总则:
正常情况下,精子经阴道穿过宫颈后,与精液中的其他精清物质分离,上游到输卵管中受精。因此,在体外也
要经过类似的过程,以获得受精的能力。下面讲述不同的辅助生殖技术所需的精子清洗程序。
临床意义:
在人工受精(IUI)周期中,精子与精清分离后,可直接放入子宫中。如果精液直接注入子宫中,精浆中的前
列腺素就会引起子宫的收缩。存在于精浆中的其他物质,如去获能因子也会被除去。因此,只有经过清洗的精
子才够直接应用与辅助受精的各项技术,例如IVF,GIFT和ICSI。
样本:
精液需经手淫收集到医院指定的无菌塑料容器内。必须在1小时以内处理。其他方法不推荐,但可以经研究使
用。不能使用常规避孕套收集精液,因为避孕套内含有杀精子的成分,影响精液分析结果。如必须使用避孕套
,则由实验室提供特殊的避孕套。
患者准备:
患者需与医生预约辅助受精的日期,如IVF,GIFT,IUI,ICSI等。应通知患者下述事项:禁欲时间、取精时
间、送精液到实验室和标签的用法。医生同时应提供给患者一份"精液分析患者取精指南"。同时附上带有医
生签名的精液收集表,作为清洗精液的书面指示。另一份精液收集表则附在精液分析程序上。如果没有这份表
,应告知患者复印此表,在取精之前让患者充分阅读取精方法。
1. 患者应在取精前2-3天内禁止一切性活动,包括手淫。禁欲时间过长或过短,都会影响结果。
2. 患者取精前必须洗手,阴茎必须干净。
类型:
1. 精液经手淫法取得。
2. 精液需收集到无菌的精杯中(Corning cat # 25400250, or Baxter cat # C8827-4,或其他的经小
鼠合子质控合格的无胚胎毒性的杯子)。不能从家中带杯子来,需从医生处获得。为避免污染,杯盖只在
取精前打开。取精后,马上盖上盖子。不能触摸杯子的内部。如果取精后又泼出,绝对不能重新放入杯子
。在精液分析表中的问题中的问题2中注明。
3. 患者任何正在治疗的情况必须在精液收集表上注明。一些心脏病的药如钙离子通道阻断剂可能对精子有
毒害的作用。
处理条件:
1. 时间
a. 患者应在禁欲2-3天后取精。禁欲期间禁止一切性活动,包括手淫。
b. 精液取出1小时之内,必须送往实验室。最好在医院指定的位置取精。精液标本不能暴露在过高或过
低的温度中。运送精液应放在贴身体的部位保温。(不能放在包中或纸袋中)。如果不能在1小时之
内将精液送回实验室,或者精液常规结果不好(记数或活力太低),都应在医院的取精室内取精。这
样可能会取得较好的效果。
2. 在处理精液和精子的整个过程中,严格无菌的操作。 设备和材料:
设备:
1. 相差或微分干涉显微镜(例如Olympus, Nikon, Leica DMLS),或者是具有聚光镜的普通显微镜。
2. 370C培养箱。
3. 超净工作台II类,A型(例如Baker model no. SG-600)或者层流工作室(例如Baker Edgegard
models, Pure Aire
4. Corp,或其他)。层流空间应与工作量相符。
5. 2-80C冰箱(使用温度计每天记录温度)储存培养。
6. 台式离心机。(例如Clay Adams,Model Dynac II,cat.no. 0103)。
7. 370C水浴箱(例如Precision Scientific Model 182 cat.no.66643)。
8. 组织培养级的注射器、吸管、培养皿、培养瓶和滤器。
推荐使用的注射器应是全塑料的、无热源的、无润滑剂的类型,Air-Tite,Virginia Beach,VA出品。
吸管和培养皿是Falcon公司的(1 ml pipette cat.no.7521;5 ml pipette cat.no. 7543;10
ml
pipette cat.no.7551; tissue culture dish 60 x 15 mm cat.no.3002; petri
dish 60 x 15 mm
cat.no.1007; organ culture dish cat.no.3037)。培养瓶Falcon出品(70 ml,cat.no.3082;250
ml, cat.no.3083).滤器Gelman Sciences 出品(Acrodisc, pore size 0.2 um,
cat.no.4192)。
配合1、5、10毫升移液管的手动或电动的移液器(例如Drummond Scientific, modesl no.400100)。
9. 带帽的、并可在外部标记的椎型离心管例如(Corning cat. no.25310-15 or Falcon cat.no.2099.
