人绒毛膜促性腺激素在辅助生殖技术中的应用

蔡慧中 综述 刁 英 审校

贵州省遵义医学院附属医院生殖中心(563003)

人绒毛膜促性腺激素在辅助生殖技术中的应用

蔡慧中 综述 刁 英*审校

贵州省遵义医学院附属医院生殖中心(563003)

人绒毛膜促性腺激素(hCG)是胎盘合体滋养层细胞产生的一种糖蛋白激素，与黄体生成素(LH)的结构极其相似，具有诱发排卵、健黄体等作用。在体外受精-胚胎移植(IVF-ET)治疗中，常用它模拟LH峰达到促卵母细胞最后成熟，诱导排卵的目的。事实上，在人类生殖的整个过程中，都贯穿着hCG的作用。本文从hCG在卵泡发育、触发排卵、黄体支持及胚胎种植中的作用等方面来阐述hCG在辅助生殖技术中的最新应用与研究进展。

1 hCG的分子结构

hCG和LH同属糖蛋白激素，由α和β两条多肽链组成，主要区别在于二者的β亚基。hCG的β亚基是由145个氨基酸残基组成的多肽链，而LH的β亚基则是由121个氨基酸残基组成的多肽链。hCG肌内注射后吸收良好，生物半衰期约8 h，而LH仅30 min。二者均可通过促黄体激素/人绒毛膜促性腺激素受体(LHCGR)发挥生物学作用。hCG与LHCGR结合的能力远大于LH[1]。LHCGR在妊娠期黄体细胞、卵泡颗粒细胞、子宫平滑肌、子宫内膜、子宫血管、输卵管、宫颈、乳腺、胎盘、脐带、大脑、肾上腺、皮肤和前列腺等组织细胞中均有表达，从而暗示hCG的作用可能比以前所认为的更广泛。

2 hCG在卵泡发育中的作用

卵泡的生长发育需要卵泡刺激素(FSH)及雌二醇(E2)的共同作用。LH与卵泡膜细胞上LH受体结合后使胆固醇形成雄激素(雄烯二酮和睾酮)，FSH与颗粒细胞上的FSH受体结合后激活芳香化酶，将进入颗粒细胞内的睾酮转化成雌酮和E2，即“两细胞-两促性腺激素”学说。由此可见，LH对于卵泡的发育也至关重要，它可提供卵泡内E2合成所需要的底物，从而间接促进卵泡的生长发育，募集更多的卵泡及卵子。

在卵泡早期LH可促进卵泡膜细胞分泌雄激素，从而增加卵泡募集，并促进FSH诱导的芳香化酶活性增加，使E2的生成增多。因此基础LH的下降可导致卵泡膜细胞产生的雄激素减少，颗粒细胞上的FSH受体生成减少，从而使促排卵反应性下降[2]。Motta等[3]在促性腺激素释放激素激动剂(GnRH-a)方案中于月经周期第1日添加hCG，然后在月经周期第3日开始给予FSH促排卵，结果在行卵胞浆内单精子显微注射(ICSI)治疗的女性中，hCG组所用的FSH总量较对照组明显降低，并获得了更多优质胚胎和更高的生化妊娠率，总种植率和妊娠率也明显升高。因此，他们认为在控制性促排卵(COH)前给予hCG进行预处理可提高卵母细胞发育能力，获得最优质的胚胎，并提高着床率和持续妊娠率。Propst等[4]对一组GnRH-a方案中内源性LH水平≤0.5 U/L的妇女进行回顾性分析后发现：在降调节开始后的第5天，持续添加低剂量的hCG可显著提高胚胎的种植率及活产率。

