Изучение продуктов метаболизма эмбрионов в культуральных средах как инструмент определения потенциала к имплантации

Цель исследования. В обзоре представлены современные данные об анализе продуктов метаболизма эмбрионов в питательных средах и о возможном использовании ряда метаболитов в качестве маркеров успешной имплантации эмбриона.
Материал и методы. В обзор включены данные зарубежных и отечественных статей, найденных в Pubmed по данной теме, опубликованных за последние 10 лет.
Результаты. Среды культивирования эмбрионов различных стадий развития являются уникальным объектом исследования, так как несут в себе информацию об энергетической, метаболической активности и состоянии сигнальных систем эмбриона. Изучение аспектов жизнедеятельности эмбрионов человека является фундаментальной задачей и представляет несомненный интерес, поскольку позволит расширить наше понимание процессов раннего развития, а также разработать и внедрить в клинику новые технологии, позволяющие улучшить исходы программ вспомогательных репродуктивных технологий.
Заключение. Дальнейшие исследования и оценка молекулярных составляющих питательных сред являются перспективным направлением в поиске маркеров успешной имплантации эмбриона с последующим развитием клинической беременности и рождением здорового ребенка для повышения эффективности лечения при использовании методов вспомогательных репродуктивных технологий.
Научно обоснованные данные о молекулярном составе сред культивирования позволят разработать дополнительный неинвазивный способ выбора эмбриона для селективного переноса, что позволит создать алгоритм индивидуального ведения женщин в программах вспомогательных репродуктивных технологий.

Проблема бесплодного брака имеет широкое распространение по всему миру, что отражается на высокой активности внедрения вспомогательных технологий (ВРТ) в репродуктивную медицину. Благодаря таким современным методам, как интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида в цитоплазму ооцита (ИКСИ), дополнительный отбор зрелого сперматозоида по связыванию с гиалуроновой кислотой (ПИКСИ), преимплантационный генетический скрининг (ПГС), позволяющий провести анализ полного хромосомного набора, возросла частота наступления беременности [1].

Однако это не решает полностью проблем негативных исходов программ ВРТ, так как частота наступления беременности не превышает 50%, даже при наличии нормальных ультразвуковых параметров прегравидарного эндометрия и эуплоидного хромосомного набора переносимого эмбриона [2].

Используемые в настоящее время системы классификации эмбрионов опираются на морфологию и были разработаны вскоре после первой успешной беременности после ЭКО. Их точность по-прежнему остается недостаточной [3].

Перенос эмбрионов производится на основании визуальной оценки их морфологического качества, что имеет ограниченную прогностическую ценность для определения вероятности наступления и прогрессирования беременности [4], так как не отражает их хромосомного набора. В дальнейшем не все эмбрионы «хорошего» морфологического качества успешно имплантируются [5], в связи с этим возникает необходимость развития и внедрения в практику клиницистов новых методов повышения результативности лечения в программе ЭКО путем селективного переноса в полость матки эмбриона с высоким потенциалом к имплантации [4].

Самым известным альтернативным методом выбора эмбриона является проведение ПГС, который используется уже более десяти лет, показывая превосходство над отбором по морфологическим критериям [5].

ПГС численных или структурных хромосомных аномалий – это инструмент для тестирования эмбриона, направленный на выявление эуплоидных эмбрионов в когорте полученных во время цикла ЭКО. Одним из важнейших негативных аспектов этой технологии является потенциальное воздействие, которое может оказывать сама биопсия на эмбрион [6], а наличие его мозаицизма является основным ограничивающим фактором в интерпретации результатов [7]. Это поднимает вопрос о том, является ли биопсия бластомеров точным изображением хромосомного набора зародыша в целом, учитывая возможность самокоррекции и селективного апоптоза эмбрионов раннего развития [8]. К тому же необходимо совершенствование современных подходов для обеспечения понимания биологических процессов, лежащих в основе неудач имплантации эуплоидных эмбрионов [9].

В настоящее время большое внимание уделяется развитию неинвазивных методов оценки жизнеспособности эмбрионов человека в программах ЭКО [10].

Анализ метаболизма при культивировании эмбрионов на моделях с животными показал ценность маркеров успешной имплантации после переноса. Следует рассмотреть, как особенности метаболизма эмбриона человека могут влиять на потребление питательных веществ, и каким образом это соотносится со способностью эмбриона к имплантации [11].

Очевидно, оценка физиологических процессов будет играть огромную роль в выборе эмбриона для селективного переноса в полость матки, а анализ окружающей культуральной среды представляет собой уникальный источник для изучения [12].

В последние годы становится популярным анализ метаболизма эмбрионов, культивированных в лабораторных условиях, при помощи высокочувствительных аналитических методов точного обнаружения специфических молекул для выявления связи с морфологией, успешной имплантацией и дальнейшим развитием беременности. В основном внимание ученых сосредоточено на изучении метаболизма основных субстратов: аминокислот, глюкозы и пирувата [13].

При анализе метаболизма пирувата было показано, что повышенное его потребление эмбрионом коррелирует с развитием до стадии бластоцисты [14].

В 2008 году D. Gardner с соавт. в своей работе продемонстрировал взаимосвязь между потреблением питательных веществ человеческим эмбрионом, его потенциалом к имплантации и дальнейшему развитию после переноса в полость матки [12].

Исследование потребления глюкозы проводилось методом микрофлуориметрии и показало, что уровень потребления глюкозы был выше в культуральных средах эмбрионов, после переноса которых развилась беременность, по сравнению с теми эмбрионами, после переноса которых беременность не наступила: на 4-е сутки – 82,0±4,9 и 50,3±4,4 пмоль/эмбрион/ч, на 5 сутки – 182,1±20,6 и 90,8±11,6 пмоль/эмбрион/ч соответственно. Интересно отметить, что на 4-й день наблюдалось увеличение потребления глюкозы эмбрионами женского пола на 28% по сравнению с эмбрионами мужского пола. Наблюдаемые половые различия в метаболизме глюкозы на стадии раннего эмбрионального развития подтверждают гипотезу о том, что мужские и женские человеческие эмбрионы раз...

Зорина И.М., Смольникова В.Ю., Бобров М.Ю.