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男性生育力保护学科的现状与展望

唐文豪 姜辉

国际生育力保护协会(The International Society for Fertility Preservation, ISFP)成立未到14年,中华预防医学会生育力保护分会(Chinese Society for Fertility Preservation,CSFP)成立还未到周年,所以生育力保护是生殖医学领域新兴的学科分支。

女性生育力保护主要集中在肿瘤患者冷冻保存卵巢组织或卵母细胞。相对于女性生育力保护,男性生育力保护更成熟,因为有人类精子库这一成熟的技术平台、男性手淫取精安全无创,精子含水量较少,故较卵母细胞耐冻。但生育力保护毕竟是一门新兴学科,公众认识不多,还需加强宣传,扩大临床应用以便让更多的患者受益。同时,还要不断发展冷冻保护技术,特别是要对稀少精子甚至单个精子进行更安全有效的冷冻保护,另外还要关注男性生育力保护过程中的伦理学问题。

一、男性生育力保护学科现状

1.生育力保护的相关概念:生育力保护(fertility preservation)是指使用手术、药物或者实验室措施对处于不孕或不育风险的成人或者儿童提供帮助,保证其产生遗传学后代的能力[1]。这些不孕或不育风险主要包括医疗过程中或环境中的生殖腺毒性药物或物质和累及生殖器官的疾病。

生育力保存是指将精原干细胞或者精子(睾丸、附睾或精液里)冷冻保存起来。生育力保护概念范畴更广,除了生育力保存之外,还应该包括生活方式调整、补充生育相关维生素、放疗过程中性腺保护和通过促性腺激素释放激素类似物进行性腺保护等。

自精冻存是指将精子(睾丸、附睾或精液里)冷冻保存起来,是目前临床上最主要的生育力保存措施,精原干细胞冻存目前尚处于实验室阶段。

2.生育力保护学科发展历史:生育力保护学科是生殖医学领域里一门新兴的、快速发展的学科分支,近几十年来,越来越多的学术会议和研究都关注生育力保护,2006年9月ISFP成立,2019年5月18日CSFP在北京成立。

国外将生殖医学分为5个分支,第一分支是临床上常用的辅助生育技术,如体外受精胚胎移植技术(in vitro fertilization and embryo transfer, IVF-ET)或宫腔内人工授精(intrauterine insemination, IUI)等,此类技术治疗的患者能产生正常的精子和卵母细胞,但由于先天性或后天性原因导致生殖系统解剖或生理方面改变,无法自然受孕,需要借助于手术、促排卵和实验室技术等达到生育目的。第二分支使用的技术和第一分支是一样的,只是由于患者一方不能产生生殖细胞或者有严重遗传疾病需要接受赠精或赠卵的。第三分支是胚胎植入前遗传学检测技术(preimplantation genetic test, PGT),包括植入前遗传学诊断技术(pre-implantation genetic diagnosis, PGD)和胚胎移植前遗传学筛查(preimplantation genetic screening, PGS)等,因为患者有遗传疾病或者非整倍体等情况下,需要采用此类技术。第四分支是利用基因技术,目前主要在实验室和畜牧业进行,然而由于伦理学原因未应用于人类的生殖技术,但此类技术中干细胞技术或者去分化体细胞技术还是在生殖医学中有一定应用前景的。第五分支就是最近发展起来的生育力保护技术,利用生育力保护技术进行生殖细胞和胚胎保存,这尤其对于不愿意接受赠精或者赠卵的患者具有重要意义。

生育力保护学科的出现和发展主要是由于生育力保护技术的进步和生育力保护的主要需求对象增加,即肿瘤患者发病年轻化和生存率的逐年提高。

(1)男性生育力保护技术的进步。生育力保护技术主要有四种,但只有自精冻存是目前临床上应用的成熟技术。自精冻存技术发展成熟,并经历了漫长的历史过程。陈振文主编的《辅助生殖男科技术》一书记载[2],Spallanani在1776年最早研究了冰雪对于人类精子的影响,Montegazza在1866年发现人类精子经过-15℃冷冻后仍有部分存活,并首次提出人类精子库的概念。但直到1949年英国科学家Polge等发现甘油这一有效的冷冻保护剂后,人类精子冷冻保存技术才逐渐成熟,开始走向临床应用[3]。1954年,美国科学家Sherman等[2]利用干冰(-78℃)冻储精子,复苏后为5名妇女实施人工授精,并成功生下3名健康婴儿;其后Sherman等将精子冷冻在液氮中,改进了冷冻方法,从而建立起较成熟的精子冷冻保存技术。

