Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО)

Оплодотворение описывается как соединение сперматозоидов с ооцитом, также известной как яйцеклетка, с целью восстановления диплоидного состояния, образования зиготы в процессе активации яйцеклетки и инициирования серии митотических делений, которые завершаются дифференцировкой клеток и развитием эмбриона.

Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) является наиболее распространенным типом вспомогательных репродуктивных технологий и используется для лечения людей, у которых есть проблемы с зачатием. Поскольку ооциты созревают в яичнике, а эмбрионы развиваются во время беременности в матке, фраза «in vitro» относится к внешней части живого существа, хотя ооциты оплодотворяются в чашке Петри.

Определение экстракорпорального оплодотворения (ЭКО)

Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) – это метод оплодотворения, при котором яйцеклетка соединяется со сперматозоидом в лаборатории («в стакане»). Процедура влечет за собой мониторинг и стимулирование овуляторного процесса женщины, забор яйцеклетки или яйцеклеток из их яичников и предоставление сперматозоидам оплодотворять их в лабораторной культуральной среде. После того, как оплодотворенная яйцеклетка (зигота) культивируется в течение 2-6 дней, ее помещают в матку, чтобы сформировать жизнеспособную беременность.

С момента этого ключевого открытия в терапии бесплодия дисциплина репродуктивной эндокринологии / бесплодия быстро развивалась, причем ЭКО в настоящее время составляет 1,6 процента и 4,5 процента всех живорождений в Соединенных Штатах и Европе соответственно. ЭКО было первоначально создано для лечения необратимых заболеваний маточных труб, но в настоящее время оно широко используется для лечения бесплодия вызванного рядом факторов, включая эндометриоз, мужской фактор и необъяснимое бесплодие.

Женщины, которые не могут использовать свои собственные ооциты из-за первичной недостаточности яичников (POI) или возрастного снижения ооцитов, теперь могут забеременеть с помощью ЭКО донорских ооцитов.

Анатомия и физиология

Для понимания и проведения ЭКО необходимо глубокое понимание анатомии женского таза. Некоторые формы анатомии, как правило, связаны с показателями успеха извлечения ооцитов и переноса эмбрионов, чтобы получить наилучшие результаты при ЭКО. Матка представляет собой мюллерову структуру женского таза, которая обеспечивает место для развивающегося плода. Матка состоит из трех слоев: сероза, миометрий и эндометрий.

Эндометрий, также известный как слизистая оболочка матки, представляет собой железистую тканевую структуру, которая предсказуемо изменяется в течение менструального цикла в ответ на уровень гормонов в крови.

Примерно от 10% до 15% пар будут испытывать трудности с беременностью. Бесплодие определяется как невозможность забеременеть после 12 месяцев незащищенного полового акта у женщин в возрасте до 35 лет или шести месяцев у женщин 35 лет и старше.

Раннее обследование рекомендуется, если у супруга женщины наблюдается олигоменорея или аменорея, эндометриоз, заболевание маточных труб или есть известная мужская проблема. Обследование для бесплодных пар включает в себя оценку овуляторной функции, овариального резерва, полости матки, проходимости маточных труб и анализа спермы. Диагностическая лапароскопия должна быть рассмотрена, если есть признаки эндометриоза, окклюзии маточных труб или придаточных спаек.

Показания

Тубоперитонеальная болезнь присутствует у 25-35% бесплодных женщин, причем воспалительное заболевание органов малого таза (ВЗОМТ) является наиболее распространенной причиной повреждения маточных труб. ВЗОМТ часто вызывается инфекциями Chlamydia trachomatis. Бактериальные инфекции могут вызвать закупорку маточных труб или перитубулярные спайки, что делает оплодотворение in vivo невозможным. Помещая эмбрионы непосредственно в матку, ЭКО позволяет избежать повреждения маточных труб.

Эндометриоз, хроническое воспалительное заболевание, характеризующееся наличием ткани эндометрия вне полости матки, значительно чаще встречается у бесплодных женщин, чем у нерожавших. Процессы, с помощью которых эндометриоз вызывает бесплодие, не совсем известны, однако исследования показали, что женщины с эндометриозом имеют тазовые спайки, хроническое внутрибрюшинное воспаление, измененный фолликулогенез и уменьшенную имплантацию эмбриона.

