精子 DNA 碎片指数对体外受精 - 胚胎移植妊娠结局及胚胎发育的影响

来源期刊：广州医药 | 389-395 发布时间：2026-03-20 收稿时间：2026/5/8 17:38:27 阅读量：64

作者：: 刘慧,

蔡迁,

李玉雯,

宋雪梅,

李园园,

关键词：: 精子DNA碎片指数体外受精-胚胎移植妊娠结局胚胎发育活产率; sperm DNA fragmentation index in vitro fertilization-embryo transfer pregnancy outcome embryo development live birth rate

DOI：: 10. 20223 / j. cnki. 1000-8535. 2026. 03. 018

收稿时间：: 2025-07-14
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目的探讨精子DNA碎片指数（DFI）对体外受精-胚胎移植（IVF-ET）胚胎发育及妊娠结局的影响，为优化男性生育力评估及辅助生殖治疗策略提供依据。方法回顾性分析2023年1月—2024年1月于徐州市妇幼保健院接受IVF-ET治疗的126对不孕夫妇，根据男方DFI检测结果分为低碎片组（DFI≤15%，n=42）、临界组（15%＜DFI＜30%，n=45）和高碎片组（DFI≥30%，n=39）。比较三组患者受精相关指标、胚胎发育指标及妊娠结局指标的差异，并分析DFI与各指标的相关性。结果低碎片组双原核率（2PN）率、优质胚胎率及囊胚形成率均高于临界组和高碎片组（P＜0.001），低碎片组1PN率、多PN率均低于临界组和高碎片组（P＜0.001）；三组种植率、临床妊娠率、早期流产率比较差异无统计学意义（P＞0.05），但高碎片组活产率低于低碎片组（P＜0.05）。相关性分析结果表明，DFI与优质胚胎率（r=-0.412，P＜0.001）、囊胚形成率（r=-0.387，P＜0.001）、活产率（r=-0.287，P=0.012）呈负相关，与早期流产率（r=0.206，P=0.059）、种植率（r=-0.215，P=0.058）、临床妊娠率（r=-0.203，P=0.072）无显著相关性。结论精子DNA碎片指数是影响IVF-ET胚胎发育及妊娠结局的重要因素，高DFI主要通过降低胚胎发育潜能及增加流产风险导致活产率下降，临床需对高DFI患者进行干预以改善治疗结局。

Objective To investigate the impact of sperm DNA fragmentation index（DFI）on embryo development and pregnancy outcomes of in vitro fertilization-embryo transfer（IVF-ET），and to provide a basis for optimizing male fertility assessment and assisted reproductive treatment strategies．Methods A retrospective analysis was performed on 126 infertile couples undergoing IVF-ET treatment at the Reproductive Medicine Center of Xuzhou Maternal and Child Health Hospital from January 2023 to January 2024．According to the male DFI test results，they were divided into three groups：low fragmentation group（DFI≤15%，n=42），critical group（15% ＜ DFI ＜ 30%，n=45），and high fragmentation group（DFI≥30%，n=39）．Differences in fertilization-related indicators，embryo development indicators，and pregnancy outcome indicators were compared among the three groups，and the correlation between DFI and each indicator was analyzed．Results The 2 pronuclei rate（PN）rate，high-quality embryo rate，and blastocyst formation rate in the low fragmentation group were significantly higher than those in the critical and high fragmentation groups（P＜0.001）．The 1PN rate and multi-PN rate in the low fragmentation group were significantly lower than those in the critical and high fragmentation groups（P＜0.001）．There was no significant difference in the three groups of implantation rate，clinical pregnancy rate and early abortion rate（P＞0.05），but the live birth rate of high fragment group was significantly lower than that of low fragment group（P＜0.05）．The results of correlation analysis showed that DFI was significantly negatively correlated with the rate of high quality embryos（r=-0.412，P＜0.001），blastocyst formation rate（r=-0.387，P＜0.001）and live birth rate（r=-0.287，P=0.012），but not with the rate of early abortion（r=0.206，P=0.059），implantation rate（r=-0.215，P=0.058）and clinical pregnancy rate（r=-0.203，P=0.072）．Conclusions Sperm DFI is an important factor affecting embryo development and pregnancy maintenance in IVF-ET．High DFI leads to a decrease in live birth rate mainly by reducing embryo developmental potential and increasing the risk of early abortion．Clinically，early intervention is needed for patients with high DFI to improve treatment outcomes．

