Summary

Monitorización de la glucosa en sangre en crías de ratón después de la inyección intracitoplasmática de espermatozoides

Published: May 17, 2024
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Summary

Aquí, presentamos un protocolo para establecer un modelo de ratón de inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) y transferencia de embriones (ET), lo que nos permite observar cambios relacionados con la edad en el metabolismo de la glucosa que pueden atribuirse a ICSI, proporcionando información sobre sus posibles impactos a largo plazo en el desarrollo humano.

Abstract

La esperanza de vida humana es considerablemente larga, mientras que los modelos de ratón pueden simular toda la vida humana en un período relativamente corto, con un año de vida del ratón aproximadamente equivalente a 40 años humanos. La inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) es una tecnología de reproducción asistida comúnmente utilizada en la práctica clínica. Sin embargo, dada su aparición relativamente reciente hace unos 30 años, los efectos a largo plazo de esta técnica en el desarrollo humano siguen sin estar claros. En este estudio, establecimos el método ICSI combinado con el método de transferencia embrionaria (ET) utilizando un modelo de ratón. Los resultados demostraron que los espermatozoides normales de ratón, después de someterse a un cultivo in vitro y a una ICSI posterior, mostraron una tasa de fertilización del 89,57% y una tasa de dos células del 87,38%. Después de la ET, la tasa de natalidad de la descendencia fue de aproximadamente el 42,50%. Además, a medida que los ratones envejecían, se observaron fluctuaciones en los niveles de metabolismo de la glucosa, que pueden estar asociadas con la aplicación de la técnica ICSI. Estos hallazgos significan que la técnica ICSI-ET de ratón proporciona una plataforma valiosa para evaluar el impacto de las anomalías de los espermatozoides en el desarrollo embrionario y sus efectos a largo plazo en la salud de la descendencia, particularmente en lo que respecta al metabolismo de la glucosa. Este estudio proporciona información importante para futuras investigaciones sobre los efectos potenciales de la técnica ICSI en el desarrollo humano, haciendo hincapié en la necesidad de una investigación en profundidad sobre las implicaciones a largo plazo de esta tecnología.

Introduction

Las cuestiones de fecundidad se han convertido en uno de los principales focos de preocupación médica y sociológica, especialmente en la sociedad moderna, donde la disminución de las tasas de fecundidad y la creciente gravedad de la prevalencia y gravedad de la infertilidad han cobrado importancia. La tecnología de reproducción asistida (TRA) ofrece una amplia gama de posibilidades para abordar estos desafíos, con la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) comúnmente utilizada como intervención terapéutica.

Desde que Palermo reportó el primer embarazo exitoso logrado a través de la Inyección Intracitoplasmática de Espermatozoides (ICSI) en 1992, la ICSI se ha convertido en una técnica fundamental en las Tecnologías de Reproducción Asistida (TRA)1. Sin embargo, teniendo en cuenta que la ICSI se ha utilizado en entornos clínicos durante solo 30 años, un período relativamente breve en comparación con la esperanza de vida humana, los efectos a largo plazo de la ICSI, especialmente en el desarrollo de la descendencia, no se han investigado ni dilucidado ampliamente. En la actualidad, los ratones, caracterizados por su origen genético uniforme y su menor esperanza de vida, han surgido como un modelo alternativo ampliamente utilizado en la investigación médica. Además, el modelo de ratón puede recapitular toda la vida humana dentro de un marco de tiempo comprimido, donde un año en ratones corresponde aproximadamente a 40 años en humanos2.

Durante la última década, varios estudios a pequeña escala han informado que las personas concebidas a través de ICSI pueden tener un mayor riesgo de desarrollar síndromes metabólicos, como niveles anormales de azúcar en la sangre, más adelante en la vida 3,4. Aunque la evidencia no es definitiva, este hallazgo ha suscitado serias preocupaciones dentro de la comunidad científica con respecto a las implicaciones a largo plazo para la salud de la ICSI. Esta situación pone de relieve la necesidad apremiante de realizar evaluaciones más rigurosas de la terapia antirretroviral y de sus consecuencias para la salud a largo plazo. Particularmente a la luz de las limitaciones y consideraciones éticas de los estudios en humanos, el desarrollo de modelos animales que puedan recapitular con precisión el desarrollo de la descendencia humana después de la ICSI se ha vuelto cada vez más crucial. En este contexto, el modelo de ratón ICSI-ET (Inyección Intracitoplasmática de Espermatozoides-Transferencia de Embriones), debido a su capacidad para imitar el ICSI humano y facilitar el seguimiento a largo plazo de los resultados de salud de la descendencia, se ha convertido en una herramienta eficaz para evaluar los riesgos potenciales para la salud de la tecnología ICSI en la descendencia5.

Este estudio tiene como objetivo investigar el impacto de la tecnología ICSI-ET en un fenotipo metabólico prevalente, a saber, la salud metabólica de la glucosa en la descendencia, mediante el empleo de monitoreo aleatorio de glucosa en sangre, pruebas de glucosa en sangre en ayunas y pruebas de tolerancia a la glucosa para evaluar el estado metabólico de la glucosa de ratones. El monitoreo aleatorio de la glucosa en sangre se utiliza para capturar las fluctuaciones naturales en el metabolismo de la glucosa durante las actividades fisiológicas normales, mientras que las pruebas de glucosa en sangre en ayunas y tolerancia a la glucosa se emplean para evaluar posibles estados prediabéticos.