Было показано, что лапароскопическая хирургия повышает процент спонтанного зачатия с 4,7 процента до 30,7 процента, демонстрируя необходимость восстановления нормальной тазовой архитектуры для спонтанной беременности. К сожалению, по сравнению с другими причинами бесплодия, женщины с эндометриозом имеют значительно более низкий уровень успеха при ЭКО, причем более запущенное заболевание ассоциируется с более плохими результатами.

Плохое качество спермы является единственной причиной бесплодия у 20% пар и способствует проблемам с фертильностью еще у 20%. Примерно у 50% мужчин снижение количества сперматозоидов, подвижности или морфологии (форма спермы) можно эффективно лечить с медицинской или хирургической точки зрения. В парах, когда партнер мужского пола имеет низкое количество подвижной спермы, внутриматочная инсеминация также может повысить скорость зачатия.

Если эти методы лечения не увенчались успехом, можно использовать ЭКО с интрацитоплазматической инъекцией сперматозоида (ИКСИ) или без нее. В ситуациях обструктивной азооспермии или гипофункции яичек сперма, собранная из яичка или придатка яичка, может быть использована только в цикле ЭКО с ИКСИ, поскольку сперматозоид не достиг заключительной стадии созревания in vivo, что позволяет ей оплодотворить яйцеклетку.

Женщины, которые не могут генерировать свои собственные ооциты из-за POI или низкого овариального резерва, могут забеременеть с использованием донорских ооцитов или донорских эмбрионов. Поскольку ЭКО не может преодолеть влияние возраста на функцию ооцитов и оплодотворяемость, многие женщины в возрасте около тридцати лет и старше будут использовать донорские ооциты. Эти ооциты были получены от более молодой женщины (обычно в возрасте до 30 лет) и либо сохранены для будущего использования, либо используются в новом цикле ЭКО.

ЭКО также используется для женщин, которые хотят сохранить свою фертильность. Женщинам, страдающим раком или другими заболеваниями, может потребоваться пройти гонадотоксическую терапию, которая угрожает функции яичников. До химиотерапии или облучения эти женщины могут криоконсервировать ооциты или эмбрионы, которые впоследствии могут быть пересажены позже.

Криоконсервация ооцитов также является вариантом для женщин, которые хотят отложить рождение ребенка. Общеизвестно, что фертильность женщин значительно снижается к сорока годам. Это снижение плодовитости вызвано снижением как количества, так и качества ооцитов. Женщины, которые не хотят забеременеть в ближайшем будущем, могут криоконсервировать свои ооциты для последующего использования.

Противопоказания

Процедура ЭКО не имеет определенных противопоказаний. Однако его не следует проводить у женщин, которые подвергаются высокому риску заболеваемости и смерти от беременности, если ЭКО будет успешным. Эти состояния высокого риска включают, но не ограничиваются ими, синдром Марфана, сердечную недостаточность NYHA класса 3 или 4, синдром Эйзенменгера, тяжелый клапанный стеноз, легочную гипертензию и коарктацию аорты. Женщины с этими серьезными заболеваниями, которые хотят иметь биологического ребенка, могут пройти ЭКО с аспирацией ооцитов и оплодотворением спермой своего партнера, но эмбрионы будут перенесены на гестационный носитель.

Техника

Оборудование

Для эмбриологической лаборатории:

Инкубаторы тройного газового контроля
Нагреватели MultiBlok
Прецизионная водяная баня
Подогреватели сцены
Вытяжки со стереомикроскопом и подогревом сцены
Инвертированные микроскопы с технологией микроманипуляции (ИКСИ)
Антивибрационные столы
Лазер для биопсии эмбриона для предимплантационной генетической диагностики (ПГТ)
Настольные инкубаторы для культивирования эмбрионов
Системы фильтрации воздуха
Система аварийной сигнализации
Беспроводные системы мониторинга резервуаров для жидкого азота
Резервуары с жидким азотом для криоконсервации сперматозоидов, ооцитов и эмбрионов

Подготовка

Перед началом цикла лечения люди, рассматривающие возможность проведения ЭКО, проходят ряд тестов. На третий день цикла фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и эстрадиол (Е2), антимюллеров гормон (АМГ) или количество антральных фолликулов используются для оценки овариального резерва женщины. Если овариальный резерв женщины оценивается как низкий на основе любого из этих чисел, она все еще может попробовать ЭКО, но, возможно, потребуется рассмотреть возможность использования донорских ооцитов.

