Метаболомный профиль фолликулярной жидкости как маркер качества ооцитов в программах вспомогательных репродуктивных технологий

DOI

https://dx.doi.org/10.18565/aig.2021.11.26-31

Гапоненко А.А., Митюрина Е.В., Франкевич В.Е.
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России, Москва, Россия

Одним из ведущих факторов, определяющих успешность проведения вспомогательных репродуктивных технологий, является получение эмбриона с высоким имплантационным потенциалом, что, в свою очередь, в большей степени зависит от качества гамет. Основным критерием оценки качества ооцитов является их морфологическая характеристика. Исследования последних лет направлены на поиск более точных и неинвазивных маркеров, определяющих способность яйцеклетки к оплодотворению и дальнейшему развитию эмбриона. Фолликулярная жидкость является уникальным объектом исследования, так как несет в себе информацию об особенностях метаболической активности ооцита, а значит, и его компетентности. Изучение метаболома биологических жидкостей стало возможным благодаря технологиям, основанным на использовании масс-спектрометрии и ядерного магнитного резонанса. В данном обзоре приведены исследования, в которых обсуждаются возможности изучения метаболомного профиля фолликулярной жидкости для оценки качества ооцита, а также целесообразности использования ряда метаболитов в качестве дополнительных маркеров. Приведены результаты ряда работ, посвященных изучению полного метаболомного профиля фолликулярной жидкости у пациенток различных возрастных групп, а также в зависимости от показателей антимюллерова гормона. Представлены данные о составе фолликулярной жидкости у женщин с синдромом поликистозных яичников и наличием других метаболических нарушений. Описаны исследования метаболома фолликулярной жидкости при эндометриоидных кистах яичников, а также у пациенток с повторными неудачами имплантации.
Заключение: Результаты проводимых исследований подтверждают перспективность и актуальность дальнейшего изучения метаболомного профиля фолликулярной жидкости, которые в дальнейшем могут позволить разработать предиктивную модель качества ооцитов.

вспомогательные репродуктивные технологии

фолликулярная жидкость

метаболомный профиль

масс-спектрометрия

Полный текст статьи
доступен в "Библиотеке Врача"