hCG与LH有类似的生物学作用，但其半衰期更长，效应更高。近来有研究者提出了应用hCG在COH过程中代替LH的想法，更有学者相对于“LH激发”提出了“hCG激发”的学说。Beretsos等[5]将至少有一次ICSI治疗失败的患者随机分成两组，其中一组在COH长方案中，先用hCG 200 U/L预处理7 d，然后再用FSH促排卵。结果发现相较于普通COH长方案组虽然获卵数无明显差异，但成熟卵母细胞百分比更高，有更高的妊娠率；在移植日行子宫内膜形态学超声检查发现，预处理组内膜厚度>8mm者比例较对照组高。故认为hCG预处理后可增加卵泡对FSH的敏感性，提高基质成纤维细胞功能，改善子宫内膜的容受性。因此得出了“hCG激发”有益于长方案促排卵的结局，特别是有益于既往有ART失败史的女性患者的结论。

Serafini等[6]研究发现，卵泡晚期应用低剂量的hCG刺激，通过增加卵巢颗粒细胞芳香化酶的活性，从而促进卵子成熟，改善胚胎质量，提高妊娠率及种植率。Koichi等[7]亦发现，在FSH based-GnRH拮抗剂方案中，在卵泡晚期每日添加低剂量hCG，可提高卵子成熟率，增加D3优质胚胎数量和冻胚数。Filicori等[8]研究发现，晚卵泡期单独应用hCG替代FSH促排卵，可显著减少FSH的用量，增加卵子成熟率，而妊娠结局与应用FSH组差异无统计学意义。

以上结果均表明hCG在促卵泡发育成熟过程中有积极作用。但也有不同观点：Cavagna等[9]在晚卵泡期添加低剂量重组hCG，比较添加组与未添加组的获卵数 、受精率及临床妊娠率，发现两者之间的差异无统计学意义。国内康艳等[10]为了探讨COH过程中添加低剂量hCG的效果而进行回顾性分析，也发现在COH过程中添加低剂量hCG对促排卵结局无明显影响。因此在IVF-ET治疗中卵泡期添加hCG对促排卵及妊娠结局的影响仍存在争议，尚需更大样本的前瞻、随机、对照性研究。

3 hCG触发排卵与及卵巢过度刺激综合征

一个正常月经周期，优势卵泡的生长和排卵与女性体内LH的波动相关联。有研究发现[11]，当优势卵泡直径达到10.5～12mm后，它可对LH波动产生反应，进一步分泌孕酮作用于子宫内膜，以支持受精卵的植入，维持妊娠。在自然周期中，LH峰的出现与排卵时间的关系已有大量资料证实。由于卵母细胞的最后成熟特别是核成熟及卵子最后从卵泡排出即排卵过程需要LH峰的激发，促排卵中通常使用hCG模拟LH峰达到这一目的。

在IVF-ET治疗中，为避免内源性LH峰提早出现导致卵泡质量下降及过早黄素化，常使用外源性GnRH-a对垂体进行降调节，但其易导致黄体功能不足，使患者的临床妊娠率降低、流产率增高[12]。hCG现已常规用于卵巢刺激周期中触发排卵，常规用量为5000 U或10 000 U。但由于其半衰期长、具有黄体生成活性并且促进血管内皮生长因子(VEGF)分泌，故易诱发卵巢过度刺激综合征(OHSS)[13]。一旦妊娠，内源性hCG产生，可取代并增强扳机效应，导致OHSS加重，为此学者们一直在探索hCG触发排卵的最低有效剂量。

