9号染色体近端倒位对辅助生殖技术中生殖结局的影响：一项基于倾向得分匹配的队列研究

《Frontiers in Endocrinology》：Effect of pericentric inversion of chromosome 9 on reproductive outcomes in assisted reproductive technology: a propensity score–matched cohort study

　　摘要
背景：9号染色体的近端倒位 [inv(9)] 是一种常见的染色体多态性，大约在1-2%的人群中发现。虽然inv(9) 通常被认为是一种良性变异，但其对生殖结果的潜在影响，特别是在辅助生殖技术（ART）的背景下，仍不清楚。本研究旨在评估inv(9) 是否会影响ART周期中的胚胎学和生殖结果。

方法：这项回顾性队列研究包括了2008年9月至2023年12月期间进行的40,502个ART周期，其中903个周期涉及携带inv(9)的夫妇，39,599个周期涉及染色体正常的夫妇（NK）。使用倾向得分匹配（PSM）来平衡基线特征。主要结果是活产率（LBR），次要结果包括生化妊娠和临床妊娠、流产以及活产婴儿的新生儿结果（多胎和低出生体重），还有周期参数（卵子获取量、受精率和囊胚形成率）。

结果：经过1:2的PSM后，inv(9)组和NK组之间的基线特征得到了平衡。周期结果，包括获取的卵子数量（10.0 ± 7.8 vs 9.9 ± 7.5）、受精率和囊胚形成率，都是可比的。在新鲜胚胎移植（ET）周期中，携带inv(9)的夫妇的活产率略高于NK夫妇（46.4% vs 41.2%；aRR = 1.13；95% CI 1.01–1.27），而在冷冻胚胎移植（FET）周期中则没有观察到显著差异（41.1% vs 40.0%；aRR = 1.04；95% CI 0.93–1.17）。其他妊娠结果（多胎、低出生体重、生化妊娠、临床妊娠和流产）在两组之间相似。在新鲜或冷冻周期中，无论是男性还是女性携带inv(9)的夫妇，活产率、临床妊娠、流产或多胎方面都没有观察到显著差异。

结论：9号染色体的近端倒位与ART中的不良胚胎学或生殖结果无关。这些发现支持将inv(9)分类为良性染色体变异，并表明其存在不需要对接受ART的夫妇进行额外干预。

引言
在现代辅助生殖技术（ART）中，患者的最终目标不仅仅是实现胚胎移植（ET）；更重要的是，在最小化并发症风险的同时获得健康的活产婴儿（1）。在ART中遇到的许多挑战中，遗传咨询已成为一个越来越关键且耗时的步骤，特别是在检测到染色体异常时。这一过程通常需要生殖医生、遗传咨询师和胚胎学家的多学科合作，旨在为患者提供全面的遗传学解释。重要的是，咨询深刻影响了夫妇在整个治疗过程中的决策，最终决定了他们的生殖选择和成功率（2）。
从遗传学角度来看，染色体多态性——通常发生在1号、9号和16号染色体的异染色质区域，Y染色体的远端部分，以及D组和G组染色体的短臂或卫星染色体（13–15, 21, 22）中的结构变异——是可能影响ART结果的重要因素，其中9号染色体的倒位 [inv(9)] 是人类中最常见的变异之一（3–5）。inv(9) 的患病率在不同种族群体中有所不同，一般人群中约为0.26%至3.57%，亚洲人群中报告的比率约为1%–2%，女性中的频率略高（6）。
inv(9) 的潜在生殖后果一直是大量研究的焦点，但研究结果并不一致。一些研究考察了inv(9) 与精子质量受损（7, 8）、精子异常（9）、胚胎非整倍体（10, 11）、宫内胎儿死亡（12）和反复流产（5, 13, 14）之间的关联。然而，尽管有这些研究，关于携带inv(9)的任一方如何影响胚胎发育、妊娠结果或ART环境中的新生儿健康，证据仍然很少且不明确（15, 16）。随着ART的不断发展以及遗传筛查的日益普及，明确inv(9) 的临床意义变得尤为重要。了解inv(9) 是否影响胚胎学或生殖结果可以为受影响夫妇的治疗前咨询和预后评估提供有价值的见解。
因此，本研究旨在通过分析一个带有倾向得分匹配对照的大规模周期队列，全面评估inv(9) 对ART结果的影响，包括胚胎学参数、妊娠成功率和活产率。通过比较携带inv(9)的夫妇与染色体正常的夫妇（NK），我们试图确定这种常见的染色体多态性是否对ART环境中的生殖表现或临床结果有任何可测量的影响。本研究的结果可能为遗传咨询和优化接受ART夫妇的临床管理提供有意义的证据。

