在辅助生殖技术的宏大版图中，胚胎体外培养占据着无可替代的关键地位，宛如一座桥梁，紧密连接着卵子受精与胚胎移植这两大重要环节。我们不妨将胚胎想象成一颗蕴含无限生机、亟待萌发的种子，而培养液则如同孕育种子的 “土壤”。别小看这看似普通的 “土壤”，其成分是否恰到好处，犹如土壤的肥力与酸碱度是否适宜，直接关乎胚胎能否茁壮成长，甚至对最终的妊娠结局产生深远影响。就像肥沃且适宜的土壤能让种子发芽、开花、结果，优质合适的培养液才能为胚胎的健康发育提供保障。 而南京大学医学院附属鼓楼医院生殖医学科张宁媛、孙海翔团队在《生殖医学杂志》（2019 年 11 期）发表的研究，就像一把精准的手术刀，深入剖析了培养液成分与胚胎发育之间千丝万缕的关联，为我们揭开了生命早期 “营养供给” 的神秘科学面纱，下面就让我们一起来深入探索一番。
培养液设计：模拟与自主的抉择
胚胎在母体内的发育，犹如一场精心编排的生命之舞，始终处于动态变化的微环境中。在发育早期，胚胎在输卵管中依赖丙酮酸、乳酸获取能量，就像新生儿依赖母乳获取营养；而发育到囊胚期进入子宫后，又转向以葡萄糖为主要 “燃料”，这就如同孩子长大后饮食结构发生变化。这种天然的环境差异，犹如不同的土壤适合不同的种子生长，也催生了两种核心的培养液设计策略，为胚胎的体外发育提供了不同的 “成长方案” 。
序贯培养液：贴合胚胎需求的设计
序贯培养液的设计理念，宛如一位贴心的私人定制师，紧紧围绕 “回归自然” 这一核心理念展开，力求为胚胎提供最接近母体内的发育环境。它分为卵裂期培养液和囊胚期培养液两种，就像为胚胎准备了不同阶段的专属 “营养餐”，分别模拟输卵管和子宫的营养环境，以满足胚胎在不同发育阶段的特殊需求。
卵裂期培养液，堪称输卵管液成分的 “复刻大师”，含有较高浓度的丙酮酸（约 0.25 - 0.32mmol/L）和乳酸（约 10.50mmol/L），这与早期胚胎的代谢偏好完美匹配，就像为偏好某种口味的食客准备了他们最爱的美食。早期胚胎就如同刚刚起步的小火车，丙酮酸和乳酸就是推动它前进的优质 “燃料”，能够高效地为胚胎的早期发育提供能量支持，助力胚胎顺利开启生命的旅程。
而囊胚期培养液，则参照子宫液配方进行精心调配，如同一位经验丰富的大厨，根据囊胚期胚胎的需求，巧妙地调整了营养成分。它降低了丙酮酸（0.1mmol/L）和乳酸（5.87mmol/L）的浓度，同时将葡萄糖含量大幅提升至 3.15mmol/L（是输卵管液的 6 倍多），这一调整就像为进入新阶段的运动员提供了更适合高强度运动的能量补给。因为此时的胚胎已发育到囊胚期，对能量的需求大幅增加，葡萄糖成为了满足其更高能量需求的 “主角燃料”，确保囊胚能够在充足的能量供应下茁壮成长，为后续的着床和发育奠定坚实基础。
目前市面上的商品化序贯培养液，在模拟体内环境方面已经取得了显著成效，如同精心打造的仿真乐园，能较好地还原胚胎在母体内的生长环境，让胚胎在体外也能感受到 “家” 的熟悉与舒适，从而减少胚胎因 “环境突变” 产生的应激反应，为胚胎的健康发育保驾护航。
单一培养液：给予胚胎自主选择
与序贯培养液的 “精细定制” 不同，单一培养液采用了一种别具一格的设计思路，它就像一个摆满各种美食的自助餐厅，将胚胎从受精到囊胚期所需的所有营养成分（包括不同浓度的丙酮酸、乳酸、葡萄糖等）混合在一起，把选择的权利交给胚胎，让胚胎根据自身的需求 “自主挑选” 营养。