有学者认为[14]，应用hCG在防止OHSS发生的同时可不降低体外受精的妊娠率。我国的陈薪等[15]则对长方案促排卵过程中为避免OHSS发生的最低hCG剂量进行了一个前瞻性研究：6名中重度OHSS高危妇女均予以2000 U的hCG诱导排卵，除1名妇女取消移植周期外，其余5名妇女中的3名均妊娠并分娩出健康婴儿，并且5名妇女中没有一位发生中重度OHSS。因此该作者认为在进行IVF治疗的高危人群中，以2000 U的hCG来触发排卵是可以预防OHSS发生的。但由于此次观察未设置对照组，并且真正完成IVF周期的妇女仅5个，故该研究所得结论尚不能成为临床hCG用药剂量的规范。林海燕等[16]对IVF/ICSI周期治疗的患者进行前瞻性研究，分别用4000 U和6000 U的hCG诱发排卵，比较两组患者的各项数据后认为，降低hCG剂量可能影响患者的临床妊娠率，但并不能降低OHSS的发生率。Tsoumpou等[17]认为，虽然在IVF周期中促使卵母细胞最终成熟的最佳hCG剂量尚不确定，且用大规模随机对照试验来评估hCG剂量影响OHSS的发生率是极难控制和完成的，但他们坚信hCG剂量应当个体化，反应良好的患者使用的剂量尽量不超过5000 U,而反应不良的患者最好使用更高的剂量。

另Kol等[18-19]研究发现GnRH-a诱导内源性LH峰，可触发排卵，这样的触发快速且可逆，从而可防止OHSS的发生，是一种更安全，对患者更合适，并可提供多种生理优势的诱发排卵的方法。甚至有研究发现，GnRH-a和hCG联合应用诱导卵母细胞成熟，可在降低OHSS发病率的同时一定程度地提高临床妊娠率及抱婴率[20]，但在hCG日E2峰值对OHSS发生率有显著影响，现阶段医学界的共识是，当hCG日E2≥4 μg/L时，建议单用GnRH-a触发排卵[21]。因此对于GnRH-a给药的剂量和效应及最终能否取代hCG诱发排卵，尚需进一步深入研究。

4 hCG后取卵时间的相关研究

在辅助生殖技术中，常用hCG模拟LH峰达到促进卵母细胞最后成熟、诱导排卵的目的。目前普遍认可的是在注射hCG后34～36 h取卵[22]，也有研究发现[23]，注射hCG后适当延长取卵时间，有助于提高卵母细胞成熟率，改善妊娠结局。Raziel等[24]比较注射hCG后38.5～40 h进行取卵的患者与注射hCG后34.5～36h进行取卵患者的成熟卵子率，发现前者明显高于后者；认为延长hCG的作用时间可获得更多的成熟卵子和可用胚胎，进而可改善妊娠结局。龚绍琼[25]发现注射hCG后延长时间(36～38h)取卵，提高卵子成熟度和胚胎质量、临床妊娠率、继续妊娠率，并有降低早期流产率的趋势，同时可进一步提高患者的临床妊娠结局。但由于该研究两组样本量相差较大，需进一步进行前瞻、随机、对照的临床研究。

但也有观点认为[26]，延长注射hCG后的取卵时间虽可以提高成熟卵子比例，但不能提高受精率、着床率及妊娠率。因此对注射hCG后不同时间取卵对实验室指标及临床结局的影响，以及注射hCG后最佳的取卵时间，目前尚无统一标准，还需进一步探讨。

5 注射hCG后受精时间的相关研究

众所周知：卵母细胞体外培养时间过长，对其受精能力影响不大，但会使胚胎发育潜能严重下降。注射hCG后55 h受精与40 h受精相比较，前者卵子的受精率仅轻度下降，但种植率几近为0[27]。故注射hCG后的受精时间就成为决定胚胎发育潜能的重要影响因素之一[28]。尽管注射hCG 55 h后受精、胚胎发育潜能会显著下降，但在注射hCG后35～45 h受精，却可获得相似的妊娠率，表明最佳人类受精时间窗至少有10 h之久[29]。Dozortsevd等[28]的研究则表明最佳受精时间为注射hCG后37～41 h。Isiklar等[29]的研究发现注射hCG后36 h受精，胚胎种植率显著下降。Kilani等[30]认为ICSI治疗中，hCG后39～40.5 h为最佳显微穿刺时机。