材料与方法
研究设计和设置
我们在广州妇女儿童医院柳州分院的生殖医学中心进行了回顾性队列分析。研究时间跨度为2008年9月至2023年12月。该方案获得了机构伦理委员会的批准（批准编号：2025-147）。由于使用了去标识化的临床数据且未进行任何干预，因此免除了知情同意的要求。

研究人群和资格
在研究期间，连续接受自体IVF/ICSI的夫妇被纳入筛选。资格要求包括：(a) 两位伴侣在治疗前完成了外周血核型分析，G带分辨率≥320–400条带，并且结果可供审查；(b) 至少有一次卵子获取（用于胚胎学结果）或至少有一次胚胎移植——新鲜或冷冻（用于妊娠/活产结果）。
如果任一方伴侣除了9号染色体倒位外还有其他结构或数目染色体异常，包括相互/罗伯逊易位、其他倒位、缺失/重复/添加、环状或标记染色体或嵌合非整倍体（例如45,X；47,XXY；45,X/46,XX），则排除这些周期。使用供体卵子、供体精子、双供体或妊娠载体的周期也被排除。如果关键结果缺失或核型报告无法解读，周期也被排除。两位伴侣都携带9号染色体倒位的夫妇非常罕见（n=4），因此事先被排除在比较分析之外。研究选择和倾向得分匹配的流程图见补充图S1。

暴露
核型分类如下：1) NK（正常核型）：两位伴侣均为46,XX/46,XY；2) F-inv(9)：女性伴侣有9号染色体倒位，男性伴侣染色体正常；3) M-inv(9)：男性伴侣有9号染色体倒位，女性伴侣染色体正常。
主要比较对比了携带inv(9)的夫妇（合计）与NK夫妇；预先指定的亚组分析对比了M-inv(9)与F-inv(9)。

临床护理、实验室程序和胚胎移植
我们中心的详细临床和实验室方案已在前文报道（17）。简而言之，卵巢刺激、监测、排卵触发和卵子获取遵循常规的机构方案。方案包括GnRH激动剂、GnRH拮抗剂、黄体期刺激、孕激素预处理卵巢刺激、轻度刺激和自然周期方法，促性腺激素剂量根据卵泡反应和血清激素进行调整。受精通过常规IVF或ICSI根据临床指征进行。胚胎在控制气体和温度的台式培养箱中培养，定期评估受精情况和每日形态学评估直至分裂或囊胚阶段。新鲜胚胎移植在第三天或第五/第六天根据胚胎发育和子宫内膜准备情况执行。对于冷冻胚胎移植（FET），子宫内膜通过自然或程序化方案进行准备，并在超声引导下进行移植。

结果
主要结果是活产，定义为至少有一个活产婴儿的出生。次要妊娠结果包括生化妊娠（血清β-hCG检测呈阳性但超声未确认宫内妊娠囊）、临床妊娠（超声显示宫内妊娠囊或记录的妊娠结果）、流产（自发丢失<20周妊娠）、多胎（单次妊娠中至少有两个活产婴儿）和低出生体重（新生儿出生体重<2500克）。胚胎学结果包括获取的卵子数量、成熟（MII）卵子数量、受精卵数量、高质量胚胎数量和囊胚数量，以及成熟率、受精率和囊胚形成率。

