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卵胞浆内单精子注射(ICSI)主要用于严重少精子症、弱精子症、畸形精子症和常规体外受精(IVF)失败。自这项技术应用以来,已有数十万婴儿出生,ICSI给许多男性不育患者带来了好消息和希望。ICSI已经成为辅助生殖技术(art)的重要组成部分,但随着ICSI技术的更广泛应用和该技术的侵入性操作,人们越来越关注ICSI技术产生的胚胎和后代的安全性。本文旨在分析ICSI相关后代的风险,以便选择卵子公司辅助妊娠,从而更好地了解ICSI相关后代的潜在风险。
卵胞浆内单精子注射(ICSI),又称第二代试管婴儿,是将单个精子直接注射到卵母细胞的细胞质中,然后选出卵子公司辅助妊娠并使其受精,形成胚胎进行移植和受孕。
ICSI是在体外受精-胚胎移植(IVF-ET)基础上发展起来的微受精技术,常用于严重少精子症、无精子症和试管婴儿失败的治疗。ICSI技术对精子要求低,受精率高,是目前治疗男性不育症最有效的技术。
虽然ICSI的临床应用相对成熟,但ICSI操作的步骤,包括透明质酸酶、卵母细胞周围颗粒细胞的机械去除、精子的固定、注射抗卵母细胞的侵入性操作、精子顶体注射和精子制动液注射入卵母细胞,都可能影响胚胎和后代的发育,存在潜在的遗传风险。而且,ICSI技术避免了精子自然选择的过程,可能会增加新生儿出生缺陷的患病率。
目前尚不清楚ICSI出生的后代与自然出生的人群在安全性、遗传性等方面是否存在差异。
因此,本文主要对ICSI引起的先天性畸形、表观遗传性疾病、染色体异常、不孕不育、代谢性疾病及癌症等方面的研究进行综述,以期为生殖中心ICSI的规范化操作提供相关依据。
先天性畸形是指先天性结构或功能异常,可能由遗传或多种因素引起,但多数情况下病因不明。
2015年在加州进行的一项回顾性队列研究发现,当应用于由非男性因素引起的不孕症时,与试管婴儿相比,ICSI增加了自闭症的风险。
此外,美国国家辅助生殖技术中心监测系统1996-20年的数据显示,与传统试管婴儿相比,ICSI出生的新生儿伴随着出生体重率较低、多胎率较低。然而,男性和非男性不育症在着床率、妊娠率、流产率、早产率和低出生体重方面没有显著差异。
Tararbit等人发现,在ICSI出生的新生儿与法洛四联症风险显著相关,而与其他先天性心脏病风险无关。
LacamaraMetaal。通过系统回顾和荟萃分析发现,ICSI单胎妊娠出生的新生儿发生先天性畸形的风险高于自然出生的新生儿。同时,研究结果也表明辅助生殖技术(ART)存在相关风险,包括配子体操作、胚胎冻融等。先天性畸形的发生除了与父母特征有关的因素,如母亲或父亲的年龄、男性不育外,还与社会经济状况、孕期使用的药物、诱导卵巢过度刺激的方法等有关。
然而,朱等人发现,无论是单胎还是双胎,试管婴儿和ICSI的新生儿出生缺陷发生率没有显著差异。在评估冻融胚胎移植(FET)新生儿时,试管婴儿新生儿和ICSI新生儿的出生缺陷风险没有统计学差异。对于存在AZF微缺失的患者,ICSI也可以获得良好的临床妊娠结局,并且ICSI患者与非ICSI患者在新生儿结局方面没有显著差异。
Jwa等没有发现ICSI出生的新生儿相关的先天畸形风险增加,即使我们分析ICSI获得的冻融胚胎和不同发育阶段的移植胚胎,我们也得出了相同的结论。
综上所述,ART辅助妊娠与先天性畸形风险的关系仍不明确,可能与个体异质性导致的畸形总数低、研究设计的针对性、选择偏倚和Meta分析的局限性有关。鉴于患者的疾病和ICSI指征也可能与畸形风险有关,将较高的遗传风险完全归因于ICSI似乎有些牵强。
表观遗传学是指DNA序列没有改变,但基因表达发生了遗传性改变,即基因型没有改变,但表型发生了改变。表观遗传学主要通过DNA修饰、蛋白质修饰和非编码RNA调控来调控基因表达。
Choux等人通过前瞻性研究比较了试管婴儿/ICSI与自然妊娠的单次妊娠结局,发现试管婴儿/ICSI
