黄国宁

随着女性生育年龄普遍攀升，高龄胚胎发育潜能下降已成为人类辅助技术的重要挑战。胚胎体外培养液作为辅助生殖技术的关键支撑，其设计主要基于模拟输卵管液成分的回归自然原则。然而，面对日益高龄化且高度异质化的患者群体，这种单一配方应对多样需求的策略已显露出其局限性。近年来，代谢组学技术的兴起为理解胚胎发育的微观调控机制提供了全新视角，尤其是对高龄胚胎代谢特征的研究，正逐步推动胚胎培养液成分的优化与个体化临床转化的实现。

■ 胚胎培养液发展历程

回顾胚胎培养液的发展历程，可以清晰地看出其是按照化学成分简单到生理特征模拟的变化轨迹逐步改善。20世纪70年代的Earle's培养液，仅包含盐、碳酸氢盐和碳水化合物，主要依赖丙酮酸盐供能，并添加母源血清作为蛋白质来源，其妊娠率约10%。20世纪80年代的Human Tubal Fluid（HTF）培养液的出现，提出了回归自然这一设计理念。HTF培养液的成分设计借鉴了输卵管液的检测结果，将钠离子、钾离子的浓度降至T6培养液的1/4。在当时可将妊娠率提高至30%，显著推动了辅助生殖技术的发展，体现了回归自然初期理念的实践价值。然而，HTF培养液的使用存在囊胚形成率偏低、胚胎形态异常等问题，这可能与胚胎代谢异常导致胞质内细胞器损伤有关，提示HTF培养液与胚胎代谢需求之间仍存在差距。随后，序贯培养液的出现进一步细化了培养液功能。胚胎在不同发育阶段对丙酮酸、乳酸、葡萄糖及氧气的需求各不相同，这些因素共同影响了胚胎活力。通过检测输卵管液与宫腔液中丙酮酸、乳酸、葡萄糖等物质在胚胎不同发育阶段的浓度变化，由此设计出卵裂期与囊胚期两阶段培养液，初步体现了代谢时序调控的理念。这一发展不仅是培养液成分的优化，更是对胚胎发育生理机制的深入响应。

当前培养液是包括盐类、碳酸氢盐、碳水化合物、氨基酸、蛋白质及透明质酸等多组分的复杂体系。笔者认为，现代培养液的核心挑战在于如何更精准地匹配胚胎发育的动态需求，尤其是在面对高龄、卵巢功能不全等患者群体时，可以根据高龄胚胎代谢特点等，针对性设计适宜胚胎发育的培养液，以提升高龄等特殊患者胚胎发育的质量。

■ 代谢组学解析胚胎发育的营养需求

近年来，随着代谢组学技术的应用，研究者绘制了小鼠植入前胚胎各发育阶段的动态代谢图谱。揭示了在合子基因组激活（ZGA）发生前后，胚胎代谢模式发生显著转换，即ZGA前主要依赖母源储存代谢物，ZGA后则逐步激活糖酵解、谷氨酰胺代谢、柠檬酸循环等通路。其中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）和乳酸被确定为ZGA的关键代谢物，相关研究已发表于Cell Discovery、National Science Review和Fundamental Research等。

高龄女性胚胎质量下降的机制复杂，涉及卵母细胞老化、线粒体功能减退、氧化应激积累等多重因素。最新研究提示，自噬作为细胞内重要的降解与再生系统，其活性降低可能是高龄胚胎发育潜能下降的重要原因之一。笔者团队近期于Autophagy发表的研究显示，自噬活性不足导致母源mRNA降解受阻，从而干扰ZGA启动。该研究揭示了自噬关键蛋白LC3B作为RNA结合蛋白参与调控早期胚胎中母源mRNA的衰变。此外，自噬活性的下降可能引发胚胎内脂肪酸氧化的异常活化，进而干扰ZGA的有序进程。而在培养体系中添加自噬激动剂（如西罗莫司），可部分恢复自噬功能并逆转上述异常代谢与表观遗传改变。

这些发现不仅从代谢层面阐释了胚胎发育的调控网络，也为培养液的优化提供了相应的靶点。通过补充关键代谢物（如NAD⁺等）及激活自噬通路等，有望改善高龄胚胎的体外发育质量。

■ 培养液个体化设计与临床转化挑战

通过代谢组学解析胚胎发育调控及相关科学发现强调了培养液设计应从通用型向个体化方向推进的重要性。高龄、卵巢功能减退、内异症、不明原因卵子成熟障碍等不同人群，其胚胎代谢特征各异。未来培养液设计可基于代谢组学数据，开发针对特定人群的培养液组分。笔者认为，目前培养液多以仿制为主，原创性不足，这需要通过临床专家、基础科研团队与企业研发人员深度合作，从高龄女性胚胎的生理特征与临床问题出发，开发出人群特异性的培养液产品。

尽管代谢组学为胚胎培养液的优化提供了崭新视角，但其临床转化仍面临诸多挑战。例如β-烟酰胺单核苷酸、褪黑素、白藜芦醇等物质，在抗衰老与抗氧化研究中表现出对胚胎发育的潜在改善作用。然而，其安全性仍需进一步评估，一方面需要进行添加剂量和时机进行系统性研究；另一方面，这类物质目前尚未批准作为食品或者保健品。因此，在将其引入辅助生殖实践之前，必须通过严谨的临床研究逐步验证，审慎推进。

■ 结语

在生育年龄逐渐升高的时代背景下，高龄生育已不仅是医学议题，更是深刻的社会命题。当前，生殖医学已步入多学科深度融合的新阶段。从代谢组学到表观遗传学，从自噬调控到线粒体功能，各领域的交叉融合正不断拓宽我们对胚胎发育的认识边界。高龄胚胎质量的改善，不仅需要技术上的优化，更依赖于对生命早期代谢-表观遗传调控网络的深度理解。未来，结合转录组学、代谢组学、表观组学等多组学手段，构建系统的胚胎发育模型，将推动辅助生殖技术真正实现“个体化胚胎培养”。

（作者：重庆市妇幼保健院生殖医学中心  李竞宇 郭诗萌 黄国宁）