倾向得分匹配和协变量
分析在周期层面进行，允许每对夫妇有多个周期。为了减轻基线差异，我们实施了1:2的PSM，将inv(9)周期与NK周期进行比较。倾向得分来自治疗前的 demographic 和临床变量：女性年龄、BMI、AMH、基础E2/FSH/LH、总促性腺激素剂量、不孕持续时间、不孕类型、不孕诊断、受精方法和卵巢刺激方案。为了考虑临床实践和实验室表现的长期趋势，卵子获取的日历时间被明确纳入匹配集（即匹配算法受到获取时间的限制）。使用标准化平均差异（SMDs）评估协变量平衡，|SMD| ≥0.10表示有意义的不平衡。对于移植结果，我们在新鲜ET和FET队列中分别进行了独立的1:2 PSM，强制使用移植特定的协变量（例如妊娠/产次、移植胚胎数量、子宫内膜厚度、移植日；对于FET，使用子宫内膜准备情况代替刺激方案）。

统计分析
所有分析均使用R软件（版本4.3.0）进行，双侧P值<0.05被认为具有统计学意义。连续变量以均值±标准差表示，并根据需要使用t检验或Wilcoxon秩和检验进行比较。分类变量以计数和百分比表示，并使用χ2或Fisher精确检验进行比较。
为了减少携带inv(9)的夫妇与NK夫妇之间的基线差异，使用最近邻1:2匹配进行PSM，不进行替换。大多数变量的缺失值（<5%）被视为随机缺失，并使用中位数（对于连续变量）或众数（对于分类变量）进行插补。
所有主要和次要结果分析都在周期层面进行。由于个别夫妇可能参与多个ART周期，我们使用带有簇鲁棒（sandwich）标准误差的修改后的Poisson回归模型来估计调整后的相对风险（aRRs）和95%置信区间（CIs），以考虑夫妇内的相关性。

结果
共分析了40,502个ART周期，其中903个（2.2%）来自携带inv(9)的夫妇，39,599个（97.8%）来自染色体正常的夫妇。经过基于临床特征和卵子获取时间的1:2 PSM后，903个inv(9)周期与1,806个NK周期进行了匹配（表1）。匹配前，携带inv(9)的夫妇显示出略高的AMH水平和基础LH值，而其他demographic和临床参数大体相当。匹配后，大多数基线变量得到了很好的平衡，SMDs低于0.1；不孕诊断仍有轻微不平衡（SMD = 0.115），在后续分析中进一步进行了调整。两组女性的平均年龄约为34岁，平均BMI约为22 kg/m2。NK和inv(9)夫妇之间的不孕类型、受精方法和卵巢刺激方案分布相似。在携带inv(9)的夫妇中，401例（44.4%）为M-inv(9)，502例（55.6%）为F-inv(9)（补充表S1）。这两个亚组在大多数参数上都是可比的，尽管M-inv（9）组合的不孕持续时间更长（5.50 ± 4.61年 vs 4.74 ± 4.08年，P = 0.01）。表1显示了总体特征，n = 40502。在匹配前后，NK组有39599例，inv(9)组有903例。标准平均差异（SMD）分别为：NK = 1806，inv(9) = 903。年龄分别为34.51 ± 5.40岁 vs 34.52 ± 5.41岁（P = 0.04）；抗苗勒管激素（AMH，ng/mL）分别为2.71 ± 2.57 vs 2.71 ± 2.57（P = 0.04）；体重指数（BMI，kg/m2）分别为22.07 ± 3.10 vs 22.07 ± 3.09（P = 0.019）；基础雌二醇（E2，pg/mL）分别为50.03 ± 87.15 vs 50.05 ± 87.61（P = 0.013）；基础促卵泡激素（FSH，mIU/mL）分别为7.21 ± 7.66 vs 7.21 ± 7.73（P < 0.001）；基础黄体生成素（LH，mIU/mL）分别为3.96 ± 3.25 vs 3.95 ± 3.23（P = 0.055）；总促性腺激素剂量（Gn，IU）分别为1762.0 ± 904.1 vs 1762.5 ± 904.2（P = 0.025）；不孕持续时间分别为4.94 ± 4.09年 vs 4.94 ± 4.09年（P = 0.032）。受精方法方面，IVF占0.010%，ICSI占0.002%。不孕类型方面，原发性不孕占33.9%，继发性不孕占66.1%。不孕诊断方面，输卵管因素占25.7%，男性因素占12.8%，排卵功能障碍占6.8%，遗传因素占3.3%，未知原因占27.3%，其他原因占8.2%。卵巢刺激方案方面，激动剂方案占57.3%，拮抗剂方案占21.3%，黄体期刺激方案占8.9%，轻度刺激方案占10.4%，自然周期占5.9%，其他方案占9.0%。