10.可调的移液枪和灭菌头(例如Elkay cat.no.000-PIPT-STR)。范围0-20 ul一个,0-200 ul一个(例
如Pipetman P-20 and P-200)。
11.载玻片和盖玻片(例如Makler Chamber, Sefi-Medical Instrumenst)
12.精子记数板(Makler Chamber, Sefi-Medical Instruments)
13.移液管-(Samco cat.no.P52144-10s).
材料:
1. 添加5mg/ml人血清白蛋白HSA的Hepes-HTF(例如ART-1023,SAGE BioPharma),或者是实验自行配制
的培养液。
2. Percoll (Sigma Chemical Co cat.no.P 4937)和10x Hepes-HTF溶液(例如SAGE
BioPharma),配
置等渗(90%)Percoll溶液。
3. Percollr的替代品也可以应用。SAGE BioPharma(PureCeption),Irvine Scientific或
Scandinavian IVF公司均有提供,用法与Percoll相似。
准备:
1. 配制10%福尔马林溶液:在9份HEPES-HTF溶液中,加入1份福尔马林溶液(戊二醛浓度大约是40%,例如
Mallinckrodt cat.no.5016),配完后加入1mg/ml聚乙烯醇PVA(Sigma cat.no. P 8136)。
2. 添加5mg/ml人血液白蛋白的Hepes缓冲HTF(ART-1023)和碳酸盐缓冲的HTF(ART-1020,1026)。可作
用Quinn's HTF溶液配置。9.5毫升的HTF溶液中,加入0.5毫升的人血清白蛋白溶液(100mg白蛋白/毫升
溶液)。
3. 等渗Percoll溶液:1份10x Hepes-HTF添加到9份的Percoll溶液中。
应用须知:
培养液HTF和血清白蛋白HSA需经过小鼠合子的质控实验,囊胚率需高于80%。
储存须知:
1. 添加或不添加白蛋白的Hepes缓冲液可在出厂后2-80C保存12个月。在2-80C条件下储存的碳酸盐缓冲液
,自出厂后可保存70天。加入人血清白蛋白后,放入370C,6%CO2二氧化碳孵箱中,可最多保存4天。
2. 等渗Percoll:可在2-80C储存最多4周。
标签纸需是自动粘贴的并是可以拿下的,(如Avery Dennison, Product No. S-812)。标记使用铅笔,而
绝对不能使用记号笔。标记培养液成分和日期。
质量控制:
所有与精子接触的试剂如不同批号的培养液、血清、器皿等,均需经过小鼠合子的质控实验,囊胚率需高于
80%。培养箱也需经过相似的质控检验。
实验步骤:
I. 连续一步Percoll梯度法(正常精子样品的处理方法)。
1. 新鲜配置等渗Percoll(90% Percoll)1份(如1ml)10x Hepes-HTF添加到9份(如9ml)100%
Percoll溶液中。溶液保持在20C到80C,最多可保存1个月。使用前将温度提高到370C。
2. 在15毫升的椎型离心管中加入1.0毫升的90% Percoll○R。
3. 轻轻地将1.5 - 2.0 毫升的精液放置在Percoll○R 之上。解冻精液完全加热至370C,以获得最大
的精子活力。精液样本与PERCOLL不能混合。如果精液量大于2毫升,使用多个PERCOLL离心管。
4. 500 x g离心20分钟。如果样本比较粘稠,或记数较低,则应多离心10-20分钟。
5. 用注射器或吸管将PERCOLL和精液移开,注意不要碰到精子沉淀,则要在离心管中留0.4毫升的
PERCOLL,这样能够收集到溶在PERCOLL中的精子。
6. 使用注射器或吸管,加入3-5毫升的Quinn's○R精子清洗培养液(ART-1005/1006),用手指轻弹离
心管生悬沉淀。
7. 500 x g离心5分钟,洗掉剩余的Percoll○R。
8. 仔细地移掉上清液,将精子沉淀溶一定体积的培养液中。例如做IUI,则溶到0.4ml的Quinn's○R精
子清洗液中(ART-1006)。做IVF,溶到碳酸缓冲的培养液中如Quinn's○RHTF培养液中(ART-
1020,ART-1026),调好精子浓度。
II. 微型PERCOLL梯度(用于严重的少弱精,活精子总数少于5 x 106)
1. 新鲜配置等渗Percoll(90% percoll):1份(如ml)10 x Hepes-HTF添加到9份(如9ml)100%
Percoll溶液中。
2. 向90%的等渗PERCOLL中加入精子清洗液,配成下列的浓度。
Percoll○R 密度
梯度成分 45% 63% 85.5%