Основываясь на морфологии, количестве и подвижности сперматозоидов, партнер-мужчина проходит исследование спермы, чтобы определить, необходима ли ИКСИ. Визуализация полости матки обнаруживает любые структурные аномалии, которые могут препятствовать имплантации эмбриона, такие как полипы эндометрия или миомы, спайки или перегородки. Оба партнера должны пройти скрининг на инфекционные заболевания, такие как ВИЧ, гепатит В и С, а также сифилис.

Процедура

Контролируемая стимуляция яичников

Цикл ЭКО начинается со стимуляции яичников. Было использовано несколько схем, начиная от отсутствия стимуляции до различных количеств стимуляции яичников с помощью кломифена цитрата, летрозола и экзогенных гонадотропинов (ФСГ и ЛГ). Аналоги гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) используются в циклах ЭКО для подавления всплеска ЛГ женщины, что позволяет врачам определять время забора яйцеклеток. Трансвагинальное УЗИ используется для мониторинга развития фолликулов, а уровни E2 в крови помогают определить любые необходимые корректировки в стратегии стимуляции.

Яйцеклетка забирается до того, как в середине цикла происходит всплеск ЛГ в естественном цикле ЭКО, или вводится антагонист ГнРГ (ГнРГ) для блокирования выделения ЛГ. Когда ведущий фолликул созревает, ХГЧ вводится вместо всплеска ЛГ. Частота беременности составляет примерно 8% каждый цикл, с кумулятивным показателем 21% после трех циклов, а в парах с бесплодием по мужскому фактору этот показатель достигает 44%. Из-за снижения клинической частоты наступления беременности ЭКО в естественном цикле не используется в повседневной практике.

В подавляющем большинстве циклов ЭКО стимуляция яичников используется для извлечения от 10 до 20 ооцитов. Двумя основными процедурами являются длительный цикл лютеинового агониста ГнРГ (GnRHa) и цикл ГнРГ.

Расширенный лютеиновый цикл с применением GnRHa (ГнРГа) начинается с ежедневного приема 0,1 мг GnRHa (ГнРГа), начиная с 21-го дня цикла предыдущего месяца. Это ингибирует выброс ЛГ (и ФСГ) гипофиза во время стимуляции яичников, тогда как ГнРГ сохраняется до инъекции ХГЧ. Начиная со 2-го дня цикла, гонадотропины вводят в дозировках от 75 до 450 МЕ ежедневно, с изменениями дозы в зависимости от развития фолликулов и уровня эстрадиола. Когда по крайней мере три фолликула достигают размера 18 мм, вводится инъекция ХГЧ.

Режим GnRHant включает ежедневное введение гонадотропина (от 75 до 450 МЕ), начиная со 2-го или 3-го дня цикла. Когда диаметр ведущего фолликула достигает 14 мм или на шестой день стимуляции яичников, ГнРГант начинает блокировать естественный всплеск ЛГ. Когда достигается по крайней мере три фолликула, вводят вводят в дозе 18 мм. Кломифенцитрат, селективный модулятор рецепторов эстрогена (SERM), или летрозол, ингибитор ароматазы, с гонадотропинами или без них, используется в режиме минимальной стимуляции. Расходы на пару снижаются, когда стимуляция гонадотропина сводится к минимуму или устраняется. Режим минимальной стимуляции набирает популярность, поскольку исследования показывают, что, хотя уровень рождаемости немного ниже, значительно реже встречаются синдром гиперстимуляции яичников и многоплодная беременность.

Извлечение ооцитов

Зрелые ооциты извлекаются через 34-36 часов после лечения ХГЧ, независимо от стратегии стимуляции. Ультразвуковая трансвагинальная аспирация и внутривенная седация используются для извлечения ооцитов. Вагинальный ультрасонографический зонд используется для осмотра яичников, а прикрепленный игловый направляющий помогает врачу направлять иглу в каждый фолликул и аспирировать ооцит и фолликулярную жидкость.

