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高龄女性在试管婴儿备孕前补充线粒体有哪些好处?

时间:2021-01-14

  根据疾病控制和预防中心的数据,在全球15-44岁的女性中,有12%的人患有不孕症;730万女性将在其一生中的某个时候寻求不孕治疗。女性的生育率在32岁时开始下降,流产率开始上升,35岁以上成功怀孕的女性会因为被贴上““高龄产妇”的标签而感到特别沮丧,因为这会增加并发症和流产的风险。

  造成这一现象的主要原因是这类女性的卵子质量和数量下降,与每天都产生精子的男性不同,女性天生就带有所有的卵子。比如一个35岁的女子,她的卵子也是35岁。


高龄女性在试管婴儿备孕前补充线粒体有哪些好处?


  卵母细胞和衰老

  原始卵母细胞在胎儿发育过程中形成,在发育成成熟卵母细胞之前可在卵巢内驻留长达50年之久。排卵导致卵母细胞的减数分裂恢复。这包括通过核纺锤体对染色体的排列和分离,使成熟的卵母细胞包含23条染色体,而23条染色体在第一极体的卵母细胞外被分离。当被正常精子穿透时,卵母细胞挤压出23条姐妹染色单体形成第二极体,受精卵具有正常的二倍体46条染色体。将染色体拉出卵母细胞形成第一极体和第二极体的过程需要大量的能量。

  而卵母细胞代谢所需的能量的产生完全由线粒体提供,卵母细胞的线粒体和线粒体DNA (mtDNA)拷贝数是所有细胞中最多的(约为2×105拷贝),甚至比能量需求高的细胞还多,比如肌肉细胞和神经元,而它们只有几千个拷贝。在卵泡的招募过程中,线粒体数量显著增加,从6000个mtDNA拷贝增加到平均200,000个,约占卵母细胞总DNA含量的一半。

  线粒体基因组双链中,环状DNA包含16569个碱基对,核苷酸进行组织与核DNA不含有组蛋白或基因内区,使mtDNA更容易突变和删除。mtDNA编码37个基因包括13个蛋白质,22转移核糖核酸基因,为核糖体RNA。所有编码的蛋白质都是呼吸链复合体的一部分,参与三磷酸腺苷(ATP)的产生。mtDNA的遗传严格来自母系,因为父系线粒体被认为在胚胎发生过程中被泛素化降解并消除。

  衰老和线粒体

  衰老和年龄相关的病理通常与线粒体功能的丧失有关,主要是由于mtDNA突变和缺失的积累。在卵母细胞中,低水平的线粒体氧化磷酸化可能在卵泡成熟和排卵前40年发生,进一步增加mtDNA突变的风险。mtDNA的维持和修复依赖与维持核基因组相同的酶。然而,这些酶的可用性较低,也不适合mtDNA,使得其修复效率较低。其中一个较为常见的mtDNA缺失是4977个碱基对的“共同缺失”,几乎占整个mtDNA基因组的三分之一。这种缺失在未受精的卵母细胞和高龄患者的卵母细胞中普遍存在。

  随着女性和卵母细胞的年龄增长,卵母细胞线粒体能量的产生减少,许多卵母细胞成熟过程,特别是核纺锤体活动和染色体分离,变得受损。结果是增加非整倍体,特别是三体,在高龄女性的后代中观察到。卵母细胞非整倍体的机制尚未得到证实,但一种能量依赖机制得到了数据的支持,该数据表明,卵泡细胞中的线粒体突变随着年龄的增长而增加,而且在高龄女性中,卵泡中的氧化磷酸化和ATP生成似乎受到了损害。

  已有研究表明,胚胎着床潜能与胚胎ATP含量相关,卵母细胞产生ATP的能力降低与异常的核纺锤体和混乱的染色体分布有关。从年轻的卵母细胞到有生育失败史的高龄女性的卵母细胞的细胞质转移证明了改善胚胎发育和具有线粒体异质化现象,因此我们有理由认为,孕妇年龄与染色体异常之间的关系,以及卵母细胞中线粒体活性减弱,是导致染色体不分离和胚胎发育受阻的根本原因。

  线粒体和试管备孕

  通过膳食补充线粒体营养物质,可以提高成熟卵母细胞和发育中的胚胎线粒体能量生产的可用性,从而降低高龄不育患者的染色体不分离率和改善着床。

  影响卵子质量的关键因素之一是线粒体的健康,而一旦卵子受精,胚胎质量也随之改变。线粒体是我们细胞中的能量来源。它们为细胞提供能量,使细胞功能得以实现。没有健康的线粒体,细胞就不能正常生长或繁殖。

  线粒体仅由母亲转移到胚胎中。一个成熟的卵子比人体任何其他细胞含有更多的线粒体。精子是紧密的,只携带足够的线粒体进入卵子并使其受精。之后,它们的线粒体消失。一旦卵子受精,母亲的线粒体为一切提供了动力,并且是婴儿线粒体生命的蓝图。我们提出了一种强调线粒体功能障碍在生殖衰老中的作用的假说,并建议使用线粒体营养补充剂作为高龄不育症患者的辅助治疗。

  在过去的几十年里,由于文化和社会的变化,发达国家的女性大大推迟了生育。众所周知,35岁以上的怀孕率(PR)大大降低,无论是自然生育还是辅助生育。活产率的下降反映了对卵巢刺激的反应下降,胚胎质量和PRs的降低,以及流产和胎儿非整倍体的增加。目前还没有已知的干预措施来改善高龄患者的妊娠结局。

  最后,在高龄女性的饮食中补充线粒体营养物质可能会改善卵母细胞和胚胎质量,进而改善妊娠结局。通过增加染色体分离的能量,这种干预可能能够降低与卵母细胞老化有关的三染色体和其他类型的染色体非整倍体的风险。此外,增加线粒体能量生产可改善胚胎的卵裂和减少细胞质碎裂。线粒体营养物质是天然产生的维生素,已经成功地用于治疗与线粒体能量产生减少有关的疾病,并且在剂量方面看来是非常安全的。


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