据世界卫生组织数据显示，全球育龄人口中有15%夫妇存在生育问题，其中男性因素约占50%^［1］。随着辅助生殖技术的快速发展，体外受精-胚胎移植（in vitro fertilization and embryo transfer，IVF-ET）已成为解决不孕不育问题的核心手段之一^［2-3］。然而，尽管技术不断优化，IVF-ET的临床妊娠率仍受多种因素制约，约30%~40%的患者面临治疗失败^［4］。近年来，精子质量评估从传统的精液常规指标（如精子浓度、活力、形态）向多维度延伸，其中精子DNA碎片指数（DNA fragmentation index，DFI）作为反映精子遗传物质完整性的关键指标，逐渐成为研究热点^［5］。精子DNA碎片是指精子在形成过程中因氧化应激、环境因素、高温或遗传因素等导致的DNA单链或双链断裂^［6］。目前临床多以DFI≤15%为正常范围，15%＜DFI＜30%为临界值，DFI≥30%视为高碎片状态^［7］。研究表明，精子DNA不仅是遗传物质的载体，越来越多的研究表明其完整性直接影响受精率、胚胎发育潜能及妊娠结局^［8］。例如，高DFI可能通过影响精卵结合、胚胎分裂及基因组稳定性，导致受精率降低、优质胚胎率下降及流产风险增加^［9］。但值得注意的是，现有研究结论仍存在争议：部分学者认为DFI与IVF-ET的临床妊娠率、种植率相关^［10］，而另一部分研究则指出，经密度梯度离心等精液优化处理后，DFI对胚胎发育及妊娠结局的预测价值有限^［11］。在此背景下，明确精子DNA碎片指数对IVF-ET妊娠结局及胚胎发育的具体影响机制，对于优化男性生育力评估、改善辅助生殖治疗策略具有重要临床意义。然而，既往研究结论不一，其争议核心在于传统“处理前”DFI评估的预测价值有限，以及DFI对妊娠不同阶段（如胚胎发育、着床、流产）的影响存在阈值效应和情境依赖。近期观点指出，经精液优化处理后的精子DFI，可能比原始精液DFI具有更高的临床预测价值，这为评估范式从“静态”向“动态”转变提供了新方向^［12-13］。本文探讨DFI与IVF-ET关键指标的关联性，旨在为临床精准预测妊娠结局提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究为回顾性研究，连续纳入2023年1月—2024年1月于我院生殖医学中心首次接受IVF-ET治疗的不孕夫妇，所有病例为连续入组，无选择性排除。纳入标准：（1）女方年龄22~38岁，月经周期规律（25~35 d），基础性激素［卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）、黄体生成素（luteinizing hormone，LH）、雌二醇（estradiol，E₂）］水平正常；（2）男方禁欲2~7 d后采集精液，精液常规分析按照指南^［14］（精子浓度≥15×106 /mL，前向运动精子率≥32%）；（3）夫妇双方自愿参与研究。排除标准：（1）合并严重心、肝、肾等系统疾病或自身免疫性疾病；（2）有明确遗传病史（如染色体异常、Y染色体微缺失）；（3）诊断为输卵管因素、排卵障碍或不明原因不孕。根据DFI检测结果将男方分为三组：低碎片组（DFI≤15%，n=42）、临界组（15%＜DFI＜30%，n=45）、高碎片组（DFI≥30%，n=39）。本研究经医院伦理委员会批准（伦理号：XZFYSZ2024-002K-01J）。