(2)肿瘤患者发病年轻化和生存率的逐年提高。目前,美国每年新增年轻肿瘤患者(15~19岁)1万多[4],中国年新增肿瘤患者约390万[5],并且也呈年轻化趋势。随着医学的进步,特别是系统化治疗和化疗方案的改进,肿瘤患者的生存率逐年提高,现在50岁以下肿瘤患者5年生存率接近80%[4],但这些治疗方法也对患者的很多器官造成永久性的损伤,其中男性生殖系统对于放化疗是比较敏感的,所以不育是肿瘤治疗后的常见副作用。在解决生存问题之后,越来越多的肿瘤患者关注生活质量的提高,包括想拥有遗传学的后代。

3.男性生育力保护适用人群:(1)肿瘤患者。肿瘤患者是生育力保护技术重要服务对象。多数化疗药物会影响生育,其中烷化剂和铂类化疗药物对生育力影响最大[6],估计大约一半左右的男性在化疗结束后出现少精子症[7]。放疗也会影响男性生育力,包括前列腺和睾丸的放疗会导致男性丧失生育力,当然这还取决于放疗的剂量[8]

(2)从事可能影响生育能力的职业。可能影响男性生育力的职业有纺织业、印刷业、干洗业、农业、军队和医疗行业等。从事纺织业、印刷业和干洗业的人员可能接触到损害男性生育力的化学物质;从事农业的男性可能接触到除草剂和杀虫剂等;士兵则可能接触影响生育的放射性物质或化学物质等;医疗行业的工作人员,如临床医生或者临床检验师等,除了可能接触到雌激素类药物、气体麻醉剂和化疗药物等有生殖毒性的药物,还可能接触病原微生物(如乙肝病毒和人类免疫缺陷病毒等)。

(3)接受可能影响生育的治疗。患者由于治疗某些疾病,而不得不使用对生育干扰较大的药物;患者接受涉及睾丸或者性功能的手术,如前列腺切除术、腹膜后淋巴结清扫术等;输精管绝育术等。

(4)作为不育症的辅助治疗措施:无精子症患者进行睾丸穿刺取精或者附睾穿刺取精,剩余的精子,如果实验室技术成熟,可以进行冷冻保存,以避免反复睾丸穿刺或附睾穿刺造成的损伤。

4.男性生育力保护的手段与措施:男性生育力保护手段和措施主要包括利用精子冷冻保存技术进行自身精子冷冻保存(自精冻存技术)、通过促性腺激素释放激素类似物等进行性腺保护、睾丸异种移植和精原细胞分离技术和放疗过程中的性腺防护等,其中自精冻存技术最成熟,其余多数处于试验阶段。

5.男性肿瘤患者的生育力保护:肿瘤和肿瘤治疗对男性生育力都有影响。部分肿瘤患者在确诊时就是无精子症患者,其中睾丸肿瘤、白血病和淋巴瘤患者中无精子症发生率要更高些;放疗时产生的电离辐射对于处于各个年龄阶段男性肿瘤患者的性腺功能都有不利影响,其影响程度主要取决于放射线的剂量、放射野和放疗方案等;化疗会损伤男性生育力,损伤程度主要与化疗药种类、剂量和患者年龄等有关;睾丸肿瘤患者接受根治性睾丸切除术后生精细胞和睾丸间质细胞数量会降低,这将降低精子生成数量和睾丸储备能力,而一些其他肿瘤手术,如前列腺根治术、双侧腹膜后淋巴结清扫术和盆腔扩大手术等,可能会引起不射精或逆行射精,或者损伤输精管。

目前,关于男性肿瘤患者生育力保护临床咨询方面还没有公开发表的指南[9]。男性肿瘤患者生育力保护的咨询应贯穿患者肿瘤治疗前、中和后的整个过程,同时,男性肿瘤患者生育力保护是个敏感的话题,进行咨询时还需考虑患者的年龄、疾病的严重程度和遗传学风险等方面。

