Влияние контролируемой механической микровибрации на метаболомный профиль сред культивирования эмбрионов человека пятых суток развития

DOI

https://dx.doi.org/10.18565/aig.2020.11.131-138

Романов А.Ю., Эльдаров Ч.М., Фролова А.М., Макарова Н.П., Бобров М.Ю., Долгушина Н.В.
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Москва, Россия

Цель. Оценить влияние контролируемой механической микровибрации (КММВ) на профиль метаболитов в средах культивирования эмбрионов человека на 5-е сутки развития.
Материалы и методы. В ходе проспективного исследования были проанализированы 62 образца сред культивирования (СК) эмбрионов 5-х суток развития, полученные от 44 пациенток в рамках программ вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). В условиях КММВ культивировали 20 эмбрионов, в стандартных условиях – 42 эмбриона. При культивировании в условиях механической микровибрации инкубатор помещали на платформу ArisTT180-s (K&S Advanced Systems Ltd, Израиль) в режиме активной вибрации с частотой 40 Гц в течение 30 секунд с интервалом покоя 30 минут. Экстракция метаболитов проводилась путем добавления 3 объемов метанола с последующим центрифугированием. Хроматографическое разделение проводилось в обратнофазной хроматографической системе на колонке Atlantis T3 C18 (Waters, USA). Детекция метаболитов проводилась на гибридном квадруполь-времяпролетном масс-спектрометре Bruker Maxis Impact (Bruker Daltoniks, Германия).
Результаты. Проведенный анализ выявил различия профилей метаболитов эмбрионов группы КММВ и группы контроля. Наиболее значимыми являлись регуляторные молекулы (прогестерон, ацетилхолин, олеамид, простагландин A2 и его конъюгат с глутатионом, 2,3-динор-тромбоксан B2 и 20-гидрокси-простагландин E2), аминокислоты и их метаболиты (глутамин, гидроксипролил-глутамат, лизил-гамма-глутамат).
Заключение. Выявлено значительное влияние КММВ на профиль метаболитов в средах культивирования эмбрионов человека 5-х суток развития. Дальнейшие исследования должны быть направлены на анализ влияния выявленных различий на наступление беременности, ее течение и перинатальные исходы.

ЭКО

ВРТ

микровибрация

эмбрион

ВЭЖХ

бесплодие

метаболомика

масс-спектрометрия

Полный текст статьи
доступен в "Библиотеке Врача"

