促排卵过程中孕酮升高原因及对IVF/ICSI结局影响的研究进展

霍建玮，刘芸

(福建医科大学福总临床医学院 联勤保障部队第九○○医院生殖医学中心，福州 350025)

体外受精-胚胎移植(IVF-ET)技术为不孕不育患者带来了有效的治疗手段，其妊娠成功率一直是医患共同关注的重点问题，获得优质胚胎和同步发育的容受性子宫内膜成为妊娠成功的关键因素。但是胚胎质量和子宫内膜容受性受患者年龄、卵巢反应性、控制性促排卵(COH)方案、人绒毛膜促性腺激素(HCG)注射时机等许多已知或未知的因素影响，进而影响新鲜胚胎移植的妊娠率。其中COH过程中经常出现晚卵泡期血清孕酮升高，导致子宫内膜容受性损害，可能是影响新鲜胚胎移植妊娠率的重要因素之一。新鲜胚胎移植较冻融胚胎移植具有周期短、减轻患者经济负担、减少临床及实验室工作负担的优点。如果能在COH过程中尽早发现孕酮升高的原因，及时采取相应干预措施，将对提高子宫内膜容受性、提高新鲜胚胎移植种植率、减少全胚冷冻概率产生积极影响。本文就孕酮升高原因及孕酮升高对移植结局的影响进行总结，以期帮助临床医生分析COH过程中孕酮升高的原因，寻找相应的解决方案。

一、女性体内孕酮的合成途径

1.卵巢来源的孕酮：胆固醇是甾体激素合成的底物，其在Star蛋白作用下转运到线粒体内膜，在侧链裂解酶作用下裂化为孕烯醇酮。孕烯醇酮有3条去路，1条只在肾上腺内进行，2条在卵巢中进行，分别是δ4途径和δ5途径。通过δ4途径合成的产物是孕酮，通过δ5途径合成产物为雌二醇，两者的区别在于产物双键位置的不同。双键由3β-脱氢酶(3β-HSD)诱导，其位置决定了孕烯醇酮的去向(图1)。

由“两细胞两促性腺激素”学说可知，卵巢中孕酮合成场所为卵泡膜细胞或颗粒细胞。FSH受体存在于颗粒细胞，而卵泡膜细胞存在LH受体。早卵泡期的颗粒细胞只有FSH受体，没有LH受体，颗粒细胞缺乏类固醇合成的Star蛋白，无法转运胆固醇，且膜细胞Star含量有限，所以在卵泡早期孕酮主要来源并不是卵巢。随着卵泡生长发育，颗粒细胞对FSH的刺激应答时，颗粒细胞增生，且FSH受体数量增加，FSH诱导颗粒细胞形成LH受体，LH受体增加，具备胆固醇合成的Star蛋白，合成的孕烯醇酮增多。排卵前部分成熟卵泡的颗粒细胞获得了部分LH受体后，在LH的作用下产生孕酮；晚卵泡期颗粒细胞开始分泌少量孕酮，但不足以触发排卵，而颗粒细胞不表达17α-羟化裂解酶(CYP17)，孕酮不会被进一步转化，所以孕酮为颗粒细胞孕激素合成终产物。卵泡膜细胞对LH刺激产生应答，生成类固醇激素，膜细胞中具有类固醇合成的Star蛋白，孕烯醇酮在3β-HSD作用下发生双键位置异构，生成δ4产物-孕酮。孕酮在17α-羟化酶作用下转化为17羟-孕酮。由于人17α-裂解酶具有底物特异性[1]，在人类中很少有17-羟基孕酮被转化为雄烯二酮，因此17羟-孕酮为膜细胞孕激素代谢通路的终产物。排卵期：LH峰诱导颗粒细胞内Star蛋白大量表达，同时抑制膜细胞内Star 蛋白和CYP17的表达。所以此时是由颗粒细胞开始合成大量孕烯醇酮，同时膜细胞内的孕烯醇酮合成减小，并且膜细胞从δ5途径为主转为δ4途径为主。LH峰产生时，颗粒细胞黄素化，类固醇增加Star蛋白的合成，胆固醇侧链裂解酶，17α-羟化酶和3β-HSD等被激活，黄体细胞通过δ4途径大量合成孕酮[2]。

