Effect van het verlagen van de zuurstofconcentratie van 5% naar 2% op het ICSI-resultaat

Zuurstofniveau speelt een cruciale rol bij het verminderen van het hoge niveau van schadelijke reactieve zuurstofsoorten in cellen, beïnvloedt embryonale genexpressie, helpt bij het embryometabolisme van glucose en verbetert de embryo-ontwikkeling van 2PN tot het blastocyststadium. De zuurstofconcentratie in de incubator is een belangrijke determinant van de in vitro omgeving die een embryo tegenkomt. Het pre-implantatie-embryo verbruikt zuurstof op een relatief constant niveau van het eencellige tot het morulastadium, terwijl in het blastocyststadium het verbruik aanzienlijk is toegenomen. Zuurstof speelt een rol bij de energieproductie, maar kan in te hoge concentraties een toxisch effect hebben door de vorming van reactieve zuurstofverbindingen. Terwijl in vivo zuurstofniveaus variëren van 1,5 tot 8,7% in de eileiders en baarmoeder van verschillende soorten, werd in de meeste laboratoria de in vitro kweek van menselijke embryo's traditioneel uitgevoerd onder atmosferische zuurstofconcentraties (~ 20%). Bij zoogdieren is de zuurstof (O2) spanning in de baarmoeder lager (2%) dan in de eileider (5-7%). Dit past bij een verschuiving in de metabole strategie van het embryo na verdichting en kan implicaties hebben voor EC in klinische IVF. In een recent onderzoek waarbij gebruik werd gemaakt van weggegooide menselijke embryo's, waren de blastulatiepercentages inderdaad superieur wanneer ze werden gekweekt in 2% vergeleken met 5% na dag dag 3. Het is echter buitengewoon moeilijk te beheersen vanwege de talloze factoren die van invloed zijn op blastulatie bij het gebruik van afgedankt materiaal. De technologieën die beschikbaar waren in de begindagen van IVF, en hoogstwaarschijnlijk ook om financiële redenen, leidden tot de wijdverbreide implementatie van couveuses die atmosferische lucht gebruikten (d.w.z. 20% zuurstof). Rond de eeuwwisseling kwamen meer geavanceerde couveuses in staat om een ​​omgeving van 5% zuurstof te creëren, die beter lijkt op de natuurlijke

omgeving voor eicellen en embryo's ontwikkeld. Momenteel worden in ongeveer 60% van de IVF-cycli die wereldwijd worden uitgevoerd, de embryo's gekweekt onder 5% zuurstof. Kaser et al. toevoegen aan de lange geschiedenis van experimentele gegevens die verschillende zuurstofniveaus in embryocultuur evalueren. Ze evalueerden de impact van een sequentieel zuurstofspanningssysteem (5% zuurstof van dag 1 tot dag 3; 2% zuurstof van dag 3 tot dag 5) in uitgebreide kweek. Het effect van het zuurstofniveau tijdens de embryokweek op de zwangerschap en het aantal levendgeborenen is minder eenvoudig. Hoewel de meeste onderzoeken een verbetering van de embryokwaliteit vonden bij het kweken van embryo's met minder dan 5% zuurstof. Deze discrepantie wordt deels verklaard door een gebrek aan power als gevolg van kleine steekproeven in sommige onderzoeken. Wanneer gegevens worden samengevoegd in meta-analyses, is het algehele effect gunstig voor kweken onder 5% zuurstof. Een andere verklaring voor de inconsistente resultaten tussen de onderzoeken zou te wijten kunnen zijn aan de verschillen in duur van blootstelling, tot de splitsing of het blastocyststadium. Wanneer de gegevens in de meta-analyses werden gestratificeerd voor de duur van de kweek, was er na 2-3 dagen kweek geen effect van zuurstof op de zwangerschap of het aantal levendgeborenen. Na kweek tot het blastocyststadium resulteerde kweek onder 5% zuurstof echter in een verbeterde doorgaande zwangerschap. In de eerdere studies werd gemeld dat het kweken van minder dan 5% O2 resulteert in significant meer menselijke overtollige embryo's die het blastocyststadium bereiken, evenals een groter aandeel blastocysten bestaande uit een normaal aantal cellen.

bij de mens bestaat er indirect bewijs dat een lage O2-spanning van 5% de blastulatiesnelheid van overtollige embryo's lijkt te verhogen.

Een vermindering van de zuurstofspanning van atmosferische naar meer fysiologische niveaus is gunstig voor de zoogdierblastocyst, in termen van een hoger aantal cellen en verminderde apoptose, minder DNA-fragmentatie en minder oxidatieve stress. Tijdens deze zeer metabolisch actieve periode van groei van het embryo en differentiatie tot trophectoderm (TE) en inner cell mass (ICM), kan deze afname van zuurstof beschermen tegen oxidatieve stress.