Оплодотворение эмбриона

Для оплодотворения ооцитов используется инсеминация или ИКСИ. Образец спермы готовят путем центрифугирования плотности и промывки его в растворе с высокой концентрацией белка для усиления капацитации, процедура, необходимая для того, чтобы сперма стала оплодотворяемой. В течение 12-18 часов инкубируют от 50 000 до 100 000 сперматозоидов с ооцитом. При бесплодии по мужскому фактору может нуждаться в ИКСИ, при котором один иммобилизованный сперматозоид доставляется непосредственно в яйцеклетку. Это устраняет необходимость в том, чтобы сперматозоиды проходили через зону пеллюцида, гликопротеиновую матрицу, которая окружает яйцеклетку.

Перенос эмбрионов

Оплодотворенные эмбрионы пересаживают на стадии бластоцисты (через 3 дня после оплодотворения) или стадии расщепления (через 3 дня после оплодотворения) (через 5 дней после оплодотворения). Пересадка на стадии бластоцисты приводит к большему количеству живорождений каждый цикл при использовании меньшего количества эмбрионов и тем самым снижении частоты многоплодных беременностей. Недостатком пересадки на стадии бластоцисты является то, что меньше эмбрионов может быть доступно для переноса в результате потери эмбрионов, которые не выжили в культуре до 5-го дня.

Эмбрионы доставляются в матку через катетер, который проходит через шейку матки под трансабдоминальным ультразвуковым мониторингом. Эмбрион (эмбрионы) вводят на расстоянии от одного до двух сантиметров от глазного дна матки. После пересадки катетер осматривают под микроскопом, чтобы подтвердить, что в катетере не сохранились эмбрионы и что все эмбрионы были успешно имплантированы в матку. Количество трансплантированных эмбрионов будет определяться стадией эмбриона, его качеством, возрастом матери и желанием пациента. Американское общество репродуктивной медицины рекомендует переносить не более двух бластоцист у женщин в возрасте 37 лет и младше, и не более трех бластоцист у женщин в возрасте от 38 до 40 лет и от 41 до 42 лет.

В связи с более низкой вероятностью успешной имплантации может быть перенесено большее количество эмбрионов стадии расщепления; не более двух эмбрионов у женщин в возрасте 35 лет, не более трех эмбрионов у женщин в возрасте от 35 до 37 лет, не более четырех эмбрионов у женщин от 38 до 40 лет и пяти или менее эмбрионов у женщин в возрасте от 41 до 42 лет.

Прием добавок прогестерона начинается в день забора ооцитов или пересадки эмбрионов, чтобы максимизировать имплантацию эмбриона и продолжение беременности. Чрезмерно качественные эмбрионы криоконсервируются для последующего использования.

Осложнения

Последствия стимуляции яичников, известные как синдром гиперстимуляции яичников (СГЯ), потенциально смертельны. В умеренных случаях женщины отмечают вздутие живота, тошноте и рвоте. Асцит развивается в более тяжелых случаях со значительным дискомфортом в желудке и, возможно, плевральным выпотом, что может привести к нарушению функции легких и гипоксии.

У пациентов могут возникать гиповолемия, олигурия, повышенный креатинин, повышение активности печеночных трансаминаз, лейкоцитоз и электролитные аномалии. Риск тромбоэмболии повышается при гемоконцентрации. Острая почечная недостаточность с диссеминированной внутрисосудистой коагуляцией может привести к летальному исходу в тяжелых ситуациях. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), тяжелая СГЯ встречается в 0,2-1% всех циклов стимуляции.

С 1980 по 2015 год распространенность двойняшек увеличилась, и считается, что ЭКО отвечает за 19% всех двойняшек и 25% всех тройняшек. Количество тройняшек сокращается в результате новых рекомендаций ASRM по сокращению количества пересаженных эмбрионов. Многоплодная беременность могут повысить риск гипертонических заболеваний беременности и преждевременных родов. Удивительно, но риск гипертонических проблем при беременности двойней ЭКО не отличается от риска при спонтанном рождении двойни.

