辅助生殖技术对子代代谢及心血管系统健康的影响

董杰，陈书强，李博

(第四军医大学唐都医院生殖医学中心，西安　710038)



辅助生殖技术对子代代谢及心血管系统健康的影响

董杰，陈书强，李博*

(第四军医大学唐都医院生殖医学中心，西安710038)

【摘要】辅助生殖技术(ART)在治疗不孕不育症的应用上愈加广泛，其安全性也一直备受关注。关于ART助孕出生的子代长时程的健康问题一直被人们所忽视。越来越多的证据显示经ART出生的子代出现肥胖症、高血压、胰岛素抵抗及心血管疾病的风险增加。本文通过总结临床应用和动物模型实验提供的证据，对经ART出生的子代出现代谢综合征及心血管功能异常的情况进行综述。

【关键词】辅助生殖技术；代谢综合征；葡萄糖代谢；脂质代谢； 心血管健康

(JReprodMed2016，25(2)：194-198)

自1978年世界上第一个试管婴儿诞生后[1]，辅助生殖技术(ART)在世界范围内开始得到广泛应用。目前，在发达国家试管婴儿已经占到新生儿比例的1%～4%，全世界已有超过500万的试管婴儿诞生[2-3]。ART主要包括体外受精(IVF)、卵胞浆内单精子注射(ICSI)及植入前遗传学诊断(PGD)[4]，是治疗不孕不育症的有效手段，给不孕不育的家庭带来了希望。但是，ART自诞生起，其安全性一直备受关注。有研究认为，与自然妊娠出生的子代相比，经ART出生的子代发生出生缺陷、印记基因紊乱及围产期并发症等的风险显著增加[5-6]。目前，关于辅助助孕的子代出生时发现不良妊娠结局的相关综述不一而足，但这些系统综述间存在争议。一项对25篇文献的荟萃分析认为，经ART出生的子代发生出生缺陷的风险增加了30%[7]。而另有文献报道，辅助助孕的足月单胎出生的子代围产期结局同自然妊娠出生的子代相比较，两者的围产期结局并无显著性差异[8]。

关于经ART出生的子代的长时程健康问题一直被人们所忽视，目前越来越多的证据表明经ART出生的子代成年后，发生代谢综合征及心血管疾病的风险增加[2-3，5]。低出生体重儿成年后罹患2型糖尿病、高血压及心血管疾病的风险大大增加[9-10]，而ART单胎及多胎妊娠的子代容易发生早产和低出生体重[11-12]，因此有研究认为，经ART出生的子代发生长时程健康问题的危险因素有可能是多胎妊娠和早产。相对于自然妊娠的子代，经ART出生的子代有着更高的健康风险，但需要区分是ART本身还是不孕不育夫妇自身的缺陷导致的子代健康风险增高[13]。采用动物模型进行研究可以避免伦理上的争议，并且可以提供生理可解性和潜在机制的证据，因此构建合适的动物模型进行深入研究不可或缺。本文通过总结人类和动物模型实验提供的证据，对ART导致子代在成年后出现代谢及心血管系统健康问题进行综述。

一、葡萄糖代谢

关于ART是否影响子代的葡萄糖代谢水平，目前越来越多的文献进行了相关报道，但各观点间存在争议。2008年Ceelen 等[9]在研究中，对研究对象进行严密控制调整，排除了研究对象出生时的特征、当前体重及父母的不育背景等因素，研究结果表明：同对照组相比，IVF青少年组空腹血糖值增高，而机体的空腹胰岛素水平和胰岛素敏感性，两组间比较未见显著性差异。相反，Sakka等[14]研究认为，同自然妊娠的儿童相比较，经IVF出生的儿童在体重、空腹血糖、空腹血胰岛素、瘦素、脂联素、白细胞介素-6及C反应蛋白的水平上未发现显著异常。

