Креатин увеличивает продолжительность капацитации сперматозоидов: новый фактор для улучшения экстракорпорального оплодотворения при малом количестве сперматозоидов

Вопрос исследования:

Почему для успешного оплодотворения ооцитов in vitro нужно так много сперматозоидов, хотя in vivo оплодотворение происходит даже тогда, когда ооцита достигает лишь небольшое количество сперматозоидов?

Краткий ответ:

Креатин, вырабатываемый яичником, стимулирует успешную фертилизацию in vivo; однако, in vitro креатин не содержится в среде для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО).

Что уже известно:

Среда для ЭКО делает возможной капацитацию сперматозоидов. Однако, среда для ЭКО не полностью повторяет условия оплодотворения in vivo. Следовательно, фертилизация in vitro менее эффективна, чем фертилизация в трубе.

Дизайн, объём и продолжительность исследования:

Была собрана фолликулярная и трубная жидкость, а затем проанализирована по уровню креатина и глюкозы. Чтобы определить физиологические функции креатина, его антагонист 3-гуанидинопропионовая кислота (ГПА) был введён гормонально подготовленным мышам. Используя стандартные протокола ЭКО, сперматозоиды были преинкубированы в среде ЭКО с креатином, а затем кокультивированы с 10 кумулюс-ооцитарными комплексами (1–1000 на яйцеклетку) в 50 мкл каплях среды.

Участники / материалы, условия, методы:

Уровни глюкозы и креатина измерялись с помощью коммерчески достуных наборов для ферментного анализа. Влияние креатина in vivo оценивалось в ходе эксперимента со спариванием мышей, которым вводилась или не вводилась ГПА перед овуляцией. Чтобы оценить функции сперматозоидов, инкубированных в среде ЭКО с содержанием креатина, мы проанализировали (1) подвижность сперматозоидов с использованием компьютер-ассистированной тест-системы, (2) уровень капацитации сперматозоидов с помощью вестерн-блоттинга, и (3) состояние акросом сперматозоидов с помощью ФИТЦ-окрашивания с лектином агглютинина арахиса.

Основные результаты и влияние случайности:

Трубные уровни креатина были значимо повышены после овуляции. Инъекция ГПА мышам перед овуляцией значимо снижала количество фертилизированных яйцеклеток. Добавление креатина в среду ЭКО усиливало капацитацию сперматозоидов через повышение уровня АТФ. Успешная фертилизация в группе креатина достигалась даже при таком малом количестве сперматозоидов, как 5 в пересчёте на одну яйцеклетку, а количество оплодотворённых яйцеклеток было значительно выше, чем в контрольной группе без креатина (P < 0.01).

Ограничения, причины для осторожности:

В данном исследовании фармакологический подход, т. е. применение антагониста креатина (ГПА), но не мышиная модель с выключением гена, был применён для понимания роли креатина in vivo. Роль креатина в процессе оплодотворения может быть продемонстрирована только на мышиной модели.

Более широкие выводы из полученных результатов:

Разработана модифицированная методика ЭКО с использованием креатин-содержащей среды, которая значительно улучшает фертилизацию при малом количестве сперматозоидов. Этот подход имеет потенциал для того, чтобы положительно влиять на вспомогательные репродуктивные технологии у человека, особенно у пациентов с ограниченным количеством качественных сперматозоидов.

Финансирование исследования / конфликт интересов:

Эта работа была частично поддержана JSPS KAKENHI, грантами №JP24688028 и №JP16H05017 (M. S.), и №JP15J05331 (T. U.), Japan Agency for Medical Research and Development (AMED) (№ 16gk0110015h0001 для M. S.), и National Institutes of Health (NIH-HD-076980 для J. S. R). У авторов нет конфликтов интересов.

Аннотация:
На мышах испробована методика повышения результативности ЭКО с помощью добавления в среду креатина.

Авторы: Takashi Umehara, Tomoko Kawai, Masaaki Goto, JoAnne S Richards, Masayuki Shimada

Graduate School of Biosphere Science, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima, Japan

Журнал: Human Reproduction, Volume 33, Issue 6, 1 June 2018, Pages 1117–1129

DOI: 10.1093/humrep/dey081