1.2 研究方法

1.2.1 精子DNA碎片指数检测男方于取精日禁欲2~7天，通过手淫法采集精液，37 ℃液化30 min后，采用精子染色质结构分析检测DFI。具体步骤：取50 μL液化精液与400 μL酸性溶液（0.1% Triton X-100，0.15 mol/L NaCl，0.08 mol/L HCl，pH 1.2）孵育30 s，破坏DNA双链；加入1.2 mL吖啶橙染色液（含6 μg/mL吖啶橙，0.1 mol/L Na₂HPO₄，1 mmol/L EDTA，0.15 mol/L NaCl，pH 6.0）避光染色5 min，流式细胞仪（BD FACSCalibur）检测，计算DFI（DNA断裂的精子/全部精子）。

1.2.2 IVF-ET流程在月经周期第2~3 d启动促性腺激素（Gn，如重组人促卵泡激素α/β，规格涵盖75~600 IU）治疗，每日皮下注射剂量为200~375 IU。于促排卵周期第4~6 d或当主导卵泡直径达12~13 mm，开始每日添加促性腺激素释放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）拮抗剂（如西曲瑞克/加尼瑞克，0.25 mg/支）至触发排卵日（扳机日）。治疗期间根据卵泡生长动力学参数及血清E2浓度动态调整Gn剂量，每日调整幅度为25~50 IU。当1~2个优势卵泡直径达到或超过18 mm且卵泡发育同步性良好时，给予注射用绒促性素（human chorionic gonadotropin，HCG，5 000 U/支）10 000 U肌内注射以诱导卵母细胞最终成熟，36 h后行卵泡穿刺取卵术。

1.3 观察指标

（1）受精相关指标：双原核率［（2 pronuclei rate，2PN），（2PN数/MII卵数×100%）］。

（2）胚胎发育指标：优质胚胎率（第3天优质胚胎数/2PN数）、囊胚形成率（总囊胚数/2PN数）。

（3）妊娠结局指标：种植率（种植胚胎数/移植胚胎数）、临床妊娠率（B超见孕囊例数/移植总周期数）、早期流产率（流产例数/移植总周期数）、活产率（活产周期数/移植总周期数）。

（4）活产患儿结局：早产（妊娠满28周不足37周）、低体质量（体质量不足2 500 g）、畸形。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0统计软件。计量资料以

表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两间比较采用LSD法；计数资料以n（%）表示，间比较采用χ ² 检验或Fisher确切概率法。相关性分析前采用Shapiro-Wilk检验验证数据正态性，符合正态分布者采用Pearson相关分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料对比

三组年龄、不孕年限、基础FSH、BMI对比差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 一般资料对比（`x±s）

组别	女方年龄/岁	男方年龄/岁	不孕年限/岁	基础FSH/（IU/L）	BMI/（kg/m2）
低碎片组（n=42）	33.25±3.12	32.47±3.89	3.21±1.15	6.82±1.23	22.13±2.05
临界组（n=45）	33.87±3.45	33.12±4.02	3.35±1.22	7.01±1.35	22.56±1.98
高碎片组（n=39）	34.12±3.67	33.54±4.15	3.42±1.31	7.15±1.42	22.89±2.11
F	0.706	0.412	0.287	0.398	0.256
P	0.495	0.663	0.751	0.673	0.775

2.2 患者受精相关指标对比

低碎片组2PN率高于临界组和高碎片组，（76.23±5.87）% vs （73.45±6.24）%、（70.12±7.03）%，P＜0.05；低碎片组1PN率（3.25±1.12）% vs （5.87±1.89）%、（8.56±2.14）%和多PN率（1.12±0.35）% vs（2.34±0.67）%、（3.78±0.92）%低于临界组和高碎片组（P＜0.05），具体见表2。

表2 患者受精相关指标对比（`x±s）

组别	2PN率/%	1PN率/%	多PN率/%
低碎片组（n=42）	76.23±5.87	3.25±1.12	1.12±0.35
临界组（n=45）	73.45±6.24*	5.87±1.89*	2.34±0.67*
高碎片组（n=39）	70.12±7.03*#	8.56±2.14*#	3.78±0.92*#
F	15.659	12.345	9.876
P	<0.001	<0.001	<0.001

