Anomalies cromosòmiques al moment de la concepció. Estudi comparatiu de la fecundació In Vivo i In Vitro

Abstract

La importància de les anomalies cromosòmiques en els problemes d'infertilitat ha estat àmpliament confirmada per diversos autors. S'ha estimat que la freqüència d'aberracions cromosòmiques dels zigots humans pot anar des d'un 8-10% (Kajii i Mikamo, 1978) fins a un 50% (Boué i col., 1975) al moment de la concepció. Una estimació directa de la incidència primària d'aparició de les anomalies cromosòmiques després de la fecundació en humans és molt difícil d'obtenir pels problemes de tipus tècnic i ètic que comporta. De la mateixa manera és difícil de realitzar una anàlisi directa de les característiques cromosòmiques dels gametes, fonamentalment els femenins, a causa de la seva inaccessibilitat inherent. De tota manera s'ha suggerit (Bond i Chandley, 1983) que l'espècie humana presenta un major nombre d'anomalies cromosòmiques al moment de la fecundació que no pas altres espècies de mamífers. Aquest fet ha passat malgrat que les noves tècniques de fertilització in vitro (FIV), cada cop més exteses en el tractament de determinats tipus d'infertilitat, podrien carregar l'espècie humana amb una font extra d'aberracions cromosòmiques derivades dels processos de fecundació fora del tracte genital femení. L'estudi de la freqüència primària d'aparició d'anomalies cromosòmiques en una població de mamífers (els ratolins), mitjançant l'anàlisi de la primera divisió embrionària, ha permès abordar aquest problema a través d'un enfocament experimental lliure de les limitacions ètiques i tècniques a les que ja hem fet esment. Per aquesta raó s'ha desenvolupat un mètode (Fraser i Maudlin, 1979) consistent en el cultiu dels zigots de ratolí recent fecundats en un medi amb antimitòtic que impedeix la singàmia, de manera que els complements d'origen matern i patern romanen separats i fàcilment distingibles l'un de 1'altre. Mercès a aquest sistema es pot atribuir l'origen, masculí i femení, de cada anomalia cromosòmica observada alhora que s'obté la incidència d'aberracions cromosòmiques en el moment de la concepció. Mitjançant la comparació de les característiques cromosòmiques de la primera divisió zigòtica d'una població d'embrions de ratolí fecundats in vivo amb una de fecundats in vitro, s'ha pogut esbrinar quin és l'efecte de la tècnica de FIV sobre la dotació cromosòmica dels embrions que se'n deriven. D'altra banda la possibilitat de manipular els donants dels gametes amb substàncies de suposat efecte genotòxic ofereix l'oportunitat d'utilitzar aquests estudis com a test de mutagenicitat per a certs tipus de compostos amb unes característiques concretes. Seguint aquest disseny experimental s'han detectat un total d'anomalies cromosòmiques al moment de la concepció que representen un 20.74% dels zigots fecundats in vivo, dels quals un 8.41% són aneuploides, un 10.37% poliploides i un 1.76% presenten anomalies estructurals.<br/>Pel que fa a l'aportació dels gamètes, la incidència d'aneuploïdies (un 4%) i d'anomalies estructurals (al voltant del 0.7%) s'ha observat que és igual en ambdós sexes.<br/>D'altra banda l'anàlisi dels embrions fecundats in vitro mostra que un 21.39% presenten anomalies cromosòmiques, dels quals el 5.42% són aneuploïdies, el 14"23% són poliploïdies i el 1.74% tenen anomalies estructurals. Aquest resultats indiquen que, en general, les tècniques de FIV no augmenten el nombre d'anomalies detectades en la primera divisió, tret d'un increment significatiu del nombre de dispèrmies i del nombre d'espermato zoides diploides que intervenen en la fecundació. Aquesta darrera observació confirma l'existència d'una selecció pre-zigòtica exercida pel tracte genital femení en contra dels espermatozoides morfològicament anòmals. Pel que fa a la utilització de la primera divisió embrionària com a test de mutagenicitat es confirma llur interès, en detectar-se un tipus d'acció de la substància emprada (la I3PL) difícilment observable a través d'altres proves clàssiques de detecció del caràcter genotòxic d'un compost, com és la formació d'oòcits diploides a causa.de la no-extrusió del segon corpuscle polar.

The importance of chromosomal abnormalities in reproductive failures has been confirmed by several authors. It is estimated that the frequen cy of chromosomally abnormal human zygotes at the time of conception may range from 8-10% (Kajii and Mikamo, 1978) to 50% (Boue et al.,1975). A direct estimate of the number of chromosomally abnormal human conceptus is difficult to obtain because of ethical and technical difficulties. Likewise, a direct study of human gametes has been limited, mainly for human oocytes, because of the problems involved in their obtention. It has been suggested that more conceptions are lost through chromosome imbalance in man than in other mammalian species (Bond and Chandley, 1983). This has led to the concern that in vitro fertilization (IVF) procedures, which have become a common technique for some infertility problems, would load the human species with an extra source of chromosome abnormalities. Fraser & Maudlin (1979) developed a mouse experimental system, of first embryonic cleavage chromosome analysis which can be used as a model for man. It involves the culture of mouse embryos in a medium containing antimitotic to arrest the cleaving process before singamy is reached.<br/>Thus the male and female chromosome sets do not mingle, but remain in separate clusters, which permits to assess the parental origin and incidence of chromosomal abnormalities at conception. Comparing the characteristics of first cleavage in vivo and in vitro fertilized embryos, it is possible to evaluate whether IVF techniques enhance the proportion of chromosomally abnormal embryos.<br/>On the other hand, the possibility of injecting genotoxic compounds to gametic donors, permit the use of the first cleavage system as a mutagenic test for specific substances. After the analysis of 1022 in vivo fertilized embryos we have seen that, in the mouse, 20.74% are chromosomally abnormal, among them, 8 show aneuploidy, 10.37% polyploidy and 1.76% structural rearrangments. Comparing the origin of the abnormalities, the incidence of aneuplody (4%) and structural rearrangments (0.7%) is the same for both sexes. After the analysis of 1033 in vitro fertilized embryos, we have seen that 21.39% have a chromosome abnormality, among them 5.42% are aneuploid 14.23% are polyploid and 1.74% have structural rearrangments. These results indicate that, in mice, the exposure of the fertilizing gametes to an in vitro environment is not a source of extra chromosomal abnormalities, except for an increase in the level of polispermy and of diploi spermatozoa that fertilize in vitro. The later confirms the existence of a form of prezygotic selection exerted by the genital female tract against the morphologically abnormal spermatozoa. Upon the use of first cleavage analysis as a mutagenic test, our data stress its importance. We have detected a type of action that would be hard to assess through a classic mutagenic test: the production of diploid oocytes due to the non extrusion of second polar body.