Znaczenie procesów epigenetycznych w medycznie wspomaganej prokreacji
, 2, 2
Streszczenie
Problem niepłodności dotyka około 10–16% osób w wieku rozrodczym. Dla niektórych par jedyną możliwością posiadania własnego potomstwa jest skorzystanie z technik wspomaganego rozrodu (ARTs). Istnieją jednak doniesienia, że procedury te mogą wywoływać zmiany epigenetyczne w gametach i zarodku i wpływać na stan zdrowia dziecka. Procesy epigenetyczne polegają na zmianach w ekspresji genów bez równoczesnych zmian w kolejności zasad w DNA. Celem pracy jest przedstawienie możliwego wpływu ARTs na stan epigenetyczny zarodka i łożyska, a w konsekwencji na stan zdrowia przyszłego pokolenia.
Rozległe zmiany epigenetyczne zachodzą podczas produkcji gamet oraz na wczesnym etapie rozwoju zarodka. Techniki wspomaganego rozrodu są przeprowadzane tym samym czasie. Być może wykorzystywanie niedojrzałych gamet, stymulacja hormonalna jajników oraz warunki chemiczne i parametry fizyczne występujące podczas tych procedur mogą powodować nieprawidłowy profil zmian epigenetycznych w zarodku i łożysku. Istnieją doniesienia sugerujące, że w konsekwencji może to prowadzić nie tylko do wystąpienia typowych chorób związanych z zaburzeniami piętnowania genomowego (np. zespół Angelmana czy zespół Pradera–Williego), ale także do zwiększonego ryzyka rozwoju takich chorób, jak otyłość, cukrzyca, choroby układu sercowo-naczyniowego czy pewne zaburzenia neurologiczne.
Zmiany epigenetyczne mogą być przyczyną niepłodności, ale mogą również powstać w czasie stosowania ARTs. W przyszłości należy udoskonalić procedury wspomaganego rozrodu, tak aby nie powodowały zmian epigenetycznych w gametach i zarodku. Trzeba także odpowiedzieć na pytanie, w jakim stopniu zmiany epigenetyczne są dziedziczone i wpływają na ryzyko rozwoju chorób w późniejszym życiu.
Słowa kluczowe: epigenetykatechniki wspomaganego rozrodu (ARTs)niepłodność
Referencje
- Łukaszuk K, Kozioł K, Jakiel G, et al. Diagnostyka i leczenie niepłodności — rekomendacje Polskiego Towarzystwa Medycyny Rozrodu i Embriologii (PTMRiE) oraz Polskiego Towarzystwa ekologów i Położników (PTGP). Gin Perinat Prak. 2018; 3: 112–140.
- Łepecka- Kl, Pilewska-Kozak A, Jakiel G. Niepłodność w świetle definicji choroby podanej przez WHO. Med Og Nauk Zdr. 2012; 18: 163–166.
- Das L, Parbin S, Pradhan N, et al. Epigenetics of reproductive infertility. Front Biosci (Schol Ed). 2017; 9: 509–535.
- Gunes S, Arslan MA, Hekim GN, et al. The role of epigenetics in idiopathic male infertility. J Assist Reprod Genet. 2016; 33(5): 553–569.
- De Geyter C. Assisted reproductive technology: Impact on society and need for surveillance. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2019; 33(1): 3–8.
- Piątek A. Koziarska- Rościszewska M. Wpływ in vitro i innych technik wspomaganego rozrodu na występowanie zaburzeń postnatalnych. Nowa Pediatr. 2013; 1: 10–18.
- Litzky JF, Marsit CJ. Epigenetically regulated imprinted gene expression associated with IVF and infertility: possible influence of prenatal stress and depression. J Assist Reprod Genet. 2019; 36(7): 1299–1313.
- Pinborg A, Loft A, Romundstad LB, et al. Epigenetics and assisted reproductive technologies. Acta Obstet Gynecol Scand. 2016; 95(1): 10–15.
- Dada R, Kumar M, Jesudasan R, et al. Epigenetics and its role in male infertility. J Assist Reprod Genet. 2012; 29(3): 213–223.
- Carrell DT. Epigenetics of the male gamete. Fertil Steril. 2012; 97(2): 267–274.
- Zacchini F, Sampino S, Stankiewicz AM, et al. Assessing the epigenetic risks of assisted reproductive technologies: a way forward. Int J Dev Biol. 2019; 63(3-4-5): 217–222.
- Mani S, Ghosh J, Coutifaris C, et al. Epigenetic changes and assisted reproductive technologies. Epigenetics. 2020; 15(1-2): 12–25.
- La Rovere M, Franzago M, Stuppia L. Epigenetics and Neurological Disorders in ART. Int J Mol Sci. 2019; 20(17).
- Osman E, Franasiak J, Scott R. Oocyte and Embryo Manipulation and Epigenetics. Seminars in Reproductive Medicine. 2019; 36(03/04): e1–e9.