2.肾上腺来源的孕酮：卵巢和肾上腺均表达合成孕酮所需的3β-HSD，所以孕酮在月经周期中可以持续分泌。排卵前下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)与下丘脑-垂体-卵巢轴之间有正性相关性，卵巢刺激会引起诱发肾上腺类固醇激素的合成。De Geyter等[3]做了三项前瞻性实验以确定卵泡期孕酮是来自卵巢、肾上腺皮质还是两者。在抑制内源性促性腺激素分泌过程中，促肾上腺皮质激素(Adreno-cortico-tropic-hormone，ACTH)给药后孕酮水平上升，而GnRH则无明显变化；实验中使用地塞米松(Dexamethasone，DEX)能有效降低患者卵泡早期发育过程中血清孕酮浓度，但未予地塞米松治疗的患者血清孕酮浓度明显升高。ACTH促进肾上腺皮质胆固醇转化为孕烯醇酮，该酶通过3β-HSD和17α-羟化酶/17，20-裂解酶(细胞色素P450c17)快速转化为孕酮、17α-羟孕酮。他们的研究结果表明肾上腺构成血清孕酮早期来源，卵巢则是晚卵泡期的血清孕酮的主要来源。Eldar-Geva等[4]给大鼠注射雌激素，雌激素给药导致ACTH升高，通过糖皮质激素受体介导的对促肾上腺皮质激素释放因子(Corticotropinreleasing factor，CRF)和ACTH分泌的负反馈而诱导肾上腺孕酮分泌；本实验认为在刺激周期中雌二醇浓度的增加可能会增加ACTH浓度，从而刺激肾上腺分泌孕酮。

二、COH中的孕酮升高

1.孕酮升高的阈值确定

目前HCG日孕酮升高的阈值都是根据其对IVF结局的影响确定的，但是没有统一标准。Hill等[5]将孕酮阈值定为4.77～6.36 nmol/L，在此阈值以上，孕酮升高有比较明显的负面影响。刘翔华[6]对1 436个促排卵周期回顾性分析，发现血清孕酮≤3.18 nmol/L时临床妊娠率最高，但获卵数最低；当孕酮水平升高为4.77 nmol/L 时，不仅妊娠率相对较高，获得的卵母细胞数目也较多；故考虑孕酮水平为 4.77 nmol/L时注射HCG 最佳截断值。有研究将HCG日给药当天的孕酮水平临界值定义为5.41 nmol/L，HCG日给药后第2天的孕酮水平的临界值被定义为30.21 nmol/L，孕酮水平超过30.21 nmol/L被认为是异常升高，导致着床率显著降低[7]。

2.COH早卵泡期孕酮升高的可能机制

2.1黄体萎缩不全：在月经期黄体继续分泌少量孕酮[8]，孕酮水平在周期的第2天明显高于正常水平的患者。这可能是由于黄体产生孕酮，没有完全发生功能性黄体溶解，并且在治疗周期内可能部分保持了在内、外源性促性腺激素刺激下产生孕酮的能力。所以在COH过程中，早卵泡期黄体未完全溶解，残余黄体持续分泌少量孕酮，致使月经期孕酮高于正常值。

2.2肾上腺来源的孕酮较多

早卵泡期孕酮来源主要是肾上腺。一项前瞻性随机对照研究发现，COH过程中第3～4天如果孕酮浓度超过1.9 nmol/L，早卵泡期服用DEX组HCG日的血清孕酮浓度明显低于对照组[9]。这与江胜芳等[10]研究结果一致。DEX可以抑制肾上腺来源的孕酮分泌，并可能增强卵巢对促性腺激素刺激的敏感性。Eldar-Geva等[4]发现，雌激素的增加能会增加ACTH浓度，进而促进肾上腺分泌孕酮。

