人类生育力保护与辅助生殖
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第一节 女性生育力的定义

一、生育力的定义

生育力(fertility)是指生物可以繁衍后代的能力,在统计学上,生育率(fertility rate)是指一对配偶生育后代的个数。潜在生育能力(fecundity)和生育力不同,潜在生育能力是指生物繁衍后代的潜力,受到配子的产生、受精等因素的影响。人类的生育能力受到营养、性活动、文化、本能、内分泌、经济、生活形态及情绪的影响。从人口学和社会学的角度,生育力是指生育后代的能力,而潜在生育能力是指生物个体潜在的生育能力,因此,生育力可以通过数据统计评估。

二、女性生育力的广义定义和狭义定义

女性生育力包含广义的生育力和狭义的生育力。广义的女性生育力是指女性生育后代的能力,女性生育能力受到政治、经济和社会因素的影响,通常采取人口学的数据评估方式来评判生育力。人口学生育力评估包括生育率、生育年龄和怀孕年龄。

狭义的女性生育力是指女性个体本身配子产生、受精和胚胎着床,以及成功妊娠并维持妊娠的能力,是指女性个体生育后代的能力,是从生理学的角度探讨女性生育的能力。关于女性生育力的理解和评估主要分为卵巢及对卵巢功能的评估、子宫及对子宫生理状态的评估。卵巢是卵泡发育的场所,也是女性卵母细胞产生和成熟的场所。当卵泡发育成熟时,卵母细胞排出,在输卵管内与精子结合,成功受精后形成胚胎,在子宫腔内种植并逐渐发育至成熟的胎儿直至分娩。这才完成女性生育的全过程。在这个过程中,各个环节和器官相互作用,其中卵巢功能直接影响到女性的生殖内分泌和配子发生,而子宫作为胎儿孕育的场所也起着不可替代的重要作用。

三、女性生育期各阶段的特点

女性青春期的来临标志着生育期的开始,随之进入性成熟期,围绝经期的开始标志着生育力开始丧失,绝经的出现意味着女性生育力的结束。不同时期女性生育力具有不同的特点,生育力20多岁时达到高峰,35岁后开始逐渐下降。流行病学调查结果表明:女性30岁时,1年内怀孕的概率是75%,4年内则高达91%;35岁时,1年内怀孕的概率是66%,4年内高达84%;40岁时,1年内怀孕的概率是44%,4年内为64%。

(一)青春期

青春期是指女性从第二性征开始发育至生殖器官发育成熟并获得生殖能力(性成熟)的一段生长发育期。世界卫生组织(world health organization,WHO)把青春期年龄定义为10~19岁。这一时期的生理特点是:

1.第二性征发育和女性体态

青春期第一特征是乳房发育(平均年龄9.8岁),以后阴毛和腋毛发育,13~14岁时第二性征发育基本达成年型。

2.第一性征生殖器官发育

卵泡发育开始和分泌雌激素,促使内外生殖器开始发育。外生殖器从幼稚型变为成人型,大、小阴唇变肥厚,色素沉着,阴阜隆起,阴毛长度和宽度增加,阴道黏膜变厚并出现皱褶,子宫增大,输卵管变粗。

3.生长突增

在乳房发育开始2年以后,女孩身高生长迅速,每年约增高5~7cm,最快达11cm,这一现象称生长突增。直至月经来潮后,生长速度减缓。

4.月经来潮

女孩第一次月经来潮称月经初潮,是青春期的一个里程碑,标志着卵巢产生的雌激素已经足以使内膜增殖,在雌激素达到一定水平并且有明显波动时,引起子宫内膜脱落即出现月经。此时,卵泡即使能发育成熟也不一定能排卵。初潮后一段时期内月经一般不规律。

5.生殖能力

规律的周期性排卵是女性性成熟并获得生殖能力的标志。多数女孩初潮后需2~4年建立规律性周期性排卵,此时,女性虽有生殖能力,但整个生殖系统尚未完善。一般女孩初潮后第1年80%的月经周期是无排卵性的,在第3年的时候这个比率降为50%,第6年的时候为10%。