Аналогичным образом, по-видимому, нет существенной разницы в вероятности преждевременных родов между двойней при ЭКО и спонтанно зачатыми беременностью двойней, что, скорее всего, связано с повышенным риском как гипертонии, так и преждевременных родов при беременности двойней в целом.

При сравнении синглтонных беременностей один систематический обзор и мета-анализ обнаружили существенные различия. Беременности с одиночным ЭКО связаны с более высоким риском гипертонических расстройств беременности, преждевременных родов, гестационного диабета, дородового кровоизлияния, врожденных аномалий, кесарева сечения, низкой массы тела при рождении, малой для гестационного возраста и перинатальной смерти.

Внематочная беременность возникает, когда оплодотворенная яйцеклетка растет вне матки, как правило, в фаллопиевых трубах, что приводит к необходимости быстрой смерти ребенка. При исключении такого фактора, как бесплодие, ЭКО, по-видимому, не связано с повышенным риском рака шейки матки, рака яичников или рака эндометрия. Это также, по-видимому, не увеличивает риск рака молочной железы.

Процедура ЭКО, как правило, является стрессовой для пациенток, независимо от исхода беременности. Невротизм и принятие эскапистских методов преодоления связаны с повышенным уровнем дискомфорта, но наличие социальной поддержки оказывает успокаивающее воздействие. Отрицательный тест на беременность после ЭКО связан с повышенным риском депрессии у женщин, но не с повышенным риском тревожных расстройств. Результаты теста на беременность, по-видимому, не являются фактором риска для грусти или тревоги у мужчин.

Клиническое значение

Бесплодием страдает примерно каждая восьмая пара в США. ЭКО используется для зачатия примерно 5 миллионов детей во всем мире с 1978 года. По данным Общества вспомогательных репродуктивных технологий 2018 года, следующие возрастные группы имели самые высокие показатели рождаемости на целевой забор яйцеклеток:

Женщины <35 лет:

Рождаемость - 47,6%
Синглтон (% от числа родившихся живыми ) - 89,4%
Близнецы (Двойня) (% от числа родившихся живыми ) - 10,4%
Тройняшки (% от числа родившихся живыми ) - 0,2%

35-37 лет:

Рождаемость - 30,7%
Синглтон (% от числа родившихся живыми ) - 90,3%
Близнецы (Двойня) (% от числа родившихся живыми ) - 9,5%
Тройняшки (% от числа родившихся живыми ) - 0,2%

38-40 лет:

Рождаемость - 21,7%
Синглтон (% от числа родившихся живыми ) - 90,9%
Близнецы (Двойня) (% от числа родившихся живыми ) - 8,9%
Тройняшки (% от числа родившихся живыми ) - 0,1%

41-42 года:

Рождаемость - 10,4%
Синглтон (% от числа родившихся живыми ) - 93,6%
Близнецы (Двойня) (% от числа родившихся живыми ) - 6,3%
Тройняшки (% от числа родившихся живыми ) - 0,2%

>42 года:

Рождаемость - 3,1%
Синглтон (% от числа родившихся живыми ) - 94,9%
Близнецы (Двойня) (% от числа родившихся живыми ) - 5,1%
Тройняшки (% от числа родившихся живыми ) - 0%

Заключение

Изучение репродуктивной эндокринологии и бесплодия является очень мультидисциплинарным. Чтобы дать успешную терапию пациентам, требуется команда врачей, медсестер, эмбриологов и другого персонала. Хорошая коммуникация между персоналом и пациентами имеет решающее значение для оказания помощи пациентам в навигации по сложности терапии ЭКО. Кроме того, крайне важно признать повышенный психологический стресс, который испытывают многие пациенты при прохождении ЭКО.

Пациенты часто не получают соответствующей эмоциональной поддержки от своих близких социальных контактов, и исследования показывают, что это отсутствие поддержки приводит к снижению частоты зачатия и является одной из основных причин отсева пациентов, проходящих лечение методом ЭКО. В результате жизненно важно, чтобы все члены лечебной команды находили время, чтобы общаться с пациентами и оказывали помощь, ориентированную на пациента.