生长激素在医学助孕技术中的应用

王义贤，谭季春

生长激素(growth hormone，GH)是垂体前叶GH细胞分泌的一种肽类激素，由191个氨基酸组成[1]，在体内呈脉冲式分泌，主要受下丘脑产生的生长激素释放激素(growth hormone releasing hormone,GHRH)和生长抑素(growth hormone-releasing inhibitory hormone,GHIH)的双重调节。GH体内水平在青春期达到最高峰,成年期以后逐步减退。GH主要作用是促进机体生长发育、物质代谢和生殖生理功能[2]。

1988年，首次报道将GH应用于辅助生殖领域，研究结果表明,GH可以增强促性腺激素(gonadotropins,Gn)拮抗患者卵巢对Gn的敏感性，减少Gn用量，并促进卵泡发育，开启了GH在促排卵过程中的应用[3]。自20世纪90年代，GH已作为辅助药物应用于生殖医学领域，其应用经历了一个过程，从早期大剂量、短疗程、与Gn同步使用，到近年来小剂量、长疗程、Gn使用前4～6周预处理，以改善助孕结局[4]。随着国家“二孩”政策的放开，越来越多的高龄女性出现生育要求，进而GH在生殖领域的应用越来越广泛，本文将近几年GH在辅助生殖技术中的临床应用及研究综述如下。

1 生长激素对生殖系统的作用

GH对女性生殖功能的调控主要发生在卵巢和子宫两个层面[5]。灵长类动物模型研究发现GH对靶器官卵巢有直接作用和间接作用[6-7]。人卵母细胞和颗粒细胞上均有生长激素受体(growth hormone receptor，GHR)的表达，构成了GH作用的基础。Weall等[8]研究通过免疫荧光定位人窦卵泡阶段卵母细胞上的GHR，并进一步发现GHR表达与年龄有关，高龄妇女卵母细胞GHR的表达和功能性线粒体的数量明显下降，GH处理后，其卵母细胞中功能性线粒体数量显著增加。此外，GH还能够通过激活合成胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor-I,IGF-I)，对卵巢的功能产生间接影响，并促进卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)诱导的卵巢类固醇激素的合成[9]。研究发现IGF-I及其受体在卵巢内广泛表达[10-11]，在性激素的合成和卵泡的发育中产生重要作用[12]。

1.1 生长激素对卵泡发育的影响

GH参与了卵泡发育的各个阶段，从原始卵泡向初级卵泡的募集到窦前卵泡的发育及窦状卵泡的快速生长、成熟等过程[12-13]。GH是卵泡增殖和分化有效的激活剂，动物实验结果表明GH的添加可以增加卵巢重量，卵泡大小和数量，抑制卵泡的闭锁[14-17]，然后在Gn协同下增加大卵泡的数量和黄体的数量。GH还可通过增加外周血IGF-I的水平来增加促黄体生成素(luteinizing hormone,LH)受体及相关酶的活性，提高卵巢颗粒细胞的分泌功能，促进卵泡的生长发育，促进卵母细胞成熟[18]。

Kaiser等[19]研究表明，GH主要在卵泡发生的早期阶段，通过促进颗粒细胞表达缝隙连接蛋白Cx43增加，显著增加卵泡的发育和募集，增加排卵率。另有研究提示如果缝隙连接蛋白表达丢失，最终会导致颗粒细胞分层失败、凋亡和卵泡闭锁[20]。

伴随年龄增长，女性卵巢内卵泡数量下降速度增加，卵子质量也在逐渐下降。高龄女性的卵母细胞内活性氧和自由基堆积，线粒体功能下降，影响减数分裂时染色体的分离，形成非整倍体，卵子质量逐步降低[21-22]。GH还可以改善卵母细胞氧化应激损伤，从而提高线粒体活性，达到改善卵母细胞质量的作用[23]。

GH通过促进细胞增殖和抑制凋亡，调控Gn非依赖性早期卵泡的发育和Gn依赖性晚期卵泡的生长，影响配子形成过程[24]。在牛卵母细胞中，GH通过加速和协调细胞质和细胞核的成熟，提高卵母细胞质量[16]。体外实验表明，在不成熟卵母细胞培养过程中加入GH和/或IGF-I，均能促进卵母细胞成熟[25]。Li等[26]研究证明未成熟卵母细胞体外成熟培养(in vitro maturation,IVM)中GH最佳的浓度为200 ng/mL，提出GH可能通过加速减数分裂过程、动态平衡细胞内环境的氧化还原作用和提高卵母细胞发育的能力来促进人卵母细胞的成熟。