Shafei R.A., Syrkasheva A.G., Romanov A.Y., Makarova N.P., Dolgushina N. V., Semenova M.L. Blastocyst hatching in humans. Russ. J. Dev. Biol. 2017; 48(1): 5- 15. https://dx.doi.org/10.1134/S1062360417010106.
Романов А.Ю., Ковальская Е.В., Макарова Н.П., Сыркашева А.Г., Долгушина Н.В. Использование цейтраферной съемки для оценки качества эмбрионов человека в программах экстракорпорального оплодотворения. Цитология. 2017; 59(7): 462-6.
Ибрагимова Э.О., Долгушина Н.В., Сыркашева А.Г., Романов А.Ю., Языкова О.И., Макарова Н.П. Роль вспомогательного хетчинга в программах лечения бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий: обзор литературы. Гинекология. 2016; 18(2): 44-7.
Долгушина Н.В., Ибрагимова Э.О., Романов А.Ю., Макарова Н.П., Довгань А.А., Сыркашева А.Г., Калинина Е.А. Роль проназного хетчинга в повышении эффективности программ вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2018; 3: 70-5.
Ковальская Е.В., Сыркашева А.Г., Романов А.Ю., Макарова Н.П., Долгушина Н.В. Современные представления о компактизации эмбрионов человека в условиях in vitro. Технологии живых систем. 2017; 1: 25-35.
Biggers J.D., Summers M.C. Choosing a culture medium: making informed choices. Fertil. Steril. 2008; 90(3): 473-83. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2008.08.010.
Loutradis D., Drakakis P., Kallianidis K., Sofikitis N., Kallipolitis G., Milingos S. et al. Biological factors in culture media affecting in vitro fertilization, preimplantation embryo development, and implantation. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2000; 900: 325-35. https://dx.doi.org/10.1111/j.1749-6632.2000.tb06245.x.
Chronopoulou E., Harper J.C. IVF culture media: past, present and future. Hum. Reprod. Update. 2015; 21(1): 39-55. https://dx.doi.org/10.1093/humupd/dmu040.
Brison D.R., Houghton F.D., Falconer D., Roberts S.A., Hawkhead J., Humpherson P.G. et al. Identification of viable embryos in IVF by non-invasive measurement of amino acid turnover. Hum. Reprod. 2004; 19(10): 2319-24. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/deh409.
Thompson J.G. Culture without the petri-dish. Theriogenology. 2007; 67(1): 16-20. https://dx.doi.org/10.1016/j.theriogenology.2006.09.016.
Gardner D.K., Lane M. Ex vivo early embryo development and effects on gene expression and imprinting. Reprod. Fertil. Dev. 2005; 17(3): 361-70. https://dx.doi.org/10.1071/rd04103.
Isachenko V., Maettner R., Sterzik K., Strehler E., Kreinberg R., Hancke K. et al. In-vitro culture of human embryos with mechanical micro-vibration increases implantation rates. Reprod. Biomed. Online. 2011; 22(6): 536-44. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2011.02.006.
Muglia U., Motta P.M. A new morpho-functional classification of the Fallopian tube based on its three-dimensional myoarchitecture. Histol. Histopathol. 2001; 16(1): 227-37. https://dx.doi.org/10.14670/HH-16.227.
Романов А.Ю., Фролова А.М., Макарова Н.П., Долгушина Н.В. Первый российский опыт применения управляемой механической микровибрации при культивировании эмбрионов человека в программах вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2019; 12: 120-5.
Lyons R.A., Djahanbakhch O., Mahmood T., Saridogan E., Sattar S., Sheaff M.T. et al. Fallopian tube ciliary beat frequency in relation to the stage of menstrual cycle and anatomical site. Hum. Reprod. 2002; 17(3): 584-8. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/17.3.584.
Lyons R.A., Saridogan E., Djahanbakhch O. The reproductive significance of human Fallopian tube cilia. Hum. Reprod. Update. 2006; 12(4): 363-72. https://dx.doi.org/10.1093/humupd/dml012.
Isachenko E., Maettner R., Isachenko V., Roth S., Kreienberg R., Sterzik K. Mechanical agitation during the in vitro culture of human pre-implantation embryos drastically increases the pregnancy rate. Clin. Lab. 2010; 56(11-12): 569-76.
Matsuura K., Hayashi N., Kuroda Y., Takiue C., Hirata R., Takenami M. et al. Improved development of mouse and human embryos using a tilting embryo culture system. Reprod. Biomed. Online. 2010; 20(3): 358-64. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2009.12.002.
Romanov A.Y., Silachev D.N., Makarova N.P., Dolgushina N.V. Effect of mechanical microvibration on the quality of human embryos during in vitro culturing and outcomes of assisted reproduction technologies. Bull. Exp. Biol. Med. 2018; 165(4): 544-7. https://dx.doi.org/10.1007/s10517-018-4211-x.
Романов А.Ю., Силачев Д.Н., Макарова Н.П., Долгушина Н.В. Влияние механической микровибрации на качество эмбрионов человека при культивировании in vitro и исходы программ вспомогательных репродуктивных технологий. Клеточные технологии в биологии и медицине. 2018; 2: 86-90.
Министерство здравоохранения Российской Федерации. Приказ Минздрава России от 30.08.2012 N 107н (ред. от 11.06.2015) «О порядке использования вспомогательных репродуктивных технологий, противопоказаниях и ограничениях к их применению».
Токарева А.О., Чаговец В.В., Чжихао Ван, Родионов В.В., Кометова В.В.,Родионова М.В., Кононихин А.С., Стародубцева Н.Л., Чингин К., Франкевич В.Е., Хуаньвэнь Чэнь, Сухих Г.Т. Прямая масс-спектрометрия как метод экспресс-идентификации опухолевой ткани у больных раком молочной железы. Акушерство и гинекология. 2017; 4: 119-25.
Smith C.A., Want E.J., O’Maille G., Abagyan R., Siuzdak G. XCMS: processing mass spectrometry data for metabolite profiling using nonlinear peak alignment, matching, and identification. Anal. Chem. 2006; 78(3): 779-87. https://dx.doi.org/10.1021/ac051437y.
Chong J., Wishart D.S., Xia J. Using MetaboAnalyst 4.0 for comprehensive and integrative metabolomics data analysis. Curr. Protoc. Bioinforma. 2019; 68(1): e86. https://dx.doi.org/10.1002/cpbi.86.
Bylesjö M., Rantalainen M., Cloarec O., Nicholson J.K., Holmes E., Trygg J. OPLS discriminant analysis: combining the strengths of PLS-DA and SIMCA classification. J. Chemometr. 2006; 20(8-10): 341-51. https://dx.doi.org/10.1002/cem.1006.