SI胎盘样本中一些转位因子和印迹基因发生了甲基化和转录改变,表明IVF/ICSI可能会导致胎盘表观遗传改变。研究表明,IVF/ICSI与H19甲基化显著降低、IGF2和SNRPN甲基化显著升高相关,而印迹基因表达异常和DNA甲基化可能与印迹障碍和其他生长发育相关疾病有关,需要进一步调查ART对健康的长期影响。
在不育男性检查中发现印迹基因GTL2和H19异常表达,表明男性不育与精子中印迹位点甲基化异常相关,一些少精子症患者精子中存在的印迹位点甲基化异常现象,通过ICSI能够遗传给后代。
Hattori等研究认为,与ART相关的印记障碍可能倾向于在受精后不久出现,即在表观基因组最脆弱的时候发生,并可能受到ICSI操作技术及受精卵培养基组分的影响。外源性促性腺激素刺激引发的卵巢相关激素改变和成熟卵母细胞的采集均可导致ART助孕新生儿的表观遗传障碍或印迹缺陷风险的增加。
此外,受精操作和胚胎培养条件可能会改变DNA甲基化状态,从而增加印迹障碍的风险。
研究人群和组织样本的异质性以及不同的实验室操作方法可能导致了模棱两可的结果。但显而易见,虽然自然受孕的新生儿和ART受孕的新生儿之间确实存在着印迹和表观遗传的差异,但这种差异对其生长发育的影响是微乎其微的。
ICSI已成为治疗男性不育症的首选方法,但由于不育患者的精子染色体异常频率升高,妊娠头3个月的染色体非整倍体率可能会增加。染色体分离异常会引起成熟生殖细胞的染色体异常,并导致胚胎染色体异常。事实上,非整倍体和染色体结构畸变是导致受精失败、植入失败、自然流产、死胎、先天性畸形以及精神和行为功能障碍的主要因素。因此,不育夫妇进行ICSI治疗时,后代染色体异常的风险可能会增加,因为这种技术通过注射染色体异常精子会使染色体非整倍体遗传给下一代。
男性因素不育治疗中,ICSI助孕可以提高受孕成功率,但也增加了非整倍体和染色体结构重排的发生率,导致妊娠率和着床率偏低而流产率偏高。
一般来说,通过ICSI受孕的后代染色体异常发生率偏高,特别是后代性染色体非整倍体的风险比自然受孕和IVF受精的后代更高;但Belva等研究发现,ICSI出生新生儿核型异常率为3.2%,主要与大量新发常染色体异常有关,而非与性染色体异常有关;在产前和产后取样的联合组中,供卵公司当选助孕发现了1.9%的新生儿染色体异常率且高于一般人群,这与父亲的精子数量有关。
由于以上结果均出自男性不育症文献,因此有理由认为ICSI出生新生儿的染色体异常风险与不育父亲的低质量精子有关,而非ICSI技术本身。
ICSI自1992年诞生以来,至今才有20多年,对ICSI出生后代的生育状况检测尚有诸多不便。因为男性不育可能会损害睾丸间质细胞功能和降低血清睾丸激素水平,而3月龄时垂体-睾丸轴暂时活跃,因此3月龄的婴儿血清睾丸激素可以作为ICSI成年生殖功能的预测指标,据此可以比较ART出生的婴儿和自然受孕婴儿的睾丸功能。
研究显示:ICSI出生男孩和IVF出生男孩的血清生殖激素[FSH、LH、抑制素B和睾酮(T)]水平无显著性差异;因男性因素不育采用ICSI出生男孩的血清总T和游离T水平显著低于自然受孕出生男孩,而LH/T比率高于自然受孕出生男孩;因女性因素不孕采用IVF助孕出生男孩和自然受孕出生男孩的血清生殖激素比较无显著性差异;提示ICSI出生男孩的睾丸间质细胞功能受损,可能遗传自父亲,因此成年后需进行生殖健康检查。
Catford等研究发现,与同龄的正常男孩相比,因男性因素不育采用ICSI出生的3月龄男孩的血清T较低,LH/T比率较高;ICSI出生的年轻成年男性精子发生障碍,精液质量下降,还有较高的FSH水平和较低的抑制素B水平。
Belva等研究发现,ICSI出生男孩的青春期内分泌功能正常,但唾液T水平以及抑制素B水平等在成年早期不正常,并且ICSI出生青年男性的精液质量和数量均有所下降;通过ICSI助孕导致精子发生异常的代际遗传可能性有待进一步研究。
