Impatto dell’inositolo sulla qualità degli ovociti e degli embrioni

Franco Lisi

CERMERCentro Ricerche Medicina della Riproduzione

Casa di Cura Villa Mafalda Roma

www.cermer.it

www.francolisi.com

Gli inositoliGli inositoli sono polioli (contengono gruppi

ossidrilici ) esaciclici, più semplicemente fanno parte

del complesso vitaminico del gruppo B.

La famiglia degli inositoli si compone di nove stereoisomeri

I più studiati sono il myo- e il –chiro inositolo

myo-

scyllo-

muco-

chiro-

allo-

epi-

cis-

neo-

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Digitando “inositol fertility” su Pub Med

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed

78 papers

47 papers dal 2010 a oggi

Ruolo del D – Chiro inositolo nell’insulino – resistenza

La somministrazione di D – chiro inositolo nei ratti diabetici ripristina l’euglicemia

Ortmeyer HK et al. Endocrinology 1993

Ruolo CHIAVE del D – Chiro inositolo nell’insulino – resistenza

Disequilibrio myo – inositolo / chiro – inositolo nei ratti diabetici

Pak Y et al. Molec Cells 1998

AssumptionLa mancata epimerizzazione

del myo-inositolo in d-chiro-inositolo

Determina insulino resistenza

2002

Chiro

Myo

Chiro/Myo

Il Myo-inositolo è uno dei 9 stereoisomeri di diversa rilevanza biologica di uno zucchero alcoolico che appartiene al gruppo delle vitamine B (Kane,

1988)

Molti studi suggeriscono che il myo-inositolo gioca un importante ruolo nella morfogenesi e citogenesi cellulare , nella sintesi dei lipidi, nella struttura della membrana cellulare e nella crescita cellulare (Berridge,1987; Downes 1989)

Ruolo dell’Inositolo nella crescita cellulare

• Il Myo-inositol è un precursore nella sintesi del Fosfoinositide

• Il Fosfoinositide costituisce il sistema di segnalazione Fosfatidilinositolo (PtdIns)

• Questo sistema di segnalazione è coinvolto nella regolazione di diverse funzioni ovocitarie compresa la proliferazione cellulare

Berridge and Irvine, 1989; Fahy and Kane ,1993; Holm et al 1999

Attivazione del sistema di segnalazione Fosfatidilinositolo (PtdIns)

• Il sistema è attivato in risposta a stimoli ormonali o di altro tipo

• E’ attivato attraverso una idrolisi che necessita del legame con recettori specifici

• Si genera infine l’inositol1,4,5-trifosfato [Ins(1,4,5)P3]

• L’inositol1,4,5-trifosfato [Ins(1,4,5)P3] è un secondo messaggero che regola molti processi cellulari attivando il rilascio e l’assunzione del Ca 2+

Berridge 1993

Questi dati sono trasferibili dalle cellule somatiche alle cellule germinali

• La maggior parte di queste conoscenze deriva da studi sulle cellule somatiche

( Rhodes et al., 1983; Mene et al., 1993)

• Ci sono evidenze fondate che questi eventi sono trasferibili anche allo sviluppo dei gameti, alla maturazione ovocitaria, alla fertilizzazione e alle iniziali fasi di sviluppo embrionale

( Mehlamnn and Kline,1994;Jones et al,1995; Stacheki and Armant ,1996)

A) Relazione tra volume del Follicular Fluid (FF) e contenuto di Myo-inositolo Fig.1 B) Relazione tra concentrazione di E2 e di Myo-inositolo nel FF Fig 2

Chiu et al 2002

Follicular fluid and serum concentrations of myo-inositol in patients undergoing IVF : relationship with oocyte quality

A) Relazione tra morfologia dell’embrione e concentrazione di Myo-inositolo Fig 1

B) Relazione tra numero di blastomeri ( transfer day 2) e concentrazione di Myo-inositolo Fig 2

Chiu et al 2002

Follicular fluid and serum concentrations of myo-inositol in patients undergoing IVF : relationship with oocyte quality

Follicular fluid and serum concentrations of myo-inositol in patients undergoing IVF : relationship with oocyte quality

In conclusione

I follicoli con elevata quantità di Myo-inositolo nel FF hanno

> aumentato volume di FF

> aumentata concentrazione di E2

> migliore embryo score

> maggior numero di mitosi

E’ probabile che il migliore outcome sia dovuto ad una migliore qualità ovocitaria dovuta a intricati rapporti tra il Myo-inositolo e il sistema di segnalazione

phosphatidylinositolo attraverso l’attivazione della pompa del Ca2+.