Некрасова М.Е., Чаговец В.В., Стародубцева Н.Л., Кононихин А.С., Салимова Д.Ф., Токарева А.О., Лагутин В.В., Наумов В.А., Назарова Н.М., Франкевич В.Е., Сухих Г.Т. Липидные маркеры неопластической трансформации эпителия шейки матки при заболеваниях, ассоциированных с вирусом папилломы человека. Акушерство и гинекология. 2018; 4: 64-70.
Worley B., Powers R. Multivariate analysis in metabolomics. Curr. Metabolomics. 2012; 1(1): 92-107. https://dx.doi.org/10.2174/2213235X11301010092.
Wishart D.S., Feunang Y.D., Marcu A., Guo A.C., Liang K., Vázquez-Fresno R. et al. HMDB 4.0: the human metabolome database for 2018. Nucleic Acids Res. 2018; 46(D1): D608-17. https://dx.doi.org/10.1093/nar/gkx1089.
Puscheck E.E., Awonuga A.O., Yang Y., Jiang Z., Rappolee D.A. Molecular biology of the stress response in the early embryo and its stem cells. Adv. Exp. Med. Biol. 2015; 843: 77-128. https://dx.doi.org/10.1007/978-1-4939-2480-6_4.
Crosby I.M., Gandolfi F., Moor R.M. Control of protein synthesis during early cleavage of sheep embryos. Reproduction. 1988; 82(2): 769-75. https://dx.doi.org/10.1530/jrf.0.0820769.
Edwards L.J., Williams D.A., Gardner D.K. Intracellular pH of the mouse preimplantation embryo: amino acids act as buffers of intracellular pH. Hum. Reprod. 1998; 13(12): 3441-8. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/13.12.3441.
Martin P.M. Amino acid transport regulates blastocyst implantation. Biol. Reprod. 2003; 69(4): 1101-8. https://dx.doi.org/10.1095/biolreprod.103.018010.
Зорина И.М., Смольникова В.Ю., Бобров М.Ю. Изучение продуктов метаболизма эмбрионов в культуральных средах как инструмент определения потенциала к имплантации. Акушерство и гинекология. 2017; 2: 11-6.
Зорина И.М., Смольникова В.Ю., Эльдаров Ч.М., Ярыгина С.А., Горшинова В.К., Макарова Н.П., Калинина Е.А., Бобров М.Ю. Анализ потребления глюкозы и глутамата в питательных средах как метод оценки качества эмбрионов человека пятых суток развития. Акушерство и гинекология. 2018; 5: 64-9.
Drábková P., Andrlová L., Hampl R., Kanďár R. Amino acid metabolism in human embryos. Physiol. Res. 2016; 65(5): 823-32. https://dx.doi.org/10.33549/physiolres.933240.
Picton H.M., Elder K., Houghton F.D., Hawkhead J.A., Rutherford A.J., Hogg J.E. et al. Association between amino acid turnover and chromosome aneuploidy during human preimplantation embryo development in vitro. Mol. Hum. Reprod. 2010; 16(8): 557-69. https://dx.doi.org/10.1093/molehr/gaq040.
Gardner D.K., Kelley R.L. Impact of the IVF laboratory environment on human preimplantation embryo phenotype. J. Dev. Orig. Health Dis. 2017; 8(4): 418-35. https://dx.doi.org/10.1017/S2040174417000368.
Houghton1 F.D. Non-invasive amino acid turnover predicts human embryo developmental capacity. Hum. Reprod. 2002; 17(4): 999-1005. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/17.4.999.
Seli E., Botros L., Sakkas D., Burns D.H. Noninvasive metabolomic profiling of embryo culture media using proton nuclear magnetic resonance correlates with reproductive potential of embryos in women undergoing in vitro fertilization. Fertil. Steril. 2008; 90(6): 2183-9. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2008.07.1739.
Estrada-Cortés E., Negrón-Peréz V.M., Tríbulo P., Zenobi M.G., Staples C.R., Hansen P.J. Effects of choline on the phenotype of the cultured bovine preimplantation embryo. J. Dairy Sci. 2020; 103(11): 10784-96. https://dx.doi.org/10.3168/jds.2020-18598.
Togashi K., Kumagai J., Sato E., Shirasawa H., Shimoda Y., Makino K. et al. Dysfunction in gap junction intercellular communication induces aberrant behavior of the inner cell mass and frequent collapses of expanded blastocysts in mouse embryos. J. Assist. Reprod. Genet. 2015; 32(6): 969-76. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-015-0479-1.
Ehrlich H.P., Sun B., Saggers G.C., Kromath F. Gap junction communications influence upon fibroblast synthesis of Type I collagen and fibronectin. J. Cell. Biochem. 2006; 98(4): 735-43. https://dx.doi.org/10.1002/jcb.20852.
van der Weiden R.M., Helmerhorst F.M., Keirse M.J. Which prostanoid metabolites should be determined for the study of reproductive processes? Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids. 1998; 58(3): 205-7. https://dx.doi.org/10.1016/s0952-3278(98)90115-6.
van der Weiden R.M., Helmerhorst F.M., Keirse M.J. Prostanoid excretion before in vitro fertilization relates to the likelihood of pregnancy. Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids. 1995; 53(6): 419-21. https://dx.doi.org/10.1016/0952-3278(95)90106-x.
van der Weiden R.M., Noort W.A., Naaktgeboren N., Helmerhorst F.M., Keirse M.J. Prostanoid levels in in vitro fertilization culture medium are not related to the likelihood of implantation. Fertil. Steril. 1994; 62(6): 1217-20. https://dx.doi.org/10.1016/s0015-0282(16)57188-x.
Geissler F.T., Kuzan F.B., Faustman E.M., Henderson W.R. Lipid mediator production by post-implantation rat embryos in vitro. Prostaglandins. 1989; 38(2):145-55. https://dx.doi.org/10.1016/0090-6980(89)90078-6.
Boruszewska D., Kowalczyk-Zieba I., Suwik K., Staszkiewicz-Chodor J., Jaworska J., Lukaszuk K. et al. Prostaglandin E2 affects in vitro maturation of bovine oocytes. Reprod. Biol. Endocrinol. 2020; 18(1): 40. https://dx.doi.org/10.1186/s12958-020-00598-9.
Talukder A.K., Yousef M.S., Rashid M.B., Awai K., Acosta T.J., Shimizu T. et al. Bovine embryo induces an anti-inflammatory response in uterine epithelial cells and immune cells in vitro: possible involvement of interferon tau as an intermediator. J. Reprod. Dev. 2017; 63(4): 425-34. https://dx.doi.org/10.1262/jrd.2017-056.
Rodrigues S.A.D., Pontelo T.P., Kussano N.R., Kawamoto T.S., Leme L.O., Caixeta F.M.C. et al. Effects of prostaglandins E2 and F2α on the in vitro maturation of bovine oocytes. Domest. Anim. Endocrinol. 2020; 72: 106447. https://dx.doi.org/10.1016/j.domaniend.2020.106447.

