Acrosoomreactie-inductie voorafgaand aan ICSI (RA-ICSI)

Inleiding Intracytoplasmatische sperma-micro-injectie (ICSI) produceert 70% van de bevruchte eicellen en zygoten, die zich meestal normaal ontwikkelen. Om ICSI uit te voeren, wordt na gradiëntmigratie een spermatozoön uit een spermasuspensie gehaald. Het wordt vervolgens geïmmobiliseerd door zijn flagellum te breken met behulp van een micropipet en in het eicelcytoplasma gebracht.

De snelheid van spontane acrosoomreactie bij mensen is minder dan 20%. Twee onderzoeken naar het percentage acrosoom-reagerend en geïmmobiliseerd sperma toonden aan dat 95% van hen een destabilisatie van het membraan had, maar dat slechts 17,8% van hen een volledige RA had gemaakt. Met andere woorden, wanneer we 10 spermatozoa micro-injecteerden, zijn slechts 2 van hen volledig ontdaan van hun acrosoommateriaal. Alle anderen worden met acrosomaal materiaal in de eicel gebracht. Maar dit materiaal komt normaal gesproken de eicel niet binnen, aangezien de acrosoomreactie een voorwaarde is voor de doorgang van de zona pellucida die de eicel omringt.

Het belang van het gebruik van een op acrosoom gereageerd spermatozoön voor het succes van ICSI is eerder benadrukt bij verschillende diersoorten. Het is aangetoond dat de inductie van de acrosoomreactie bij muizen leidt tot hogere bevruchtingspercentages (van 30% tot ongeveer 60%). Het is vergelijkbaar, bij het konijn en bij paarden. Kimura et al. rapporteerde ook dat oöcyten van muizen die waren geïnjecteerd met acrosoom-intact konijnen- en hamstersperma een nucleaire activering en stopzetting van de embryonale ontwikkeling vertoonden zonder het tweecellige stadium te bereiken. Deze "cytotoxiciteit" van hetzelfde sperma verdwijnt wanneer ze vóór injectie uit hun acrosomen worden losgelaten. In een andere studie werd het nadelige effect op de overleving van de oöcyt van de aanwezigheid van het acrosoom tijdens de injectie van spermakoppen aangetoond bij de goudhamster. Alle oöcyten die waren gemicro-injecteerd met acrosoom-intact sperma waren dood, terwijl alleen de oöcyten die waren geïnjecteerd met acrosoom-gereageerd sperma niet alleen hebben overleefd, maar zich ook hebben ontwikkeld tot het stadium van twee pronucleus in 79% van de gevallen en hielpen om levendgeborenen te krijgen (19%).

Het team van Yanagimachi rapporteerde een studie over het potentieel gevaarlijke effect van de opname van het sperma-acrosoom van verschillende soorten in eicellen van muizen. Volgens deze auteurs zouden schadelijke componenten waarschijnlijk de enzymen zijn zoals trypsine-achtige acrosine en hyaluronidase, aangezien hun injectie de effecten van ICSI nabootste met acrosoom-intact sperma. In hetzelfde onderzoek werd bevestigd dat de toxische effecten verband hielden met de grootte van het acrosoom en dus met het gehalte aan protease-enzymen.

De toxische effecten van het acrosoom en de inhoud ervan zijn expliciet beschreven door Morozumi en Yanagimachi. Het veroorzaakt vervorming van de oöcyt met een onregelmatig uiterlijk, oedeem of cytolyse met een pseudo-vacuolvormig cytoplasma-uiterlijk. Bovendien is vastgesteld dat de schade veroorzaakt door exogene of acrosomale enzymen verband hield met verstoring van het cytoskelet van de eicel door een afwijkende ophoping van microtubuli in de cortex van de eicel.

Naast de morfologische en ultrastructurele veranderingen in de eicel, kan de opname van het acrosoom resulteren in een gebrek aan nucleaire activering van de eicel. Kasai et al. rapporteerden dat de voltooiing van eicelmeiose sneller plaatsvond als het sperma uit het acrosoom werd vrijgegeven. Evenzo werd bij varkens een toename van het bevruchtingspercentage na ICSI met acrosoom-reagerend sperma waargenomen. De studie van Morozumi et al. toonde ook aan dat de inductie van de acrosoomreactie van sperma van verschillende soorten voorafgaand aan ICSI resulteerde in een versnelling van eicelactivering, wat zich manifesteerde in menselijke spermatozoa. Dit bleek uit de significante verschillen tussen de profielen van calciumoscillaties na ICSI met acrosoom-intact of acrosoom-gereageerd sperma. Calciumgolven die werden geregistreerd in eicellen die waren geïnjecteerd met op acrosoom gereageerde spermatozoa, werden gekenmerkt door een vroeg begin en amplitude en een hogere frequentie. Daarentegen was de calciumrespons abnormaal vertraagd in eicellen die waren geïnjecteerd met acrosoom-intact sperma.

Aldus zijn veranderde calciumoscillaties, de "belangrijkste" oöcytactiveringssignalen tijdens ICSI, de oorzaak van abnormale pre-implantatie-embryo-ontwikkeling tot het blastocyststadium. Het aandeel van levende gezonde muizengeboorten wordt inderdaad verhoogd van 40% naar 71%, wanneer respectievelijk intact of op acrosoom gereageerd sperma wordt gemicro-injecteerd .

Deze zelfde studies hebben ook twee dingen aangetoond:

• Het inbrengen van acrosomaal materiaal is schadelijker wanneer de hoeveelheid groot is ten opzichte van het oöcytvolume. Er is daarom belangstelling voor het systematisch verminderen van de hoeveelheid materiaal die in het eicelcytoplasma wordt gebracht om de embryonale ontwikkeling te verbeteren.
• Het tweede punt is dat de inductie van de acrosoomreactie vóór ICSI de embryonale ontwikkeling aanzienlijk verbetert en daarmee het aantal baby's dat wordt geboren uit embryotransfer.

Hoewel ICSI bij de mens zeer bevredigende resultaten geeft, is het aantal baby's dat door embryo wordt verkregen lager dan na IVF-embryotransfer. Daarom is er een mogelijkheid om de resultaten van ICSI te verbeteren door voorafgaand aan micro-injectie de acrosoomreactie te induceren.

Na verschillende onderzoeken gebruikten we incubatie van spermatozoa met het folliculaire vocht (FF) van de partner om de acrosoomreactie van spermatozoa op te wekken (Karim Rahal, 2011 Master Thesis 2). FF is inderdaad een krachtige inductor van de AR. Er is geen probleem met de traceerbaarheid, aangezien de FF van de patiënt alleen wordt gebruikt voor het sperma van haar echtgenoot. Deze techniek kan worden toegepast op het armste sperma. Ten slotte wordt de techniek gebruikt in een zeer gemakkelijke routine, aangezien het folliculaire vocht tijdens het ophalen van de eicel altijd wordt teruggewonnen en dus beschikbaar is.