第一节 年龄与生育力
影响女性生育力的原因有很多，其中年龄对生育力的影响已经被广泛证实。高龄人群的生育力主要表现为以下几个特点：低妊娠率、高流产率、低辅助生殖技术成功率和高比例遗传病患儿出生率。
一、年龄对生育力影响的表现
（一）年龄对妊娠率的影响
对女性个体来讲，从青春期、性成熟期、绝经过渡期到绝境后期，每个阶段的生育力都逐渐降低，这是一个自然的生理过程。而对于整个育龄期妇女来讲，通过对19世纪人群的调查研究发现，30岁以上妇女的生育力明显下降，41岁（平均年龄）时生育力完全丧失。这一趋势在现代仍然存在，文献报道称，每月受孕率从31岁后逐渐降低，38岁妇女的每月受孕概率仅为30岁妇女的1/4。由于现代西方国家没有生育政策的限制，年龄对于生育力的影响体现得尤为明显。在试孕1年未孕的妇女中，35～44岁以上的妇女所占的比例（大于30%）是15～24岁妇女（6%）的5倍以上。排除了性交次数的减少和男方因素的干扰后，对接受供精的育龄期妇女的妊娠率研究也发现，妊娠率在年龄小于30岁妇女组要显著高于年龄大于35岁妇女组。这和近期许多流行病学的研究结果一致，即女性的生育力从30岁起开始下降，35岁以后下降尤为显著。
（二）年龄对流产率的影响
大约有50%的早期胚胎在着床前或刚刚着床就发生了早期流产，这部分生理学妊娠很难被意识到。而当确认为临床妊娠后，又有15%的妊娠结局为流产，且多数发生在妊娠前3个月。随着年龄的增长，流产风险增加，当年龄≥35岁时，流产的风险为20%左右，当年龄超过45岁时，流产风险可达50%。引起流产的原因很多，包括输卵管因素、子宫疾病、内分泌疾病等，其中胚胎染色体异常是最常见的流产原因，占60%。少于9%的异常染色体核型为45，X染色体单体，10%为三倍体，2%为染色体结构异常，而30%为染色体三体，即染色体三体是最常见的染色体异常类型。并且染色体三体在自然流产中的发病率逐年升高，通过一项对美国东部调查发现，在20年间，染色体三体发病率从22%增至42%，平均年龄从29岁增至34岁。而高龄和染色体三体的发病率紧密相关。其发病率在小于25岁的妇女中仅为2%，而在大于40岁的妇女中却高达35%。
（三）年龄对出生缺陷比例的影响
随着年龄的增长，先天异常的患儿出生比例也在增加。在已经出现的百余种染色体异常的胎儿中，最常见的是21-三体综合征，并且88%的21-三体综合征都来自于母方，仅有8%的21-三体综合征是来自于父方，剩余4%可能和胚胎发育过程中有丝分裂的异常有关。早在1993年，女方年龄和21-三体综合征之间的关系就已被证实，新生儿中大多数21-三体综合征患儿的母方年龄都超过35岁。而且年龄越大，生育染色体异常胎儿的风险就越大。当母方年龄小于24岁时，风险低于1/1 300；当母方年龄为35岁时，风险会迅速增至1/350；而当母方年龄为49岁时，风险高达1/25。
（四）年龄对辅助生殖技术妊娠结局的影响
辅助生殖技术虽然可以为不孕不育患者提供生育机会，但是其临床妊娠率和活产率仍然很低。2009年的一项对美国441个生殖中心的146 244个周期的妊娠结局统计发现，活产率不足1/3，且仍不能改善由于年龄导致的自然生育能力降低的情况。通过对大于35 000个IVF周期的研究发现，单胚胎移植的活产率在小于30岁、40～44岁和大于45岁的妇女中分别为24%、8%及3.5%。
