Neplodnost Asistovaná reprodukce Neplodnost Lidská neplodnost je podle WHO považována za nemoc = stav, kdy v průběhu jednoho roku při pravidelném pohlavním styku nedojde k otěhotnění WHO dělí neplodnost do následujících kategorií: primární neplodnost sekundární neplodnost pravidelné spontánní potraty/kojenecká úmrtnost neobjasněná neplodnost (idiopatická) 1
Mužská neplodnost - příčiny genetická (autozómy, gonozómy) andrologická (poruchy reprodukčních orgánů a jejich funkcí) imunologická hormonální Hormonální poruchy nedostatek testosteronu hypogonadismus hypogonadotropní - nedostatečná endokrinní aktivita hypothalamu nebo hypofýzy hypergonadotropní - primární porucha varlat (plasmatické koncentrace LH i FSH jsou dostatečně vysoké, ale nevedou ke zvýšení sekrece androgenů) pseudohermafroditismus = vrozená rezistence cílových tkání k androgenům (při mužském genotypu je vyjádřen ženský fenotyp) 2
Hormonální poruchy vrozená porucha tvorby/sekrece gonadoliberinů (Kallmannův sy., hypogonadotropní hypogonadismus, mutace GnRH receptoru) sekundární porucha tvorby/sekrece gonadoliberinů (nádor, poranění, ozáření, systémová onemocnění) snížená tvorba hormonů hypofýzy (hypopituitarizmus) snížená sekrece testosteronu hyperprolaktinémie (nádory, léky, drogy) porucha receptorů (pro androgeny nebo hormony hypofýzy) Poruchy reprodukčních orgánů nesestouplá varlata (poškození zárodečného epitelu) varikokéla nádory a záněty varlat obstrukce vývodných cest (infekce, vazektomie, operace kýly a slepého střeva) porucha transportu spermií (ektopické vyústění uretry, deformace penisu, fimóza, anejakulace, erektilní dysfunkce) 3
Imunologická příčina Ochrana mužských reprodukčních orgánů před vytvořením autoimunity pasivní (snížená antigennost buněk) aktivní (účast tlumivých buněk a mezibuněčných působků) seminální plazma obsahuje řadu imunosupresivních faktorů, např. cytokiny, které vznikají mezibuněčnou souhrou semenných buněk - T-lymfocytů, makrofágů, granulocytů jejich produkty (tlumivé cytokiny) chrání spermie před autoimunitním poškozením seminální plazma však obsahuje celou řadu dalších nespecifických působků (beta2-mikroglobulin, alfa2 makroglobulin, laktátdehydrogenázu, a jiné enzymy, transferin, albumin, prostaglandiny ) celkově ejakulát obsahuje > 500 bílkovinných a peptidových složek, ale jen některé jsou schopny indukovat vytváření protilátek Imunologická příčina porucha hematotestikulární bariéry kontakt imunologicky chráněných povrchových epitopů spermií s imunokompetentními buňkami, které produkují příslušnou protilátku protilátky se naváží na povrch spermie a způsobí jejich aglutinaci, imobilizaci či cytotoxicitu protilátky proti spermiím shlukují spermie hlavičkami nebo bičíky nebo bičíky a hlavičkami současně neprůchodnost spermií hrdlem děložním nebo neschopnost spermie adherovat k zoně pellucidě protilátky brání progresivnímu pohybu spermií ženským pohlavním traktem, dokáží ovlivnit akrozomální reakci, zasahují do přímé fertilizace oocytu 4
Porucha tvorby spermií vyšetření ejakulátu (spermiogram) množství, pohyblivost a morfologie spermií morfologické změny spermií (barvení) počítačová analýza motility spermií fluorescentní in situ hybridizace imunocytochemie - vyšetření pomocí monoklonálních protilátek (jakýkoli proteinový epitop) detekce intraakrozomálních proteinů (hyaluronidáza, akrosin, glukosamin) Motilita: Spermiogram a) rychlý progresivní pohyb (25µm/s = 5 délek hlavičky) b) pomalý progresivní pohyb c) pohyb na místě d) nepohyblivé spermie Morfologie: hlavička, akrozóm, krček, bičík 5