(二)性成熟期

性成熟期是女性生育力达到高峰的时期,又称为生育期,是卵巢生殖功能与内分泌功能最旺盛的时期。一般自18岁左右开始,高峰期在20多岁,历时约30年,女性已建立规律性排卵周期,卵巢功能成熟并分泌性激素,生殖器官及乳房在卵巢分泌的性激素的作用下发生周期性的改变。但是,当年龄大于35岁时,生育力逐年下降。

(三)围绝经期和绝经

1994年,WHO将围绝经期定义为始于卵巢功能开始衰退直至绝经后1年内的一段时间。卵巢功能开始衰退一般始于40岁以后,该期以无排卵月经失调为主要症状,可伴随阵发性潮热出汗,短至1~2年,长至十余年。在围绝经期,女性卵巢产生的激素水平显著下降。当最终完全丧失卵巢功能,不再有月经周期,此时便进入绝经期,也就意味着女性生育力的终结。中国妇女的平均绝经年龄为50岁左右。绝经后,卵巢卵泡发育和激素分泌彻底停止,出现低雌激素相关的各种症状及疾病,如心血管疾病、骨矿物质含量丢失等。绝经后,女性逐渐进入老年期。

四、卵巢功能与女性生育力

卵巢是女性的性腺,主要功能是生殖功能和内分泌功能。卵巢的生殖功能表现为卵泡发育和成熟,即产生卵子并排卵。卵巢的内分泌功能表现为分泌各种性激素。卵巢卵泡发育和性激素的分泌息息相关,相互影响和促进。

目前认为女性卵巢内生殖细胞从一出生时数目就是恒定的,不再有新生卵泡产生,因此,随着年龄的增长,可利用的卵泡数逐年减少。这一观点指导着后续50多年女性卵巢功能相关的临床研究,揭示了年龄在女性生育力调控里的重要作用,卵巢组织包含的原始卵泡是女性生育力的来源,随着女性年龄的增长,其逐年减少代表着女性生育力的逐步丧失。不仅如此,这也让人们认清了女性很多年龄相关的疾病,尤其是绝经后的疾病是与卵巢功能的丧失密切相关的。

(一)卵巢功能与月经周期

卵巢组织的原始卵泡是与生俱来的,每一个月经周期都会有一大批原始卵泡被募集,这些卵泡进一步发育为初始卵泡、窦卵泡,在这个过程中,只有一个优势化卵泡发育为成熟卵泡,并进行排卵。卵泡募集从出生时一直持续至绝经期,伴随着卵泡发育过程,女性性激素水平发生着周期性的变化,同时子宫内膜发生周期性的剥脱,形成月经周期。在青春期,升高的促性腺激素水平可以促进排卵的发生和黄体的形成。除非妊娠发生,这种周期性的卵巢活动就一直维持着月经的来潮和内膜的剥脱。青春期后和围绝经期前之间的这一段时间,月经周期在多数女性中基本是固定的。但是随着年龄的增长,卵泡期逐渐缩短,因此,月经周期也逐渐缩短。多数女性在围绝经期的时候出现月经周期不规律,其具体原因可能是窦卵泡发育为优势卵泡的正常过程被打乱,因此出现月经周期紊乱的现象。

(二)卵巢功能的改变与生育力的关系

随着年龄的增长,与身体的其他器官一样,卵巢也逐渐衰老,其中卵巢功能的衰老是不可逆转的。伴随着卵巢的衰老和卵巢功能下降,女性生育力也在逐年下降。有意思的是,与体细胞不同,卵母细胞从某种程度上来说是永生化的细胞,因为如果卵母细胞受孕形成胚胎,那么是可以遗传给下一代的。