(1)肿瘤治疗前男性生育力保护的临床咨询。①精液冷冻的数量。精液冷冻数量主要取决于精液质量。精液质量主要与患者的健康情况、肿瘤类型以及禁欲时间有关。研究表明,肿瘤患者精液质量以及抗冻融能力比健康男性要差[10-11]

精液质量,尤其是每支冷冻管的精子数量或冷冻管数有重要临床意义,因为这可以预测将来患者采用何种辅助生育技术,如IUI、还是常规IVF或者卵胞浆内单精子显微注射技术(intracytoplasmic sperm injection, ICSI)。

②冷冻精液用于辅助生育治疗的方式。目前,文献还没有明确给出成功夫精人工授精(artificial insemination by husband, AIH)所需精子数量,但多数文献提示需要500万~1 000万前向精子运动总数(processed total motile sperm count, PTMC),目前多数实验室认为冷冻前PTMC应该1 000万以上,这样冷冻复苏后PTMC就会达到500万以上,从而能够进行IUI[12-14]。考虑到肿瘤患者的冷冻复苏率要低于正常男性,所以肿瘤患者冷冻前PTMC还应更高些。常规IVF的要求与IUI相似。如果PTMC低于上述标准,则建议分成小份进行冷冻并用于ICSI。

除了PTMC之外,还应该考虑获得成功妊娠所需的IUI周期以及生育孩子数量。研究表明,IUI成功率一般为8%~15%,大约6个IUI周期可获得一次成功妊娠[15],因此建议精液冷冻管数要够做6个周期IUI,此外还有1~2管用于做IVF-ICSI,如果考虑到二胎因素,还可以再额外冷冻足够管数的精子。

③ 肿瘤患者留取精液的方式。常规手淫方式留取精液是最简单的和无创的方式。不能利用常规手淫方式留取精液的成年肿瘤患者可以采用阴茎振动刺激(penile vibratory stimulation, PVS),或者电刺激取精方式(electroejaculation, EEJ),但EEJ一般需要全麻下。

部分患者还考虑在局麻下行睾丸穿刺取精术(testicular sperm aspiration, TESA)睾丸切开取精术(testicular sperm extraction, TESE)或经皮附睾穿刺精子抽吸术(percutaneous epididymal sperm aspiration, PESA)。

睾丸肿瘤患者可以通过切除的睾丸留取精子,在满足病理科医生肿瘤诊断以及肿瘤边界评估后,可以从剩余睾丸组织或者附睾寻找精子,又被称为onco-TESE。

④冷冻前精液检查。冷冻前排查传染病对于患者及其配偶都非常重要。

(2)肿瘤治疗过程中男性生育力保护的临床咨询。对于能够进行性生活的肿瘤患者,建议采取避孕措施,由于正确使用一种避孕措施,每百名女性中仍有几个人怀孕,因此,很多专家建议肿瘤治疗阶段采用两种避孕措施。

(3)肿瘤治疗结束后男性生育力保护的临床咨询。精液冷冻是比较安全的,资料表明,使用冷冻28年(行人工授精)[16-17]甚至40年(行试管婴儿)[18]精液可生育健康后代。除非患者确实生育力恢复正常或者肯定不再生育的,都应该继续冷冻精子。

二、男性生育力保护学科未来展望

生育力保护涉及到生殖医学、肿瘤学、放射医学、伦理学和基础医学等多个学科,具有广阔的发展前景。随着肿瘤发病率升高,生育力保护的需求巨大,男性生育力保护未来可期,以后的发展方向可能有以下几个方面。

1.生育力保护的技术不断进步:(1)精子冷冻保存技术。近年来,精子冷冻保存技术在精子冷冻保存的各个阶段都在不断进步,如精子冷冻前准备、冷冻保护剂的研究和新式冷冻包装技术以及解冻后的处理等。