Spermiogram Normospermie min. 20 mil./1 ml ejakulátu pohyb a+b min. 50%; patologie < 70% Oligozoospermie - < 20mil./1 ml Asthenozoospermie pohyb a+b < 50% Oligoasthenozoospermie Oligoasthenozoospermie gravis - < 5mil./1 ml Teratozoospermie patologie > 80% Kryptozoospermie spermie nalezeny až po centrifugaci Nekrozoospermie všechny spermie v ejakulátu mrtvé Azoospermie nepřítomnost spermií v ejakulátu Aspermie v ejakulátu žádné pohlavní buňky Pyospermie nadbytek leukocytů v ejakulátu Azoospermie 1. genetické vyšetření chromozomální aberace v 5-15% (z toho 91% porucha gonozómů) delece Y chr. inverze Y chr. ring Y chr. balancované translokace autozómů reciproké translokace mezi gonozómy nebo gonozómem a autozómem Robertsonovské translokace ring-chromozóm mutace v genu pro cystickou fibrózu 6
Azoospermie Mikrodelece Y chromozómu vede k poruchám spermatogeneze na různých stupních PAR pseudoautozomální oblast na konci krátkého raménka (PAR1) obsahující sex determining region (SRY) a oblast na konci dlouhého raménka (PAR2) AZF (azoospermic factor) na dlouhém raménku (Yq11) obsahuje geny nezbytné pro spermatogenezi AZFa delece této oblasti způsobuje SCOS (Sertoli Cell Only Syndrome) = nepřítomnost spermatogonií AZFb obsahuje RBM (RNA-binding motif) exprimován u spermatogonií a primárních spermatocytů AZFc obsahuje DAZ rodinu (deleted in azoospermia) jeho proteiny potřebné ve fázi pozdních spermatid a pro tvorbu bičíku spermií Y chromozóm 7
Azoospermie Andrologická sterilita v souvislosti s genem pro cystickou fibrózu oboustranná vrozená aplázie vas deferens (CBAVD = Congenital Bilateral Absence of the Vas Deferens ) nález mutace u 20% mužů s azoospermií abnormality struktur utvářených z Wolffovy trubice (atrofie nadvarlat) vysoká četnost heterozygotního genotypu mutací F508del a R117H Azoospermie 2. andrologické vyšetření neobstrukční azoospermie FSH, testosteron, malá varlata a nadvarlata obstrukční azoospermie vrozená získaná (vazektomie) Možnosti: MESA aspirace (nasátí) spermií z nadvarlete TESA aspirace spermií z varlete TESE extrakce spermií z tkáně varlete 8
Ženská neplodnost - příčiny hormonální (abnormální hladiny hormonů hypofýzy a vaječníků, anovulace, nedostatečná funkce žlutého tělíska) onemocnění/abnormality pohlavních orgánů (PCO, endometrióza, neprůchodnost vejcovodů, záněty, nádory) genetická imunologická předčasné ovariální selhání psychická Hormonální poruchy Odběr krve na hormonální vyšetření 2x během MC 2.-4. den cyklu - stanovení bazální hladiny hormonů FSH hladina stoupá s klesající ovariální funkcí (k nastartování růstu folikulů normálně stačí nízká hladina FSH ~ 4IU/l) LH u žen trpících PCO FSH:LH > 1 = špatné výsledky i při IVF PRL - tlumí vyzrávání vajíčka ve vaječníku a menstruační cyklus a tím i možnost oplodnění, poruchy ovulace, nedostatečná tvorba ovariálních hormonů estradiol - nízká hladina vypovídá stejně jako nízká hladina FSH o dobré ovariální rezervě (norma 75-80 pg/ml) 22. den cyklu progesteron neproběhla ovulace (norma 10 ng/ml) 9
