Физиологческие особенности потомства после применения IVM, IVF и ICSI: систематический обзор и метаанализ исследований на животных.

С момента рождения первого ребенка с использованием технологии ЭКО в 1978 году более 10 миллионов детей были зачаты с помощью ВРТ. Хотя большинство аспектов ВРТ изучалось на животных моделях, внедрение этих технологий в клиническую практику осуществлялось без комплексной оценки их долгосрочной безопасности. Мониторинг этих технологий с течением времени выявил различия в физиологии детей, рожденных с помощью ВРТ, однако из-за самого бесплодия и сопутствующих патологий тех, кто прибегнул к программе ЭКО, было сложно делать определенные выводы.

Парадигма «Истоков развития здоровья и болезней» (DOHaD) указывает на наличие критических периодов развития, в том числе периконцепционного периода, когда происходит эпигенетическое перепрограммирование, нарушение которого предрасполагает взрослого человека к сердечно-сосудистым и метаболическим нарушениям (Wadhwa et al., 2009).

• В настоящее время появляется все больше доказательств того, что измененные условия во время в данный период могут не только влиять на созревание гамет и преимплантационное развитие, но также влиять на рост плода и постнатальный рост, а также на метаболизм глюкозы у взрослых, отложение жира и функцию сосудов (Feuer and Rinaudo, 2016).
• Ограниченные исследования показали что, дети, зачатые с помощью ВРТ, могут иметь более низкий вес при рождении, более высокие уровни артериального давления уровня глюкозы натощак по сравнению с детьми, зачатыми спонтанно (Ceelen et al., 2008; Hart and Norman, 2013; Berntsen et al., 2019).
• Сообщается, что врожденные дефекты и другие перинатальные исходы чаще встречаются у детей, зачатых на ВРТ, по сравнению с детьми, зачатыми без ВРТ (Pandey et al., 2012; Hansen et al., 2013).
• Кроме того, были представлены доказательства того, что частота расстройств аутистического спектра увеличивается у детей, зачатых с помощью ВРТ (Liu et al., 2017).

Эти клинико-эпидемиологические исследования исходов после ВРТ имеют серьезную проблему в дифференциации «курицы и яйца»; трудно объяснить что именно влияет на результаты - само использование ВРТ или бесплодие как таковое (Berntsen et al., 2019).

Такая задача не может быть решена клиническим методом «золотого стандарта» — рандомизированным контролируемым исследованием, так как невозможно ни рандомизировать пары с бесплодием в группу естественного зачатия из-за биологических ограничений, ни рандомизировать пары без бесплодия в группу ВРТ по этическим соображениям.

Этот систематический обзор и метаанализ были направлены на изучение имеющихся в исследованиях на животных данных о физиологических исходах у потомства, зачатого после ЭКО, IVM или ИКСИ, по сравнению с оплодотворением in vivo.

МЕТОДЫ:

• Были включены исследования, в которых сравнивались постнатальные исходы между моделями млекопитающих, зачатых in vitro (ЭКО, ИКСИ или IVM), и животными, зачатыми in vivo. Зачатие in vivo включало спаривание, искусственное осеменение и в т.ч. эмбрионы in vivo, извлеченные с помощью лаважа матки.

Исходы включали массу тела при рождении, продолжительность беременности, сердечно-сосудистые, метаболические и поведенческие нарушения, а также продолжительность жизни.

• Критериям включения соответствовало в общей сложности 61 исследование на пяти различных видах (крупный рогатый скот, лошади, мыши, овцы и нечеловекообразные приматы). Модель крупного рогатого скота наиболее часто использовалась в исследованиях IVM (32/40), в то время как модель мыши чаще всего использовалась в исследованиях ЭКО (17/20) и ИКСИ (6/8).

Следует проявлять осторожность при экстраполяции конкретных результатов, так как:

1. ВРТ, используемые в моделях на животных, в целом сильно отличается от используемых у людей: доноры и реципиенты — это не одно и то же животное, а у людей женщина обычно играет обе роли.
2. Методы сбора эмбрионов сильно различаются для популяций мышей, крупного рогатого скота и человека, как и протоколы гормональной стимуляции и используемые добавки к культуральным средам, такие как факторы роста- эпидермальный фактор роста (EGF), которые обычно используются в системах культивирования животных, но не одобрен для использования для человека.
3. Точно так же протоколы IVM для животных и людей, где в случае последнего может использоваться использование гормонального прайминга.
4. Возраст используемых животных также должен быть выделен, особенно в моделях мышей, где препубертатные животные часто используются во время стимуляции яичников для получения созревших ооцитов in vivoили эмбрионов, полученных in vivo, а использование вспомогательной репродукции в популяции людей в основном сосредоточено на людях старшего репродуктивного возраста.
5. В исследованиях на мышах важно контролировать размер помета, так как это влияет на массу тела при рождении.