De Geyter C., Wyns C., Calhaz-Jorge C., de Mouzon J., Ferraretti A.P., Kupka M. et al. 20 years of the European IVF-monitoring Consortium registry: what have we learned? A comparison with registries from two other regions. Hum. Reprod. 2020; 35(12): 2832-49. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/deaa250.
Gleicher N., Kushnir V.A., Barad D.H. Worldwide decline of IVF birth rates and its probable causes. Hum. Reprod. Open. 2019; 2019(3): hoz017. https://dx.doi.org/10.1093/hropen/hoz017.
Sirard M.A., Richard F., Blondin P., Robert C. Contribution of the oocyte to embryo quality. Theriogenology. 2006; 65(1): 126-36. https://dx.doi.org/10.1016/j.theriogenology.2005.09.020.
De Sousa P.A., Caveney A., Westhusin M.E., Watson A.J. Temporal patterns of embryonic gene expression and their dependence on oogenetic factors. Theriogenology. 1998; 49(1): 115-28. https://dx.doi.org/10.1016/s0093-691x(97)00406-8.
Patrizio P., Fragouli E., Bianchi V., Borini A., Wells D. Molecular methods for selection of the ideal oocyte. Reprod. Biomed. Online. 2007; 15(3): 346-53. https://dx.doi.org/10.1016/s1472-6483(10)60349-5.
Dawson A., Griesinger G., Diedrich K. Screening oocytes by polar body biopsy. Reprod. Biomed. Online. 2006; 13(1): 104-9. https://dx.doi.org/10.1016/s1472-6483(10)62023-8.
Moon J.H., Hyun C.S., Lee S.W., Son W.Y., Yoon S.H., Lim J.H. Visualization of the metaphase II meiotic spindle in living huma oocytes using the Polscope enables the prediction of embryonic developmental competence after ICSI. Hum. Reprod. 2003; 18(4): 817-20. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/deg165.
Santos T.A., El Shourbagy S., St John J.C. Mitochondrial content reflects oocyte variability and fertilization outcome. Fertil. Steril. 2006; 85(3): 584-91. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2005.09.017.
Николенко И.Г., Смольникова В.Ю., Чаговец В.В. Возможности прогнозирования исходов программ вспомогательных репродуктивных технологий у пациенток с эндометриоидными кистами яичников на основании метаболомного профиля фолликулярной жидкости. Акушерство и гинекология. 2020; 11: 44-8.
Lei Z., Huhman D.V., Sumner L.W. Mass spectrometry strategies in metabo-lomics. J. Biol. Chem. 2011; 286(29): 25435-42. https://dx.doi.org/10.1074/jbc.R111.238691.
Bracewell-Milnes T., Saso S., Abdalla H., Nikolau D., Norman-Taylor J., Johnson M. et al. Metabolomics as a tool to identify biomarkers to predict and improve outcomes in reproductive medicine: a systematic review. Hum. Reprod. Update. 2017; 23(6): 723-36. https://dx.doi.org/10.1093/humupd/dmx023.
McRae C., Sharma V., Fisher J. Metabolite profiling in the pursuit of bi-omarkers for IVF outcome: the case for metabolomics studies. Int. J. Reprod. Med. 2013; 2013: 603167. https://dx.doi.org/10.1155/2013/603167.
Wishart D.S. Metabolomics: the principles and potential applications to transplantation. Am. J. Transplant. 2005; 5(12): 2814-20. https://dx.doi.org/10.1111/j.1600-6143.2005.01119.x.
Karaer A., Tuncay G., Mumcu A., Dogan B. Metabolomics analysis of follicular fluid in women with ovarian endometriosis undergoing in vitro fertilization. Syst. Biol. Reprod. Med. 2019; 65(1): 39-47. https://dx.doi.org/10.1080/19396368.2018.1478469.
Revelli A., Delle Piane L., Casano S., Molinari E., Massobrio M., Rinaudo P. Follicular fluid content and oocyte quality: from single biochemical markers to metabolomics. Reprod. Biol. Endocrinol. 2009; 7 :40. https://dx.doi.org/10.1186/1477-7827-7-40.
Botero-Ruiz W., Laufer N., DeCherney A.H., Polan M.L., Haseltine F.P., Behrman H.R. The relationship between follicular fluid steroid concentration and successful fertilization of human oocytes in vitro. Fertil. Steril. 1984; 41(6): 820-6. https://dx.doi.org/10.1016/s0015-0282(16)47892-1.
Tarlatzis B.C., Laufer N., DeCherney A.H., Polan M.L., Haseltine F.P., Behrman H.R. Adenosine 3',5'-monophosphate levels in human follicular fluid: relationship to oocyte maturation and achievement of pregnancy after in vitro fertilization. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1985; 60(6): 1111-5. https://dx.doi.org/10.1210/jcem-60-6-1111.
Ben-Rafael Z., Meloni F., Strauss J.F. 3rd, Blasco L., Mastroianni L. Jr., Flickinger G.L. Relationships between polypronuclear fertilization and follicular fluid hormones in gonadotropin-treated women. Fertil. Steril. 1987; 47(2):284-8. https://dx.doi.org/10.1016/s0015-0282(16)50007-7.
Asimakopoulos B., Abu-Hassan D., Metzen E., Al-Hasani S., Diedrich K., Nikolettos N. The levels of steroid hormones and cytokines in individual follicles are not associated with the fertilization outcome after intracytoplasmic sperm injection. Fertil. Steril. 2008; 90(1): 60-4. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2007.05.054.
Mendoza C., Ruiz-Requena E., Ortega E., Cremades N., Martinez F., Bernabeu R. et al. Follicular fluid markers of oocyte developmental potential. Hum. Reprod. 2002; 17(4): 1017-22. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/17.4.1017.
Lee M.S., Ben-Rafael Z., Meloni F., Mastroianni L. Jr., Flickinger G.L. Rela-tionship of human oocyte maturity, fertilization, and cleavage to follicular fluid prolactin and steroids. J. In Vitro Fert. Embryo Transf. 1987; 4(3):168-72. https://dx.doi.org/10.1007/BF01555465.
Reinthaller A., Deutinger J., Riss P., Müller-Tyl E., Fischl F., Bieglmayer C. et al. Relationship between the steroid and prolactin concentration in follicular fluid and the maturation and fertilization of human oocytes. J. In Vitro Fert. Embryo Transf. 1987; 4(4): 228-31. https://dx.doi.org/10.1007/BF01533761.