Chiu et al 2002

Effects of myo-inositol on the in-vitro maturation andsubsequent development of mouse oocytes

• La I divisione meiotica si inizia nella vita fetale e si arresta alla Profase I nello

stadio di Diplotene

• Dopo la nascita i follicoli primordiali entrano in una fase di crescita gonadotropina indipendente

• La ripresa della divisione meiotica avviene per stimoli esterni ( picco endogeno o esogeno di LH) e la rimozione di sostanze inibitrici

• In molte specie di mammiferi la rimozione dell’ovocita dal follicolo prima del picco di LH allo stadio di PROFASE I, può determinare la ripresa della meiosi per la rimozione di sostanze inibitrici contenute nel FF ( in vitro maturation )

Chiu et al 2003

Effects of myo-inositol on the in-vitro maturation andsubsequent development of mouse oocytes

IPOTESI

• IPOTESI : la supplementazione con Myo-inositolo nel terreno di coltura può migliorare la qualità dell’ovocita maturato in vitro ?

• IPOTESI : la supplementazione con Myo-inositolo può migliorare i tassi di fertilizzazione e sviluppo degli ovociti maturati in vitro?

• IPOTESI : la supplementazione con Myo-inositolo può iinfluenzare le oscillazioni del Ca2+ intracellulare?

Chiu et al 2003

Effects of myo-inositol on the in-vitro maturation andsubsequent development of mouse oocytes

( Experiment I )

Chiu et al 2003

Effects of myo-inositol on the in-vitro maturation andsubsequent development of mouse oocytes

( Experiment II )

Chiu et al 2003

Effects of myo-inositol on the in-vitro maturation andsubsequent development of mouse oocytes

Chiu et al 2003

Effects of myo-inositol on the in-vitro maturation andsubsequent development of mouse oocytes

( Experiment III )

Oscillazioni del Ca2+ osservate nelle GV A) Coltivate con solo MEM B) Coltivate con MEM + 30 mmol/l di myo-inositolo

Chiu et al 2003

ART on PCOS patients• PCOS patients have an increased risk of

going trough hyperstimulation syndrome

The number of immature oocytes was significantly lower in the myo-inositol treated group.

TITOLO : Pretreatment with myo-inositol in non polycystic ovary syndrome patients undergoing multiple follicular stimulation for IVF

BACKGROUND: Intento di questo studio è esaminare l’effetto della somministrazione di myo-inositolo sulla risposta ovarica e sulla qualità ovocitaria e embrionaria in pazienti NON PCOS nella ICSI e nella IVF convenzionale

PAZIENTI : Donne non PCOS che si sottoponevano a IVF o ICSI per problemi tubarici e seminali con età < 40 anni e FSH basale < 10 mUI/ml. Fattore di esclusione qualsiasi altra malattia endocrina e endometriosi

TRATTAMENTO Gruppo A) pazienti pretrattate con 400 mg/day di acido folico x 3 mesi sottoposte a down-regulation e stimolate con 150IU di rFSH aggiustando la terapia il 7° giorno Gruppo B) pazienti pretrattate con 400 mg/day di acido folico e 4 gr/day di myo-inositolo x 3 mesi e sottoposte a down-regulation e stimolate con 150IU di rFSH aggiustando la terapia il 7° giorno

Lisi et al. Reproductive Biology and Endocrinology 2012 10:52   doi:10.1186/1477-7827-10-52

MISURAZIONITerapia di stimolazione follicolare e general outcome

Table 1

Baseline and stimulation characteristics of patients in group without

(Group A) and with (Group B) pretreatment with Myo-inositolNo myo-inositol Yes myo-inositol

pGroup A Group BN = 50 N = 50

No. of patients 50 50

Age (year) 33.3 ± 2.8 34.4 ± 3.4 0.09BMI 22.9 ± 3.3 22.7 ± 2.6 0.88

FSH (mIU/ml), basal 7.3 ± 1.5 7.2 ± 2 0.35

LH (mIU/ml), basal 4.7 ± 2 4.9 ± 2 0.87

17β-estradiol (E2) (pg/ml), 47.2 ± 17.8 43.6 ± 12.7 0.20

basal

FSH (mIU/ml), down 4.7 ± 1.5 4.6 ± 2.2 0.87

regulation

LH (mIU/ml), down 1.6 ± 0.9 2.7 ± 1.1 <0.01

regulation

17β-estradiol (E2) (pg/ml), 26.4 ± 20 24.4 ± 14.5 0.31

down regulation

rFSH treatment days 11.7 ± 1.8 11.8 ± 1.5 0.64

Total rFSH dose (IU) 2,479 ± 979 2,084 ± 648 <0.05

E2 (pg/ml), day of hCG 1,312 ± 629 1,516 ± 640 0.12

Total length of stimulation 11.7 ±1.8 11.8 ± 1.5 0.64

Lisi et al. Reproductive Biology and Endocrinology 2012 10:52   doi:10.1186/1477-7827-10-52