综上所述，高龄妇女具有的以上特点都能表明年龄对生育力的影响。而年龄是通过什么样的机制对生育力产生影响的呢？通过对IVF 供卵周期的研究发现，当采用年轻妇女的卵子时，首先会明显提高活产率和降低流产率，据美国辅助生殖技术资料库数据显示，45～49岁之间和50岁以上的受卵者的活产率均可高达48%；其次是每个年龄段的活产率之间均没有统计学差异，即单囊胚移植的活产率均为55%。这些研究说明，卵巢功能减退是引起年龄相关生育力下降的最主要因素。
二、年龄对生育力影响的机制
（一）年龄对卵泡数量的影响
卵巢功能的减退可以体现在三个方面，其中之一即为卵泡数量的减少；原始生殖细胞是一种具有多种分化潜能的干细胞，对性腺发育起诱导作用。人类原始生殖细胞来源于卵黄囊尾侧的内胚层细胞，大约于胚胎第4～6周时开始游走进入生殖腺。到达卵巢后原始生殖细胞就改称为卵原细胞（oogonia）。原始生殖细胞在迁移途中及到达生殖嵴后迅速分裂，由胚龄10～15周时最初的1 000个原始生殖细胞分化增殖到约60万个卵原细胞，并继续增殖，因而卵原细胞遍布于卵巢皮质，是卵巢内繁殖分裂的干细胞。在胚龄15～20周，卵原细胞开始分化进入并停留在第一次减数分裂前期，此时称为初级卵母细胞（primary oocyte）。卵巢中只有5%的卵原细胞可以发育成活，其余绝大多数均走向闭锁。在第15～17周，卵泡细胞伸入卵母细胞间，卵母细胞间的相互联系消失，这些停留在减数分裂双线期的初级卵母细胞及环绕其周围的一层扁平的颗粒细胞一起，形成始基卵泡，在20周左右，始基卵泡的数量达到顶峰，为600万～700万个，组成卵巢的基本生殖单位-始基卵泡池（primordial follicle pool），主要位于皮髓交界区。而始基卵泡池内超过99.9%的卵泡都不会发育为优势卵泡，最常见的命运是闭锁。出生时，经历了快速闭锁后，新生儿期两侧卵巢有约70万～200万个始基卵泡，随后，始基卵泡闭锁的速率减慢，至青春期约有30万个，在40～50岁时只剩下数百个始基卵泡。在生育期（青春期至绝经期之间的30～40年），卵巢在下丘脑及垂体的调节下开始有周期性排卵，但妇女一生之中仅有400～500个卵泡可以发育成熟并排卵，其余的则发生闭锁。通过对卵泡池内卵泡数量经历的这一复杂的生理过程可以看出，卵泡数量随年龄增加而减少是引起生育力降低的主要原因。
（二）年龄对卵子质量的影响
伴随着女性年龄的增长和卵泡数量的降低，卵子质量也逐渐下降，这是年龄导致生育力降低的又一主要原因。评价卵子质量的重要指标是染色体异常的发生率。而年龄是目前已知的和染色体异常的形成紧密相关的因素之一。年龄超过35岁以后，非整倍体的卵子出现的比例显著升高，40岁以上的妇女的成熟卵子中50%～70%都存在染色体的异常，并且随着年龄的增长，生育染色体异常患儿的风险增大，在绝经前10年，该风险会随着年龄的增大呈现出指数增长。
1.非整倍体卵子的发生和黏连蛋白的减少有关
在人卵和鼠卵中的实验均发现，年长者的双线期卵泡分泌的减数分裂特有的黏连蛋白（REC8 和SMC1 β）会减少。并且黏连蛋白的水平和年龄呈负相关，年龄越大，对胎儿时期产生的黏连蛋白的损伤会逐渐增加，维持姐妹染色单体的交叉和粘连状态的能力也逐渐降低，使得越靠近端粒的姐妹染色体交叉的部位越容易发生异常分离，导致非整倍体卵子的形成。