Messinis I.E., Templeton A.A. Relationship between intrafollicular levels of prolactin and sex steroids and in-vitro fertilization of human oocytes. Hum. Reprod. 1987; 2(7): 607-9. https://dx.doi.org/10.1093/oxfordjournals.humrep.a136598.
Oda T., Yoshimura Y., Izumi Y., Yoshimura S., Hara T., Takehara Y. et al. The effect of the follicular fluid adenosine 3',5'-monophosphate degradation rate on successful fertilization and cleavage of human oocytes. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1990; 71(1): 116-21. https://dx.doi.org/10.1210/jcem-71-1-116.
Rosenbusch B., Djalali M., Sterzik K. Is there any correlation between follicular fluid hormone concentrations, fertilizability, and cytogenetic analysis of human oocytes recovered for in vitro fertilization? Fertil. Steril. 1992; 57(6): 1358-60. https://dx.doi.org/10.1016/s0015-0282(16)55105-x.
Wallace M., Cottell E., Gibney M.J., McAuliffe F.M., Wingfield M., Brennan L. An investigation into the relationship between the metabolic profile of follicular fluid, oocyte developmental potential, and implantation outcome. Fertil. Steril. 2012; 97(5): 1078-84.e1-8. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2012.01.122.
Singh R., Sinclair K.D. Metabolomics: approaches to assessing oocyte and embryo quality. Theriogenology. 2007; 68(Suppl. 1): S56-62. https://dx.doi.org/10.1016/j.theriogenology.2007.04.007.
Song J., Xiang S., Pang C., Guo J., Sun Z. Metabolomic alternations of follicu-lar fluid of obese women undergoing in-vitro fertilization treatment. Sci. Rep. 2020; 10(1): 5968. https://dx.doi.org/10.1038/s41598-020-62975-z.
Rice S., Christoforidis N., Gadd C., Nikolaou D., Seyani L., Donaldson A. et al. Impaired insulin-dependent glucose metabolism in granulosa-lutein cells from anovulatory women with polycystic ovaries. Hum. Reprod. 2005; 20(2): 373-81. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/deh609.
Cordeiro F.B., Cataldi T.R., da Costa L., de Souza B.Z., Montani D.A. et al. Metabolomic profiling in follicular fluid of patients with infertility-related deep endometriosis. Metabolomics. 2017; 13: 120. https://dx.doi.org/10.1007/s11306-017-1262-3.
Hulas-Stasiak M., Gawron A. Follicular atresia in the prepubertal spiny mouse (Acomys cahirinus) ovary. Apoptosis. 2011; 16(10): 967-75. https://dx.doi.org/10.1007/s10495-011-0626-9.
Zhang X., Wang T., Song J., Deng J., Sun Z. Study on follicular fluid metabolomics components at different ages based on lipid metabolism. Reprod. Biol. Endocrinol. 2020; 18(1): 42. https://dx.doi.org/10.1186/s12958-020-00599-8.
Montani D.A., Braga D.P.A.F., Borges E. Jr., Camargo M., Cordeiro F.B., Pilau E.J. et al. Understanding mechanisms of oocyte development by follicular fluid lipidomics. J. Assist. Reprod. Genet. 2019; 36(5): 1003-11. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-019-01428-7.
Dogan B., Karaer A., Tuncay G., Tecellioglu N., Mumcu A. High-resolution 1H-NMR spectroscopy indicates variations in metabolomics profile of follicular fluid from women with advanced maternal age. J. Assist. Reprod. Genet. 2020; 37(2): 321-30. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-020-01693-x.
Pacella L., Zander-Fox D.L., Armstrong D.T., Lane M. Women with reduced ovarian reserve or advanced maternal age have an altered follicular environment. Fertil. Steril. 2012; 98(4): 986-94.e1-2. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2012.06.025.
de la Barca J.M.C., Boueilh T., Simard G., Boucret L., Ferré-L'Hotellier V., Tessier L. et al. Targeted metabolomics reveals reduced levels of polyunsaturated choline plasmalogens and a smaller dimethylarginine/arginine ratio in the follicular fluid of patients with a diminished ovarian reserve. Hum. Reprod. 2017; 32(11): 2269-78. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dex303.
Maeba R., Maeda T., Kinoshita M., Takao K., Takenaka H., Kusano J. et al. Plasmalogens in human serum positively correlate with high-density lipoprotein and decrease with aging. J. Atheroscler. Thromb. 2007; 14(1): 12-8. https://dx.doi.org/10.5551/jat.14.12.
Bedaiwy M.A., Elnashar S.A., Goldberg J.M., Sharma R., Mascha E.J., Arrigain S. et al. Effect of follicular fluid oxidative stress parameters on intracytoplasmic sperm injection outcome. Gynecol. Endocrinol. 2012; 28(1): 51-5. https://dx.doi.org/10.3109/09513590.2011.579652.
de los Santos M.J., García-Láez V., Beltrán-Torregrosa D., Horcajadas J.A., Martínez-Conejero J.A., Esteban F.J. et al. Hormonal and molecular characterization of follicular fluid, cumulus cells and oocytes from preovulatory follicles in stimulated and unstimulated cycles. Hum. Reprod. 2012; 27(6):1596-605. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/des082.
Enien W.M., el Sahwy S., Harris C.P., Seif M.W., Elstein M. Human chorionic gonadotrophin and steroid concentrations in follicular fluid: the relationship to oocyte maturity and fertilization rates in stimulated and natural in vitro fertilization cycles. Hum. Reprod. 1995; 10(11): 2840-4. https://dx.doi.org/10.1093/oxfordjournals.humrep.a135804.
Xia L., Zhao X., Sun Y., Hong Y., Gao Y., Hu S. Metabolomic profiling of human follicular fluid from patients with repeated failure of in vitro fertilization using gas chromatography/mass spectrometry. Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2014; 7(10): 7220-9.

