Це називається «зупинкою розвитку ембріона» або ембріо арешт (embryo arrest). Ми розглянемо багато причин, через які ооцити можуть викликати затримку розвитку ембріона, а також деякі причини, що пов’язані з чоловічим фактором.

Зупинка ембріона – це коли ембріон перестає рости, як правило, на стадії дроблення (хоча це може статися і з морулами).

Однак навіть при поліпшених умовах розвитку від 10 до 15% ембріонів, отриманих під час екстракорпорального запліднення (ЕКЗ), мають зупинку клітинного циклу. Приблизно у 40% пар, що перебувають на лікуванні ЕКЗ, спостерігається один випадок зупинки ембріона за цикл. Без сумніву, найбільш важливими факторами, що ведуть до зупинки ембріона і, отже, до неможливості зачати дитину, є хромосомні аномалії ембріона.

Чому відбувається зупинка розвитку ембріона?

Ранні стадії розвитку людини дуже схильні до помилок через хромосомні аномалії, які можуть виникати на різних критичних стадіях під час мейозу, запліднення і раннього поділу ембріона. В цілому зародки на ранніх стадіях розвитку мають високий рівень хромосомної анеуплоїдії (відхилення числа копій хромосом). Було навіть висловлено припущення, що протягом третього дня розвитку ембріона (стадія 8 клітин) 60% всіх ембріонів, отриманих за допомогою ЕКЗ, мають принаймні одну клітку з анеуплоїдії.

Хромосомні порушення (анеуплоїдїї)

У нещодавно опублікованому дослідженні Маурер і його співробітники вивчили 119 ембріонів, у яких зупинився розвиток. Вони виявили, що у 70% з них були хромосомні аномалії. Це означає, що хромосомні аномалії є найбільш суттєвою причиною арешту ембріона (Maurer і співавтори, 2015).

Все це підтверджує ідею про те, що хромосомно аномальні ембріони стикаються зі значним тиском. Цей негативний відбір, мабуть, має місце в основному під час преімплантаційного періоду, викликаючи зупинку поділу і / або дегенерацію ембріона.

Однак слід брати до уваги, що розвиток до стадії бластоцисти не є надійним з точки зору відбору щодо тих ембріонів, які є хромосомними аномаліями. Згідно з нашими власними результатами, з використанням PGT-A (NGS) (хромосомний скринінг) від 30-50% ембріонів, які досягають стадії бластоцисти з нормальною морфологією, мають хромосомні порушення. Таким чином, використання технології преімплантаційного генетичного тестування допомагає нам вибрати ембріон з найбільшою ймовірністю імплантації і настання вагітності.

Результати преімплантаційного генетичного тестування ембріонів PGT

Нормальний (еуплоїдний) ембріон, збалансований набір хромосом

Приклад патології – втрата (моносомія) 13, 16 хромосоми

Жіночий репродуктивний вік

Зі збільшення жіночого репродуктивного віку збільшується частота анеуплоїдних ембріонів (ембріонів з порушенням правильної кількості хромосом) – на жаль, цей факт впливає і на збільшення відставання ембріонів в своєму розвитку, частота зупинки ембріонів збільшується.

Порушення каріотипу (трисомія 21 хромосоми):

Мітохондрії грають важливу роль у виробленні енергії для функціонування клітини. Це свого роду батарейки для клітини!

З віком мітохондрії починають руйнуватися, що може призвести до помилок у поділі хромосом або анеуплоїдії.

Оскільки мітохондрії виробляють енергію для клітини, їх менша кількість може ускладнити розподіл ембріона, що може призвести до його зупинки. Енергію з мітохондрій ембріон для свого розвитку отримує виключно від ооцита. Чоловіча мітохондрія дає енергію сперматозоіду виключно для його руху і не приймає участь в процесі дроблення ембріона.

Активація генома ембріона

Сперматозоїд запліднює яйцеклітину і формує ембріон. Зокрема, він формує геном ембріона. Це повний набір ДНК ембріона, що включає всі інструкції, необхідні для його життєдіяльності в майбутньому.

Геном ембріона фактично не включається приблизно до 3-го дня, коли в ембріоні буде близько 8 клітин (Hanna et al. 2018).

До цього моменту ембріон покладається на збережені в яйцеклітині материнські фактори.

Оскільки ДНК ембріона ще не активна, вона не може створювати власні фактори, тому їй необхідно покладатися на збережені материнські фактори. Ооцит дуже відповідальний!

Ці фактори беруть участь у:

• розпакуванні ДНК сперми;
• об’єднанні ДНК яйцеклітини і сперматозоїдів для формування геному ембріона;
• відключенні генетичних програм яйцеклітин / сперматозоїдів і включенні ембріональної програми;
• копіюванні ДНК і 3 раунду ділення клітин (щоб отримати 8 клітин).