2.非整倍体卵子的发生和减数分裂过程中纺锤体功能的异常相关
纺锤体调控检查点（spindle regulator mechanism or checkpoint）是保障减数分裂过程中纺锤体正常工作的关键因素，只有当所有的染色体都正确的排列在赤道板后，纺锤体调控检查点才启动减数分裂的继续进行。当纺锤体调控检查点的工作效率降低时，会在染色体尚未集合在赤道板时就允许细胞周期的进行，造成染色体的不均衡分离。研究发现，从35岁起染色体错误分离的频率会显著升高，这表明年龄的增大会引起纺锤体调控检查点的失效。
3.非整倍体卵子的发生和线粒体功能的失调相关
卵子是人体内最大的细胞，其发育、成熟要经过一系列复杂的过程。需要经过从细胞质成熟到细胞核成熟后才具备受精和进一步发育的能力。线粒体是卵子细胞质中含量最丰富的细胞器，在人类成熟卵子中大约含有20万个线粒体。线粒体作为细胞的“供能中心”，其结构以及分布在卵母细胞发育成熟过程中会出现显著的变化。颗粒细胞内也有一定数量的线粒体，在卵母细胞减数分裂的过程中，产生ATP并通过缝隙连接传输给卵母细胞，当卵子和精子结合形成受精卵后，线粒体DNA的复制会暂停，直到囊胚形成后又恢复复制；因此，充足的具有正常功能的线粒体在卵子成熟及其后胚胎发育的过程中发挥了极其重要的作用。而随着年龄的增大，线粒体的功能会逐渐被损害，文献表明颗粒细胞内有功能的线粒体的数目在年龄大于38岁的妇女体内明显减少。同样的，来自卵母细胞线粒体移植的研究证实，将年轻妇女的卵母细胞线粒体移植入老龄妇女的卵子细胞质，后者的ATP含量会明显升高，并改善了其卵母细胞及胚胎发育能力，可见细胞质线粒体的含量及活性不仅仅决定了卵子的质量，还影响卵子的受精和发育能力。
4.卵子质量和年龄相关的表观遗传学改变之间的关系
除了可以通过增加非整倍体的卵子发生率影响卵子质量外，年龄相关的表观遗传学改变也会降低卵子的质量。排卵后老化的卵子会使后代出现如生长发育迟缓、高频的自主活动和情绪化等先天缺陷，影响后代寿命。有学者推测这些改变可能和表观遗传学的改变相关。在小鼠模型中，通过对比年轻（6～8周）和年长（35～40周）母鼠来源的植入前胚胎和卵子的整体甲基化水平，发现随着年龄的增长，植入前胚胎和卵子的整体甲基化水平降低；相应的年长母鼠的卵裂率、囊胚形成率和妊娠率也随着下降。此外，在年长的母鼠体内，卵子特有的DNA甲基化转移酶和体细胞来源的DNA甲基化转移酶（DNMT1o和DNMT1s）的含量均降低，DNA甲基化转移酶相关蛋白的含量也减少。除DNA甲基化程度随年龄改变外，组蛋白赖氨酸位点的表观遗传修饰也发生了改变；文献报道称和年轻母鼠（2个月）相比，年长母鼠（10个月）来源的GⅤ期卵子和MⅡ期卵子内，H3K9me3/H3K36me2/H3K79me2/H4K20me2的甲基化水平显著降低。组蛋白的乙酰化水平随年龄也发生了改变，当3周大的母鼠MⅡ期的卵子的H4K12位点去乙酰化已经完成时，10个月大母鼠的MⅡ期卵子的H4K12位点仍有40%处于乙酰化的状态。在人卵中也发现了同样的改变；H4K12乙酰化水平在不同年龄来源的人卵中存在差异，年龄越大，H4K12位点乙酰化的卵子数量越多；而H4K12位点的去乙酰化水平降低会增加染色体的错配，使得非整倍体卵子数增加，影响卵子质量。