2.3卵巢储备功能差的患者服用脱氢表雄酮(Dehydroepiandrosterone，DHEA)预处理在进周期之后未停止服药：DHEA是甾体激素合成的底物，在类固醇激素代谢酶作用下转化为睾酮、雄烯二酮、雌酮、双氢睾酮和雌二醇进一步发挥作用。一项自身前后对照实验显示，服用DHEA后Gn第5天及HCG日血清孕酮均升高，且高于对照组，但是早晚卵泡期孕酮无统计学差异[11]。同样有研究结果表明，同一位卵巢储备功能减退(Diminished ovarian reserve，DOR)患者在前后不同周期、相同控制性COH方案治疗过程中，DHEA预处理治疗患者血液中孕酮显著高于未使用DHEA处理的对照组[12]。所以不能排除服用DHEA对HCG日孕酮的影响。

2.4某些遗传缺陷[13]：如21α-羟化酶、11β-羟化酶和17α-羟化酶缺乏症会导致孕酮水平升高，机制是由于肾上腺内孕酮转化成皮质醇的过程中缺乏某种关键酶的活性，使得皮质醇合成减少，继而引起促肾上腺皮质激素释放激素(Corticotropin releasing hormone，CRH)和ACTH代偿性分泌增加，刺激肾上腺皮质增生，最终又进一步引起血清孕酮的过量堆积。Cao等[14]研究也证明了孕酮合成途径中酶或激素受体相关基因的多态性可能在孕酮升高中起一定作用。早卵泡期若有孕酮异常升高且伴有17羟孕酮升高需要考虑肾上腺来源的疾病，例如先天性肾上腺皮质增生等。

3.COH中晚卵泡期孕酮升高的可能机制

3.1成熟卵泡的个数多：Shufaro等[15]研究认为，血清孕酮的升高可能与募集的卵泡数增加有关。郭悦等[16]研究认为，卵巢高反应组在同等Gn启动剂量、同等Gn使用总量下较正常反应组孕酮水平上升更多。考虑卵巢自身反应性和FSH剂量可能是导致孕酮水平提前上升的关键因素。Venetis等[17]认为外源性FSH直接刺激颗粒细胞内Star蛋白、胆固醇裂解酶、3β-HSD表达增多，从而引起颗粒细胞合成孕酮增多；孕酮是颗粒细胞终产物，不能进一步代谢，因此促排卵周期，单个卵泡合成孕酮的含量比自然周期多。每个近成熟的卵泡分泌的孕酮量正常，促排后期卵泡数量逐渐增多，且颗粒细胞增殖，当孕酮合成超过了肝脏的代谢能力后，造成血清孕酮的增加。

3.2高Gn剂量：Bosch等[18]发现，HCG注射日血清孕酮≥3.82 nmol/L组FSH刺激的剂量更大、时间更长，提示在高剂量FSH刺激下颗粒细胞对 LH的敏感性增加，使胆固醇转化成孕酮增加，每增加75 U的FSH，HCG日孕酮升高的风险增加1.44倍；也可能由于在外源性FSH作用下，大量的生长卵泡发育，分泌大量的雌激素，同时卵泡颗粒细胞产生大量的孕酮进入卵巢静脉，从而影响外周血孕酮浓度和内膜的发育。另有学者发现，孕酮升高组与孕酮正常组的Gn用量比较无统计学差异[19]。Oka等[20]在研究应用HP-HMG和r-FSH超促排卵过程中，在HCG日FSH组测得孕酮水平大于HMG组，且差异有统计学意义。在 FSH刺激下，颗粒细胞增加对 LH的敏感性，使其和卵泡膜细胞产生更多的孕酮。Oktem等[21]的研究证明，FSH刺激颗粒细胞后，3β-HSD的mRNA和蛋白水平呈剂量依赖性增加，P蛋白表达随着3β-HSD的增加而增加，免疫沉淀法也证实了这一点。FSH对颗粒细胞产生3β-HSD和孕酮有直接的刺激作用，为COH周期中血清孕酮水平升高提供了分子机制。促排卵过程中Gn的启动剂量和总剂量对孕酮水平的影响仍需要大样本数据进一步研究证实。

