体外受精や顕微授精で受精しない原因(卵子側)
体外受精(IVF)や顕微授精(ICSI)において卵子側の原因で受精が成立しないケースは多岐にわたります。以下に考えられる原因を説明致します
卵子の成熟不全
受精には減数分裂が完了した成熟卵(第二減数分裂中期、MII期)が必要です。未成熟な卵子(第一減数分裂中期、MI期や胚細胞期、GV期)は受精能力が低く胚発生も不良となります
- 研究: 未成熟卵子の体外成熟(IVM)は試みられていますが成熟率や受精率が低いことが報告されています
- 参考文献: Cha KY et al., “Pregnancies and deliveries after in vitro maturation culture with serum-free medium”, Fertility and Sterility, 2000.
卵子の質の低下
卵子の質は細胞質と核の成熟度、ミトコンドリアの機能などによって決まります。質の低い卵子は受精障害や胚発生不良の原因となります
- 研究: 高齢女性の卵子では、ミトコンドリア機能の低下や活性酸素種の増加が見られ、これが質の低下につながるとされています。
- 参考文献: Bentov Y et al., “The contribution of mitochondrial function to reproductive aging”, Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 2011.
透明帯の異常
透明帯は卵子を包む糖蛋白質の殻で精子の結合と侵入に重要な役割を果たします。透明帯の硬化や構造異常があると精子が卵子に侵入できず受精が阻害されます
エビデンス
- 研究: 加齢や培養環境によって透明帯が硬化し受精率が低下することが報告されています。
- 参考文献: Goud AP et al., “Reactive oxygen species and oocyte aging: Role of superoxide, hydrogen peroxide, and hypochlorous acid”, Free Radical Biology and Medicine, 2008.
卵子活性化障害
正常な受精過程では精子が卵子に侵入するとカルシウムイオンの振動(カルシウムシグナル)が発生し卵子が活性化されます。この過程が障害されると受精が成立しません
- 研究: 卵子活性化不全はICSIでの受精障害の主な原因の一つでありカルシウムイオノフォアを用いた人工的な卵子活性化が有効であるとされています
- 参考文献: Rybouchkin A et al., “Calcium ionophore-induced activation of human oocytes fails to overcome defects in oocyte cytoplasm as well as spermatozoa in total fertilization failure patients”, Human Reproduction, 1997.
染色体異常
卵子の染色体数や構造に異常があると受精後の胚発生が阻害されます
- 研究: 高齢女性の卵子では減数分裂時の染色体不分離により異数性が増加することが知られています
- 参考文献: Hassold T et al., “Maternal age-specific rates of numerical chromosome abnormalities with special reference to trisomy”, Human Genetics, 1980.
ミトコンドリア機能障害
ミトコンドリアは細胞のエネルギー産生を担い卵子の成熟と胚発生に重要です。ミトコンドリア機能が低下すると受精率や胚発生率が下がります
- 研究: ミトコンドリアDNAの異常やコピー数の減少が卵子の質低下と関連することが示されています。
- 参考文献: Reynier P et al., “Mitochondrial DNA content affects the fertilizability of human oocytes”, Molecular Human Reproduction, 2001.
卵子の老化
採卵後、卵子を長時間培養すると老化が進み受精能が低下します
- 研究: 卵子の培養時間が延びると、染色体分離異常や活性酸素種の増加が起こりやすくなると報告されています。
- 参考文献: Tarin JJ et al., “Delayed motherhood: effects on the offspring”, Human Reproduction, 1998.
クムルス細胞の異常
卵子を取り囲むクムルス細胞は卵子の成熟と受精に重要な役割を果たします。これらの細胞が不十分だと卵子の受精能が低下します
- 研究: クムルス細胞由来の因子が卵子の成熟と質に影響を与えることが示されています
- 参考文献: Tanghe S et al., “Functions of the cumulus oophorus during oocyte maturation, ovulation, and fertilization”, Molecular Reproduction and Development, 2002.
遺伝子異常
卵子の機能に関与する遺伝子の異常は受精障害や胚発生不全を引き起こします
- 研究: NLRP5(Maternal Antigen That Embryos Require, MATER)などの母性効果遺伝子の変異が、胚発生停止の原因となることが報告されています。
- 参考文献: Tong ZB et al., “Mater, a maternal effect gene required for early embryonic development in mice”, Nature Genetics, 2000.
環境や生活習慣の影響
喫煙、飲酒、農薬や重金属への曝露などは、卵子の質を低下させます。
- 研究: 喫煙は卵巣機能を低下させ、早発閉経のリスクを高めるとされています。
- 参考文献: Augood C et al., “Smoking and female fertility: a systematic review and meta-analysis”, Human Reproduction, 1998.
自己免疫的要因
抗卵巣抗体などの自己免疫反応により卵子や卵巣組織が攻撃され機能が低下します
- 研究: 自己免疫性卵巣不全は、不妊症の原因の一つとして認識されています。
- 参考文献: Bakour SH et al., “Premature ovarian failure: Principles of management”, Obstetrics, Gynaecology & Reproductive Medicine, 2012.
ホルモンバランスの乱れ
黄体形成ホルモン(LH)サージの不十分さや他のホルモン異常は卵子の最終成熟を妨げます
- 研究: LHサージは卵子の減数分裂再開に不可欠であり、その欠如は成熟不全を引き起こします。
- 参考文献: Hoff JD et al., “Abnormal uterine bleeding and the role of hormones”, Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders, 2003.
多嚢胞性卵巣症候群(PCOS)
PCOSは卵胞の発育と成熟を阻害し質の低い卵子が生成されます
- 研究: PCOS患者は受精率や妊娠率が低いことが報告されています。
- 参考文献: Heijnen EM et al., “A meta-analysis of outcomes of conventional IVF in women with polycystic ovary syndrome”, Human Reproduction Update, 2006.
子宮内膜症
子宮内膜症により卵巣環境が悪化し卵子の質が低下します
- 研究: 子宮内膜症患者では受精率や胚発生率が低下することが示されています。
- 参考文献: Barnhart K et al., “A prospective trial of in vitro fertilization embryos from endometriosis patients versus tubal infertile patients”, Fertility and Sterility, 2002.
加齢
女性の年齢が上がると卵子の数と質が低下し染色体異常のリスクも増加します
- 研究: 35歳以上の女性では胚染色体異常の発生率が高まり妊娠率が低下することが報告されています
- 参考文献: te Velde ER et al., “Female reproductive ageing: current knowledge and future trends”, Human Reproduction Update, 2002.
化学療法・放射線療法の影響
がん治療による卵巣毒性は卵子の数と質を大幅に低下させます
- 研究: これらの治療を受けた女性では、早発卵巣不全や不妊症のリスクが増加します。
- 参考文献: Meirow D et al., “Radiation effects on reproduction and fertility”, Reproductive Biology and Endocrinology, 2005.
まとめ
体外受精や顕微授精における卵子側の受精障害は卵子の成熟不全や質の低下、遺伝的要因、ホルモン異常、環境要因、生活習慣など、さまざまな要因が関係しています。
