Indukce akrozomové reakce před ICSI (RA-ICSI)

Úvod Intracytoplazmatická mikroinjekce spermií (ICSI) produkuje 70 % oplodněných oocytů a zygot, které se většinou vyvíjejí normálně. K provedení ICSI se ze suspenze spermií po gradientové migraci odebere spermie. Poté je imobilizován rozbitím bičíku pomocí mikropipety a zaveden do cytoplazmy oocytu.

Rychlost spontánní akrozomové reakce u lidí je nižší než 20 %. Dvě studie o procentu akrozomů zreagovaných a imobilizovaných spermií ukázaly, že 95 % z nich má destabilizaci membrány, ale pouze 17,8 % z nich prodělalo plnou RA. Jinými slovy, když jsme mikroinjektovali 10 spermií, pouze 2 z nich byly zcela zbaveny svého akrozomového materiálu. Všechny ostatní jsou zavedeny do oocytu s akrozomálním materiálem. Ale tento materiál normálně nevstupuje do oocytu, protože akrozomová reakce je nezbytným předpokladem pro průchod zona pellucida, která obklopuje vajíčko.

Důležitost použití spermií reagovaných na akrozomy pro úspěch ICSI byla již dříve zdůrazněna u několika druhů zvířat. Bylo prokázáno, že indukce akrozomové reakce u myší vede k vyšší míře oplodnění (od 30 % do asi 60 %). Podobné je to u králíka a koní. Kimura a kol. také uvedli, že myší oocyty injikované s akrozomově intaktními králičími a křeččími spermiemi vykazovaly jadernou aktivaci a zastavení embryonálního vývoje, aniž by dosáhly dvoubuněčného stadia. Tato "cytotoxicita" stejných spermií zmizí, když se uvolní z akrozomů před injekcí. V jiné studii byl u křečka zlatého prokázán škodlivý vliv přítomnosti akrozomu na přežití oocytů při injekci hlaviček spermií. Všechny oocyty mikroinjikované spermiemi s intaktními akrozomy byly mrtvé, zatímco pouze ty, kterým byly injikovány spermie reagované na akrozom, nejen přežily, ale také se vyvinuly do stadia dvou pronukleů v 79 % případů a pomohly porodit živě (19 %).

Tým Yanagimachi ohlásil studii o potenciálně nebezpečném účinku začlenění akrozomu spermií různých druhů do myších oocytů. Škodlivými složkami by podle těchto autorů byly pravděpodobně enzymy, jako je trypsinu podobný akrosin a hyaluronidáza, protože jejich injekce napodobovala účinky ICSI u spermií intaktních akrozomů. Ve stejné studii bylo potvrzeno, že toxické účinky korelovaly s velikostí akrozomu a tedy s obsahem proteázových enzymů.

Toxické účinky akrozomu a jeho obsahu výslovně popsali Morozumi a Yanagimachi. Vyvolává deformaci oocytu s nepravidelným vzhledem, edémem nebo cytolýzou se vzhledem pseudovakuolizované cytoplazmy. Dále bylo zjištěno, že poškození způsobené exogenními nebo akrosomálními enzymy korelovalo s narušením oocytového cytoskeletu prostřednictvím aberantní akumulace mikrotubulů v kortexu oocytu.

Kromě morfologických a ultrastrukturálních změn v oocytu může inkorporace akrozomu vést k nedostatečné jaderné aktivaci oocytu. Kasai a kol. uvedli, že dokončení meiózy oocytů probíhá rychleji, pokud se spermie uvolní z akrozomu. Podobně bylo u prasat pozorováno zvýšení míry oplodnění po ICSI se spermiemi zreagovanými na akrozomy. Studie Morozumi et al. také prokázali, že indukce akrozomové reakce spermií z několika druhů před ICSI vedla k urychlení aktivace oocytů, která se projevila u lidských spermií. Důkazem toho byly signifikantní rozdíly mezi profily kalciových oscilací po ICSI se spermiemi s intaktními akrozomy nebo s akrozomy reagovanými spermiemi. Kalciové vlny zaznamenané v oocytech injikovaných spermiemi reagovanými na akrozomy byly charakterizovány časným nástupem a amplitudou a vyšší frekvencí. Naproti tomu kalciová odpověď byla abnormálně opožděná u oocytů injikovaných spermiemi s intaktními akrozomy.

Změněné kalciové oscilace, „klíčové“ signály aktivace oocytů během ICSI, jsou tedy příčinou abnormálního preimplantačního vývoje embrya do stadia blastocysty. Podíl narozených živých zdravých myší se skutečně zvýšil ze 40 % na 71 %, když jsou mikroinjekce intaktní spermie nebo spermie reagované na akrozomy.

Tyto stejné studie také ukázaly dvě věci:

• Zavedení akrozomálního materiálu je škodlivější, když je množství velké ve srovnání s objemem oocytů. Existuje proto zájem o systematické snižování množství materiálu zaváděného do cytoplazmy oocytů pro zlepšení embryonálního vývoje.
• Druhá věc je, že indukce akrozomové reakce před ICSI výrazně zlepšuje embryonální vývoj a tím i počet narozených dětí z embryotransferu.

I když ICSI u člověka poskytuje velmi uspokojivé výsledky, počet dětí získaných embryem je nižší než po přenosu embryí IVF. Existuje tedy možnost zlepšení výsledků ICSI indukcí akrozomové reakce před mikroinjekcí.

Po několika studiích jsme použili inkubaci spermií s folikulární tekutinou (FF) partnera k indukci akrozomové reakce spermií (Karim Rahal, 2011 Master Thesis 2). FF je skutečně silným induktorem AR. Není problém sledovatelnosti, protože FF pacientky se používá pouze pro sperma jejího manžela. Tato technika může být aplikována na nejchudší sperma. Nakonec se tato technika používá ve velmi snadné rutině, protože folikulární tekutina je vždy získána během odběru oocytů a je tak dostupná.