卵巢老化需要的时间在不同个体间可能存在差异,从女性生育力开始下降到完全丧失,大概需要10年的时间。与卵巢功能相比,输卵管和子宫的变化并不十分显著。与20~24岁的年轻女性相比,35~39岁的女性生育力下降31%,有人认为女性年龄大于30岁时生育力就已经开始下降。也有研究表明1年以内,30岁女性自然怀孕的概率为75%,35岁时降低为66%,而40岁时仅为44%。

女性生育力随着年龄增长逐年下降的原因可能包含多方面的因素,最直接的因素是卵母细胞数目的下降。前面已经讲到女性生殖细胞从一出生数目就是一定的、不能再生的,每一次排卵周期将消耗一批卵泡,当卵泡被耗竭,进入绝经期,也就意味着女性生育力的结束。

另外一个重要原因是随着年龄的增长,卵母细胞的质量也会下降,受孕概率降低。高龄妇女采用年轻女性的供卵可以获得妊娠,说明卵母细胞质量是影响女性生育力的重要条件。

卵母细胞是女性体内最大的细胞,在成熟过程中需要足够的能量来满足其转录和翻译过程的完成,如果ATP产生不足将导致卵母细胞质量下降。卵母细胞成熟过程中需要的能量来自丙酮酸,直到减数分裂完成时,颗粒细胞产生的能量和营养通过缝隙链接输送给卵母细胞,这样就意味着,颗粒细胞的线粒体功能缺陷将直接导致卵母细胞质量下降。研究表明,与年轻女性相比,年龄大于38岁的女性颗粒细胞几乎不含正常的线粒体。另外,线粒体主要遗传自母方,随着年龄的增长,卵母细胞线粒体聚集的现象增加,细胞质ATP产生下降,可能直接导致染色体异常和代谢紊乱,从而使得女性生育力显著下降。

另外,高龄妇女形成胚胎的非整倍体率显著升高,这也可能是导致女性妊娠失败或早期妊娠丢失的一个重要原因。流产的原因主要是胚胎的非整倍体性,比如21-三体综合征在25岁女性妊娠中的发生率是1/1 500,而在40多岁女性中的发生率大概是1/16。

随着年龄增长,卵巢功能下降后,各种激素水平的下降影响女性性交的频率和质量,同样减少受孕机会,因为性交频率也是影响女性生育的重要因素。

五、子宫功能与女性生育力

女性生育力不仅表现在卵巢功能,还表现在子宫的衰老。很早已经有报道,当排除了胎儿染色体异常、多胎、肥胖、子痫前期和糖尿病等妊娠期并发症之后,随着女性年龄增加,死产率增加,年龄大于40岁的产妇死胎率是年轻女性的2倍。其中的生物学机制并不十分清楚,可能与蜕膜化和胎盘功能异常相关,从而导致母胎之间的交流异常。在小鼠研究表明,与年轻小鼠相比,年长小鼠孕期孕激素分泌降低、蜕膜化过程受损,虽然补充了孕激素,但是年长小鼠子宫的净重、子宫糖原、碱性磷酸酶和DNA量均比年轻小鼠低25%左右。另外,啮齿类内膜的雌孕激素受体的表达量也随着年龄增加而减少。

对于胎盘功能的研究,发现妊娠结局良好的年长女性胎盘滋养层细胞表现出较高的增生能力,同时细胞凋亡降低。也有报道在排除糖尿病、子痫前期等并发症之后,随着女性年龄增加,胎盘重量逐渐增加。考虑这种现象的出现可能是胎盘功能下降后的代偿性增加。这些研究表明女性年龄对胎盘功能存在一定的影响。高龄女性分娩期并发症发生率高,比如产程长、急诊剖宫产率和助产率增加,说明子宫肌层功能随着年龄增加下降,表现出子宫肌层收缩功能紊乱,造成生产过程困难。研究表明,高龄女性子宫肌层平滑肌细胞表现出细胞质脂褐素增加、肌纤维解离、线粒体功能异常,同时内质网结构异常增加。但关于其具体的机制,尚需进一步的研究。

(孙莹璞 胡琳莉 方兰兰)