（三）年龄对神经内分泌的影响
即使在卵泡数量充足的情况下，年龄还可以通过对神经内分泌系统的影响，引起激素水平的改变，改变月经周期，影响生育力。正常的月经周期平均为28天，并且在个体间差异很小，主要包括黄体卵泡过渡期（即月经期）、卵泡募集、优势卵泡选择、排卵、黄体形成、黄体退化6阶段循环往复，对这一精密过程的调控需要依赖于下丘脑-垂体-卵巢轴。虽然卵巢池内经历了复杂的皱缩过程，但卵巢功能的减退很少能被注意到，只有当月经周期表现为不规律时，才会开始被意识到；然而在引起月经周期不规律之前，年龄即可通过对下丘脑-垂体-卵巢轴的影响，使卵泡期缩短2～3天。月经周期的长短和妊娠率及活产率成线性相关，相比于月经周期小于26天的妇女，月经周期大于34天妇女的妊娠率明显增高，这主要是由于随着年龄的增长，FSH会逐渐升高。并且在FSH升高的初级阶段，仍然表现为规律的月经。正常情况下FSH是从黄体晚期开始升高，到卵泡期早期时达到顶峰，随后由于优势卵泡的出现而逐渐下降；而FSH过快的升高会使早卵泡期FSH迅速达到顶峰，缩短了卵泡的募集时间，使优势卵泡的筛选提前，同时也加快了卵巢池的皱缩。有学者认为，FSH的升高和抑制素B相关；随着卵泡池内卵泡数量的减少，窦状卵泡分泌的抑制素B 逐渐减少，从而减弱了对FSH分泌的抑制作用；当卵泡池内卵泡数量的进一步减少时，剩余的卵泡数不足以维持规律的月经周期而表现为月经周期的不规律，称为绝经过渡期。文献报道称这一时期内，只有1/3的月经周期是有排卵的，生育力呈指数下降。除FSH的分泌受年龄影响外，LH和脉冲式分泌的GnRH分泌也同样受影响，通过对龋齿类动物的研究发现，随着年龄的增长，这两种激素的分泌会逐渐减少，并且雌激素的负反馈也逐渐减弱，从而引起卵泡生长的停滞。而这种机制即使在卵巢储备充足的情况下也能降低生育力。
（四）年龄对胚胎代谢的影响
年龄除了可以通过增加异常染色体胚胎的比率来影响生育力外，还能对具有正常染色体胚胎的代谢进行调控，降低活产率。动物实验表明，年龄大的母鼠形成的胚胎存在发育迟缓、细胞数减少（主要为TE细胞）、异常代谢等特点。通过对不同年龄来源母鼠形成的胚胎的培养基内物质分析发现，来源于年长母鼠的胚胎会摄入更多的葡萄糖，但是产生的乳酸量却没有改变。这些葡萄糖可能会在囊胚内堆积，从而影响胚胎的发育。在人体内，这种碳水化合物的异常代谢也被报道和流产相关。
（五）年龄对子宫内膜容受性的影响
胚胎、子宫和良好的子宫内膜环境之间的相互合作是成功妊娠所必需的，不明原因的不孕可能和子宫动脉流速减慢、排卵前子宫内膜下动脉阻力增加，以及增殖中期子宫内膜形态不佳有关。人子宫内膜在每个月经周期都会经历增殖期和分泌期，却只在一个很短的时间内具有容受性，即胚胎种植窗。子宫内膜的微环境和容受性都会受年龄的影响，并随年龄的增长发生改变；其中子宫内膜容受性随年龄的增长逐渐降低，这也解释了为什么种植失败率和流产率在高龄妇女中发生率高。子宫内膜容受性的标记物HOXA10、VEGF和胎盘蛋白的表达与年龄负相关，表明年龄可以在分子水平上影响子宫内膜容受性。
（孙莹璞 胡琳莉 方兰兰）