Effetto della riduzione della concentrazione di ossigeno dal 5% al ​​2% sull'esito dell'ICSI

Il livello di ossigeno svolge un ruolo fondamentale nel ridurre l'alto livello di specie reattive dell'ossigeno dannose all'interno delle cellule, influenza l'espressione genica embrionale, aiuta con il metabolismo embrionale del glucosio e migliora lo sviluppo embrionale da 2PN allo stadio di blastocisti, la concentrazione di ossigeno nell'incubatore è un importante determinante dell'ambiente in vitro che incontra un embrione. L'embrione preimpianto consuma ossigeno a un livello relativamente costante dallo stadio unicellulare allo stadio di morula, mentre allo stadio di blastocisti il ​​consumo è considerevolmente aumentato. L'ossigeno svolge un ruolo nella produzione di energia, ma in concentrazioni troppo elevate può avere un effetto tossico mediante la formazione di specie reattive dell'ossigeno. Mentre i livelli di ossigeno in vivo variano dall'1,5 all'8,7% nelle tube di Falloppio e nell'utero di diverse specie, nella maggior parte dei laboratori la coltura in vitro di embrioni umani veniva tradizionalmente eseguita a concentrazioni atmosferiche di ossigeno (~ 20%). Nei mammiferi, la tensione di ossigeno (O2) nell'utero è inferiore (2%) a quella dell'ovidotto (5-7%). Ciò si adatta a un cambiamento nella strategia metabolica dell'embrione dopo la compattazione e può avere implicazioni per l'EC nella fecondazione in vitro clinica. Infatti, in uno studio recente che utilizzava embrioni umani scartati, i tassi di blastulazione erano superiori quando coltivati ​​nel 2% rispetto al 5% dopo il giorno 3. Tuttavia, è estremamente difficile controllare la miriade di fattori che influiscono sulla blastulazione quando si impiega materiale di scarto. Le tecnologie disponibili nei primi giorni della fecondazione in vitro, e molto probabilmente anche per motivi finanziari, hanno portato alla diffusa implementazione di incubatori che utilizzavano aria atmosferica (es. 20% di ossigeno). Verso la fine del secolo scorso, incubatrici più avanzate in grado di creare un ambiente con il 5% di ossigeno, che assomiglia di più a quello naturale

ambiente per ovociti ed embrioni. Attualmente, in circa il 60% dei cicli di fecondazione in vitro eseguiti in tutto il mondo, gli embrioni vengono coltivati ​​con il 5% di ossigeno. Kasser et al. aggiungere alla lunga storia di dati sperimentali che valutano diversi livelli di ossigeno nella coltura dell'embrione. Hanno valutato l'impatto di un sistema sequenziale di tensione dell'ossigeno (5% di ossigeno dal giorno 1 al giorno 3; 2% di ossigeno dal giorno 3 al giorno 5) nella coltura estesa. L'effetto del livello di ossigeno durante la coltura dell'embrione sulla gravidanza e sui tassi di natalità vivi è meno semplice. Sebbene la maggior parte degli studi abbia rilevato un miglioramento della qualità dell'embrione quando si coltivano embrioni con meno del 5% di ossigeno. Questa discrepanza è in parte spiegata dalla mancanza di potenza dovuta alle piccole dimensioni del campione in alcuni studi. Quando i dati vengono raggruppati in meta-analisi, l'effetto complessivo favorisce la coltura con meno del 5% di ossigeno. Un'altra spiegazione per i risultati incoerenti tra gli studi potrebbe essere dovuta alle differenze nella durata dell'esposizione, fino alla scissione o allo stadio di blastocisti. Quando i dati nelle meta-analisi sono stati stratificati per la durata della coltura, non vi è stato alcun effetto dell'ossigeno sulla gravidanza o sui tassi di natalità dopo 2-3 giorni di coltura. Dopo la coltura allo stadio di blastocisti, tuttavia, la coltura al di sotto del 5% di ossigeno ha portato a un miglioramento della gravidanza in corso. Negli studi precedenti è stato riportato che la coltura al di sotto del 5% di O2 si traduce in un numero significativamente maggiore di embrioni umani in eccesso che raggiungono lo stadio di blastocisti, nonché una percentuale maggiore di blastocisti costituita da un numero normale di cellule.

nell'uomo esiste una prova indiretta che una bassa tensione di O2 del 5% sembra aumentare il tasso di blastulazione degli embrioni in eccesso.

Una riduzione della tensione di ossigeno dai livelli atmosferici a livelli più fisiologici è benefica per la blastocisti dei mammiferi, in termini di un numero di cellule più elevato e diminuzione dell'apoptosi, minore frammentazione del DNA e minore stress ossidativo. Durante questo periodo altamente metabolicamente attivo di crescita dell'embrione e differenziazione in trofectoderma (TE) e massa cellulare interna (ICM), questa diminuzione di ossigeno può proteggere dallo stress ossidativo .