Ženská neplodnost - anovulace Anovulace - soubor celéřady odchylek v hormonálním prostředí ženy nedostatečná funkce hypofýzy (FSH, LH) zvýšená hladina PRL ženy s polycystickými vaječníky snížená nebo zvýšená funkce štítné žlázy I. Nízká produkce estrogenů II. Neustálá sekrece estrogenů Ženská neplodnost - anovulace Řešení: vyšetření hormonálního profilu (2.- 4. den MC) možnost podávání léků provokujících ovulaci = antiestrogeny (obsazují estrogenní receptory v hypofýze vzniká falešná informace o nedostatku estrogenů v organismu a dojde k vyplavení FSH) podání rfsh, hcg UZ potvrzení ovulace v půlce MC ovulační testy 10
Ženská neplodnost PCO syndrom polycystických vaječníků (hyperandrogenní syndrom) přítomnost velkého počtu měchýřků (cyst o velikosti 2-8 mm) naplněných tekutinou anovulace oligo-/amenorrhea hypersekrece androgenů a LH metabolické abnormality hyperinsulinémie, inzulínová rezistence (riziko cukrovky nezávislé na inzulínu), dyslipidemie Řešení: podávání antiestrogenů, antiandrogenů Ženská neplodnost Neprůchodnost vejcovodů oboustranná nebo jednostranná částečná x úplná často způsobená komplikovaným průběhem zánětu slepého střeva, gynekologickými záněty v malé pánvi, sactosalpingy nebo mimoděložním těhotenstvím ve vejcovodu Diagnóza: laparoskopické vyšetření drobné srůsty lze odstranit (při úplném srůstu je jediným řešením umělé oplodnění) hysterosalpingografie 11
Ženská neplodnost Endometrióza onemocnění, při kterém se děložní sliznice vyskytuje na pobřišnici, ve vaječnících, ale i kdekoliv jinde ložiska endometriózy reagují na hormonální změny v průběhu menstruačního cyklu tak, že v nich probíhá narůstání, přeměna a odlučování s krvácením stejně jako v děložní sliznici (tento proces poškozuje tkáně v okolí může vyvolávat bolesti a často vede k srůstům) Diagnóza laparoskopie, biopsie, ultrasonografie, sérové markery (CA-125, C-reaktivní protein) Možnosti léčby: odstranění lézí CO 2 laserem (u mírné až střední endometriózy) hormonálně zastavení menstruace na dobu min. půl roku těhotenství Imunologické příčiny 1. protilátky proti spermiím v oblasti cervixu, dutiny děložní, vejcovodů, v peritoneální tekutině, v séru izoimunizační proces bývá usnadněn, když partnerovi chybí v ejakulátu imunosupresivní faktor seminální plazmy v děložním hrdle nacházíme protilátky proti spermiím v izotopu IgG, IgA, vzácně IgE cervikální T-lymfocyty se účastní buňkami zprostředkované reakce namířené jak proti různým mikroorganismům, tak i proti pohyblivým spermiím podobnou účinnost mají i makrofágy některé jsou přeškolené na specifickou reakci prostřednictvím buněčných mediátorů-lymfokinů některé spermie se za zcela fyziologických podmínek dostanou až k vajíčku, jiné jsou rychle fagocytovány makrofágy nebo polymorfonukleárními leukocyty už v hrdle 12
Imunologické příčiny 2. protilátky proti zona pelucida vysoká hladina antizonálních protilátek způsobuje zabránění vstupu spermie do vajíčka při přirozené nebo umělé fertilizaci 3. antifosfolipidové protilátky (APA) skupina imunoglobulinů namířených proti negativně nabitým buněčným fosfolipidům mohou se vázat na fosfolipidy ovariální tkáně zabraňují vytvoření a uvolnění funkčního oocytu přítomnost vysokých hladin APA je důvodem k vyšetření dalších autoprotilátkových aktivit 4. další protilátky proti trofoblastu, antiendometriální protilátky, embryocytotoxické cytokiny (u pacientek s endometriózou), nedostatek vlastních blokujících protilátek (samovolné potraty z imunologické příčiny) Asistovaná reprodukce Zjištění příčiny neplodnosti: osobní a rodinná anamnéza vyšetření muže spermiogram, v případě špatného výsledku genetické + andrologické vyšetření vyšetření ženy obecné gynekologické vyšetření, hormonální profil, UZ verifikace ovulace (v polovině MC) 13