В одном исследовании у мышей в контрольной группе перед спариванием с самцом удалили яйцевод (Scott et al., 2010), но размер помета все же варьировался от 2 до 10 у мышей, зачатых естественным путем, по сравнению с мышами, зачатыми с помощью ЭКО или ИКСИ, у которых размер помета варьировался от 1 до 4.

В исследованиях крупного рогатого скота и овец многие из описанных здесь использовали сыворотку или совместное культивирование in vitro, что само по себе было связано с изменениями массы тела при рождении (Walker). et al., 1992; van Wagtendonk-de Leeuw et al., 1998; Hasler, 2000).

Это явление частично объясняется совместным культивированием этих эмбрионов с эпителиальными клетками или сывороткой в качестве источника белка в среде, как указано в недавнем обзоре (Duranthon and Chavatte-Palmer, 2018).

• Эта практика, увеличивая выход эмбрионов in vitro, изменяет качество эмбриона, приводящее к синдрому избыточного роста, как недавно было рассмотрено в исследованиях крупного рогатого скота и овец (Li et al., 2019). Источник белка обеспечивает важную поддержку систем культивирования in vitro, поскольку он предотвращает прилипание клеток к стеклянным и пластиковым поверхностям, вызывающее механические повреждения, однако было показано, что даже бычий сывороточный альбумин (БСА), влияют на массу тела при рождении (Lazzari et al. 2002).
• В связи с этим необходимо также упомянуть о разнице в концентрации кислорода между протоколами (5% или 20%).
• Изменение развития плода и плаценты у крупного рогатого скота, зачатого in vitro, было связано с плацентарной компенсацией вследствие нарушения развития сосудов на ранних стадиях беременности (Miles et al., 2005).
• Рост плода и масса тела при рождении также изменяются у потомства мышей после применения ВРТ (Vrooman and Bartolomei, 2017), но не с такой последовательной тенденцией, как у крупного рогатого скота, что подтверждается нашим анализом. Скорее, существует перекрестный эффект системы культивирования, чаще всего связанный с составом питательной среды и/или стадией переноса эмбрионов (Bloise et al., 2014; Donjacour et al., 2014; Feuer et al., 2014; Ozil et al., 2017).
• В нескольких исследованиях на крупном рогатом скоте измерялся метаболизм глюкозы (n=3), и ни в одном из них не было обнаружено различий между контрольной и экспериментальной группами. Существует более обширная литература по метаболизму глюкозы у мышей (№ 15).

У мышей-самцов, полученных с помощью ВРТ, как правило, наблюдался более высокий уровень глюкозы натощак и более низкий уровень инсулина натощак, а также более высокая AUC глюкозы, чем у контрольных животных. Также более заметно у потомства мужского пола наблюдалось повышение уровня триглицеридов у мышей ВРTпо сравнению с контрольной группой, зачатой естественным путем.

Хотя уровни триглицеридов, измеренные у мышей, зачатых in vitro и in vivo, различаются, характер метилирования ДНК в печени потомства взрослых мышей также меняется, что приводит к гипометилированию генов, участвующих в метаболизме и регуляции транскрипции генов у мышей, полученных с помощью ЭКО, но без различий между самцами и самками животных (Lira-Albarran et al., 2022).

• Использование добавок к средам, таких как мелатонин, снижает влияние ВРТ на метаболизм глюкозы у эмбрионов, что еще раз демонстрирует комплексное влияние среды культивирования in vitro(Jia et al., 2022).

Авторы сделали выводы:

1. Есть заметные различия в некоторых физиологических измерениях у потомства, рожденного после применения ВРТ в популяции здоровых животных, в связи с чем требуются дальнейшие научные исследования.
2. У потомства после IVM, IVF и ICSI может нарушаться метаболизм глюкозы и липидов (на примере самцов мышей).
3. Выводы о сердечно-сосудистых исходах и поведенческих исходах были противоречивыми в разных исследованиях.
4. Необходимо более тщательное рассмотрение методов и средств контроля оплодотворения и культивирования in vitro.
5. Осторожное клиническое назначение ВРТ необходимо для снижения вероятности развития неблагоприятных исходов у детей, зачатых до того, как будет надежно задокументирована долгосрочная безопасность.