Отдаленные эффекты воздействия факторов роста на стадии преимплантационного эмбриона на постнатальный онтогенез изучены крайне скудно. Культивирование эмбрионов in vitro в субоптимальных условиях, согласно концепции: “stress-response models”, приводит к отклонениям в росте, специфическим аномалиям в течение фетального и постнатального развития. При трансплантации эмбрионов овец и коров после их культивирования in vitro обнаружен “синдром больших новорожденных”, главная характеристика которого – повышенный фетальный рост, из-за чего при рождении такие телята и ягнята имеют большую массу, по сравнению с контролем. На более поздних этапах онтогенеза характеристики роста выравнивались, но некоторые органы имели непропорционально большой вес. Питательные среды, с которыми связывали появление синдрома больших новорожденных, различались, однако, в большинстве из них присутствовала фетальная сыворотка.
Мыши, полученные из преимплантационных эмбрионов, культивированных in vitro в субоптимальных условиях со стадии 8-ми клеток до бластоцисты, имели, наоборот, меньшую массу по сравнению с контролем. Кроме того, многочисленные исследования влияния культуральных сред на развитие эмбрионов мыши выявили нарушения экспрессии генов, изменение метаболизма эмбриона и снижение числа клеток в бластоцисте, а также долгосрочные изменения, затрагивающие фетальный/постнатальный рост, размер органов, структуру сердца, количество нейронов и поведение. В результате всех этих изменений у мышей, полученных после культивирования эмбрионов in vitro, на определенных этапах постнатального онтогенеза наблюдалось повышенное кровяное давление, другие сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, возрастание тревожности и недостаток памяти.
Таким образом, результаты экспериментов на лабораторных и сельскохозяйственных животных указывают на связь между ранним эмбриональным развитием и постнатальным здоровьем. Хотя механизмы, реализующие эту связь, остаются не вполне ясными, одной из возможных причин может быть то, что эмбрионы не получают некоторых необходимых сигналов (в виде ростовых факторов и цитокинов) во время культивирования in vitro, что приводит к нарушению регуляции экспрессии генов и отклонениям в ходе пренатального и постнатального онтогенеза, что сказывается на формировании фенотипа.
Другим следствием, помимо изменений фенотипа, является низкая частота имплантации эмбрионов млекопитающих и человека после их культивирования in vitro в субоптимальных условиях и последующей трансплантации. Низкая частота имплантации эмбрионов представляется в качестве основной проблемы программы ЭКО, так как, в большинстве случаев, лишь 10-30 % трансплантированных эмбрионов человека успешно имплантируется.
В настоящее время появляются сведения по оптимизации сред, предназначенных для ЭКО и последующего культивирования зародышей человека, в том числе и с использованием факторов роста. Более того, уже накопилось много экспериментальных результатов, полученных на различных видах млекопитающих, свидетельствующих о том, что изменение физических условий культивирования, либо добавление в культуральную среду гормонально активных компонентов, прежде всего – ростовых факторов, может существенно оптимизировать развитие преимплантационных эмбрионов in vitro. Эти новые подходы и приемы, призванные улучшить условия развития зародышей вне организма, описаны в следующем разделе.
(с) Евгений Юрьевич Брусенцев