- Stuppia L, Franzago M, Ballerini P, et al. Epigenetics and male reproduction: the consequences of paternal lifestyle on fertility, embryo development, and children lifetime health. Clinical Epigenetics. 2015; 7(1).
- Ustawa z dnia 25 czerwca 2015 r. o leczeniu niepłodności. Dz. U. 2015 poz. 1087. isap.sejm.gov.pl.
- Rhon-Calderon EA, Vrooman LA, Riesche L, et al. The effects of Assisted Reproductive Technologies on genomic imprinting in the placenta. Placenta. 2019; 84: 37–43.
- Mani S, Mainigi M. Embryo Culture Conditions and the Epigenome. Semin Reprod Med. 2018; 36(3-04): 211–220.
- Laprise SL. Implications of epigenetics and genomic imprinting in assisted reproductive technologies. Mol Reprod Dev. 2009; 76(11): 1006–1018.
- Jiang Z, Wang Y, Lin J, et al. Genetic and epigenetic risks of assisted reproduction. Best Pract Res Clin Obstet Gynaecol. 2017; 44: 90–104.
- van Montfoort APA, Hanssen LLP, de Sutter P, et al. Assisted reproduction treatment and epigenetic inheritance. Hum Reprod Update. 2012; 18(2): 171–197.
- Wilkins-Haug L. Epigenetics and assisted reproduction. Curr Opin Obstet Gynecol. 2009; 21(3): 201–206.
- Marshall KL, Rivera RM. The effects of superovulation and reproductive aging on the epigenome of the oocyte and embryo. Mol Reprod Dev. 2018; 85(2): 90–105.
- Kyung SL, Soo JC, Chang WC, et al. In vitro maturation: clinical applications, Clin. Exp Reprod Med. 2013; 40: 143–147.
- Choux C, Carmignac V, Bruno C, et al. The placenta: phenotypic and epigenetic modifications induced by Assisted Reproductive Technologies throughout pregnancy. Clin Epigenetics. 2015; 7: 87.
- Menezo Y, Dale B, Elder K. Time to re-evaluate ART protocols in the light of advances in knowledge about methylation and epigenetics: an opinion paper. Hum Fertil (Camb). 2018; 21(3): 156–162.
- Sunde A, Brison D, Dumoulin J, et al. Time to take human embryo culture seriously. Hum Reprod. 2016; 31(10): 2174–2182.
- Ramos-Ibeas P, Heras S, Gómez-Redondo I, et al. Embryo responses to stress induced by assisted reproductive technologies. Mol Reprod Dev. 2019; 86(10): 1292–1306.
- Ménézo Y, Elder K. Epigenetic remodeling of chromatin in human ART: addressing deficiencies in culture media. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2020; 37(8): 1781–1788.
- Berntsen S, Söderström-Anttila V, Wennerholm UB, et al. The health of children conceived by ART: 'the chicken or the egg?'. Hum Reprod Update. 2019; 25(2): 137–158.
- Barberet J, Barry F, Choux C, et al. What impact does oocyte vitrification have on epigenetics and gene expression? Clin Epigenetics. 2020; 12(1): 121.
- Kohda T. Effects of embryonic manipulation and epigenetics. J Hum Genet. 2013; 58(7): 416–420.
- Choufani S, Turinsky AL, Melamed N, et al. 3D cohort study group. Impact of assisted reproduction, infertility, sex and paternal factors on the placental DNA methylome. Hum Mol Genet. 2019; 28(3): 372–385.
- Banister CE, Koestler DC, Maccani MA, et al. Infant growth restriction is associated with distinct patterns of DNA methylation in human placentas. Epigenetics. 2011; 6(7): 920–927.
- Canovas S, Ross PJ, Kelsey G, et al. DNA Methylation in Embryo Development: Epigenetic Impact of ART (Assisted Reproductive Technologies). Bioessays. 2017; 39(11).
- Chen M, Heilbronn LK. The health outcomes of human offspring conceived by assisted reproductive technologies (ART). J Dev Orig Health Dis. 2017; 8(4): 388–402.
- Riesche L, Bartolomei MS. Assisted Reproductive Technologies and the Placenta: Clinical, Morphological, and Molecular Outcomes. Semin Reprod Med. 2018; 36(3-04): 240–248.
- DeAngelis AM, Martini AE, Owen CM. Assisted Reproductive Technology and Epigenetics. Semin Reprod Med. 2018; 36(3-04): 221–232.
- Hattori H, Hiura H, Kitamura A, et al. Association of four imprinting disorders and ART. Clin Epigenetics. 2019; 11(1): 21.
- Novakovic B, Lewis S, Halliday J, et al. Assisted reproductive technologies are associated with limited epigenetic variation at birth that largely resolves by adulthood. Nature Communications. 2019; 10(1).