Protocol

El protocolo de ICSI-ET que se describe a continuación sigue las pautas y ha sido aprobado por la investigación Animal Ethical Review del Instituto de Planificación Familiar de Shanghai. Procedimientos de seguridad: Siempre use equipo de protección personal (EPP) adecuado cuando manipule productos químicos o materiales biológicos. Uso de campanas: Realice todos los procedimientos que involucren productos químicos volátiles o generación de aerosoles dentro de una campana extracto…

Representative Results

En nuestro laboratorio, hemos conseguido una tasa de fecundación del 89,57% y una tasa de 2 células del 87,38% utilizando ICSI con espermatozoides caudales del epidídimo en ratones. La tasa de natalidad de las crías después de la ET es de aproximadamente el 42,50%. Sorprendentemente, todas las tasas de fertilización, las tasas de 2 células y las tasas de nacimiento de descendientes son comparables a los niveles alcanzados en la TAR humana, lo que permite una simulación completa d…

Discussion

Este estudio integró técnicas de inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) y transferencia de embriones (ET) para recapitular de manera integral la tecnología de reproducción asistida humana (ART) y examinar el impacto de la ICSI junto con la ET en el desarrollo de la descendencia. La aplicación de la técnica ICSI con esperma normal de ratón produjo altas tasas de fecundación (86,76%) y 2 células (88,48%). Después de ET, la tasa de natalidad de ratones descendie…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo contó con el apoyo del Plan de Proyecto Principal del Fondo Especial de Desarrollo para la Zona Nacional de Demostración de Innovación Independiente de Shanghái Zhangjiang (ZJ2022-ZD-006), el Proyecto de Financiación Específica de la Comisión Municipal de Ciencia y Tecnología de Shanghái (22DX1900400), el Programa Juvenil de la Comisión Municipal de Salud de Shanghái (20204Y0276). la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (32070849).

Materials

1.25% avertin (2,2,2-tribromoethanol) Nanjing Aibei M2960 for anesthetization
Bacteriological Petri Dishes 35 x 10 mm style w/tight lid, crystal-grade virgin polystyrene, sterile BD 353001
Bacteriological Petri Dishes 50 x 9 mm style w/tight lid, crystal-grade virgin polystyrene, sterile BD 351006
Biosafety Cabinet ESCO class Equation 1 BSC Aseptic operations, making culture dishes, aliquoting reagents, etc.
CO2 Incubator Thermo 8000DH Embryo culture
Dissection Microscope Olympus SZX16 Use in mouse embryo transfer
Fluorinert Fc-770 SIGMA F3556 Fluorinert FC-770 is a thermally stable fully fluorinated liquid with high dielectric strength and resistivity, used as operating fluid
handheld glucometer Roche AccuChek performa Blood glucose measurement
HTF Merck MR-070-D The EmbryoMax Human Tubal Fluid (HTF) (1x), liquid designed for use with Mouse IVF is available in a 50 mL format and has been optimized and validated for Embryo Culture.
Hydraulic Microinjector Eppendorf CellTram 4r Oil, 5196000030 For sperm injection
Inverted Microscope Nikon TI2-U Micromanipulation observation host
KSOM Merck MR-020P-D (1x), Powder, w/o Phenol Red, 5 x 10 mL
M2 Merck MR-015-D EmbryoMax M2 Medium (1x), Liquid, with Phenol Red
Micromanipulator NARISHIGE NTX-N4 Micromanipulation arm
mineral oil  SIGMA M8410 Mineral oil is suitable for use as a cover layer to control evaporation and cross-contamination in various molecular biology applications.
Needle Cutter Nanjing Aibei Sutter MF-800 Use for fabricating micromanipulation needles
Needle Puller Nanjing Aibei Sutter model p-100 Use for making micromanipulation needles
Piezo Drill Trip Mouce ICSI Eppendorf 5195000.087 Application of ICSI injection needle.
Piezoelectric Micromanipulator (Membrane Breaker) Eppendorf Eppendorf PiezoXpert Use of micro-pulses to break the zona pellucida and oolemma of the oocyte
Pneumatic Microinjector Eppendorf CellTram 4r Air, 5196000013 For fixing the oocyte
Ready-to-use Human Chorionic Gonadotropin (Hcg) Nanjing Aibei M2520 Sterilization reagent, intraperitoneal injection. 50 IU/mL
Ready-to-use Pregnant Mare's Serum Gonadotropin (PMSG) Nanjing Aibei M2620 Sterilization reagent, intraperitoneal injection. 50 IU/mL
Stereomicroscope Olympus SZX7 Oocyte retrieval and observation of embryo development

Referencias

  1. Palermo, G., Joris, H., Devroey, P., Van Steirteghem, A. C. Pregnancies after intracytoplasmic injection of single spermatozoon into an oocyte. Lancet. 340 (8810), 17-18 (1992).
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Citar este artículo
Tang, J., Zhang, B., Tang, C., Wang, X., Hua, M., Zhou, Y., Shi, H., Zhang, T. Monitoring Blood Glucose in Mouse Offspring After Intracytoplasmic Sperm Injection. J. Vis. Exp. (207), e66212, doi:10.3791/66212 (2024).

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