构建动物模型进行研究表明，ART可能与子代机体的葡萄糖代谢受损和胰岛素抵抗相关。Scott等[15]的研究认为，在保持两者体重无差异的条件下，与体内受精孕育的小鼠相比，IVF培养的成年小鼠对葡萄糖耐量试验表现出高胰岛素血症，且ART来源的小鼠在成年后容易出现与肥胖无关的胰岛素抵抗。同样，Tamashiro等[16]报道，IVF培养的小鼠空腹血胰岛素比自然妊娠的小鼠更高。最新Chen等[17]的一项研究中，对14名经IVF出生的青年和30名自然妊娠出生的青年进行胰岛素敏感性检测和代谢风险因素评估，并通过构建ART小鼠模型进行模拟实验，比较两者间的主要代谢因素是否存在差异，研究结果表明，IVF青年组外周血胰岛素敏感性下降，IVF小鼠组表现出空腹血糖增高、葡萄糖耐量受损，但是胰岛素敏感性试验比较两组未见显著性差异。虽然人体和动物实验得出的结论不尽相同，但是根据目前的相关研究，可以认为ART对子代的葡萄糖代谢产生了一定的影响。对胰岛素抵抗的相关新分子RBP-4和NGAL进行检测，探究ART造成子代发生葡萄糖代谢异常的分子机制，结果表明经IVF出生的儿童血清中RBP-4和NGAL水平显著高于自然妊娠出生的儿童[18]。但关于IVF造成子代葡萄糖代谢受损的相关机制，目前尚缺乏足够有力的证据。

二、脂质代谢

关于ART本身是否对人类子代脂质代谢产生影响的研究鲜有报道。但是有研究认为ART可能影响动物和人类的脂质代谢水平。Sakka等[14]研究发现，经IVF出生的儿童血甘油三酯水平显著性增高，而体内总胆固醇、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、尿酸、载脂蛋白A1、载脂蛋白B以及脂蛋白a的含量未见有显著差异。相反，Miles等[19]一项关于IVF对儿童生长和代谢的影响的研究认为，相对于对照组，青春期前的IVF组儿童的血HDL水平增高，甘油三酯水平降低，机体表现出良好的脂质代谢情况。Scherrer等[20]的研究认为，IVF组和自然妊娠组的儿童空腹血脂水平均未见显著性差异。随后Green等[21]作了一项研究，比较ART中新鲜周期胚胎移植、冷冻胚胎解冻移植及自然妊娠出生的儿童之间的生理代谢差异情况，研究表明新鲜周期移植成功并出生的儿童血清HDL水平高于其他两组，并且血清甘油三酯的含量也较低，但是总胆固醇的含量，3组之间无显著性差异。分析原因可能与超排卵过程中性激素的剂量影响卵母细胞质量和子宫内环境、IVF过程、胚胎冷冻后解冻过程、胚胎的选择以及父母的遗传和不育背景有关。这些过程均可能影响人类子代的健康，因此需要利用动物模型模拟实验进行验证并探究相关分子机制。

目前，关于ART对子代机体的脂质生理情况是否有影响，仍存在很大争议。有几项相关研究，通过构建动物模型来验证良好适宜的IVF条件是否会重编经ART诞生的婴儿成年后的代谢生理。2014年Donjacour等[22]的一项研究认为，经IVF出生的小鼠表现出潜在的过度生长、机体脂肪含量积累较多、空腹血糖值升高以及胰岛素分泌受损的现象，但这些异常情况只见于雌性小鼠，雄性小鼠并未出现此种表型，提示IVF对子代的影响还存在性别差异。Feuer等[23]对经IVF出生的小鼠脂肪组织和肝脏进行脂质组学的深入研究发现，IVF过程可以影响子代的脂质代谢情况，即发生代谢重编程，并且这种改变存在组织特异性和性别差异性。探讨存在这种特殊差异性的原因，研究者认为IVF培养的胚胎在早期发育时期，不同的性别，不同的器官组织，对IVF过程造成的影响具有不同的应答。国内乐芳[24]研究显示IVF可以影响子代的生长发育，并可导致子代老年时期血脂、血胰岛素及器官病理改变，在进行了相关机制研究后，发现IVF可以导致子代表观遗传学改变，影响与生长发育有关的印记基因Igf2/H19的表达。楼航英[25]的研究也表明ART可以影响出生儿血脂代谢及子代器官组织的基因甲基化修饰水平。Rerat等[26]研究认为，同人工授精来源的小牛比较，IVF培养发育的小牛在出生后的28 d，其血甘油三酯的含量较高。上述研究证实ART对子代婴儿和成年时期机体的脂质生理代谢产生了影响，但这种脂质分子水平上的异常是否会导致其患心血管疾病和代谢相关疾病的风险增加，还需要对经ART诞生的婴儿这类人群进一步随访研究。