国内黄仲英等[31]的研究表明：注射hCG后37～48h期间行ICSI，不影响受精率和卵裂率；注射hCG后37～40 h行ICSI可提高优质胚胎率，因其与注射hCG后自然排卵的发生时间基本吻合，可减少因体外培养时间过长，外界因素如培养液中由卵冠丘颗粒细胞分泌的E2、P及其它代谢产物对胚胎发育可能产生的不良影响[32]。因此认为，在注射hCG后37～40 h受精优于41～48 h。马龙等[33]分别比较了注射hCG后不同时间(38～40 h、40～42 h、42～44 h)进行ICSI治疗的妊娠率、种植率及流产率，发现注射hCG后38～42h受精的妊娠率及种植率显著高于hCG注射42 h后，注射hCG 42 h后受精的周期妊娠率及种植率均明显下降，且流产率有增加的趋势。刘琦等[34]在对1031例IVF治疗的患者进行回顾性分析后发现，注射hCG后40～41 h受精的患者可获得较好的临床结局，因此认为该时间段为注射hCG后的最佳受精时间。综上，注射hCG后最佳受精时间尚无定论，如何把握受精的最佳时限以提高IVF-ET的成功率，将是生殖医学工作者亟需解决的问题。

6 hCG与黄体支持

辅助生殖技术中导致患者黄体功能不足的原因，主要有两方面：一是降调节药物的使用(包括GnRH-a和拮抗剂)[35]可能影响LH的分泌水平和频率，导致孕酮分泌异常；二是促排卵后的高雌激素水平负反馈影响LH的分泌，导致黄体功能不足。黄体功能不足，分泌的雌孕激素水平下降，妊娠将不能持续。hCG在刺激黄体产生雌孕激素的同时，也存在着易诱发OHSS的风险，因此众多研究人员对hCG在黄体支持中的应用展开了探讨和研究。

耿琳琳等[36]将进行人工授精促排卵助孕治疗的172例患者随机分为3组，分别在排卵后第3天予以hCG注射、hCG+黄体酮注射、口服黄体酮胶囊以行黄体支持治疗,同时设立正常妊娠组为对照，比较3组的妊娠结局，认为hCG+黄体酮注射是3种方案中的最佳黄体支持方法。然而前文中提到hCG在黄体支持过程中存在诱发OHSS的风险。近几年来，关于在GnRH-a促卵泡成熟的方案中添加低剂量hCG进行黄体支持被国内外众多研究人员所验证。陈碧晖等[37]研究认为GnRH-a诱发排卵后，隔日肌内注射1000 U hCG，既可避免OHSS的发生和IVF治疗周期取消，又能保证理想的临床妊娠率。Garcia-Velasco等[38]发现在GnRH-a触发排卵方案中，黄体期添加低剂量hCG可在不增加OHSS风险的同时维持正常妊娠。

hCG作为黄体支持药物这一点已被众多医学中心所采用，但由于易诱发OHSS，且各中心对不同患者所应用的剂量范围跨度较大(1000～5000 U)，故在黄体支持方案中hCG的应用需谨慎。如何在使用hCG更有效地发挥延长黄体寿命作用的同时，避免OHSS发生，值得更深入的研究。

7 hCG与胚胎种植

血管生成与胚胎植入及妊娠持续关系密切。VEGF被认为是血管生长的首要调控因子，它诱导血管新生，增加血管的成功植入。Berndt等[39]发现，hCG通过支持子宫内膜上皮细胞分泌VEGF来促进血管生成。滋养层可以通过至少两种机制刺激母体子宫内膜血管生成：一种是由hCG直接激活介导内皮细胞(自分泌)，另一种则是在hCG控制下增强VEGF分泌(旁分泌)。两种机制均支持hCG在调节局部血管生成的过程中发挥关键作用。在hCG诱导和刺激下，子宫内膜最终将形成一个有利于胚胎着床的环境。