3.3 LH过高：Papanikolaou等[22]认为在卵泡期 LH激活膜细胞的STAR蛋白、胆固醇裂解酶、3β-HSD、17α-羟化酶，使其不停地刺激卵泡膜细胞的17α-羟化酶活性，促使孕酮向17α羟-孕酮转化，从而降低孕酮浓度。而在晚卵泡期，LH又协同FSH作用于颗粒细胞，促进孕酮的生物合成，因此在COH晚期，当颗粒细胞对FSH和LH反应非常强烈的时候，经常能观察到孕酮升高的现象，说明内源性LH水平和HCG日孕酮升高可能是相关的。LH峰激活颗粒细胞Star蛋白和胆固醇裂解酶的大量表达，颗粒细胞开始合成孕烯醇酮。由于颗粒细胞的CYP17表达极少，产生的孕烯醇酮主要走Δ4途径产生孕酮。这种现象需要更多的研究进一步证实。

3.4基础孕酮水平：刁俊荣等[23]采用Logistic回归分析探索14种可能与HCG日血清孕酮升高相关的因素，基础孕酮水平是其中相关性最强的基础指标，这一结果与Venetis[24]等研究一致。但是Kyrou等[25]研究报道，HCG日孕酮水平与Gn启动当天孕酮水平无关，而许多混杂因素未被排除。所以基础孕酮水平也可能作为预测HCG日孕酮升高的一个因素。

3.5卵巢刺激时间延长：Lawrenz等[26]研究认为，延长刺激与强烈刺激相结合，导致孕酮升高的发生率显著增加。刺激时间及强度双重作用可能会使得孕酮在COH中持续升高。

3.6促排卵方案影响：最近一项研究对GnRH激动剂方案和拮抗剂方案COH过程分析，排除混杂因素后发现GnRH激动剂方案与孕酮极端升高的相关性最大[27]。GnRH激动剂方案中HCG日孕酮升高部分与LH升高有关。

三、孕酮升高对ART妊娠结局的影响

1.孕酮升高对卵母细胞及胚胎质量影响：由于孕酮升高机制并不十分明确，在COH过程中若是卵泡数较多，考虑可能为多个卵泡少量分泌孕酮引起的，不会影响卵母细胞及胚胎质量；若是卵泡数较少，则不排除黄素化引起的，可能会影响卵母细胞及胚胎质量，进而影响妊娠结局。有研究认为，HCG日孕酮水平≥4.0 nmol/L 时可明显影响卵母细胞和胚胎的质量；该研究认为提前升高的孕酮水平预示排卵前 LH 峰提前出现，可导致卵母细胞提前成熟，卵泡期的卵泡提前闭锁，获得的卵泡成熟不同步，可能影响该周期卵母细胞的质量从而影响胚胎质量[28]。Huang等[29]发现，HCG日的孕酮水平升高对优质胚胎率有显著的负面影响(P<0.05)，数据表明卵母细胞成熟前升高的孕酮水平(>6.36 nmol/L)始终对卵母细胞有害。曹颖等[30]对5 000个IVF/ICSI周期的回顾性研究显示，HCG日血清孕酮水平升高与卵巢反应性无关，而与优胚率进行性下降相关。同样也有研究认为，优质胚胎形成率和优质囊胚形成率与HCG日孕酮升高成负相关[31]。还有研究表明，在卵泡期孕酮水平升高的患者有可能缺乏高质量的囊胚[32]。但Turgut等[33]未发现孕酮升高对胚胎质量有负面影响。黎淑贞等[34]发现促排卵过程中，随着血清孕酮≥3.17 nmol/L天数的增加，虽然获卵数增长，但优质胚胎率、胚胎种植率有下降的趋向。HCG日孕酮升高对临床妊娠有一定的预测作用。一项1 022周期研究发现，活产率与HCG日血孕酮水平呈负相关，流产次数多与孕酮升高(P>4.99 nmol/L)有关[35]。一项1 480例回顾性队列研究表明，未发现HCG日孕酮升高影响胚胎发育[36]。对于HCG日孕酮升高对卵母细胞及胚胎的影响基于回顾性研究，且无明确统一的共识，尚需要大规模前瞻性研究来确定。