90%等渗Percoll○R 2.0ml 2.8ml 3.8ml
精子清洗液 2.0ml 1.2ml 0.2ml
以上溶液保持在20到80C,最多可保存1个月。使用前将温度提高到370C。
3. 在离心管底部加0.3ml 85.5%的Percoll溶液,使用一个新的吸管,在85.5%的PERCOLL上铺
0.3ml的63% Percoll○R。最后,在63%PERCOLL上,铺0.3ml的45%Percoll○R完成。
4. 精液在放到微型梯度之前,需经过"一步法"清洗。
"一步法"清洗步骤:
以精液:Quinn's○R精液清洗液(ART-1005/1006)=1:2的比例溶解精子。200 x g离心10分钟。吸掉
上清液,将精子沉淀溶到0.3毫升的培养液中。清洗后的精液可用来做微型PERCOLL梯度。
5.300 x g离心45分钟。
6.用注射器吸管将PERCOLL和精液移开,注意不要碰到精子沉淀。吸出时,从上到下吸,吸头的位置保
持在液面下。
7.使用注射器或吸管,加入2-3毫升的Quinn's○R精子清洗培养液,用手指轻弹离心管重悬沉淀。
8.500 x g离心5分钟洗去多余的Percoll○R。
9.仔细地移掉上清液,将精子沉淀溶到一定体积的培养液中,用于IVF或ICSI。
计算
A:)精子浓度的计算:
1. 将10%福尔马林溶液20微升放入12 x 75 mm的试管中(例如Falcon # 2054)。使用灭菌的枪或吸管吸取
20微升清洗后的精液。用吸管反复抽吸混均,滴一滴在血细胞记数板上(或者其他类型的精子记数板上
)。注意不要将精液溢了记数板。静置5分钟后,盖上盖玻片,400倍相差显微镜下观察。
2. 数尾部完整、圆形头部和正常形态的精子100个。如果能在一个中方格即16个小方格中查到100个正常的
精子,精子的数目就是足够的。如果稀释浓度比较低,则应数更多的中方格中的精子数。如果在25个中
方格中仍数不到100个正常精子,就必须将精子重新离心浓缩。
3. 精子浓度的计算:
精子浓度(/ml)=记数板方格中精子数目x 4 x106 x稀释倍数/记数的方格数。
例如精液以1:1的比例稀释,稀释倍数就是2。在16个方格中, 115条精子,最终的精子浓度为:
115 x 4 x 106 x 2
64
=57.5 x 106/ml
4. 活精子数等于精子浓度乘以活精子的百分率。例如,在上述标本中,精子的活力为85%,那么,活精子的
百分率就是:
57.5 x 106 x 0.85=48.9 x 106活精子/ml
B):精液的稀释:
a) 正常精液的稀释:
- IVF:浓度保持在每30微升培养液中有25,000 - 40,000条活精子。
- GIFT:每次移植100,000条活精子。
b) 冷冻精子:
- IVF:浓度保持在每30微升培养液中有100,000条活精子。
- GIFT:25微升体积中,保证有最多的精子数。精子数一般多于100,000条,有时达到500,000 to
600,000条。
c) 男性因素的病人:(精子记数小于20 x 106/ml,精子活力小于40%,正常精子比率小于30%)
- IVF:浓度保持在每30微升培养液中有20,000条活精子左右,依据精子的质量而做适当的调整。
- GIFT:25微升体积中,保证有最多的精子数。
C):精子稀释倍数的计算
1. 如果清洗精子的浓度大于20 x 106 /ml,取20ul精液,用培养液将精子浓度调至4 x 106/ml做GIFT,
或5 - 8 x 106/ml做IVF。
例如精子的最终浓度为35 x 106活精子/ml,那么,20ul稀释液中含有0.02 x 35 x 106 =0.7 x
106条精子。如果做GIFT,0.7 x 106条精子在Y毫升(=0.02 + x)培养液中的精子浓度是4 x 106。
那么,Y=0.7/4=0.175
Y=0.02 + x=0.175
x=0.175 - 0.02=0.155
因此,将20ul稀释液放入0.155ml的培养液中。
总的算式是:0.02 x 35/4=0.175 - 0.02=0.155
注意:做GIFT,使用25ul精液稀释液。剩余的12.5ul稀释液做多余卵子的IVF。做IVF,精子最终浓度
需达到5 - 8 x 106/ml,这样,当加5ul稀释液到受精滴中时,每滴中则含有25,000到40,000条活精子
2. 如果精液样本精子记数少于20 x 106活精子/ml时。
例如:终浓度为12 x 106活精子/m
GIFT:计算4 x 106条精子的体积:
ie 4 x 106 /12 x 106=0.33ml
调至1ml体积的培养液用量:
ie 1.0 - 0.33 =0.67ml
这样,将0.33ml的精子悬浮液添加到0.67ml的培养液中,这样,在1ml的培养液中,含有4 x 106条精