胚胎相对于母体而言，是一种来自外界的异体抗原，因此在胚胎植入过程中就必然会引起母体固有的免疫排斥作用。而另一方面，母体对胚胎还必须保持一定的 “保护性”免疫耐受作用，以保证胚胎能够正常植入[40]。调节性T细胞(简称Treg)是一类控制体内自身免疫反应性的细胞群，可直接在母胎交界面或者通过与其他细胞相互作用或通过诱导免疫调节因子的表达，调节免疫细胞应答[41]。人类孕期合并症的发生都与较低的Treg有关，而提高他们的数量可改善妊娠结局。Schumacher等[42]分析比较了自然流产和异位妊娠妇女的蜕膜和胎盘组织来评估Treg和hCG水平。认为hCG正是通过吸引Treg至母胎交界面上，抑制母-胎免疫排斥反应以及减少自身免疫疾病发生，从而改善妊娠结局的。

最新的研究表明，母体免疫细胞的某些类群积极支持胚胎植入，而hCG与之关系密切。Yoshioka1等[43]已经开发了使用外周血单核细胞(PBMC)来提高临床妊娠率的方法。我国的陈雷宁等[44]在治疗3例反复着床失败患者时，于冻融胚胎移植周期中，将PBMC与hCG共培养48 h后，同再次提取的新鲜PBMC混合，共同宫腔灌注，3例患者均获得妊娠并顺利分娩活产儿，随访产妇及新生儿至今(均超过产后3个月)未发现明显异常，从而支持PBMC宫腔内灌注可增强子宫内膜容受性这一观点。Nakayama等[45]通过小鼠实验发现，hCG是通过增强PBMC的这种功能来促进小鼠胚胎着床的。Fujiwara等[46]对这些研究结果进行总结,认为母体免疫系统支持胚胎着床和hCG诱导PBMC的功能变化有利于胚胎着床，二者的作用是相辅相成的。

基于以上理论，近年来研究人员提出假设，认为胚胎移植前宫腔内灌注hCG有助于提高胚胎的种植率和妊娠率。Licht等[47]首次采用微量透析技术(IUMD)研究发现宫腔内灌注hCG能够引起子宫内膜中各种生长因子的变化，如减低子宫内膜中胰岛素样生长因子结合蛋白I(IGF-BP-I)和巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)等不利于胚胎着床因子的含量，增加一些有利于维持妊娠的因子如白血病抑制因子(LIF)、VEGF、基质金属蛋白酶9(MMP-9)的含量，以利于妊娠发生与维持。Mansour等[48]在胚胎移植前5min将不同剂量hCG分别注入上述女性患者子宫腔内，宫腔灌注hCG 500 U组与对照组比较，着床率及妊娠率明显升高。Zarei等[49]认为在IVF/ICSI治疗周期中，胚胎移植前予以宫腔内灌注rhCG 250μg可显著改善着床率和妊娠率。在移植前宫腔内灌注hCG可提高着床率和妊娠率这一点已得到部分研究人员的认可，但对宫腔灌注的最佳剂量及时间尚未明确，目前相关的研究也甚少，有待于行更大规模、更长时程的研究。

综上所述，在辅助生殖技术中，hCG已广泛用于促卵泡发育、诱发排卵、黄体支持中，其用于促卵母细胞成熟的时机、最佳剂量众说纷纭，多数研究者认为低剂量hCG可在促卵母细胞成熟的同时降低OHSS的发生，但仍需大量的前瞻性及回顾性研究来验证这一观点。关于注射hCG后何时取卵与受精为最佳尚无定论。另外hCG在种植窗口期发挥作用的机制至今尚不明确，尤其在母-胎界面免疫排斥及免疫耐受方面的作用及机制尚需进一步研究。随着对hCG在辅助生殖技术中应用的不断探索，相信不久的将来，hCG会因其独特的生殖生物学功能在辅助生殖技术中发挥更大的作用。

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[责任编辑：王丽娜]

2015-12-30

2016-05-08

*通讯作者：diaoying12@aliyun.com