Table 2 Study outcomes in the two treatment groups

No myo-inositol Yes myo-inositolpGroup A Group B

N = 50 N = 50

No. oocytes retrieved/patient7.6 ± 3.8 5.9 ± 2.4 <0.01

Mean ± SD

No. metaphase II/patient 6.3 ± 2.9 4.8 ± 2.2 <0.05

Mean ± SD

No. inseminated eggs/patient 6 ± 2.7 4.8 ± 2.2 <0.05

Mean ± SD

No. 2PN oocytes/patient4.3 ± 2.3 3.3 ± 1.8

<0.01

Mean ± SDFertilization rate (2PN/inseminated oocytes)

70.8 ± 20.4 68.4 ± 19.2 0.7

(%) ± SD

No. Embryos/patient 3.58 ± 2.1 2.5 ± 1.1 <0.001

Mean ± SDCleavage rate (embryos/2PN oocytes)

82.2 ± 29.9 84.5 ± 28.7 0.7

(%) ± SDNo. embryos Grade I and II : number

173 (96.6%) 117 (93.6%) 0.2

and percentage of total

No. of patients receiving 47(94%) 47 (94%) 1

embryos (%)No. of embryos transferred per

2.4 ± 1 2.2 ± 0.8 0.39

starting patients Mean ± SD

No. Clinical pregnancies 12/47 (25.5%) 14/47 (29.8%) 0.52No. of fetal hearts 16 (13.3%) 21 (18.7%) 0.08(implantation rate)

Lisi et al. Reproductive Biology and Endocrinology 2012 10:52   doi:10.1186/1477-7827-10-52

Conclusioni

I nostri risultati suggeriscono che il pretrattamento con 400 mg di ac. Folico e

4 gr di myo-inositolo nelle pazienti non-PCOS che si sottopongono a

stimolazione follicolare protocollo lungo per IVF:

A) Riduce il numero di ovociti recuperati

B) Riduce il dosaggio di rFSH per completare la stimolazione

C) I risultati rimangono invariati

D) La migliore implantation rate che sembra evincersi dal nostro lavoro ha bisogno di conferme

Lisi et al. Reproductive Biology and Endocrinology 2012 10:52   doi:10.1186/1477-7827-10-52

Il problema della ICSI

Nella ICSI alcuni processi ritenuti importanti nella fertilizzazione dei

mammiferi vengono saltati: il Myo-inositolo può svolgere forse una funzione riparatoria?

Fisiologia della fertilizzazione

• Binding Zona-pellucida specie-specifico

• Reazione acrosomiale• Penetrazione e zona reaction con

blocco della polispermia• Passaggio nello spazio perivitellino• Fusione dello spermatozoo con la

membrana citoplasmatica• Esocitosi dei granuli corticali con

attivazione ovocitaria tramite rilascio e assunzione di Ca+ e reinizio della II divisione meiotica ( 2PN e espulsione 2° globulo polare)

Cronologia micromanipolazione gameti 1) PZD seconda metà anni ’802) SUZI fine anni ‘80 - inizio anni ’903) ICSI dal 1992

Dubbi sul meccanismo di “attivazione ovocitaria”

• Nella Fisiologia umana è presupposto imprescindibile il legame membrana ovocitaria - membrana dello spermatozoo dopo reazione acrosomiale

• E’ ipotizzabile la presenza di un fattore citoplasmatico dello spermatozoo che possa attivare l’ovocita prescindendo dal legame ovocita-spermatozoo

• E possibile che questi fattori coesistano e la azione di entrambi si esplica tramite l’attivazione del sistema Fosfatidilinositolo (PtdIns) che è un secondo messaggero che regola l’attivazione ovocitaria attraverso il rilascio e l’assunzione del Ca 2+

• Il maggior numero di failed fertilization nella ICSI è dovuta alla mancata attivazione ovocitaria

Conclusione

L’inositolo può attraverso il sistema di segnalazione Fosfatidilinositolo (PtdIns),

attivando il rilascio e l’assunzione del Ca+ , fungere da azione riparativa su quei processi fisiologici ( legame spermatozoo-membrana citoplasmatica, esocitosi dei granuli corticali) che vengono bypassati dalla ICSI e che spesso sono causa di mancata attivazione ovocitaria ?

Grazie per l’attenzione