精子冷冻保存技术的主要进展在于对于稀少精子,甚至单个精子都能进行冷冻保存,这些技术主要有卵透明带内微量精子冷冻法(empty zonapellucida)、微滴法(microdroplets)、显微注射针冷冻法(ICSI pipette)、球形团藻微量精子冷冻(volvox globator spheres)、藻酸盐微囊冷冻法(alginate beads)、冷冻环玻璃化冷冻(cryoloop)、琼脂糖微球法(agarose microspheres)、麦管微量精子冷冻(straws)和改良微量精子冷冻法等[19-23],但都存在不足之处。目前,还没有任何一种技术经过循证医学证明其既可避免交叉感染,又能获得很高的冷冻保护率。因此,需要研究者不断在精子冷冻保存技术方面进行不断探索。

(2)睾丸异种移植和精原细胞分离技术。睾丸异种移植和精原细胞分离技术主要有精原干细胞培养和移植(SSC culture and transplantation)、睾丸重塑(de novo testicular morphogenesis)、睾丸组织同种移植和睾丸组织异种移植(testicular tissue grafting and xenografting)、睾丸组织培养(testicular tissue organ culture)、多能干细胞技术(pluripotent stem cell technology)等[24-27],这些技术都至少在一种动物模型上产生有功能的精子。目前,这些技术或处于动物实验阶段或处于临床试验阶段,随着技术发展,将来有可能应用于临床。

2.伦理学需不断探讨:从社会学和伦理学等方面考虑生育力保护技术的适用人群和排除人群,以及生育力保护技术对于患者和患者家庭的影响。原中华人民共和国卫生部于2003年颁布了《人类辅助生殖技术和人类精子库伦理原则》(卫科教发[2003]176号)[28]。其中关于精子库的伦理原则包括有利于供受者的原则、知情同意的原则、保护后代的原则、社会公益原则、严防商业化的原则和伦理监督的原则等,但在临床实践中还是不断遇到新的伦理学问题,如在精液保存期间,若保存者意外或因病去世,保存的精液如何处理;植物人、濒临死亡患者、刚刚死亡患者的家属要求保存精子,是否可行;精液保存到期后,冷冻精液如何处理等,需要依据《人类辅助生殖技术和人类精子库伦理原则》等,根据实际情况,不断探索和解决这些新的伦理问题。

3.加强宣传扩大临床业务满足人民群众的需要:(1)加强宣传。2006年和2013年美国肿瘤学会指南中都建议对于处于生育阶段的肿瘤患者进行生育力保护方面的咨询和评估[29-30],此外,肿瘤患者也开始重视生育力保护问题,但很多医生在肿瘤治疗前并未向患者谈及生育力保护问题,Forman等[31]的调查表明,45%的医生未向患者提及生育力保护问题,即使美国临床肿瘤协会指南发布后,仍有相当比例医生未向患者提及该问题。造成这一局面的原因,除了有些医生对于美国临床肿瘤协会2006和2013版指南不熟悉之外,还有缺乏医患之间的沟通、沟通时间有限、生育力保护的费用高昂、医患忌讳谈论这方面问题以及患者需要立即开始肿瘤治疗等。

目前,中国多数患者和临床医生对男性生育力方面知识更是极度缺乏,今后更应加强对临床医生和患者进行男性生育力保护方面的宣传,从而让更多患者受益。

(2)扩大临床业务满足人民群众。生育力保护主要在人类精子库这一技术平台。1960年,美国建立了世界上首个人类精子库,随后很多国家也相继建立了人类精子库[2]。中国第一家人类精子库是由原湖南医学院(现中南大学)卢光琇教授于1981年建立,截至目前,中国共有27家人类精子库[2],还有几家人类精子库在筹建中,但国内精子库主要开展供精业务,开展自精冻存业务的精子库很少,且业务规模一般不大。因此,建议更多人类精子库开展自精冻存业务,并扩大业务规模,以便让更多患者受益。

生育力保护学科是一门新兴的学科,ISFP成立不到14年,CSFP成立未满周年,生育力保护学科充满朝气,大有可为,但尚需加倍努力,不断发展和完善男性生育力保护这一学科。

参考文献

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基金项目:第二次青藏高原综合科学研究(2019QZKK0607)

作者单位:100191 北京,北京大学第三医院泌尿外科,北京大学第三医院男科中心,北京大学第三医院人类精子库

通讯作者:姜辉(jianghui55@163.com)

(收稿日期:2020-04-09)