研究发现，人类胚胎在这样的单一培养液中，仿佛找到了熟悉的 “自主进食” 模式，可连续培养至囊胚期，无需中途换液。这种稳定的环境就像一个安静、舒适且没有干扰的成长空间，能减少胚胎暴露于外界干扰的风险，让胚胎在宁静的环境中专注于自身的发育。并且，胚胎在单一培养液中的形态动力学参数（如分裂速度、细胞排列）不受影响，就像训练有素的队伍，即使在不同的环境中，依然能保持整齐的步伐和良好的秩序，最终形成的优质胚胎比例更高，为成功孕育新生命提供了更有力的保障。
更有趣的是，动物实验还为我们揭示了单一培养液的更多潜力，就像探索神秘宝藏时发现了隐藏的珍贵宝物。向单一培养液中添加生殖道液体，能显著提升猪卵的受精率，让囊胚细胞数量增加、更易孵化，甚至使胚胎的基因表达模式更接近体内发育状态。这一发现就像为人类培养液的优化点亮了一盏明灯，为我们提供了全新的研究方向和思路，或许在未来，通过进一步的研究和改进，我们能让单一培养液更好地满足人类胚胎发育的需求。
此外，研究还揭示了一个与母体饮食健康相关的有趣细节，宛如发现了生命密码中的一条隐藏线索。子宫液中的氨基酸浓度与女性饮食习惯密切相关，健康饮食者的子宫液中，天冬酰胺、谷氨酰胺、亮氨酸等 8 种氨基酸浓度更高，而这些氨基酸正是胚胎合成蛋白质、维持细胞活性的关键原料，就像建造高楼大厦必不可少的优质建筑材料。这意味着，母体的饮食健康，或许能通过影响子宫微环境，间接为胚胎发育 “加分”，提醒着准妈妈们，保持健康的饮食习惯，就是在为宝宝的健康未来投资 。
能量代谢：胚胎发育的 “燃料” 密码
胚胎发育的过程就像一场充满挑战的马拉松，在这场漫长的旅程中，能量代谢无疑是最为关键的因素之一，它就像为胚胎发育提供动力的 “燃料” 密码，精准地调控着胚胎在不同阶段的生长与发育。正如人类在不同年龄段对营养的需求各有差异，胚胎在发育的不同阶段，对 “能量燃料” 的选择也有着极为严格的 “时间窗口”，这种阶段特异性的能量代谢模式，深刻地影响着胚胎的发育进程和最终的健康状况 。
卵裂期：“低碳水” 偏好与能量依赖
在卵裂期（受精后 1 - 3 天），胚胎宛如一个刚刚起步的稚嫩行者，代谢活动相对平缓，对能量的需求也较为温和。此时，它主要依赖丙酮酸和乳酸作为核心 “燃料”，对葡萄糖的利用率极低，仿佛一个挑食的孩子，对葡萄糖这种 “食物” 兴趣缺缺。
这背后有着深刻的生物学原因。早期胚胎的糖酵解酶活性较低，就像一台老旧的机器，无法高效地运转来分解葡萄糖，自然难以将其作为主要的能量来源。同时，低葡萄糖环境对胚胎来说就像一个保护罩，能避免细胞内有害物质（如活性氧）的积累，从而保护胚胎基因组的稳定，确保胚胎在发育初期的安全。
此外，这一阶段的胚胎还会少量氧化特定氨基酸（如谷氨酰胺），谷氨酰胺就像是为胚胎提供辅助动力的小引擎，为细胞分裂提供 “辅助能量”，助力胚胎顺利开启细胞分裂和分化的进程，逐渐构建起生命的基本框架。
桑椹胚期：“燃料” 切换与脂质代谢助力
当胚胎发育到桑椹胚期（受精后 4 天左右），就如同马拉松选手进入了一个新的赛段，能量需求突然激增，仿佛汽车从低速档切换到了高速档，对动力的要求大幅提升。此时，胚胎的 “燃料” 选择也发生了显著变化，葡萄糖消耗量急剧上升，从 “低糖利用” 模式迅速转为 “高糖利用” 模式，成为了能量供应的主角。
