「洗」精蟲? 「處理」精蟲? 談精液處理方式與精蟲凋亡之關係

不論在自然受孕、人工受孕或是試管嬰兒過程中,我們總是希望是最好、最健康的那一隻精蟲與寶貴卵子見到面,因此要怎麼經過處理與篩選,去提升健康精蟲的比例,就是精液處理的最終目的。
我想諮詢
2009-09-29
作者 Ashley

許多第一次接觸人工受孕的夫妻們,對於植入當天把精蟲送來,交給我們處理、洗滌的過程,仍是一頭霧水。為什麼精蟲需經處理後,才能送入太太子宮腔中呢?這就要從精液成份開始介紹起囉。精蟲在精液中的含量大約只佔1%左右,而其餘的成分則包括了精漿(儲精囊液約2.5ml,前列腺液約0.5ml及尿道球腺液約0.2ml)以及其它黏液、細胞碎屑、白血球等雜質。而精蟲在大量製造下,良率也無法達到百分之百,於是千萬大軍中包含了不少死掉的、活動力不佳、前進性不好或是顯微鏡下也無法辨識的DNA受損精蟲。

然而不論在自然受孕、人工受孕或是試管嬰兒過程中,我們總是希望是最好、最健康的那一隻精蟲與寶貴卵子見到面,因此要怎麼經過處理與篩選,去提升健康精蟲的比例,就是精液處理的最終目的。

而精液處理方式有許多種,目前最常用的有上泳法(Swim-up)與密度梯度離心法(Gradient-density Centrifugation)等。

上泳法 

e-stork 上泳法

密度梯度離心法

密度梯度離心法

最近幾年來,評估精蟲完整性(Sperm Integrity)開始被視為挑選健康精蟲的一項指標,其中包含DNA損傷(DNA damage)、精液中自由基(ROS)含量或是細胞凋亡(Apoptosis)反應等。細胞凋亡是程序性的細胞死亡過程,其中造成染色體濃縮與斷裂、細胞內胞器濃縮、細胞萎縮最終導致死亡。而近年來報導中也發現不孕男性的精蟲中,帶有較高比例的凋亡精蟲,而凋亡精蟲的比例越高,似乎會造成越低的受精率。因此,在人工生殖技術中,要如何避免挑選到步入凋亡的精蟲,或是如何減少凋亡精蟲的比例,就是處理精蟲中值得考量的。

在2009年二月,義大利生殖學家Gianni等人,利用流式細胞儀(Flow Cytometry)將精蟲染色並分析,不同精液處理方式後的精蟲與細胞凋亡的關係。

作者取樣62位難孕夫妻的先生,將精蟲分別經過處理後,以7-amino-actinomycin-D(7-AAD)為早期細胞凋亡時,出現在細胞膜上的染色指標,經過流式細胞儀以不同波長光譜分析後,得到的數據做統計分析。

由下表可發現,不論是使用上泳法或是密度梯度離心法,皆可大幅減少凋亡或壞死的精蟲比例(紅色);而上泳法可回收到的精蟲數目雖較少,但存活度與良好前進性的精蟲比例較高(綠色),也帶有較少的凋亡精蟲,而密度梯度離心法回收到的存活與前進性的精蟲總數較多(藍色),因此回收率較好。

因此作者認為目前仍無法推薦哪一項精蟲處理法為最好,但可因目的不同而使用不同的處理法。例如針對人工受孕,過去統計顯示處理後『可動精蟲總數』(Total motile sperm count),可用來預測人工受孕懷孕率,因此可選用回收率較優的密度梯度離心法;而對於試管嬰兒療程中自然受精或是顯微授精,由於所需要的精蟲量不多,為了避免挑選到步入凋亡之精蟲,而負面影響受精率,作者則建議選用上泳法,來減少凋亡精蟲的比例。

而不約而同地,南非生殖醫學學者,也試著以流式細胞儀染色的方式,再加上細胞分選的功能(Cell Sorting),將染色到的凋亡精蟲(Annexin V-positive sperm)與未染色未凋亡精蟲(Annexin V-negative sperm)分群,並發現分選出的未凋亡精蟲,具有較好的型態。當培養師在操作顯微授精時,須以肉眼與經驗分辨及挑選型態正常之精蟲,流式細胞儀分選的功能,或許在未來將提供了一個嶄新、可行的方式做為選擇。

懷孕永遠是兩個人的事情,除了卵子品質以外,也越來越多學者在研究如何挑選到品質好的精蟲,以期得到品質優良的胚胎,將懷孕率提升,在科技日新月異的時代,相信總有一天,我們能為嬌貴的卵子公主,找到屬於她的Mr. Right。

參考資料

  • Giuseppe R., Sandra P., Rita B., Marcella M., Secondo G., Gianni P., Semen preparation methods and sperm apoptosis: swim-up versus gradient-density centrifugation technique. Fertility and Sterility, 91(2): 632-638, 2009
  • Christiaan F.H., Theunis F.K., Patric J.D., Bouic, Ralf R.H., A novel approach for the selection of human sperm using annexin V-binding and flow cytometry. Fertility and Sterility, 91(4): 1285-1292, 2009
  • Said T, Agarwal T, Grunewald S, Rasch M, Baumann T, Kriegel , et al. Selection of nonapoptotic spermatozoa as a new tool for enhancing assisted reproduction outcomes: an in vitro model. Biol Reprod, 74:530-537, 2006
  • Taylor SL, Weng SL, Fox P, Duran EH, Morshedi MS, Oehninger S, et al. Somatic cell apoptosis markers and pathways in human ejaculated sperm: potential utility as indicators of sperm quality. Mol Hum Reprod, 10:825-34, 2004

評論

賴興華 醫師
賴興華 醫師
  1. 傳統精蟲處理有許多方式,其中以「上泳法」與「梯度離心法」最常用,前者可篩選出優質精蟲比率較高,目前多用此方式來做「標準試管嬰兒」之精蟲處理,但如果遇到精蟲品質欠佳需做「顯微受精」(ICSI)時,這樣的方式又略嫌不足,需要更精密的方式來挑選更好的精蟲,如果只是做「人工受孕」,簡單「洗精」或「梯度離心法」即可,總之,採用何種方式處理精蟲要看妳(你)的目的。
  2. 要如何挑選出真正好的一隻精蟲,目前有下列三個嶄新的方向:詳細內容請參考本網站先前發表過之文章
    a. IMSI(Intracytoplasmic Morphologically Selected sperm Injection):是由以色列Bartoov等人研究發現,利用超高倍數(>6000倍)的光學顯微鏡,加上微分干涉相位差(Differential interference contrast)加大折射率差異,使精蟲更具立體感,來挑選最佳的精蟲。
    b. PICSI®:耶魯大學Jakab等人所研發的新穎方法篩選出健康的精蟲,利用成熟精子具有與玻尿酸結合的特性(Sperm hyaluronic acid binding),來挑選最佳的精蟲。
    c. 偏光顯微鏡雙折射原理:由義大利Luca Gianaroli等人研究發現,在成熟的精蟲頭部(細胞核的位置),根據原生質內的核蛋白絲(Nucleoprotein filaments)縱向整齊排列的原理,可在偏光顯微鏡下觀察到雙折射、閃亮亮的現象。除此之外,成熟的頂體或健康的尾巴中,也會看到相似的雙折射現象。
  3. 感謝生殖中心同仁AShley百忙中分享讀書心得,知識的獲得與創新研發使我們持續成長與快樂。

留言