2.孕酮升高与子宫内膜容受性：子宫内膜容受性是子宫内膜对胚胎的接受能力，同时受严格的时间和空间限制。子宫内膜种植窗期[37]，即子宫内膜能够接受胚胎滋养层与子宫内膜相互作用的时间范围，一般仅为排卵后的第6～8天或受精后的第5～7天。卵泡成熟前若出现血清孕酮浓度的提前升高，提早刺激孕激素受体的表达，将会引起子宫内膜的提前转化进而导致子宫内膜种植窗的提早关闭。HCG日血清孕酮水平对于是否进行移植具有参考意义。Liu等[38]检测了围种植窗期子宫内膜在刺激周期中的转录组谱，发现在HCG日高孕酮水平的子宫内膜中，自然杀伤细胞介导的细胞毒途径相关基因的表达谱与正常水平的子宫内膜相比有显著差异。HCG日及HCG日后第2天孕酮水平较高妇女的子宫内膜基因组图谱与两天内孕酮水平正常妇女的子宫内膜基因组图谱明显不同。最新一项研究发现，高孕酮组子宫内膜 Mucin 1(MUC1，黏蛋白)、cadherin 1(CDH1，钙粘蛋白1)、βcatenin(CTNNB1，钙粘蛋白1)及其mRNA表达均明显低于孕酮正常组[39]。DNA甲基化水平与CDH1和CTNNB1基因表达呈负相关，种植窗期间高孕酮可能与DNA高甲基化和子宫内膜黏附分子的低表达有关，也可能与IVF治疗失败的潜在表观遗传机制有关。整合素αvβ3和骨桥蛋白的检测被认为是区分容受性和非容受性子宫内膜的一种手段，是两个最具特征性的子宫内膜容受性生物标志物。一项实验发现，高P组、高E2组、高E2组和高P组不孕症患者骨密度和整合素αvβ3表达与对照组比较无统计学差异[40]。HCG日激素水平的升高对种植窗期的子宫内膜容受性可能没有影响。所以孕酮升高时用桥蛋白和整合素αvβ3联合检测评估子宫内膜容受性的临床价值尚不确定。李朋粉等[41]发现，HCG日高孕酮组子宫内膜容受性基因的表达发生改变，影响了内膜的微环境及胚胎着床。有研究发现，取卵前孕酮水平升高的妇女中，VEGF-A和PLGF的间质表达显著增加，血管生成因子表达改变引起子宫内膜容受性降低，进而可能导致胚胎种植率的降低[42]。Li等[43]一项研究证明，晚卵泡期孕酮升高患者种植窗口期血脂发生了变化，提示孕酮升高会破坏种植窗口期子宫内膜的脂质平衡，脂质水平的改变可能会损害子宫内膜的容受性和早期胚胎着床。

四、总结

综上所述，促排卵过程中卵泡期血清孕酮升高的原因可能很多，但是并不完全清楚。孕酮升高对子宫内膜容受性确实有一定损害，虽然全胚冷冻能够避免孕酮升高致子宫内膜容受性降低的影响，但对胚胎质量的影响目前并不十分明确。目前仍需要对以下几方面进一步研究：(1)对于晚卵泡期孕酮升高还没有国际专家共识确定统一的合适的孕酮阈值；(2)临床上测量孕酮的方法都是针对黄体期，对于卵泡期检测孕酮的方法精确度不够，激素水平较低的情况下，可用的类固醇分析缺乏分析灵敏度；(3)目前没有明确预测卵泡期孕酮升高的指标，在一些前瞻性研究中分析预测因子时没有考虑混杂因素对结果的影响；(4)没有好的Ⅰ级数据说明全胚冷冻所有胚胎可以改善活产结果，以及全胚冷冻的安全性和子代远期预后并未得到统一的专家共识。确定孕酮升高原因，可以有效的帮助临床医生在促排卵过程中针对具体原因采取相应措施来控制孕酮升高水平、减少因孕酮升高而取消移植的几率，增加鲜胚移植机会，进而提高鲜胚移植的妊娠率。这需要前瞻性随机对照试验大样本研究进一步确定。