三、心血管健康

在人类及动物模型的研究中，有报道认为经ART出生的子代血压有所增加。Ceelen等[9]在一项队列研究中，以源自低生育能力父母的儿童为对照组，控制父母特征和影响早期生活的相关因素，结果表明经IVF出生的儿童收缩压和舒张压水平有所增高。Sakka等[14]也认为经IVF出生的儿童收缩压和舒张压显著性增高；将经IVF出生的儿童分为小于胎龄儿和适于胎龄儿两组，同样发现，与对照组相比，IVF组的儿童血压仍然存在差异。但是这项研究也存在不足之处，IVF组的儿童存在出生体重偏小、多胎妊娠出生甚至早产，并且大部分是头胎出生、缺乏母乳喂养，且其母亲的年龄偏大，体重指数(BMI)较高，甚至是多囊卵巢综合征(PCOS)患者。目前PCOS患者行ART治疗越来越多，许多研究证实PCOS母亲的宫内环境可以影响胎儿的内分泌及代谢功能，从而导致胎儿出生时容易发生不良的妊娠结局，甚至导致子代成年后罹患代谢综合征的风险显著增加，分析其原因可能是胎儿处于高雄激素的环境中，这会影响胎儿对胰岛素的敏感性和胎盘的发育和功能，从而导致子代容易出现代谢紊乱[27-28]。因此，在进行经ART出生的子代其代谢功能的相关研究时需要考虑到这些因素。

Belva等[29]对经ICSI助孕出生的青少年血压进行调查，结果表明，经ICSI出生组与自然妊娠出生的青少年相比，两者血压未发现显著性差异，研究者认为青春期体内激素水平以及不同性别均可能对实验结果产生影响，因此该实验设计时采用分层研究并且控制了相关混杂因素，但该研究毕竟还是横断面研究，而非随机对照试验。Watkins等[30]进行了一项小鼠动物模型研究，对照组采用的是经过超排卵后交配、胚胎先在体内发育后再行体外移植的小鼠，并以自然妊娠出生的小鼠作为空白对照，保证各组间孕鼠分娩的窝仔数目匹配，结果显示胚胎在体外培养和移植的小鼠，其在21周时收缩压显著增高；同时该研究发现雌性IVF组小鼠的血清血管紧张素转化酶的水平增高，雄鼠却未见统计学差异。

与此相反，Scherrer等[20]的研究表明，与自然妊娠出生的儿童相比，经ART助孕出生的儿童收缩压和舒张压并未出现明显改变，但是发现经ART出生儿童的血管功能存在显著性差异。调查者招募了65名瑞士经ART出生的儿童(包括21名经IVF出生的儿童、44名经ICSI出生的儿童)和57名来自育有经ART诞生的婴儿的家庭的非ART儿童(包括5名同家庭的兄弟姐妹)，所有经ART出生的儿童均是单胎足月出生，无围产期合并症；在评估测量时，研究人员采取相关措施来控制试验两组的年龄、孕周、出生体重、BMI以及母亲患心血管疾病的危险因素。研究发现，ART儿童组的颈动脉-桡动脉脉搏波速度增加(表示动脉血管硬度增加)，流量介导的肱动脉扩张(FMD)降低和颈动脉内中膜厚度(IMT)增加。这些检测指标均预示血管功能出现异常，成年后容易导致动脉粥样硬化、冠心病、脑中风等心血管疾病[31-32]。为探索ART儿童组出现血管功能异常是否遗传自其父母的血管功能异常，又检查小部分父母人群(每组人数少于25人)的流量介导的肱动脉扩张，发现两组父母人群未见差异，说明经ART出生的子代发生血管功能改变与ART本身密切相关。为探讨ART造成子代血管发生重塑是否在出生前期就已经出现，Valenzuela-Alcaraz等[33]研究发现，经ART出生的儿童心脏和血管重塑早在胎儿时期就已经出现，并且出生后也一直存在。虽然这些异常现象发生的机制尚不明确，但这些证据可以帮助这类人群尽早发现疾病和早期治疗。上述研究提供了ART影响子代血管功能的证据，但这些改变是否一定会导致子代成年后发生心血管疾病，尚需加强随访调查。

