Akrosomreaktionsinduktion före ICSI (RA-ICSI)

Inledning Intracytoplasmatisk spermiemikroinjektion (ICSI) producerar 70 % av befruktade oocyter och zygoter som oftast utvecklas normalt. För att utföra ICSI tas en sperma från en spermiesuspension efter gradientmigrering. Den immobiliseras sedan genom att bryta dess flagell med hjälp av en mikropipett och introduceras i oocytcytoplasman.

Hastigheten av spontan akrosomreaktion hos människor är mindre än 20 %. Två studier på andelen akrosomreagerade och immobiliserade spermier visade att 95 % av dem har en destabilisering av membranet men endast 17,8 % av dem hade gjort en fullständig RA. Med andra ord, när vi mikroinjicerade 10 spermier är bara två av dem helt av med sitt akrosommaterial. Alla andra införs i oocyten med akrosomalt material. Men detta material kommer normalt inte in i oocyten eftersom akrosomreaktionen är en förutsättning för passagen av zona pellucida som omger ägget.

Vikten av att använda en akrosomreagerad sperma för framgången med ICSI har tidigare belysts hos flera djurarter. Det har visats att induktionen av akrosomreaktionen hos möss leder till högre befruktningshastigheter (från 30 % till cirka 60 %). Det är liknande, i kanin och hästar. Kimura et al. rapporterade också att musoocyter injicerade med akrosom-intakta kanin- och hamsterspermier uppvisade en nukleär aktivering och upphörande av embryonal utveckling utan att nå tvåcellsstadiet. Denna "cytotoxicitet" för samma sperma försvinner när de frigörs från sina akrosomer före injektion. I en annan studie visades den skadliga effekten på oocyternas överlevnad av närvaron av akrosomen under injektionen av spermiehuvuden i guldhamstern. Alla oocyter som mikroinjicerats med akrosomintakta spermier var döda, medan endast de som injicerats med akrosomreagerade spermier inte bara har överlevt, utan har också utvecklats till stadium två pronucleus i 79 % av fallen och hjälpt till att få levande födslar (19 %).

Teamet från Yanagimachi rapporterade en studie om den potentiellt farliga effekten av införlivandet av spermakrosomen från olika arter i musoocyter. Enligt dessa författare skulle skadliga komponenter troligen vara enzymer som trypsinliknande akrosin och hyaluronidas, eftersom deras injektion efterliknade effekterna av ICSI med akrosomintakta spermier. I samma studie bekräftades det att de toxiska effekterna var korrelerade med storleken på akrosomen och därmed innehållet av proteasenzymer.

De toxiska effekterna av akrosomen och dess innehåll har explicit beskrivits av Morozumi och Yanagimachi. Det inducerar deformation av oocyten med ett oregelbundet utseende, ödem eller cytolys med ett pseudovakuolerat cytoplasmautseende. Vidare har det fastställts att skadan orsakad av exogena eller acrosomale enzymer korrelerades med oocytcytoskelettavbrott genom en avvikande ackumulering av mikrotubuli i oocytens cortex.

Förutom de morfologiska och ultrastrukturella förändringarna i oocyten, kan inkorporeringen av akrosomen resultera i en brist på nukleär aktivering av oocyten. Kasai et al. rapporterade att fullbordandet av oocytmeios sker snabbare om spermierna frigjordes från akrosomen. På liknande sätt observerades en ökning av befruktningshastigheten efter ICSI med akrosomreagerad sperma hos grisar. Studien av Morozumi et al. visade också att induktionen av akrosomreaktionen av spermier från flera arter före ICSI resulterade i en acceleration av oocytaktivering, vilket var manifest i mänskliga spermier. Detta bevisades av de signifikanta skillnaderna mellan profilerna för kalciumoscillationer efter ICSI med akrosomintakt eller akrosomreagerad sperma. Kalciumvågor registrerade i oocyter injicerade med akrosomreagerade spermier kännetecknades av en tidig debut och amplitud och en högre frekvens. Däremot var kalciumsvaret onormalt försenat i oocyter injicerade med akrosomintakta spermier.

Således är förändrade kalciumoscillationer, de "nyckel" oocytaktiveringssignalerna under ICSI, orsaken till onormal utveckling av embryon före implantation till blastocyststadiet. Faktum är att andelen levande friska mössfödslar ökas från 40 % till 71 %, när intakta respektive akrosomreagerade spermier mikroinjiceras.

Samma studier har också visat två saker:

• Införandet av akrosomalt material är mer skadligt när mängden är stor jämfört med oocytvolymen. Det finns därför intresse av att systematiskt minska mängden material som införs i oocytcytoplasman för att förbättra embryonal utveckling.
• Den andra saken är att induktionen av akrosomreaktionen före ICSI avsevärt förbättrar embryonal utveckling och därmed antalet barn som föds från embryoöverföring.

Även om ICSI hos människor ger mycket tillfredsställande resultat, är andelen spädbarn som erhålls av embryon lägre än efter IVF-embryonöverföring. Därför finns det en möjlighet att förbättra resultaten av ICSI genom induktion av akrosomreaktionen före mikroinjektion.

Efter flera studier använde vi inkubation av spermier med partnerns follikulära vätska (FF) för att inducera spermatozoernas akrosomreaktion (Karim Rahal, 2011 Master Thesis 2). FF är verkligen en potent inducerare av AR. Det finns inga problem med spårbarhet eftersom patientens FF endast används för hennes mans spermier. Denna teknik kan tillämpas på den fattigaste sperman. Slutligen används tekniken i en mycket enkel rutin, eftersom follikelvätskan alltid återvinns under oocythämtning och därmed tillgänglig.