Фрагментація ДНК сперматозоїдів впливає на зменшення утворення бластоцист, і цілком можливо, що значне пошкодження може привести до зупинки ембріона. Шкідливі фактори навколишнього середовища (неправильне харчування, куріння, іонізуюче випромінювання, пестициди, прийом певних препаратів, вплив лаків, фарб може призводити до збільшення оксидативного стресу і пошкодження ДНК статевих клітин, відповідно до збільшення фрагментації ДНК. Велике значення при цьому має виключення шкідливих факторів, оптимізація харчування, прийом антиоксидантів, призначених досвідченим лікарем.

Теломери – це повторювані послідовності ДНК на кінці кожної хромосоми. У нас вони є, тому що кожен раз, коли клітина ділиться, ДНК потрібно копіювати для нової клітини. І кожен раз, коли копіюється ДНК, втрачається крихітний шматочок ДНК на кожному кінці.

Таким чином, наші хромосоми компенсують це додатковими частинами на кожному кінці.

Вважається, що вкорочення теломер є причиною старіння. А дехто вважає, що шлях до безсмертя можна знайти, розширивши наші теломери.

Активні форми кисню можуть пошкоджувати ДНК і викликати укорочення ДНК теломер, що може привести до клітинного старіння.

Дослідження показали, що пошкоджені або укорочені теломери можуть викликати арешт ембріона (Betts et al. 2008).

Умови ембріологічної лабораторії

Близько 50-70% ембріонів не досягають стадії бластоцисти (Wong et al. 2010), і приблизно у 40% всіх пацієнтів виявляється принаймні один «заарештований» ембріон за цикл (Betts et al. 2008).

Так що «затримка ембріона» – явище досить поширене!

Ембріони розвиваються в ембріологічній лабораторії перед перенесенням в матку. Умови, які створює лабораторія, важливі для розвитку ембріона.

Повітря, яким ми дихаємо, містить близько 21% кисню, але в жіночих статевих шляхах рівень кисню становить від 2 до 8% (Morin 2017). Загальна думка така, що ембріони, які культивуються в 5% кисні, як правило, мають більш високий успіх і з меншою ймовірністю можуть бути арештовані.

Це зниження кисню може мати важливе значення для запобігання утворення фрагментації ДНК клітин ембріона.

Також має значення поліпшений склад культуральних засобів. Це, поряд з повним моніторингом ph і осмотичної концентрації, означає, що ми можемо регулярно проводити пролонгований розвиток ембріона до стадії бластоцисти, щоб поліпшити відбір ембріонів і збільшити частоту настання вагітності.

Ембріологічна лабораторія повинна мати дуже чисте повітря бути оснащеною надпотужними HEPA-фільтрами для очищення повітря.

Леткі органічні сполуки (VOC) – це молекули в повітрі, які можуть бути шкідливими для ембріонів. Деякі поширені летючі органічні сполуки:

• етанол, ізопропіловий спирт (для знезараження поверхонь);
• пропен, ацетонітрил, стирол (з пластмас);
• формальдегід, ацетальдегід (міститься у фарбах, бензині, смог).

Чиста лабораторія і чисте повітря важливі для здоров’я ембріона. З цієї причини використання дезодорантів і парфумерії та побутової хімії з сильним запахом неприпустимо. Пластиковий посуд, який використовується для культивування ембріонів, перед використанням «дегазується», відкриваючи упаковку і випускаючи VOC.

Деякі VOC є відомими канцерогенами і можуть викликати пошкодження ДНК.

Оскільки ембріони настільки малі і обмежені в тому, як вони можуть обробляти ці токсини, летючі органічні сполуки можуть мати великий вплив на їх розвиток.

VOC були пов’язані з зупинкою ембріона або нездатністю продукувати бластоцисти, а також зі зменшенням загального успіху.

Що впливає більше на затримку розвитку ембріона – яйцеклітина або сперматозоїд?

Судячи з того, що ми обговорили в цьому пості, проблеми з затримкою розвитку ембріона, мабуть, в основному пов’язані з яйцеклітиною.

Так чому ж яйцеклітина виявляє має такий великий вплив?

Ооцит величезний в порівнянні зі сперматозоїдом. При заплідненні ооцит стає ембріоном. Весь цей «матеріал» всередині яйцеклітини має великий вплив на розвиток ембріона.

У людей сперматозоїди – найменші клітини, а ооцити – найбільші (фото справа: відносний розмір яйцеклітини).

Виходячи з їх розмірів, в ооцит можна вмістити близько: 64 000 головок сперматозоїдів!

Не дивно, що яйцеклітина грає таку важливу роль.

Але все ситуації різні!