同样，Rexhaj等[34]研究发现，经IVF出生的小鼠表现出血管内皮功能紊乱，血管硬度增加，并且雄性小鼠的后代也表现出血管功能异常，表明亲本出现表观遗传修饰可遗传至子代，且这些异常情况容易导致动脉性高血压。该研究还发现经ART出生的小鼠编码eNOS基因的启动子区甲基化程度发生改变，这与血管eNOS的表达和NO的合成降低相关，而对小鼠给予高脂饮食，结果显示小鼠的生命周期显著减少，表明ART可能会诱发小鼠子代出现血管功能异常并缩短其生命周期，而表观遗传的改变可能是引起这些异常变化的原因。

综上所述，全世界经ART诞生的婴儿人数一直在增加，但大部分人忽视了ART导致子代长时程的不良健康风险。目前越来越多的研究证据表明IVF可以导致后代发生代谢综合征和心血管疾病。虽然这些问题尚存在争议性，可能与相关的研究人群较少，试验未采用一致可靠的金标准测量方法有关，且目前尚缺乏关于经ART出生的成人研究。尽管有研究表明胚胎移植前操作可能影响表观遗传改变，但是DNA甲基化与心血管代谢风险之间的联系目前尚缺乏研究。由于代谢综合征和心血管疾病严重威胁人类的身体健康和生活质量，因此，关于经ART诞生婴儿的前瞻性研究必不可少。

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[编辑：谷炤]

重申征稿简则中的几项要求

为贯彻国家新闻出版广电总局关于试行《中国学术期刊(光盘刊)检索与评价数据规范》文件精神，本刊对刊登来稿要求补充以下内容：

1.综述类文章补充200字左右中文和英文摘要以及3～5个关键词。

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3.在首页下注补充书写：

(2)基金项目，包括资助项目名称(基金编号)；

4.参考文献：在文题后标识参考文献类型，专著[M]，论文集[C]，报纸文章[N]，期刊文章[J]，网络期刊文章[J/OL]，学位论文[D]，报告[R]，标准[S]，专利[P]。对于专著、论文集中析出文献，采用字母[A]；其他未说明的文献采用[Z]。

例：[1]来可如，陈湫波.金塑混合环等三种宫内节育器比较性研究[J].生殖与避孕，1991，11：46-54.

[2]王淑贞 主编.妇产科理论与实践[M].上海：科学技术出版社，1981:68-79.

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望广大作者撰稿时再次阅读本刊征稿简则，按要求填写，支持本刊工作，感谢合作。

本刊编辑部

Effect of assisted reproductive technologies on offspring metabolism and cardiovascular health

DONGJie，CHENShu-qiang，LIBo*

ReproductiveMedicineCenter，TangduHospital，theForthMilitaryMedicalUniversity，Xi’an710038

【Abstract】Assisted reproductive technologies (ART) have been successfully used worldwide to treat infertility，but the concerns of safety of ART have been still remained. However，the longer term health implications of ART have largely been ignored. The emerging studies show that ART may predispose individuals to an increased risk of obesity，hypertension，insulin resistance and cardiovascular disease in their later life. This review summarizes the evidences based on the individuals and animal models to describe the cardiometabolic health of offspring conceived by ART.

【Key words】Assisted reproductive technologies；Metabolic syndrome；Glucose metabolism；Lipid metabolism；Cardiovascular health

【基金项目】国家科技部重点973项目(J2000571008)

【作者简介】董杰，男，湖北武穴人，硕士，妇产科学专业.(*通讯作者) (3)第一，包括性别，民族(汉族可不填写)，籍贯，学位，职称以及专业。 张晓春，女，陕西长武人，硕士，生殖免疫专业.

【收稿日期】2015-05-17；【修回日期】2015-06-23 (1)和修回日期(请留空格，发稿时由编辑部填写)； 例：2001-02-28；【修回日期】2001-03-20

DOI：10.3969/j.issn.1004-3845.2016.2.019