子。
IVF:计算5 x 106条精子的体积。
ie x 106 /12 x 106=0.42ml
调至1ml体积的培养液用量:
ie, 1.0 - 0.42 = 0.58ml
这样,将0.42ml的精子悬浮液添加到0.58ml的培养液中,这样,在1ml的培养液中含水有5 x 106条精
子。
结果的报告:
需报告的结果包括清洗精子的浓度,精子活力,形态学。根据采取不同的辅助受精手段,添加所需的指标。
参考范围:
参考文献:WHO laboratory manual for the examination of human semen and semen-cervical
mucus interaction, WHO 1992, 3rd edition, Cambridge University Press。
体积:大于2毫升。
PH值:7.2 - 8.0。如果大于8.0,应怀疑感染;如果小于7.0,同时精子记数低(记数低于5 x 106/ml),
应怀疑输精管、精囊或附睾的病变。
精子浓度:至少20 x 106/ml。
总精子数:多于40 x 106。
活力:
a) 50%以上的前进运动精子。包括一级和二级精子。一级精子:快速直线前进运动。二级:慢速直线或 非直线运动。
b)25%以上的一级精子。
形态:
30%以上正常形态的精子。
白细胞数:
少于1 x 106/ml。
异常结果的程序:
如果没有获得足够数量的精子,应采取以下的步骤:
1. 应在第一次取精后2 - 4 小时,进行第二次取精。如果第二次取精也没有得到足够的精子数,那么:
2. 应重新考虑辅助受精的手段,例如用ICSI替代常规的IVF。采用的方法,需经患者的医生、实验室主任以
及其他人员协商后,征得患者同意后,达成一致意见。
报告格式:
在最后的报告中,应报告冻融精子的浓度、活力、形态以及采取辅助生殖技术有关的数据。
注意:
1. 处理精液样本的整个过程需要无菌,并采取常规的防止感染的措施。
2. 一些特殊状况会影响精液处理结果,例如禁欲时间过短、身体或情感的刺激、呼吸道感染引发的疲劳等
3. 精液处理结果记录应与辅助受精部门的记录合并存档。
样本的抛弃:
所有的体液标本以及实验室弃物均应放在标有"生物危害品"的容器内,按程序规定抛弃。
程序中禁忌点:
干扰物质
污染的精杯可能会影响精子的活力。必须使用组织培养级并通过质量检测的精杯。一些药物如心脏病使用的钙
离子阻断剂等,也会影响精子的活力。
如果由于精子的数目、活力、形态或其他原因失败,下个周期应考虑使用ICSI。
参考文献:
QUINN P (1993). Sperm processing in assisted reproductive technology
male factor. Seminars
Reprod Endocrin, 11:49-55.
附录I
程序名称:逆向射精病人精子的回收:
I.总则:
逆向射精通常将精液射向膀胱中。为了在膀胱中回收活精子,就必须保持膀胱的良好环境。
II.已经诊断为逆向射精或怀疑逆向射精患者,在射精后马上取尿。同时,也有一些精液射出,应单独处理。 III.材料和试剂:
1. 灭菌的10、25ml血清管(Falcon)。
2. 灭菌的120ml取精杯(Baxter)。
3. 灭菌的15或50ml离心管(Falcon)。
4. 灭菌的巴氏吸管。
5. 离心机。
6. PH计。
7. 渗透压计。
IV.程序:
1. 患者在取精24小时之前服用小苏打片。常用的剂量是每天4次,每次4片(1克一片)。在取精前一天服用
。其作用是使尿液呈碱性,精子更易存活。
2. 取精在早晨进行。但晨尿的浓度比较高。因此,患者应该在起床排尿后,喝8盎司的水(喝茶也可以,但
不能喝咖啡、果汁和苏打水)。在进实验室取精之前,再喝8盎司的水。这样,能够最大限度地降低尿液
的渗透压。
3. 患者到达实验室以后,取一份比较少的尿样。检查PH值和渗透压。理想的PH范围是6.5-8.5,理想的渗透
压范围是280-290。如果渗透压太高,让患者再喝一杯水。等15分钟以后,重新检查尿液的PH值和渗透压
。整个过程需要1小时左右。
4. 当PH值和渗透压范围达到要求后,患者取精后马上排尿,收集尿液。
5. 使用精液分析或IUI的精液清洗程序处理精液。
6. 将尿液收集到离心管中,500 x g离心机20分钟。
7. 去上清,收集精子沉淀。在4ml添加5mg/ml HSA的Hepes-HTF或精子清洗液重悬精子。500 x g离心
minutes。
8. 去上清,剩余培养液约1.0ml,按精液分析或IUI的精液程序记数。
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