Поступила 31.05.2021

Принята в печать 15.06.2021

Гапоненко Александра Александровна, аспирант, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика
В.И. Кулакова Минздрава России, +7(926)700-44-14, sasha.gap@mail.ru, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Митюрина Елена Викторовна, к.м.н., с.н.с. научно-клинического отделения вспомогательных репродуктивных технологий им. Фредерика Паулсена,
Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(964)796-74-65,
mity-elena@yandex.ru, 117997, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Франкевич Владимир Евгеньевич, д.ф-м.н., руководитель отдела системной биологии в репродукции, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(495)438-07-88 доб. 2198, v_frankevich@oparina4.ru,
117997, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.

Вклад авторов: Гапоненко А.А., Митюрина Е.В., Франкевич В.Е. – разработка концепции и дизайна исследования, получение данных для анализа, обзор публикаций по теме статьи, анализ полученных данных, написание текста рукописи.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование: Работа выполнена без спонсорской поддержки.
Для цитирования: Гапоненко А.А., Митюрина Е.В., Франкевич В.Е. Метаболомный профиль фолликулярной жидкости как маркер качества ооцитов в программах вспомогательных репродуктивных технологий.
Акушерство и гинекология. 2021; 11: 26-31
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2021.11.26-31

Метаболомный профиль фолликулярной жидкости как маркер качества ооцитов в программах вспомогательных репродуктивных технологий

Гапоненко А.А., Митюрина Е.В., Франкевич В.Е.

Ключевые слова

Список литературы

Об авторах / Для корреспонденции

Также по теме