以小鼠囊胚为例，其内部的内细胞团（未来发育为胎儿）几乎完全通过糖酵解分解葡萄糖供能，就像一个全力运转的工厂，以葡萄糖为原料，高效地生产着能量，为胎儿的发育奠定基础；而外层的滋养细胞（未来发育为胎盘）则会将一半葡萄糖转化为乳酸，这些乳酸不仅是代谢产物，更是调节囊胚腔微环境的关键因子，就像一个智能的环境调节系统，为囊腔形成和扩张提供动力，确保胚胎在适宜的环境中继续发育 。
值得注意的是，脂质代谢也会在这一阶段 “发力”，就像一位隐藏的帮手，在关键时刻挺身而出。在 8 细胞期前，脂质代谢保持稳定，如同平静的湖面；而在 8 细胞期到桑椹胚期之间，脂质代谢突然活跃起来，通过脂肪酸氧化为胚胎提供额外能量，为胚胎在能量需求激增的阶段提供了重要的补充，帮助胚胎顺利度过这一关键时期。
警惕乳酸过量：非整倍体风险的警钟
在胚胎发育的能量代谢过程中，有一个关键的风险因素需要我们高度警惕，那就是 “乳酸过量”，它就像一颗隐藏在暗处的定时炸弹，随时可能对胚胎发育造成严重的危害。研究发现，培养液中过量的乳酸盐，会显著增加囊胚非整倍体的发生率，给胚胎的健康带来巨大威胁。
实验数据为我们敲响了警钟：使用低乳酸浓度的单一培养液（如 CSCM - NX）培养胚胎，整倍体胚胎数量比普通培养液增加约 10%。这一数据直观地表明，控制乳酸浓度对提升胚胎质量至关重要。
过量乳酸为何会有如此大的危害呢？原来，过量乳酸会干扰细胞分裂时的纺锤体组装和染色体分离，就像捣乱分子打乱了精密的机械运转，导致染色体数目异常。而染色体非整倍体正是胚胎停育、流产的主要原因之一，它如同一个无情的杀手，无情地阻断了许多新生命的诞生之路。因此，这一发现为临床优化培养液成分提供了重要依据，控制乳酸浓度，或许就是提升胚胎质量、降低胚胎发育风险的 “关键一步”，是保障新生命健康诞生的重要防线 。
pH 缓冲：胚胎发育的 “酸碱平衡术”
如果把能量物质比作胚胎发育的 “食物”，那么培养液的 pH 值就如同胚胎赖以生存的 “空气”，其重要性不言而喻。哪怕是极其微小的 pH 波动，都可能如同在平静湖面投入巨石，对胚胎造成不可逆的深远影响 。
胚胎对 pH 值的高度敏感性
小鼠实验为我们直观地揭示了胚胎对 pH 值的高度敏感程度。在实验中，向胚胎培养液中添加弱酸 DMO（可轻微改变细胞内 pH），即便囊胚从外观上看形态似乎正常，但其内部细胞数量却会明显减少，凋亡率也会显著上升，就像一座看似坚固的城堡，内部却已悄然出现崩塌的迹象。若在胚胎整个着床前发育阶段持续暴露于 DMO 中，后果将更加严重，不仅胚胎着床率会大幅下降，就像种子难以在贫瘠的土地扎根，出生的胎鼠体重和冠臀长度也会明显降低，严重影响其生长发育 。
对于人类胚胎而言，卵裂期细胞内 pH 值需稳定在 7.2 左右，这一数值堪称胚胎维持细胞内稳态、正常进行 DNA 复制和细胞分裂的 “黄金数值”。一旦 pH 值偏离这个关键范围，胚胎的正常发育进程就可能受到干扰，就像精密的时钟被打乱了节奏，难以准确运行 。
维持 pH 稳定的两大核心手段
在胚胎培养过程中，维持 pH 值的稳定是一项至关重要的任务，如同为胚胎营造一个稳定舒适的 “家”，而实现这一目标主要依靠两大核心手段 。