注：与低碎片组，*P<0.05，与临界组相比，#P<0.05。

2.3 患者胚胎发育指标对比

各组间优质胚胎率、囊胚形成率、可用囊胚形成率比较差异均有统计学意义（P＜0.05），DFI越低，优质胚胎率、囊胚形成率、可用囊胚形成率越高，见表3。

表3 患者胚胎发育指标对比（`x±s）

组别	优质胚胎率/%	囊胚形成率/%	可用囊胚形成率/%
低碎片组（n=42）	50.34±8.12	60.67±7.35	50.21±6.54
临界组（n=45）	45.12±7.89*	55.21±6.84*	46.56±5.98*
高碎片组（n=39）	40.76±9.05*#	50.45±7.12*#	42.13±5.42*#
F	13.421	21.033	18.299
P	<0.001	<0.001	<0.001

注：与低碎片组，*P<0.05，与临界组相比，#P<0.05。

2.4 患者妊娠结局指标对比

各组间种植率、临床妊娠率、早期流产率比较差异无统计学意义（P＞0.05），各组间活产率比较差异有统计学意义（P＜0.05），见表4。

表4 患者妊娠结局指标对比 [n（%）]

组别	种植率/%	临床妊娠率/%	早期流产率/%	活产率/%
低碎片组（n=42）	21（50.00）	23（54.76）	2（4.76）	19（45.24）
临界组（n=45）	21（46.67）	24（53.33）	4（8.89）	14（31.11）*
高碎片组（n=39）	18（46.15）	21（53.85）	4（10.26）	7（17.95）*#
χ2	0.014	0.018	0.923	6.963
P	0.929	0.991	0.630	0.031

注：与低碎片组，*P<0.05，与临界组相比，#P<0.05。

2.5 活产儿结局指标对比

三组活产儿畸形为0，各组间活产儿早产、低体质量儿童占比差异无统计学意义（P＞0.05），见表5。

表5 活产儿结局指标对比 [n（%）]

组别	早产	低体质量
低碎片组（n=19）	2（10.53）	1（5.26）
临界组（n=14）	3（21.43）	2（14.29）
高碎片组（n=7）	2（28.57）	1（14.29）
χ2	2.876	1.543
P	0.237	0.462

2.6 DFI 与妊娠率及活产率的相关性分析

DFI与优质胚胎率（r=-0.412，P＜0.001）、囊胚形成率（r=-0.387，P＜0.001）、活产率（r=-0.287，P=0.012）呈负相关，与早期流产率（r=0.206，P=0.059）、种植率（r=-0.215，P=0.058）、临床妊娠率（r=-0.203，P=0.072）相关性未达统计学意义，见表6。

表6 DFI 与妊娠结局及胚胎发育的相关性分析

观察指标	r	P
优质胚胎率	-0.412	<0.001
囊胚形成率	-0.387	<0.001
种植率	-0.215	0.058
临床妊娠率	-0.203	0.072
早期流产率	0.206	0.059
活产率	-0.287	0.012

3 讨论

本研究结果表明，高DFI降低了的2PN率、优质胚胎率及囊胚形成率（P＜0.05），并导致活产率显著下降（低碎片组为45.24%，高碎片组为17.95%，P＜0.05），但对种植率、临床妊娠率无影响（P＞0.05）。本研究中，低DFI组的2PN率、1PN率、多PN率均高于临界组和高DFI组（P＜0.05），结果与既往研究^［15-16］一致。精子DNA完整性是保障精子功能的重要条件，DNA断裂可能通过以下机制影响受精：首先，DNA损伤可能导致精子顶体反应异常或膜表面受体表达障碍，从而降低精卵结合效率^［17］；其次，DFI升高常伴随氧化应激水平升高，过量活性氧可直接损伤精子线粒体膜，导致精子运动能力下降^［18］；最后，DNA碎片可能影响精子核蛋白组型转换，使精子核染色质凝聚异常，进而干扰原核形成及胚胎早期分裂^［19］。本研究中高DFI组了的2PN率降低，1PN率、多PN率升高，进一步支持了DFI不仅反映DNA损伤，还可能关联精子生成过程中的整体质量缺陷。