在1:2倾向得分匹配前后，染色体9倒位的夫妇的基线特征进行了比较。连续变量以平均值±标准差（SD）表示，分类变量以数量（百分比）表示。数据在匹配前后都有报告。标准平均差异（SMD）用于评估组间协变量平衡情况，绝对SMD ≥ 0.10表示存在显著不平衡。BMI（体重指数，计算为千克除以米的平方）；SD（标准差）；PSM（倾向得分匹配）；AMH（抗苗勒管激素）；E2（雌二醇）；FSH（促卵泡激素）；LH（黄体生成素）；Gn（促性腺激素）；IVF（体外受精）；ICSI（胞浆内精子注射）；PPOS（孕激素预处理卵巢刺激）；RPL（反复妊娠丢失）。百分比可能由于四舍五入而不等于100%。

在新鲜胚胎移植（fresh ET）周期的子集中，包括了21,661个周期，其中inv（9）组合有472个（2.2%），NK组合有21,189个（97.8%）。经过1:2 PSM匹配后，472个inv（9）周期与944个NK周期配对（补充表S3）。匹配前，inv（9）组合的生育次数略少，使用的促性腺激素剂量也较小；这些差异在匹配后消失，使得两组平衡（所有SMD < 0.1）。在inv（9）子集中，207个周期来自M-inv（9）携带者，265个周期来自F-inv（9）携带者（补充表S4）。基线特征总体相似，除了F-inv（9）女性的BMI较高（22.50 ± 3.73 kg/m2 vs 21.88 ± 3.05 kg/m2；P = 0.046）以及第5/6天的移植比例较高（26.0% vs 19.3%）。在冻胚移植（FET）周期中，分析了28,522个周期，其中inv（9）有623个（2.2%），NK有27,899个（97.8%）。匹配后，623个inv（9）周期与1,246个NK周期进行了比较（补充表S5）。匹配前，携带inv（9）的夫妇BMI略高，不孕持续时间较长；这些差异在PSM后消失，两组平衡（SMD < 0.1）。基线特征如女性年龄、AMH和子宫内膜厚度在两组间相似。在inv（9）子集中，264个周期来自M-inv（9）携带者，359个周期来自F-inv（9）携带者（补充表S6）。与M-inv（9）组合相比，F-inv（9）组合的BMI较低（21.81 ± 3.29 kg/m2 vs 22.39 ± 3.23 kg/m2；P = 0.028），不孕持续时间较短（4.89 ± 3.97年 vs 5.67 ± 4.83年；P = 0.033），其他临床变量也相似。

在倾向得分匹配后，NK组合和携带inv（9）组合的周期特征相当（表2）。获取的卵子数量（10.0 ± 7.8 vs 9.9 ± 7.5）、成熟卵子（8.9 ± 7.0 vs 8.8 ± 6.7）、受精卵子（6.4 ± 5.3 vs 6.3 ± 5.2）和形成的囊胚（4.9 ± 3.7 vs 4.9 ± 3.8）在两组间几乎相同，调整后的模型中没有统计学差异（调整后的平均比率接近1.0，P > 0.05）。同样，成熟率、受精率和囊胚形成率在两组间也相当（所有β值 ≈ 0，P > 0.05）。按携带者性别分层后，M-inv（9）和F-inv（9）组合的周期结果也相当（表3）。尽管F-inv（9）组合在高质量胚胎和囊胚数量上略高，但这些差异没有统计学意义。包括NK、M-inv（9）和F-inv（9）组合的联合分析确认了所有胚胎学参数的相似分布（补充表S2）。

