卵巢储备情况个体化应用；吡格列酮可能降低OHSS的风险；补充甲状腺素是否能改善甲状腺功能正常但TPO抗体阳性的PCOS女性IVF结局尚需大样本RCT研究证实。

[1] Goodarzi MO, Dumesic DA, Chazenbalk G, et al.Polycystic ovary syndrome：etiology, pathogenesis and diagnosis[J].Nat Rev Endocrinol, 2011, 7（4）：219-231.

[2] Dumesic DA, Abbott DH.Implications of polycystic ovary syndrome on oocyte development[J].Semin Reprod Med, 2008, 26（1）：53-61.

[3] Franks S, Stark J, Hardy K.Follicle dynamics and anovulation in polycystic ovary syndrome[J].Hum Reprod Update, 2008, 14（4）：367-378.

[4] Urman B, Tiras B, Yakin K.Assisted reproduction in the treatment of polycystic ovarian syndrome[J].Reprod Biomed Online, 2004, 8（4）：419-430.

[5] Kurzawa R, Ciepiela P, Baczkowski T, et al.Comparison of embryological and clinical outcome in GnRH antagonist vs.GnRH agonist protocols for in vitro fertilization in PCOS non-obese patients.A prospective randomized study[J].J Assist Reprod Genet.2008, 25（8）：365-374.

[6] Patel SS, Carr BR.Oocyte quality in adult polycystic ovary syndrome[J].Semin Reprod Med, 2008, 26（2）：196-203.

[7] Jabara S, Coutifaris C.In vitro fertilization in the PCOS patient：clinical considerations[J].Semin Reprod Med, 2003, 21（3）：317-324.

[8] Tuckerman EM, Okon MA, Li T, et al.Do androgens have a direct effect on endometrial function? An in vitro study[J].Fertil Steril, 2000, 74（4）：771-779.

[9] Cano F, García-Velasco JA, Millet A, et al.Oocyte quality in polycystic ovaries revisited：identification of a particular subgroup of women[J].J Assist Reprod Genet, 1997, 14（5）：254-261.

[10] Wood JR, Dumesic DA, Abbott DH, et al.Molecular abnormalities in oocytes from women with polycystic ovary syndrome revealed by microarray analysis[J].J Clin Endocrinol Metab, 2007, 92（2）：705-713.

[11] Beydoun HA, Stadtmauer L, Beydoun MA, et al.Polycystic ovary syndrome, body mass index and outcomes of assisted reproductive technologies[J].Reprod Biomed Online, 2009, 18（6）：856-863.

[12] Jungheim ES, Lanzendorf SE, Odem RR, et al.Morbid obesity is associated with lower clinical pregnancy rates after in vitro fertilization in women with polycystic ovary syndrome[J].Fertil Steril, 2009, 92（1）：256-261.

[13] Firouzabadi Rd, Aflatoonian A, Modarresi S, et al.Therapeutic effects of calcium ＆vitamin D supplementation in women with PCOS[J].Complement Ther Clin Pract, 2012, 18（2）：85-88.

[14] Janssen OE, Mehlmauer N, Hahn S, et al.High prevalence of autoimmune thyroiditis in patients with polycystic ovary syndrome[J].Eur J Endocrinol, 2004, 150（3）：363-369.

[15] Ganie MA, Marwaha RK, Aggarwal R, et al.High prevalence of polycystic ovary syndrome characteristics in girls with euthyroid chronic lymphocytic thyroiditis：a case-control study[J].Eur J Endocrinol, 2010, 162（6）：1117-1122.

[16] Ott J, Aust S, Kurz C, et al.Elevated antithyroid peroxidase antibodies indicating Hashimoto's thyroiditis are associated with the treatment response in infertile women with polycystic ovary syndrome[J].Fertil Steril, 2010, 94（7）：2895-2897.

[17] Costello MF, Misso ML, Wong J, et al.The treatment of infertility in polycystic ovary syndrome：a brief update[J].Aust N Z J Obstet Gynaecol, 2012 May 28.doi：10.1111/j.1479-828X.2012.01448.x.

[18] Tang T, Lord JM, Norman RJ, et al.Insulin-sensitising drugs （metformin, rosiglitazone, pioglitazone, D-chiro-inositol） for women with polycystic ovary syndrome, oligoamenorrhoea and subfertility[J].Cochrane Database Syst Rev, 2010, 20, （1）：CD003053.

[19] Mansfield R, Galea R, Brincat M, et al.Metformin has direct effects on human ovarian steroidogenesis[J].Fertil Steril, 2003, 79（4）：956-962.

[20] Palomba S, Falbo A, Carrillo L, et al.Metformin in High Responder Italian Group.Metformin reduces risk of ovarian hyperstimulation syndrome in patients with polycystic ovary syndrome during gonadotropin-stimulated in vitro fertilization cycles：a randomized, controlled trial[J].Fertil Steril, 2011, 96（6）：1384-1390.

[21] Palomba S, Falbo A, Di Cello A, et al.Does metformin affect the ovarian response to gonadotropins for in vitro fertilization treatment in patients with polycystic ovary syndrome and reduced ovarian reserve? A randomizedcontrolled trial[J].Fertil Steril, 2011, 96（5）：1128-1133.

[22] Palomba S, Falbo A, Russo T, et al.Metformin administration in patients with polycystic ovary syndrome who receive gonadotropins for in vitro fertilization cycles：10-year experience in a large infertile population[J].Gynecol Endocrinol, 2012, 28（2）：81-86.

[23] Kim CH, Jeon GH, Kim SR, et al.Effects of pioglitazone on ovarian stromal blood flow, ovarian stimulation, and in vitro fertilization outcome in patients with polycystic ovary syndrome[J].FertilSteril, 2010, 94（1）：236-241.