研究亮点
该研究证明，备孕期间夫妻双方血浆中的微量元素水平显著影响早期试管婴儿胚胎学结果。主要发现包括：
- 夫妻双方及男性伴侣高暴露于微量元素混合物与最佳质量胚胎数量和囊胚数量减少有关。
- 特定单个元素表现出不同的效果：铁 (Fe)、锂 (Li)、锶 (Sr) 和钼 (Mo) 与有利的胚胎学结果呈正相关。
- 相反，银 (Ag) 和铊 (Tl) 被确定为有害元素，对受精和胚胎发育产生负面影响。
- 该研究强调了采用夫妻双方共同的方法，而不是仅关注母方健康，以优化辅助生殖技术 (ART) 的成功。
背景：辅助生殖中的环境因素
随着全球不孕症患病率的上升，医学辅助生殖 (MAR)，特别是体外受精 (IVF)，已成为生殖医学的基石。然而，成功率仍然存在差异，促使研究人员超越传统的临床标志物，转向环境和生活方式决定因素。其中，暴露于微量元素（包括必需和非必需）已成为一个关键因素。
微量元素在环境中普遍存在，通过饮食、饮用水和职业暴露进入人体。虽然像铁和钼这样的必需元素对细胞代谢和酶功能至关重要，但非必需重金属可能作为内分泌干扰物或诱导氧化应激。历史上，研究主要集中在怀孕期间或备孕前的母方暴露。然而，父方对早期胚胎基因组和表观基因组的贡献日益受到重视。本研究填补了文献中的一个重要空白，评估了夫妻双方微量元素混合物的联合和独立效应对早期试管婴儿结果的影响。
研究设计与方法
这项基于夫妻的前瞻性队列研究在一个大型生育中心进行，涉及1071对夫妇，他们在2020年12月至2023年8月期间接受了1369个试管婴儿治疗周期。研究方法旨在全面了解金属-生育关系。
使用电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 测量了21种微量元素的血浆浓度，这是一种高度敏感的技术，能够检测低浓度的元素。主要终点包括四个早期试管婴儿胚胎学结果：两个原核 (2PN) 合子的数量、最佳质量胚胎的数量、受精率和囊胚数量。
为了处理多金属暴露的复杂性，研究人员采用了复杂的统计模型。弹性网回归用于元素选择，而K-中位数聚类识别了不同的暴露模式。此外，基于分位数的G-计算 (QGC) 和组加权分位数和 (groupWQS) 回归用于评估金属混合物的联合效应，同时考虑不同元素之间的相关性。
主要发现：金属混合物和单个元素的影响
研究队列的平均年龄为女性32.60岁，男性33.79岁。分析显示，大多数微量元素在超过90%的参与者中可检测到，表明广泛暴露。
金属混合物的有害影响
联合分析显示，夫妻双方和男性伴侣高暴露于某些金属混合物与最佳质量胚胎和囊胚数量的减少显著相关。这表明多种金属的累积负担对早期胚胎分裂和囊胚形成产生了协同的负面影响。有趣的是，父方金属谱型与这些结果的负相关性比先前假设的更强，强化了精子质量以及精液和血浆环境中微量元素在早期发育中的重要作用。
Fig. Associations between ENR-selected trace metal element mixtures and early IVF embryological outcomes in couples.
Fig. Associations between ENR-selected individual trace metal elements and early IVF embryological outcomes among 1071 couples with 1369 IVF cycles.
有益与有害元素
当单独检查元素时，研究发现了一幅复杂的生物效应图景：
- 正相关：铁 (Fe)、锂 (Li)、锶 (Sr) 和钼 (Mo) 通常与改善的结果相关。例如，铁是卵母细胞DNA合成和线粒体功能所必需的，而钼作为参与氧化还原稳态的酶的辅因子。
- 负相关：银 (Ag) 和铊 (Tl) 被确定为重大威胁。即使在低水平下，铊也已知会干扰钾依赖过程并诱导线粒体功能障碍，这对能量密集的受精和早期细胞分裂过程是灾难性的。
临床意义与专家评论
从仅关注母方健康转向夫妻双方共同的方法或许是这项研究最重要的启示。对于临床医生来说，这些发现表明备孕期是一个干预的关键时期，适用于双方。
从机制角度来看，像铊和银这样的金属的有害效应可能源于活性氧 (ROS) 的诱导。过量的ROS会导致精子和卵母细胞的DNA片段化，以及发育中胚胎的线粒体生物能受损。相反，锶和锂等元素的积极作用可能涉及调节卵母细胞成熟和胚胎着床所需的信号通路。
然而，该研究存在局限性，需要谨慎对待。依赖单一时间点的血浆测量可能无法捕捉长期暴露动态或整个精子发生或卵子发生周期中的金属水平波动。此外，该研究集中于新鲜胚胎移植周期，结果可能不完全适用于冷冻解冻周期或未寻求生育治疗的一般人群。
结论
这项研究表明，夫妻双方的微量元素环境从受精的最早阶段就影响试管婴儿的成功率。它提倡将备孕期间的微量元素筛查作为标准的生育检查的一部分。通过识别并纠正铁或钼等必需元素的缺乏，并减少对铊等有毒元素的暴露，临床医生可以潜在地提高高质量胚胎的产量，增加辅助生殖的整体成功率。
资助与临床试验信息
本研究得到了国家科技重大专项 (No. 2018YFC1004201)、国家自然科学基金 (No. 82304159) 和国家卫生健康委员会出生缺陷预防重点实验室开放研究基金及河南省人口缺陷预防重点实验室 (No. ZD202310) 的支持。作者声明无利益冲突。
Reference：
Cao Y, Bao S, Yang Q, Sun Y, Tang Y, Ju W, Liu J, Fang W, Wang X, Wu C, Li C, Zhu P, Shao S, Tao F, Pan G. Association between trace metal element concentrations in human blood plasma and early MAR embryological outcomes: a couple-based prospective cohort study. Hum Reprod Open. 2025 Jun 10;2025(3):hoaf034. doi: 10.1093/hropen/hoaf034 IF: 11.1 Q1 . PMID: 40747136 IF: 11.1 Q1 ; PMCID: PMC12311266 IF: 11.1 Q1 .