CO₂浓度调节：实验室里的 “隐形调节器”
在实验室中，CO₂浓度调节就像一个隐形的 “pH 调节大师”，默默地守护着培养液的酸碱平衡。体外培养时，培养箱通过精准控制 CO₂浓度（通常为 5%）来巧妙地调节培养液中的碳酸氢盐浓度，进而稳定 pH 值。这背后的原理基于一个动态的化学反应平衡：CO₂溶解于培养液中，与水反应生成碳酸（H₂CO₃），碳酸又会进一步解离为氢离子（H⁺）和碳酸氢根离子（HCO₃⁻），当 CO₂浓度升高时，反应向生成氢离子的方向进行，培养液 pH 降低；反之，当 CO₂浓度降低，氢离子浓度减少，pH 则升高 。
然而，在实际操作中，这一过程受到多种因素的影响，就像一场复杂的交响乐，需要各个环节紧密配合。培养液的扩散速度、油层覆盖情况，甚至不同实验室的操作差异，都可能导致 pH 波动。比如，培养液扩散速度过快，可能使 CO₂与培养液的反应无法充分达到平衡，从而影响 pH 值的稳定；油层覆盖不均匀或过薄，无法有效阻止 CO₂的逸出或外界气体的进入，也会干扰 pH 的调控。因此，在胚胎培养过程中，实验人员需要密切关注这些因素，确保 CO₂浓度调节能够正常发挥作用，为胚胎提供稳定的 pH 环境 。
缓冲液搭配：协同作用保稳定
除了 CO₂浓度调节，缓冲液的合理搭配也是维持培养液 pH 稳定的关键策略，它们就像一对默契的搭档，相互协作，共同守护着胚胎发育的 “酸碱平衡”。HEPES 和 MOPS 是两种常用的培养液缓冲剂，它们各自具有独特的优势，且在 pH 缓冲范围上形成了良好的互补 。
MOPS 在酸性范围内展现出更出色的缓冲效果，就像一位擅长应对酸性环境的 “卫士”，能够在酸性条件下有效地稳定 pH 值，防止 pH 过度下降。
而 HEPES 则在碱性范围内表现更佳，当培养液有向碱性方向变化的趋势时，HEPES 能够迅速发挥作用，调节氢离子浓度，使 pH 值保持在适宜的范围内 。
研究发现，将二者以 1:1 的比例（各 10mmol/L）混合使用，能够产生 1 + 1 > 2 的协同效应，比单独使用 20mmol/L 的单一缓冲剂具有更强的缓冲能力。这种协同作用不仅增强了对 pH 值的稳定效果，还能提升精子活力（48 小时内前向运动精子比例更高），为胚胎的受精和发育创造更有利的条件 。
不过，需要注意的是，尽管缓冲剂对于维持 pH 稳定至关重要，但为了减少胚胎应激和潜在毒性，缓冲剂浓度需严格控制在 “够用即止” 的水平。在保证 pH 稳定的前提下，尽可能降低浓度，就像给胚胎提供恰到好处的保护，避免过度干预带来的不良影响。这就要求实验人员在实际操作中，根据具体的实验条件和胚胎需求，精确调配缓冲剂的浓度，以实现最佳的培养效果 。
这份关于 “生命早期营养” 的深入研究，不仅仅是学术领域的一次重大突破，更如同为临床实践点亮了一盏明灯，提供了极具价值的科学依据。它让我们深刻认识到，在辅助生殖的每一个细微环节中，哪怕是看似微不足道的科学把控，都蕴含着巨大的能量，都在为新生命的诞生默默贡献着力量，成为新生命健康启航的坚实保障 。 未来，随着科学技术的不断进步和研究的持续深入，我们有理由期待胚胎培养液的设计和应用将取得更加卓越的成果，为更多家庭带来新生命的希望与喜悦 。