在新鲜胚胎移植周期中，inv（9）组合的活产率（LBR）略高于NK组合（46.4% vs 41.2%；aRR = 1.13；95% CI 1.01–1.27；表4）。其他妊娠结果在两组间也相当，包括活产中的多胎妊娠（18.3% vs 17.0%；aRR = 0.942；95% CI 0.669–1.328）和低出生体重（20.5% vs 18.0%；aRR = 1.058；95% CI 0.755–1.481），以及生化妊娠、临床妊娠和流产也是如此。在冻胚移植周期中，活产中的多胎妊娠（7.8% vs 12.4%；aRR = 0.731；95% CI 0.461–1.160）和低出生体重（14.5% vs 14.0%；aRR = 1.078；95% CI 0.750–1.481）在两组间也相似（补充图S2）。

在新鲜胚胎移植周期中，inv（9）组合的活产率（46.4% vs 41.2%；aRR = 1.13；95% CI 1.01–1.27）略高于NK组合。其他妊娠结果在两组间也相当，包括活产中的多胎妊娠（18.3% vs 17.0%；aRR = 0.942；95% CI 0.669–1.328）和低出生体重（20.5% vs 18.0%；aRR = 1.058；95% CI 0.755–1.481）。在FET周期中，活产中的多胎妊娠（7.8% vs 12.4%；aRR = 0.731；95% CI 0.461–1.160）和低出生体重（14.5% vs 14.0%；aRR = 1.078；95% CI 0.750–1.481）也相似。在新生儿结果方面，我们计算了多胎妊娠和低出生体重的发生率，其中活产婴儿作为分母。新鲜周期模型调整了女性年龄、BMI、AMH、不孕持续时间、妊娠次数、产次、总促性腺激素剂量、移植胚胎数量、子宫内膜厚度、受精方法、不孕类型和诊断、移植日以及卵巢刺激方案等因素。对于冻胚移植（FET）周期的模型，也调整了相应的因素。

为了探讨inv(9)与活产婴儿之间关联的潜在影响修饰因素，应用了交互作用分析（补充表S8）。观察到总促性腺激素剂量（aRR = 1.0003；95% CI 1.0001–1.0006；P = 0.014）、继发性不孕（aRR = 0.59；95% CI 0.39–0.87；P = 0.008）和未知不孕原因（aRR = 0.42；95% CI 0.21–0.83；P = 0.013）之间存在显著交互作用，这表明在继发性或原因不明的不孕夫妇中，inv(9)与活产婴儿之间的正相关关系有所减弱。对于年龄、AMH、BMI或其他基线变量，未发现其他显著交互作用。

由于inv(9)是在不孕人群中最常报告的染色体变异之一，因此确定其检测是否会导致不必要的焦虑或在没有其他异常的情况下过度干预辅助生殖技术（ART）非常重要。在这个大型回顾性队列中，携带pericentric inv(9)的夫妇占所有治疗周期的约2.2%，并且在经过倾向得分匹配（PSM）后，基线特征分布均衡。inv(9)携带者的胚胎学和生殖结果——包括卵子产量、受精率和囊胚形成率——与正常核型（NK）夫妇相当。在新鲜胚胎移植（fresh ET）周期中，inv(9)携带者的活产率略高，而在冻胚移植（FET）周期中，两组结果相似。在inv(9)携带者中，无论是男性还是女性携带者，在活产、多胎妊娠、低出生体重、生化妊娠或流产方面均未观察到显著差异。总体而言，这些发现支持对孤立性inv(9)进行基于安慰的咨询，并不意味着仅基于这一核型结果就需要额外的ART干预。

染色体多态性代表了染色体上的平衡结构变异，这些变异在不孕人群的细胞遗传学检测中经常被发现。多项研究表明，这些变异在不孕个体中的发生率高于普通人群，暗示它们可能与生殖能力有关。尽管其生物学影响仍有争议，但越来越多的证据表明染色体多态性与女性生殖能力可能存在关联。一些研究记录了在原因不明或输卵管不孕的女性中，9qh+、inv(9)和21pss/ps+等多态性变异的发生率高于正常对照组（5, 20, 21）。报告的发病率因研究人群和诊断标准的不同而异，大约在3%到8%之间。9号染色体的变异，特别是pericentric inversion和9qh+异染色质扩大，是最常见的改变之一（22, 23）。