Поступила 21.10.2020

Принята в печать 27.10.2020

Романов Андрей Юрьевич, аспирант, научный сотрудник отдела наукометрии департамента организации научной деятельности, ФГБУ
«НМИЦ АГП им. акад. В.И. Кулакова» МЗ РФ. Тел.: +7(903)158-94-00. E-mail: romanov1553@yandex.ru. 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Эльдаров Чупалав Максудович, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной патофизиологии, ФГБУ «НМИЦ АГП им. акад. В.И. Кулакова» МЗ РФ.
Тел.: +7(495)438-77-00. E-mail: ch_eldarov@oparina4.ru. 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Фролова Александра Максимовна, эмбриолог отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия имени профессора Б.В. Леонова, ФГБУ «НМИЦ АГП
им. акад. В.И. Кулакова» МЗ РФ. E-mail: i.a.m.frolova@mail.ru. 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Макарова Наталья Петровна, д.б.н., ведущий научный сотрудник отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия имени профессора Б.В. Леонова,
ФГБУ «НМИЦ АГП им. акад. В.И. Кулакова» МЗ РФ. E-mail: np_makarova@oparina4.ru. 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Бобров Михаил Юрьевич, к.х.н., руководитель лаборатории молекулярной патофизиологии, ФГБУ «НМИЦ АГП им. акад. В.И. Кулакова» МЗ РФ. E-mail: mbobr@mail.ru.
117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Долгушина Наталия Витальевна, д.м.н., профессор, заместитель директора – руководитель департамента организации научной деятельности, ФГБУ «НМИЦ АГП
им. акад. В.И. Кулакова» МЗ РФ. E-mail: n_dolgushina@oparina4.ru. 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.

Для цитирования: Романов А.Ю., Эльдаров Ч.М., Фролова А.М., Макарова Н.П., Бобров М.Ю., Долгушина Н.В. Влияние контролируемой механической микровибрации на метаболомный профиль сред культивирования эмбрионов человека пятых суток развития.
Акушерство и гинекология. 2020; 11: 131-138
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2020.11.131-138

Влияние контролируемой механической микровибрации на метаболомный профиль сред культивирования эмбрионов человека пятых суток развития

Романов А.Ю., Эльдаров Ч.М., Фролова А.М., Макарова Н.П., Бобров М.Ю., Долгушина Н.В.

Ключевые слова

Список литературы

Об авторах / Для корреспонденции

Также по теме