Y染色体微缺失通过ICSI传递给男性后代,导致其有很高的不育风险,如核型为inv(9)(p11q13)就可以通过ICSI传给后代;某些Y染色体微缺失,包括最常见的gr/gr微缺失,不一定会导致后代男性不育,但会增加不育的风险。Y染色体缺失的男性患者其女性后代不会增加患先天性异常或不孕症的风险。因此,对Y染色体微缺失男性不育患者行ART治疗时,可以进行特定的产前诊断(包括胚胎植入前遗传学诊断),以筛查胎儿性别或者确定是否存在Y染色体微缺失。
ART出生的女性后代其生育状况的数据很少。有研究显示,ART出生的18~22岁女性与自然受孕出生的女性对照组相比,两组间血清抗苗勒管激素、FSH水平及窦卵泡计数比较均无显著性差异。
以上研究表明,ICSI出生的男性后代可能会存在源自父系的生育能力缺陷,而ICSI出生的女性后代因现有资料太少,无法对其生育能力作出任何推测。
ART过程包括卵巢刺激、配子操作和胚胎培养等,供卵公司当选助孕都发生在基因组甲基化模式建立的关键窗口期。有研究者认为,DNA甲基化的改变会影响基因转录调控,并可能增加儿童和成人患心脏代谢疾病的风险。
肥胖或超重妇女的胚胎常常表现出发育和代谢状况不佳,究其原因,肥胖或超重妇女的卵母细胞比正常女性的卵母细胞要小,供卵公司当选助孕发育成囊胚期的概率降低,为促进其发育,滋养外胚层的细胞数量相应减少,从而对着床和胚胎产生负面影响;这些胚胎也表现出明显的代谢变化,葡萄糖消耗减少、氨基酸代谢改变、甘油三酸酯水平增加等,可能对后代有潜在的不良影响。
在胚胎发育过程中,胚胎所处的微环境若发生根本性的变化,可能会导致心脏代谢途径发生永久性的改变。供卵公司当选助孕
Kosteria等通过血清蛋白质组学分析发现ICSI出生的孩子中有19个高表达蛋白和3个低表达蛋白,大多数过表达蛋白与急性期反应、凝血、补体通路激活以及铁和脂代谢有关,提示亚临床不良的心脏代谢特征。
Vlachopoulos等研究发现,ART后代中血清前蛋白转化酶枯草溶菌素/Kexin9型(PCSK9)水平随着年龄的增长而增加,提示心血管风险的增加可能与其导致的血脂状况的逐渐恶化有关;与ICSI相比,IVF治疗伴随较高水平的脂蛋白a[Lp(a)]。
其他研究表明,在IVF/ICSI出生的后代中,新生儿、婴儿和儿童的生长发育与血压呈正相关,儿童生长与血管内皮细胞功能呈负相关。ICSI出生的男性后代其体内高密度脂蛋白(HDL)的平均浓度较低,而代谢综合征的其他标志物则不受受孕方式的影响。
丹麦的一项调查研究显示,1996至2015年出生儿童中,FET出生儿童与自然生育的儿童患癌比例分别为44.4/100000和17.5/100000,两者间有统计学差异。
一项系统回顾性分析显示,与自然受孕的后代相比,ART出生后代的患癌风险总体增加;在对癌症类型的分析中发现,ART出生后代罹患特定类型癌症的风险有所增加,包括肝母细胞瘤和横纹肌肉瘤、神经系统肿瘤、恶性上皮肿瘤、白血病以及霍奇金淋巴瘤。
也有研究发现,有生育问题女性的后代患癌症的风险总体上有所增加,这可能与母亲遗传有关;是否存在其他潜在的致癌因素还未可知,有可能先天因素才是(儿童)癌症的最重要原因而非ART技术所致。
然而Spaan等研究发现,与自然受孕的儿童或与普通人群相比,ART出生的后代总体患癌风险并没有增加,ICSI或FET出生的儿童患癌风险有轻微但不显著的增加;与自然受孕的儿童相比,ART受孕的儿童发生淋巴细胞白血病和黑色素瘤的风险无显著增加。
不同类型的癌症可能有不同的病因,尽管ART治疗后出生的儿童总体患癌风险没有增加,但某些特定类型的癌症发生风险可能会有所增加。
在ART分层分析中,供卵公司当选助孕ICSI和常规体外受精儿童间的癌症发生率无显著性差异。
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