我们的结果与之前关于染色体多态性和IVF/ICSI结果的研究一致（3, 24），同时显著扩展了早期的发现。例如，Liang等人评估了214对进行新鲜第2/3天胚胎移植的夫妇，发现inv(9)组和NK组之间的妊娠率和活产率相似（16）。然而，该研究仅限于早期分裂阶段的移植，没有评估囊胚或FET的结果，限制了其普遍性。相比之下，我们的分析包括了新鲜和冻胚移植，样本量更大，并证明inv(9)携带者——无论是男性还是女性——的胚胎学和生殖结果与NK夫妇相当。在新鲜ET周期中，inv(9)携带者的活产率略有优势，但这似乎受到促性腺激素剂量和不孕类型的调节，而不是核型本身的影响。

早期的研究提出了可能的性别特异性效应，即女性inv(9)携带者的正常受精率和可用胚胎率高于男性携带者，这表明性别可能对胚胎发生有特定影响（15, 16）。然而，在我们的队列中并未观察到这种差异；男性和女性携带者的受精率、胚胎发育和妊娠结果相似。同样，流产率在两组之间也相似，这与之前的研究结果相反，后者显示女性和男性inv(9)携带者的流产率有显著差异（15, 23, 25）。这些不一致可能反映了样本量小以及之前研究中对卵巢反应和不孕类型等混杂因素调整不完全。

从机制角度来看，inv(9)通常涉及围绕着丝粒的异染色质区域，主要由缺乏编码或调控序列的重复α-卫星DNA组成（26–30）。这种结构特征意味着倒位不会改变基因剂量或破坏关键位点，从而保持了基因组的稳定性。细胞遗传学和分子数据进一步表明，inv(9)携带者的减数分裂配对和分离基本正常，没有增加非平衡配子或胚胎非整倍体的风险（31, 32）。与之一致的是，PGT-A分析显示，来自inv(9)携带者的胚胎中没有染色体重排或发育缺陷的增加（11）。流行病学证据也支持这一观察，显示inv(9)携带者与正常核型个体的受精率、妊娠率和流产率相当（16）。总体而言，来自基因组学、细胞遗传学和临床的角度的证据表明，inv(9)代表了一种表型上中性的染色体变异，而不是影响生育能力或胚胎发育的致病性异常。

本研究的优势包括其前所未有的样本量、较长的观察期以及涵盖新鲜和冻胚移植的全面周期级数据。时间分层倾向得分匹配最小化了程序和时间上的混杂因素，而性别分层分析澄清了潜在的父母亲体效应。临床而言，这些发现提供了基于证据的安慰，表明inv(9)不会影响ART或妊娠结果，有助于临床医生对偶然发现这种核型的患者进行咨询。尽管如此，仍需承认一些局限性。虽然我们旨在评估双方都携带inv(9)的夫妇的结果，但双携带者病例极为罕见（n = 4），因此被排除在比较分析之外。此外，一部分核型结果来自外部实验室，尽管所有报告都符合标准化的G-banding标准，但仍可能存在实验室间的微小差异。作为一项回顾性单中心分析，无法完全排除未测量的混杂因素，也无法调整生活方式或环境因素。此外，详细的新生儿结果并不总是可用的，限制了对围产期安全的全面评估。据我们所知，很少有研究直接调查了携带inv(9)的夫妇进行ART的生殖结果，因此我们的结果不能直接与之前的报告进行比较。最后，尽管我们的数据是在统一的电子数据库中前瞻性收集的，但其普遍性仍然有限；需要多中心或基于人群的研究来确认这些发现并评估与其他染色体变异的潜在交互作用。

在超过40,000个ART周期中，inv(9)的存在与不良的胚胎学或生殖结果无关。无论携带者的性别如何，inv(9)携带者和正常核型夫妇的活产率和流产率相当。这些发现提供了强有力的证据，表明inv(9)代表了一种良性的染色体多态性，没有不良的生殖影响。因此，对于孤立性inv(9)携带者，可能不需要常规的额外干预或遗传咨询，使临床医生能够在ART治疗过程中自信地安慰患者。