Ivf-embryo’s ontwikkelen zich mogelijk beter bij minder zuurstof

Het verlagen van het zuurstofgehalte in de kweekomgeving van met ivf verwekte embryo’s blijkt voordelen te hebben. Zo kan dit het risico op een te laag geboortegewicht verkleinen.

Onderzoek met muizen laat zien dat het verlagen van de zuurstofconcentratie waaraan ivf-embryo’s worden blootgesteld de ontwikkeling van de foetus en de placenta kan verbeteren. Waarschijnlijk komen lage zuurstofgehaltes meer overeen met hoe het eraan toegaat in het natuurlijke voorplantingssysteem.

Dit is een ‘mijlpaal die we nog decennialang zullen aanhalen’, zegt ivf-onderzoeker Amy Sparks van de Amerikaanse Iowa-universiteit, die niet bij het onderzoek betrokken was.

LEES OOK

Muggen met muggen bestrijden

Het is een vrij radicale manier om van ziekteoverdragende muggen af te komen: zulke soorten helemaal uitroeien. Gaat dit echt ...

Juiste gassenmix

Het aantal baby’s dat is geboren via in-vitrofertilisatie (ivf) in het Verenigd Koninkrijk is gestegen van 8700 in 2000 naar 20.700 in 2023. In Nederland is dit aantal juist afgenomen van 1815 in 2000 naar 1297 in 2022, terwijl alternatieven zoals het invriezen van eitjes en het rechtstreeks injecteren van geselecteerde zaadcellen in de eicel steeds vaker voorkomen.

Ivf is een veilige en gangbare procedure. Maar het is ook een verwekkingsmethode die gepaard gaat met een hoger risico op een laag geboortegewicht van het kind.

Bij ivf proberen clinici de verandering in zuurstofconcentratie die plaatsvindt in de voortplantingsorganen zo goed mogelijk na te bootsen: van 7 procent zuurstof in de eileider naar 2 procent in de baarmoeder. In het ivf-laboratorium gebeurt dat in speciaal ontwikkelde incubatoren, met de juiste mix aan gassen. ‘Vroeger vond ivf plaats bij atmosferische zuurstofgehaltes – rond de 20 procent’, zegt reproductieonderzoeker Marisa Bartolomei van de Amerikaanse Universiteit van Pennsylvania.

Tegenwoordig verwijzen de richtlijnen van de embryokweek naar een zuurstofpercentage van 5 procent, om schade door zogeheten oxidatieve stress te beperken. Die schade treedt op als een zuurstoftekort de balans tussen het aantal vrije radicalen en antioxidanten verstoort. Toch wijzen sommige studies erop dat het optimaal kan zijn om het zuurstofgehalte verder te verlagen naar 2 procent.

Gevoelig voor zuurstof

Om dat voorstel te testen, kweekten Bartolomei en haar collega’s muizenembryo’s in het lab bij 2 ófwel 5 procent zuurstof. De embryo’s uit beide groepen plaatsten ze daarna in de baarmoeder van vrouwtjesmuizen, zoals dat bij ivf ook gebeurt. De onderzoekers hielden de geboren ivf-muisjes tot twaalf weken na geboorte nauwlettend in de gaten.

‘De meeste studies die zich richten op het effect van variërende zuurstofgehaltes op embryo-ontwikkeling stoppen zodra de embryokweek voorbij is’, zegt Sparks. ‘Deze studie kijkt veel verder dan dat.’

De onderzoekers ontdekten dat de embryo’s die op 2 procent zuurstof waren gekweekt meer leken op natuurlijk verwekte muizenembryo’s dan degene die op 5 procent waren gekweekt. Zo hadden ze meer gelijkenissen in epigenetische herprogrammering: het resetten van chemische markeringen die genen aan- of uitzetten, zodat het embryo zich al kan ontwikkelen voordat het in de baarmoeder is geplaatst. Veel van de enzymen die hierbij betrokken zijn, zijn gevoelig voor zuurstof.

Dikkere placenta

Het team observeerde ook dat de embryo’s die op 5 procent zuurstof gekweekt waren meer trofoblastcellen bevatten. Die cellen helpen de placenta op te bouwen zodra de ivf-embryo’s in de baarmoeder zijn aangekomen – in hun zogenaamde blastocyste fase.

Dit overschot aan trofoblastcellen kan verklaren waarom de placenta bij ivf-zwangerschappen wat dikker nijgt te zijn – een effect dat weer gelinkt is aan laag geboortegewicht, volgens Bartolomei. De geboren muizen uit de 5 procent-groep hadden een lager geboortegewicht dan die uit de 2-procentgroep.

Testen, testen, testen

Hoe de lagere zuurstofgehaltes de uitkomsten precies verbeteren, blijft raadselachtig. Bartolomei denkt dat het embryo’s de kans biedt om hun energie te gebruiken op een manier die dichter bij de ontwikkeling in de baarmoeder ligt. Daar zijn blastocysten immers ingenesteld tijdens het prilste begin van de zwangerschap.

Een andere mogelijkheid is dat zuurstofgehaltes de epigenetische herprogrammering beïnvloeden, zegt Bartolomei. ‘Ons idee is dat de betrokken enzymen bij hoge zuurstofconcentraties te ver doorschieten in hun taak; ze worden té actief.’

Sparks hoopt dat de studie ‘anderen zal aanmoedigen om meer onderzoek te doen op dit gebied.’ Fertiliteitsonderzoeker Nina Boskovic van het Zweedse Karolinska-instituut in Stockholm zegt dat dit ook getest moet worden in grotere dieren, zoals koeien en varkens. Hun reproductie lijkt immers een stuk meer op die van ons.

De muizen in de 2 procent-groep ondervonden geen bijwerkingen van de interventie. Toch moet de veiligheid en werkzaamheid van de aanpassing eerst worden getest bij mensen. Als de interventie deze tests doorstaat, hoeft het verlagen van de zuurstofgehaltes bij ivf geen lastige klus te zijn, zegt Bartolomei. ‘Het zal wat kosten, omdat klinieken hun incubators en gassen moeten aanpassen. Maar naast de kosten van ivf zelf valt dat reuze mee.’