Intrauterinní insemice (IUI) IUI = zavedení kapacitovaných spermií přímo do dělohy Podmínky: normální nebo lehce snížené hodnoty spermiogramu tubární průchodnost ovulace (přirozená nebo indukovaná) Postup: Intrauterinní insemice oddělení spermií od seminální plazmy (centrifugace) kapacitace zavedení do dělohy pomocí katetru zkrácení cesty k vajíčku, překonání přirozených překážek (cervikální kanálek, hlen) AIH použití spermií partnera AID použití spermií dárce 14
In vitro fertilizace (IVF) 1. Hormonální stimulace vaječníků 2. Odběr vajíček 3. Oplození vajíček 4. Kultivace embryí 5. Přenos embryí do dělohy IVF - hormonální stimulace vaječníků Zvýšení úspěšnosti léčby ve vaječnících se vyvíjí a dozrává vyšší počet vajíček: gonadotropiny (FSH a LH) podávání ve vysokých dávkách zvýší činnost vaječníků GnRH agonisté (analoga gonadoliberinu) tlumí funkci hypofýzy a tím potlačují sekreci vlastních hormonů GnRH antagonisté zabránění prasknutí folikulů a uvolnění vajíček ještě před odběrem aplikace hcg 36 hodin před odběrem vajíček uvolnění vajíček z folikulů 15
IVF odběr oocytů (ovum pick-up) výkon v celkové anestezii probíhá transvaginálně pod kontrolou ultrazvuku odsání vajíček z folikulů i s folikulární tekutinou okamžitá kontrola v embryologické laboratoři www.naseporodnice.cz Oplození vajíček (fertilizace) zpracování spermií (oddělení od seminální plazmy a kapacitace) fertilizace (dle spermiogramu) - inseminace in vitro - ICSI (intracytoplazmatická injekce) - PICSI 16
Oplodnění vajíček - inseminace in vitro přidání kapacitovaných spermií do média s oocyty po 18 hodinách očištění vajíček od spermií a zbytků kumulárních buněk a kontrola fertilizace Oplodnění vajíček - ICSI očištění vajíček od kumulárních buněk mikroinjekce jediné spermie do cytoplazmy oocytu po 18 hodinách kontrola fertilizace 17
PICSI selekce zralých spermií modifikace mikromanipulační oplozovací techniky ICSI specifická selekce spermií na základě jejich funkční kvality využití specifické vazby spermie na oocytární komplex PICSI - princip napodobení přímé vazby spermie na cumulus oophorus v procesu fertilizace in vitro hyaluronan = hlavní komponenta cumulus oophorus mukopolysacharid, na který se vážou dospělé (zralé) spermie prostřednictvím hyaluronan-specifických receptorů tyto receptory jsou pouze na hlavičce zralé spermie vazba spermií s výrazně nižším prokázaným výskytem chromozomálních aneuploidií a spermií bez fragmentované DNA přirozená selekce spermie s nejkvalitnější genetickou výbavou 18
PICSI - princip hyaluronan obsažen v gelu na dně Petriho misky přidání média se zpracovanými spermiemi migrace spermií ke gelu a vazba zralých spermií prostřednictvím hyaluronan-specifických receptorů hlavička je přilepena ke dnu misky, ale energetický pohyb bičíku se nezastaví nezralé spermie pronikají gelem a vykazují stále progresivní pohyb (nedochází k vazbě) výběr navázaných spermií s intenzivním pohybem bičíku k oplození metodou ICSI Kultivace embryí kultivace ve speciálních kultivačních médiích za přesně definovaných fyzikálních podmínek (teplota, vlhkost, atmosféra) CO 2 inkubátory klasická kultivace 48-72 hodin transfer embryí ve stadiu 4-8 buněk prodloužená kultivace 120 hodin transfer ve stadiu blastocysty 19