1.2 生长激素对子宫内膜容受性的影响

良好的子宫内膜容受性是胚胎植入的前提。Sbracia等[27]首次报道在黄体中晚期人子宫内膜腺细胞及早孕蜕膜组织中GH呈强阳性表达，并且在黄体功能不足(孕酮水平<8 ng/mL)患者的内膜中GH呈明显低表达，结果表明内膜GH的表达和孕酮水平密切相关，作者认为GH在胚胎植入过程中起重要作用。GH可增加子宫内膜腺体数量，改善子宫内膜组织形态和功能，从而改善助孕结局。GH作用于子宫内膜GHR，增加子宫内膜局部血液循环和相关细胞因子的表达，并随后改善子宫内膜容受性[28]。近期研究表明GH可能直接或者通过IGF-I介导上调子宫内膜细胞中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和整合素β3(integrin beta 3,Itgβ3)的表达，促进子宫内膜腺体的增殖，腺腔的扩张，血管的形成和分化，从而增加子宫内膜厚度[29]。另外，GH还可以增加卵巢中IGF-I的合成，使垂体分泌更多的FSH并促进颗粒细胞的分泌功能，从而增加雌激素水平，改善子宫内膜厚度和形态。

2 生长激素在生殖领域中的应用

2015年辅助生殖促排卵药物治疗专家共识中指出，建议GH主要应用于GH缺乏、卵巢反应不良、反复着床失败及高龄患者。GH可与促排卵药物同时使用或在促排卵前一周期的黄体中期开始使用，用量2～8 IU/d，至hCG注射日停药。对无卵巢反应不良史的患者应用GH无明显优势[30]。

2.1 生长激素在卵巢低反应患者中的应用

近些年来，生长激素在辅助生殖领域得到了广泛的应用，特别是应用于控制性超排卵周期中卵巢反应不良的患者。1991年,GH被首次报道用于卵巢低反应(poor ovarian response,POR)患者，POR是卵巢对外源性激素刺激反应不良的病理状态，POR因获卵少、胚胎质量低、临床妊娠率低，已成为生殖医学的一个难题。其主要表现为体外受精/卵胞浆内单精子注射(in vitro fertilization/intracytoplasmic sperm injection,IVF/ICSI)周期Gn用量较其他不孕患者更大，同时患者雌激素峰值较低，卵泡发育数量显著下降，使得卵母细胞的质量降低，进而影响临床妊娠[31-32]。

多项研究结果表明，卵巢反应不良患者行IVF助孕Gn药物使用前，进行GH预处理(4～8周)，能够显著提高获卵数、D3优质胚胎率和临床妊娠率，并能够显著提高卵泡液IGF-I、GH、胰岛素样生长因子结合蛋白3(insulin-like growth factor-binding protein-3,IGFBP-3)水平和卵泡液E2、P、T水平，从而改善临床妊娠结局，提高卵巢的生殖功能[5，33]。但既往IVF治疗失败(获卵数≤3个、无可用胚胎、胚胎质量较差导致助孕失败)、年龄<35岁的患者，低剂量GH预处理后，仅使MII卵数增加，总胚胎数、优质胚胎率，胚胎种植率等无明显改善。Lattes K等[34]研究首次使用小剂量GH添加在POR患者黄体中期垂体降调时，每日皮下注射0.5 IU至扳机日，研究结果表明小剂量GH添加可以增加POR患者的优质胚胎数和冻存胚胎数，从而达到理想的妊娠结局。

应用GH预处理的时期，正是小窦卵泡阶段，与颗粒细胞的发育相互重叠，从而能够起到良好的促颗粒细胞发育的作用，促进原始卵泡细胞募集，进而影响到卵母细胞的质量，提高妊娠率。也有研究表明，GH预处理可以明显降低POR患者卵泡液和颗粒细胞中总氧化水平(total oxidant levels,TOS)、氧化损伤指数(oxidative stress index,OSI)、活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)水平，从而改善POR患者的卵子质量和妊娠结局[35]。

