Коллектив австралийских исследователей под руководством Nicole McPherson попробовали дать ответ на вопрос: "Может ли добавление прогестерона и нейротензина, молекулярных агентов, обнаруженных в женских репродуктивных путях, после обработки спермы увеличить потенциал оплодотворения сперматозоидов человека?"
Как известно, хотя сперматозоиды становятся морфологически зрелыми после выхода из семенников, их способность оплодотворять яйцеклетку приобретается после двух критических процессов, которые происходят в женских репродуктивных путях, (Tulsiani and Abou-Haila, 2012): гиперактивация (т.е. изменения подвижности сперматозоидов, которые приводят к увеличению амплитуды ударов хвостом и хлыстовым ударам); и капацитация (т.е. серьезные изменения, включающие окисление стеринов, перемещение липидных рафтов вперед, изменения поверхностной экспрессии белков и рецепторов, увеличение цАМФ и индукцию фосфорилирования тирозина, которые позволяют сперматозоидам реагировать на сигналы ооцита, обеспечивая оплодотворение) ( Suarez,2008;Tulsiani and Abou-Haila,2012). Оба процесса необходимы для успешного связывания сперматозоидов и оплодотворения in vivo.
В настоящее время клинические среды для промывания спермы вызывают ограниченную гиперактивацию и капацитацию перед осеменением (Fraser, 2010; Moseley et al., 2005; Suarez, 2008). Это нарушение созревания сперматозоидов может способствовать снижению успешности оплодотворения после ЭКО по сравнению с ИКСИ (Leung et al., 2021). Составы сред для обработки спермы человека относительно просты (Morbeck et al., 2014) и содержат лишь некоторые факторы, необходимые для индукции гиперактивации и капацитации (т.е. ионы калия, натрия, хлора и бикарбоната, а также альбумин). Однако было показано, что некоторые агенты, присутствующие в женских репродуктивных путях, вызывают капацитацию и гиперактивацию сперматозоидов человека in vitro (Calogero et al., 2000; Garbarino Azua et al., 2017; Kim et al., 2015; Naz and Rajesh, 2004). ). Химические вещества, инициирующие гиперактивацию и капацитацию сперматозоидов, такие как метил-бета-циклодекстрин и кофеин, регулярно используются для улучшения показателей оплодотворения во время ЭКО у других видов млекопитающих (21% против 91%оплодотворенных у мышей; 3% против 30% оплодотворенных у свиней) (Mao et al., 2005; Takeo et al., 2008). Однако их клиническое применение у людей ограничено из-за потенциальных неизвестных цитотоксических эффектов. Таким образом, предполагается, что добавки к составам сред для культивирования спермы, которые лучше имитируют физиологическую среду женских репродуктивных путей, могут способствовать гиперактивации и капацитации сперматозоидов и, следовательно, улучшать успех оплодотворения после ЭКО.
Также было показано, что помимо своей важности в установлении и поддержании беременности прогестерон вызывает гиперактивацию сперматозоидов, стимулирует акросомную реакцию, увеличивает связывание сперматозоидов с зоной пеллюцида ооцитов и увеличивает скорость проникновения сперматозоидов в ооцит (Blackmore et al. , 1990, 1991; Calogero et al., 2000; Francavilla et al., 2002; Morales et al. ,2002; Uhler et al.,1992). Было показано, что другой агент, присутствующий в женских репродуктивных путях, нейротензин, увеличивает капацитацию сперматозоидов и акросомальную реакцию в зависимости от дозы. Однако, хотя обе эти молекулы хорошо характеризуются способностью модулировать капацитацию сперматозоидов как in vivo, так и in vitro, ни одна из них в настоящее время не присутствует в коммерческих средах для подготовки спермы (Puga Molina et al., 2018), несмотря на то, что они легко доступны, их низкая стоимость, а также тот факт, что прогестерон уже часто используется во многих аспектах процесса вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) (Ciampaglia and Cognigni, 2015). Одной из причин того, что за последние 20 лет в практике клинической подготовки спермы, возможно, было мало достижений, может быть то, что многие считали появление ИКСИ Святым Граалем лечения при использовании ВРТ. Таким образом, усилия по дальнейшему улучшению показателей оплодотворения спермой при стандартном ЭКО не привлекли особого внимания и были и были сочтены ненужными.
Целью этого исследования было определение биологически значимых и клинических протоколов использования прогестерона и нейротензина в ВРТ для повышения потенциала оплодотворения спермы человека за счет лучшего облегчения гиперактивации и капацитации сперматозоидов во время подготовки спермы.
Дизайн:
Групповое исследование с участием 24 мужчин. Сперматозоиды, отобранные методом всплывания, инкубировали либо в прогестероне, либо в нейротензине (0,1100 мМ) в течение 14 часов и оценивали гиперактивную подвижность и связывание с гиалуроновой кислотой (0,1100 мМ). Влияние прогестерона 10 мМ на функцию сперматозоидов оценивали слепым способом, включая:
гиперактивную подвижность, связывание с гиалуроновой кислотой, фосфорилирование тирозина, акросомную реакцию и окислительное повреждение ДНК. (i) Тестирование безопасности эмбрионов [анализ одноклеточных эмбрионов мышей (MEA), подсчет эндотоксинов и стерильности (n = 3)] на доклинических моделях эмбрионов ЭКО (мыши и свиньи, n = 7 каждая модель) и небольшое предварительное исследование на людях (n = 4) пар, прошедших стандартное ЭКО с ооцитами, оплодотворенными сперматозоидами +-10mM прогестерона.
Результаты: Прогестерон 10 мМ увеличивал связывание сперматозоидов с гиалуроновой кислотой, гиперактивную подвижность и фосфорилирование тирозина (все P <0,05). Нейротензин не оказал влияния (P > 0,05). Прогестерон в концентрации 10 мМ в среде для культивирования эмбрионов человека прошел испытания на безопасность эмбрионов (MEA, концентрация эндотоксина и количество чашек на стерильность). В доклинических моделях ЭКО воздействие 10 мМ прогестерона на сперматозоиды и 1 мМ прогестерона на ооциты не оказывало вредного воздействия и увеличивало скорость оплодотворения у мышей и количество клеток бластоцисты у мышей и свиней (все P = 0,03). У людей каждая перенесенная бластоциста, полученная из сперматозоидов, подвергшихся воздействию прогестерона, приводила к живорождению.
Заключение.
Это исследование показало, что обработка сперматозоидов 10 мМ прогестероном после промывания спермы и перед оплодотворением увеличивает гиперактивную подвижность сперматозоидов, связывание с гиалуроновой кислотой и фосфорилирование тирозина без увеличения акросомального экзоцитоза или окислительного повреждения ДНК. Эта концентрация прогестерона также прошла несколько проверок качества (MEA, концентрация эндотоксинов, количество бактерий, выживаемость сперматозоидов, доклинические модели ЭКО, небольшое предварительное исследование на людях), подчеркивая, что для протоколов, определенных в этом исследовании, использование прогестерона для увеличения спермы способность к оплодотворению может быть клинически жизнеспособной. Теперь необходимы более крупные рандомизированные контролируемые исследования, чтобы определить истинную клиническую пользу добавления прогестерона к протоколам промывания спермы для улучшения результатов стандартного ЭКО.