Embryoscope monitoring embryí Embryoscope = systém obsahující inkubátor, počítač, mikroskop sledování a hodnocení vývoje embryí bez narušení jejich přirozeného prostředí snímání a analýza dynamiky embryonálního vývoje menší manipulace s embryi snižuje riziko jejich poškození neustálý přehled o stavu všech embryí přesná regulace CO 2 a kontrola teploty přesná dokumentace stavu embryí PrimoVision system kamera řídící počítačová jednotka monitor 20
Přenos embrya do dělohy (embryotransfer) kultivace embryí 72-120 hodin selekce nejlepších embryí přenos tenkým katetrem přes děložní hrdlo pod kontrolou ultrazvuku (ambulantní výkon) Další metody asistované reprodukce Asistovaný hatching Kryokonzervace embryí Kryokonzervace spermií Odběr blastomer při PGD (prenatální genetická diagnostika) Program darovaných oocytů a spermií 21
Asistovaný hatching (AH) Šetrné narušení zona pellucida pomocí mikrojehly usnadnění vycestování embrya z obalu vyšší šance uhnízdění do děložní sliznice u starších pacientek u pacientek s vyššími hodnotami FSH je-li zona příliš silná či tuhá při opakovaném neúspěchu IVF Kryokonzervace v IVF Oocyty stále problematické může být poškozeno dělící vřeténko změny kortikálních granul zvýšení výskytu aneuploidií u embryí Embrya lze mrazit ve všech stádiích vývoje čím vyšší vývojové stádium, tím problematičtější mrazení a následné rozmrazení Spermie, tkáň varlete Ovariální tkáň 22
Kryokonzervační metody Slow-freeze protokoly použití nízkých koncentrací kryoprotektantů ( 1,5M) Rapid-freeze vyšší koncentrace kryoprotektantů ( 4M) kratší čas působení Ultra rapid-freeze (vitrifikace) extrémně rychlé mrazení za využití vysokých koncentrací kryoprotektantů (>6M) Princip kryokonzervace Hlavním faktorem způsobujícím poškození živých buněk při mrazení je tvorba intracelulárního ledu a s tím spojených osmotických změn dehydratace buněk před zamrazením přidání kryoprotektiv (chrání před poškozením a snižují bod tání kryoprotekčního média) 23
Princip kryokonzervace 1. 2. Dehydratace látky, které neprocházejí buněčnou membránou, umožňují prostup vody z buňky ve směru koncentračního gradientu (sacharóza) jeli dehydratace nedostatečná, vytvoří se intracelulární krystaly ledu a dojde k poškození buněk Kryoprotektanty vážou vodu a tím redukují toxické vlivy vysokých koncentrací dalších sloučenin ve vysokých koncentracích minimalizují poškození způsobené vznikem ledových krystalů nutí vodu, aby mrzla v nekrystalické formě propandiol (propylenglykol) mrazení nižších vývojových stádií embryí a oocytů glycerol mrazení blastocyst Princip kryokonzervace 3. Postupné ochlazování vzorku rychlostí 0,3 C/min do -30 až -36 C KRYOPLANER 4. Uchování v tekutém dusíku (-196 C) 24
Vitrifikace jednorázová expozice embryí vysokým koncentracím kryoprotekčního média s následným ochlazením na - 196 C na stojánku (vzorek nepřijde přímo do styku s tekutým dusíkem) speciálně upravený povrch zajišťuje efektivní a rychlou změnu teploty molekuly vody ve vzorku nemají dostatek času na přeskupení se do krystalické mřížky nedochází k tvorbě ledových krystalků Program darovaných gamet Darované spermie Azoospermie s nemožností získání spermií (TESE) Genetická zátěž OAT gravis Darované oocyty Ženy s předčasným ovariálním selháním Starší pacientky Genetická zátěž 25
Problémy spojené s IVF OHSS ovariální hyperstimulační syndrom nadměrná tvorba folikulů při stimulaci extrémně vysoké hodnoty pohlavních hormonů zahuštění krve (možnost orgánového selhání; riziko vzniku trombů) Krvácení Problémy spojené s anestezií Vícečetné těhotenství Redukce počtu plodů Mimoděložní těhotenství 26