Akrosomireaktion induktio ennen ICSI:tä (RA-ICSI)

Johdanto Intrasytoplasminen siittiöiden mikroinjektio (ICSI) tuottaa 70 % hedelmöitetyistä munasoluista ja tsygooteista, jotka kehittyvät enimmäkseen normaalisti. ICSI:n suorittamiseksi siittiötä otetaan siittiösuspensiosta gradientin vaeltamisen jälkeen. Sitten se immobilisoidaan murtamalla sen siima mikropipetillä ja viedään munasolun sytoplasmaan.

Spontaanien akrosomireaktion määrä ihmisillä on alle 20 %. Kaksi akrosomiin reagoineiden ja immobilisoituneiden siittiöiden prosenttiosuutta koskevaa tutkimusta osoitti, että 95 prosentilla heistä kalvo on epävakaa, mutta vain 17,8 prosentilla heistä oli tehty täydellinen RA. Toisin sanoen, kun mikroinjektioimme 10 siittiötä, vain 2 niistä on täysin eroon akrosomimateriaalistaan. Kaikki muut viedään munasoluun akrosomaalisella materiaalilla. Mutta tämä materiaali ei normaalisti pääse munasoluun, koska akrosomireaktio on edellytys munaa ympäröivän zona pellucidan kulkemiselle.

Akrosomiin reagoivan siittiön käytön tärkeyttä ICSI:n menestykselle on korostettu aiemmin useissa eläinlajeissa. On osoitettu, että akrosomireaktion induktio hiirillä johtaa korkeampiin hedelmöitysmääriin (30 %:sta noin 60 %:iin). Se on samanlainen kanilla ja hevosilla. Kimura et ai. raportoivat myös, että hiiren munasolut, joihin oli injektoitu akrosomin eheillä kanin ja hamsterin siittiöillä, osoittivat tuman aktivoitumista ja alkionkehityksen pysähtymistä saavuttamatta kaksisoluvaihetta. Tämä samojen siittiöiden "sytotoksisuus" katoaa, kun ne vapautetaan akrosomeistaan ​​ennen injektiota. Toisessa tutkimuksessa kultahamsterissa osoitettiin akrosomin läsnäolon haitallinen vaikutus munasolujen eloonjäämiseen siittiöiden päiden injektion aikana. Kaikki oosyytit, joihin oli mikroinjektoitu akrosomin ehjää siittiötä, olivat kuolleita, kun taas vain akrosomiin reagoineilla siittiöillä injektoidut eivät ole vain selvinneet, vaan ovat myös kehittyneet 79 %:ssa tapauksista kaksipronukleusasteiseksi ja auttaneet synnyttämään elävänä (19 %).

Yanagimachin ryhmä raportoi tutkimuksen mahdollisista vaarallisista vaikutuksista, joita eri lajien siittiöiden akrosomin sisällyttämisellä hiiren munasoluihin. Näiden kirjoittajien mukaan haitallisia komponentteja olisivat luultavasti entsyymit, kuten trypsiinin kaltainen akrosiini ja hyaluronidaasi, koska niiden injektio jäljitteli ICSI:n vaikutuksia akrosomin eheillä siittiöillä. Samassa tutkimuksessa vahvistettiin, että toksiset vaikutukset korreloivat akrosomin koon ja siten proteaasientsyymien pitoisuuden kanssa.

Morozumi ja Yanagimachi ovat selvästi kuvanneet akrosomin ja sen sisällön myrkylliset vaikutukset. Se aiheuttaa munasolun epäsäännöllisen ulkonäön muodonmuutoksia, turvotusta tai sytolyysiä, jossa sytoplasman ulkonäkö on pseudovakuoloitunut. Lisäksi on osoitettu, että eksogeenisten tai akrosomaalisten entsyymien aiheuttamat vauriot korreloivat munasolun sytoskeleton hajoamisen kanssa mikrotubulusten poikkeavan kertymisen kautta munasolun aivokuoreen.

Munasolun morfologisten ja ultrarakenteellisten muutosten lisäksi akrosomin sisällyttäminen voi johtaa munasolun tumaaktivaation puuttumiseen. Kasai et ai. raportoivat, että munasolumeioosin valmistuminen tapahtuu nopeammin, jos siittiöt vapautuivat akrosomista. Samoin sioilla havaittiin lisääntynyt hedelmöityssuhde ICSI:n jälkeen akrosomiin reagoineen siittiön kanssa. Morozumin et al. osoitti myös, että useiden lajien siittiöiden akrosomireaktion induktio ennen ICSI:tä johti munasolujen aktivoitumisen kiihtymiseen, mikä ilmeni ihmisen siittiöissä. Tämän osoittivat merkittävät erot kalsiumin värähtelyprofiilien välillä ICSI:n jälkeen akrosomin kanssa ehjän tai akrosomin kanssa reagoineen siittiön kanssa. Akrosomiin reagoineilla siittiöillä injektoituihin munasoluihin tallennetuille kalsiumaalloille oli tunnusomaista varhainen alkaminen ja amplitudi sekä korkeampi taajuus. Sitä vastoin kalsiumvaste viivästyi epänormaalisti munasoluissa, joihin oli injektoitu akrosomin ehjää siittiötä.

Siten muuttuneet kalsiumin värähtelyt, "avain" munasolujen aktivaatiosignaalit ICSI:n aikana, ovat syynä epänormaalille istutusta edeltävälle alkion kehittymiselle blastokystavaiheeseen. Itse asiassa elävien terveiden hiirten syntyneiden osuus kasvaa 40 prosentista 71 prosenttiin, kun mikroinjektoidaan vastaavasti ehjiä tai akrosomiin reagoineita siittiöitä.

Nämä samat tutkimukset ovat osoittaneet myös kaksi asiaa:

• Akrosomaalisen materiaalin tuominen on haitallisempaa, kun määrä on suuri munasolun tilavuuteen verrattuna. Siksi on kiinnostusta vähentää systemaattisesti munasolun sytoplasmaan viedyn materiaalin määrää alkion kehityksen parantamiseksi.
• Toinen asia on, että akrosomireaktion induktio ennen ICSI:tä parantaa huomattavasti alkion kehitystä ja siten alkionsiirron kautta syntyneiden vauvojen määrää.

Vaikka ICSI ihmisillä antaa erittäin tyydyttäviä tuloksia, alkiolla saatujen imeväisten määrä on pienempi kuin IVF-alkioiden siirron jälkeen. Näin ollen on mahdollista parantaa ICSI:n tuloksia indusoimalla akrosomireaktio ennen mikroinjektiota.

Useiden tutkimusten jälkeen käytimme siittiöiden inkubaatiota kumppanin follikulaarisen nesteen (FF) kanssa siittiöiden akrosomireaktion indusoimiseksi (Karim Rahal, 2011 Master Thesis 2). FF on todellakin voimakas AR:n indusoija. Jäljitettävyysongelmaa ei ole, koska potilaan FF:ää käytetään vain hänen miehensä siittiöille. Tätä tekniikkaa voidaan soveltaa köyhimpiin siemennesteisiin. Lopuksi tekniikkaa käytetään erittäin helpolla rutiinilla, koska follikulaarinen neste saadaan aina talteen oosyyttihaussa ja siten saatavilla.