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氧化应激细胞外间隙有限的、低水平的活性氧具有重要的生理学作用，它能够调节对精子增殖、分化和功能具有重要作用的基因和蛋白的活性。氧化应激指的是细胞或机体产生自由基，主要是活性氧，和其对自由基清除能力之间不平衡的一种细胞间状态。当产生的ROS超过了抗氧化防御能力，就会对多种细胞器产生严重的氧化损伤，其机制包括损伤脂类、蛋白、DNA和糖类，最终导致细胞死亡。据报道40％的不育症男性精液中具有较高的ROS水平。此外，ROS生成量的增加与IVF的结局呈负相关，不育症男性中，高ROS水平患者比低ROS水平患者使女方怀孕的机会要少5倍，精液高ROS水平与精子异常形态及精子高畸形指数相关。ROS代表了范畴较为宽泛的一类分子，包括基团或非基团状态氧原子的衍生物。另外，还有另外一类氦来源的自由基，称作活性氮，以及脂类来源的称作活性脂。
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遗传病变是另外一种导致基因组损害和缺陷的机制，效应可能非常轻微或灾难性的，根据影响的类型可以将它们分为三个类别。第一类包括染色体非整倍体和重排：染色体的重排会造成特定染色体上一系列基因表达量或在基因组中的环境发生改变；第二类包括亚显微缺失（微缺失）：多种基因在分子水平上的微缺失或重排会导致其表达模式的改变；第三类包括单基因缺陷：单一基因（或核心元件）的表达改变或缺失，进而导致男性不育。这些病变可发生在人类的所有染色体上，包括被认为与男性生育相关的300个基因中的任何一个。其位置可以在内含子和外显子的区域中，因而很难预测会产生何种效应。
血栓前状态，又称易栓症，是由于持续血液高凝状态，进而可能导致血栓形成风险增加，虽然血栓前状态不一定会导致血栓的形成，但是在一定条件或诱因下引起血栓栓塞性疾病的发生，导致深静脉血栓形成，血栓脱落可引起肺动脉栓塞，严重时造成孕产妇死亡。目前认为血栓前状态可能选择性影响子宫胎盘循环，导致胎盘发生微血栓，形成胎盘纤维沉着、胎盘梗死灶，引起胚胎缺血缺氧，最终导致胚胎发育不良或流产。对于存在血栓前状态的患者，若血小板聚集率增高（超过80%）和其他凝血指标异常，可以考虑使用阿司匹林抗凝，对于D-二聚体升高和β2糖蛋白抗体阳性可以考虑单独注射低分子肝素或联合阿司匹林用药来处理，但是需要根据情况调整用药，D-二聚体降至正常后再注射1～2周肝素，复查D-二聚体正常可以停药。对于用药后孕妇指标未恢复正常的患者，其中低分子肝素需坚持用药到终止妊娠前24小时。考虑到阿司匹林目前对胚胎的安全性尚未见定论，因此，建议达到治疗效果时可以最小剂量用药，且上述药物在用药期间需监测孕妇的过敏反应、出血情况、血小板计数及是否发生骨质疏松等。此外，对于获得性高同型半胱氨酸血症者，也可以通过补充叶酸、维生素B12改善抗凝效果。