2.2 生长激素在改善胚胎质量中的应用

相较于过去通过获得较多的卵母细胞数量来提高成功率，近年来生殖医学治疗关注的重点，已经转向如何获得更优质的胚胎，来达到最终理想的妊娠结局。通过对比高龄和年轻女性发现，高龄女性卵子质量差，卵泡液中GH水平较低，因此高龄女性更难完成正常受精过程，同时也更易导致流产、分娩畸形儿等不良妊娠结局。研究表明，应用GH可增加卵巢表面GHR的密度，并可增强FSH对颗粒细胞分泌类固醇激素的能力。GH对胚胎质量起至关重要的作用，且GHR密度和卵泡分裂、卵巢形态及胚胎质量密切相关。

Tesarik等[36]针对前次IVF失败，胚胎质量差的年轻女性，再次Gn时给予GH可以明显改善受精卵和胚胎的形态学评分和质量，从而显著提高其临床妊娠率和活产率。其机制可能与GH增加颗粒细胞上FSHR，LHR，BMPR1B和GHR表达有关[37]。GH还可以通过促进卵泡液中GHR的表达和线粒体的功能活性来增加植入前胚胎的发育潜能。但也有不同研究结果，一项Meta分析纳入了10项国内外研究，多达440对不孕夫妇，分析结果显示对POR患者添加GH不增加获卵数和胚胎质量，但是明显提高妊娠率和活产率，同时没有增加不良反应[38]。

2.3 生长激素在改善子宫内膜容受性中的应用

充足的子宫内膜厚度是胚胎成功植入的关键，子宫内膜变薄可能是由子宫内膜生长受损引起的，子宫内膜生长与血管生成和子宫血流密切相关。一项随机对照试验研究表明，赠卵周期内反复种植失败的不孕妇女，在胚胎移植前给予GH辅助治疗，较未用GH对照组，子宫内膜厚度、妊娠率和活产率均显著提高[39]。与上述结果一致，Bassiouny等[40]进行的随机对照试验也证明了GH对子宫内膜的作用，141例患者被分为两组，GH组在尿促性素刺激的第6天，每日注射GH 7.5 IU直到扳机日，可以显著增加子宫内膜厚度、获卵数、MII卵数和移植胚胎数，但在临床妊娠率和活产率上与对照组无明显差异。另一项研究针对子宫内膜薄患者冷冻胚胎移植周期，在患者月经周期第3天至第18天服用/阴道上雌激素同时，每天注射GH 5 IU,研究结果显示：GH组较对照组可获得更好的内膜厚度、更高的胚胎种植率和临床妊娠率，认为GH可以改善子宫内膜薄的患者FET周期的妊娠结局[31]。

2.4 生长激素在卵巢正常反应患者体外受精周期中的应用

截至目前，较大样本的不孕妇女IVF治疗中应用GH的临床研究多在卵巢正常反应患者中进行[41]。一项病例对照研究结果表明，IVF周期中添加GH治疗的781例卵巢正常反应患者能够有更多的获卵数、胚胎数和hCG日内膜厚度的增加，GH组较非GH组临床妊娠率更高，并且GH预处理亚组(4 IU/d，6周)较其他3个GH预处理亚组(2 IU/d，6周；2 IU/d，2周；2 IU/d，4周)Gn用药时间更短，临床妊娠率更高[42]。另一项临床研究显示，卵巢正常反应患者IVF周期中添加GH组(与Gn同时用药，4.5 IU/d，5天)胚胎种植率和临床妊娠率明显高于对照组，且与对照组相比，GH组中年龄>35岁组内膜厚度更好，年龄<35岁组优质胚胎率更高[43]。

3 展望

GH可能会改善卵巢反应性和子宫内膜容受性，提高患者助孕治疗的临床妊娠率和活产率。但GH改善卵母细胞质量的具体机制和分子通道水平如何增加线粒体、颗粒细胞的功能尚不清楚，仍需要更多的临床和基础研究来阐明。目前GH在女性生殖领域的应用处于摸索阶段，具体用药时间、适用剂量、应用对象及安全性没有更明确的指南和专家共识，还需要大样本高级别的随机对照试验来提供临床依据。