3例100%圆头精子症助孕结局报告并文献复习

陈先兵，陈曦，韩红敬，沈浣，赵永平

(北京大学人民医院生殖医学中心，北京 100044)

圆头精子症1971年由Schirren等[1]首先报道，是畸形精子症的一种亚型，是临床上罕见并且严重导致男性不育的病症，其特征是精子头部呈圆形[1-2]，顶体畸形，严重者可出现顶体缺如。该类精子顶体结构异常，其缺乏与卵细胞正常受精所必需的酶类，故无法穿过透明带与卵细胞融合，因而圆头精子症患者临床表现为男性不育。因此，圆头精子症患者只有借助卵胞浆内单精子注射(ICSI)才有可能获得子代[3-4]。虽然借助了ICSI技术，但圆头精子ICSI受精率仍然非常低，临床结局并不理想[5]。本文对3例圆头精子症患者接受ICSI助孕治疗的临床结局进行分析，并对圆头精子症相关的病因机制进行文献复习，为临床诊疗提供依据。

病例资料

选取2017年2月至2018年3月于北京大学人民医院生殖医学中心诊断并治疗的3例因圆头精子症而不育的夫妇为研究对象。

一、诊断

3例患者性生活正常，体格检查及男科专科检查未发现异常；无吸烟、酗酒、习惯用药及药物过敏史，无家族遗传病。其配偶妇科检测均正常，未发现可引起不孕的相关病史及体征。精液分析(WHO第五版[6])结果见表1。精子形态学分析(Diff Quik染色法)：精子畸形率100%，圆头精子100%；精子形态学分析复查结果(改良巴氏染色法)：精子畸形率100%，圆头精子100%；经电子显微镜分析(TEM)确诊为圆头精子症。精子染色质结构分析试验(Sperm chromatin structure assay，SCSA)检测精子DNA碎片率(Sperm DNA Fragmentation Index，SDFI)。

表1 患者基本资料

二、ART治疗与结局

病例1与病例2夫妇施行ICSI结合人工辅助卵母细胞激活(AOA)治疗(使用钙离子载体A23187引起卵胞质内钙离子振荡来激活卵子)。病例3夫妇第1个周期施行ICSI治疗，未实施AOA，第2个周期施行ICSI-AOA治疗(表2)。

病例1和病例2患者夫妇均采用常规长方案(达菲林/果纳芬/艾泽)进行降调节和促排卵。共获卵25枚。其中MⅡ 卵子23枚，对MⅡ卵子行ICSI-AOA处理，2PN受精10枚，卵裂率100%，总体ICSI受精率为43.5%(10/23)。胚胎培养至第3天观察，共获得质量好的胚胎5枚(7～10细胞，碎片≤15%，卵裂球大小大致均等)和1枚中等质量的5细胞胚胎，胚胎利用率60%。2例患者配偶均接受新鲜周期单胚胎移植(D3胚胎)，共移植胚胎2枚，未怀孕。之后，接受冻融周期单胚胎移植3个周期(病例1，2个周期；病例2，1个周期)，均获得临床妊娠，总移植周期临床妊娠率为40%(2/5移植周期)，累积临床妊娠率为100%，2例患者配偶成功分娩，出生2名健康婴儿。

病例3采用短效长方案(达必佳/果纳芬/HCG)进行降调节和促排卵，共接受2次ICSI周期助孕治疗，共获得19枚卵子。第1个取卵周期获取9枚卵子，MⅡ卵8枚，未实施AOA，8枚MⅡ卵子均未受精及卵裂；第2次取卵周期获卵10枚，MⅡ卵10枚，使用ICSI-AOA处理，获得1枚2PN受精卵和1枚1PN受精卵，ICSI受精率20%(2/10)。受精卵培养到第3天均停止发育。随后对该患者行全外显子基因筛查。报告提示该患者DPY19L2(c.1553_1554delAT)基因纯合突变。经遗传咨询后，患者行供精人工助孕。

表2 患者治疗情况

讨 论

圆头精子症是由于基因突变导致的一种临床上罕见，但严重影响生育的先天性畸形精子症，在男性不育患者中的发生率<0.1%。其特征是精子顶体发生异常[2，5]，主要表现为精子头部呈圆形、顶体结构异常或无顶体，可伴有精子颈中段或尾部形态异常。精子顶体内含有顶体酶、透明质酸酶等穿透卵细胞所必需的多种酶类，故顶体的缺如必将导致“穿卵”能力严重受损，精卵无法结合，因此圆头精子症患者主要临床表现为不育，辅助生殖技术是其生育后代的首选途径。

圆头精子症目前比较认可的是根据严重程度将其分为两种类型：Ⅰ型(完全型)，完全没有顶体及顶体酶；Ⅱ型(部分型)，保留部分顶体或存在其他类型的精子形态异常[7]。圆头精子在精子形态学分析中，一般表现为精子头呈圆形或球形，顶体缺失、无顶体后致密带。在光学显微镜下可见以精子头部前1/3淡染为主的超大圆头精子、以精子头深染为主的较小的圆头精子以及多种多样特征的圆头精子。在电镜下观察可见精子呈较大圆头，无顶体结构，细胞核内有空泡，线粒体空泡化，微管结构不明显，排列紊乱。有报道显示，可能由于高尔基体来源的囊泡与核膜错位，及核被膜特定成分的缺乏，导致顶体发生过程出现障碍，进而出现圆头精子[8]。