对胚胎发育指标的分析显示，低DFI组的优质胚胎率和囊胚形成率均高于高DFI组（P＜0.05），且DFI与二者呈负相关（r分别为-0.412、-0.387），研究结果与Yang 等^［20］研究一致。这一结果与“DNA完整性是胚胎发育的基础”理论相符：精子DNA断裂可能通过两种途径影响胚胎发育：一方面，未修复的DNA碎片可导致胚胎分裂期出现染色体非整倍体或基因表达异常，阻碍胚胎向囊胚阶段发育^［21］；另一方面，精子携带的DNA损伤可能激活胚胎内源性DNA修复机制，消耗胚胎发育所需能量，降低胚胎质量^［22］。也有研究结果表明，对胚胎发育指标的获卵数、MII卵母细胞、正常受精、卵裂、胚泡形成、高质量胚泡与DFI无相关性^［23］，考虑原因是DFI临界值差异导致，本研究中临界组（15%＜DFI＜30%）对胚胎发育指标的介于低碎片组和高碎片组之间，提示DFI可能存在“剂量效应”，即随着DNA损伤程度加重，胚胎发育潜能呈阶梯式下降。

本研究中，三组种植率、临床妊娠率和早期流产率无差异（P＞0.05），DFI与活产率呈负相关（r=-0.287），与周超等^［24］研究结果一致，国外Li等^［25］研究也支持此结果。但本研究结果与部分认为“DFI是临床妊娠率预测指标”的研究^［26-27］结论不一致，可能与以下因素有关：首先，在IVF-ET过程中，胚胎移植前的形态学筛选可能部分掩盖了高DFI胚胎的缺陷；形态评分良好的胚胎即使携带DNA损伤仍可能被移植，这可能导致种植率和临床妊娠率无差异；其次，本研究中精液经密度梯度离心优化处理，可能筛选出DNA相对完整的精子，从而降低了DFI对早期妊娠结局的直接影响^［28］。此外，活产率随DFI升高降低，本质上是早期流产率升高的结果，提示DFI对妊娠维持的影响可能大于其对妊娠建立的影响^［29］。

本研究，各组间活产儿的早产、低出生体质量及畸形发生率无显著差异（P＞0.05），与Wan等^［30］研究结果一致，可能原因如下：第一，本研究的活产样本量较小（高碎片组仅7例活产儿），统计效能不足；第二，胚胎期的DNA损伤可能通过母胎交互机制（如胎盘代偿作用）得到部分修复，从而降低了对胎儿后期发育的不利影响；第三，精子DNA碎片指数主要反映精子DNA的单链或双链断裂，而胎儿畸形更多与染色体数目异常或基因点突变相关，两者的病理机制存在差异^［31］。但需注意，本研究未对活产儿进行长期随访，DFI是否通过表观遗传调控影响子代远期健康（如代谢综合征、神经发育障碍）仍需进一步研究。

本研究存在以下局限性：（1）本研究为单中心回顾性设计，样本量（n=126）由研究期间内的连续病例决定，虽尽力控制了选择偏倚，但未能在研究前进行先验的样本量估计。因此，当前样本可能不足以检测到组间细微的差异，统计效能有限，结论有待更大规模的前瞻性研究验证；（2）未纳入女方年龄、卵巢储备等因素的交互作用分析；（3）排除了严重少弱精患者（精子浓度＜15×10⁶ /mL），这可能限制了本研究结论在男性因素不孕人群中的适用性。未来研究可扩大样本量，结合多种DFI检测方法，并深入探讨DNA损伤修复通路（如碱基切除修复、同源重组）在胚胎发育中的调控机制，为临床上通过抗氧化治疗（如维生素E、辅酶Q10）或精子筛选技术（如磁性激活细胞分选、生理性卵胞浆内单精子注射）降低DNA碎片指数、改善妊娠结局提供更精准的理论依据。

综上，精子DNA碎片指数是影响IVF-ET胚胎发育及妊娠维持的重要因素，高DFI主要通过降低精子功能、抑制胚胎发育潜能及增加早期流产风险导致活产率下降。临床实践中，建议对DFI≥30%的男性患者提前进行生育力干预，以改善辅助生殖治疗结局。

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