圆头精子症更深层的发生机制目前尚未明确，但进一步的遗传谱系分析揭示了可能的常染色体隐性遗传的遗传基础，是该病症发病的原因之一[9-10]。在针对圆头精子症发生机制的分析中，所涉及到的基因主要与高尔基体组装、精子顶体形成、头部成形以及与透明带结合有关。研究人员通过不同的的检测方法来检测圆头精子症的遗传基础。具体如下：一是专门设计各种基因敲除小鼠模型来研究圆头精子的形成机制，目前涉及的基因主要有：HIV-1转动结合蛋白(HIV-1 Rev binding protein，Hrb)基因[11]、透明带结合蛋白(ZP binding protein 1，Zpbp1)基因[12]、热休克蛋白(Heat shock protein 90b1，Hsp90b1)基因[13]、 囊泡分选相关蛋白(vacuolar protein sorting-associated protein 54，Vps54)基因[14]、精子顶体膜相关蛋白(sperm acrosomal membrane-associated protein 32，SAMP32)基因[15]、酪蛋白激酶Ⅱα(Casein kinase Ⅱα’ prime polypeptide，Csnk2α2)基因[16]、高尔基体相关的包含有PDZ和卷曲盘旋的蛋白(Golgi-associated PDZ and coiled-coil motif containing protein，GOPC)基因[17]、β葡糖苷酶(β-Glucosidase 2，Gba2)基因[18]、人类蛋白激酶C1(Protein interacting with C kinase 1，PICK1)基因[19]等。二是寻找并确定那些与“顶体形成”有关的蛋白，目前已知的如睾丸生精相关蛋白 (sperm-associated antigen 4-like protein，SPGL4)[20]、Calicin蛋白[21]等。三是对圆头精子症患者的基因组和与该综合征相关的基因进行全基因组扫描分析，涉及到的基因主要有：精子发生相关(Spermatogenesis-associated 16，SPATA16)基因和DPY19L2(DPY-19-like2)基因[10，22]等。目前为止，在圆头精子症患者中检测到的基因主要有DPY19L2、SPATA16、PICK1和Calicin[10，21-23]。这些研究提示今后仍应注重那些参与并影响顶体形成过程的关键蛋白、高尔基体组装、顶体结构蛋白等形成、输送与装配相关的基因，以及这些基因与圆头精子形成的相关性的研究，因为这些相关基因任何的异常均可能会导致顶体缺失，进而导致圆头精子形成。

研究表明，DPY19L2是在圆头精子症患者中最常见的突变基因[24]，DPY19L2基因的纯合缺失决定着大多数的Ⅰ型圆头精子症[25]。Koscinski等[26]最先指出第12号染色体上的DPY19L2基因纯合缺失是该家系患者发病的遗传学基础，其中DPY19基因家族包含4个基因：DPY19L1、DPY19L2、DPY19L3和DPY19L4。DPY19L2起源于DPY19L1，由7号染色体上的DPY19L1复制以后，再重新定位于12号染色体而形成DPY19L2。DPY19L2基因包含22个外显子，编码具有跨膜结构域的蛋白，因此推测其编码蛋白作用于细胞膜上。国外研究利用DPY19L2敲除大鼠的动物模型，证实DPY19L2基因缺失会引起核致密层以及顶体锚定体盘(acroplaxome)与核膜结合处的连接不稳定，使得精子顶体及尾管不能与细胞核相连，进而导致囊泡运输中断，精子核无法成型，未结合的顶体囊泡消失，最终精子顶体不能形成[22]。本组病例3为DPY19L2(c.1553_1554delAT)基因纯合突变，100%圆头精子症，也从侧面印证了这个论断，为圆头精子症的分子遗传基础研究提供了依据。病例1、2由于不同意实施全外显子基因检测，无法得知是否存在圆头精子症相关基因突变。

圆头精子症目前尚无有效的治疗方法，ICSI通常是其首选方法，但大都表现为受精失败或受精率极低，可能是与卵母细胞激活缺陷有关[5，27]。目前AOA最常用的是使用钙离子载体引起卵胞质内钙离子振荡来激活卵子，ICSI联合AOA可以提高圆头精子症患者的受精率并获得临床妊娠[3，28]。更进一步的研究发现位于精子核周鞘上的特殊磷脂酶C(PLCzeta)具有激活卵母细胞的作用，在精子-卵子融合后进入卵母细胞，并通过触发一系列Ca2+振荡来激活哺乳动物卵母细胞，为PLCzeta作为卵母细胞激活因子提供了证据[29]。国外的一些研究甚至建议PLCzeta可用作男性受精和妊娠成功的预测生物标志物，特别是对圆头精子症患者更为适用[30]。近来的研究也表明由DPY19L2缺失导致的圆头精子症不育夫妇中，表现出了精子PLCzeta的低表达，也证实了AOA的应用提高了ICSI的受精率并带来可接受的活产率[31]。对于本研究中的这3例患者，本中心均建议ICSI-AOA方案，前2例患者同意此方案，病例3一开始拒绝使用ICSI-AOA方案，ICSI治疗失败后才采用ICSI-AOA方案。从整个结果来看，前两例患者总体受精率为43.5%，妊娠率为40%，受精率明显高于病例3。

SDFI被认为是一个新的评价精子质量和预测生育能力的指标[32]。圆头精子症患者的精子通常显示出高水平的染色质不成熟、泛素化和表观遗传异常，这可能导致更高的精子DNA碎片率[33-34]。病例3 检测SDFI为48.6%，即使使用了ICSI-AOA疗法，但结局仍不理想，这可能是其原因之一。

尽管本中心使用ICSI联合AOA让圆头精子症患者的配偶获得了临床妊娠，但AOA诱导的卵母细胞激活机制与卵母细胞生理性激活机制是否完全一致，AOA方案是否对胚胎有更进一步的影响，仍需更多的临床研究来证实。对于100%圆头精子症患者，ICSI-AOA是其可行的方案，但此方案的安全性，以及对圆头精子症患者实施ICSI治疗是否对妊娠结果产生影响，依然值得深入研究。