Mänsklig reproduktion är en ineffektiv process. Naturligtvis är det bara ungefär en tredjedel av våra första befruktningar som implanterar sig i livmodern och 15 % av dessa går förlorade under graviditetens första trimester. En betydande del av vår ineffektivitet kan tillskrivas embryonal aneuploidi, dvs. att embryot har ett onormalt kromosomantal. De flesta av oss har 46 kromosomer. De flesta av våra embryon har det inte. Embryon har ett onormalt antal kromosomer på grund av att ägget har onormala kromosomer, att spermien har onormala kromosomer eller att kromosomerna under den första celldelningen efter befruktningen separeras på ett olämpligt sätt.
Trots våra ständigt förbättrade vårdmetoder skapar embryonala problem fortfarande ineffektivitet i alla våra behandlingar. Under de senaste två decennierna har olika tillvägagångssätt för att försöka ta itu med detta problem utvecklats. Alla dessa tillvägagångssätt har utnyttjat in vitro-befruktning med de embryon som testas. Den testning som vi för närvarande använder kallas preimplantatorisk genetisk diagnostik med omfattande kromosomscreening (PGD/CCS). Ett annat namn för detta är PGS, Pre-implantation Genetic Screening. För många patienter gör testningen det möjligt för oss att på ett korrekt sätt ta itu med problemet med embryon som har onormala kromosomtal. Ändå misslyckas cirka 1/3 av de kromosomalt normala (euploida) embryon som överförs till livmodern med att implantera sig i livmoderslemhinnan. Hur kan detta komma sig?
I dag ska vi utforska varför kromosomalt normala embryon kanske inte implanterar och hur vi försöker ta itu med problemen när vi kan. Misslyckanden med att uppnå en lyckad graviditet med euploida embryon kan generellt sett grupperas i tre huvudområden: embryonala, uterina och systemiska.
EMBRYONISKA
Utvecklingen av ett tidigt embryo är en komplex och mycket synkroniserad serie händelser för att förbereda det för att fästa vid och invadera livmoderslemhinnan. Processen börjar vid befruktningen med en enda cell som kallas zygot, som under fem dagar utvecklas till en ihålig boll med 100-120 celler som kallas blastocyst. Det är en blastocyst som kommer att fästa vid och inplantera sig i livmoderns slemhinna. Våra 46 kromosomer innehåller cirka 25 000 gener som måste fungera korrekt för att embryot ska utvecklas framgångsrikt. Jag tänker på det som en symfoni där generna slås på och stängs av vid bestämda tidpunkter. Om timingen av detta är fel, precis som i en orkester, kommer saker och ting att gå dåligt. Vi tror att genfel är en mycket vanlig orsak till att ”bra” embryon inte implanterar, men vi har inget sätt att testa detta kliniskt. Grundläggande vetenskapliga studier tyder på att embryots energifunktion (ämnesomsättning) också är en trolig orsak till misslyckande, men även detta kan inte praktiskt mätas i det kliniska laboratoriet.
Grundläggande vetenskapliga studier och vår kliniska erfarenhet tyder på att den tidiga embryoutvecklingen kan förändras av vår kliniska och laboratoriemiljö. Det är uppenbart att typen av follikelstimulering i en IVF-cykel påverkar oocyten och embryot. Till exempel är överdriven stimulering av kvinnor som kan reagera normalt på mediciner skadlig för embryot, så att även ”normala” embryon inte är metaboliskt sunda. Korrekt användning av stödjande mediciner (LH eller lågdos-hCG, tillväxthormon, androgener) kan vara fördelaktigt för utvecklingen av den växande follikeln och ägget för vissa individer. Felaktig användning av dessa läkemedel kan dock vara skadlig. Den typ av trigger shot som används för att förbereda för ägguttag (hCG eller GnRH-agonist) kan också ha en inverkan på äggkvaliteten, men vem som kan gynnas av vilket läkemedel och i vilken grad det finns en fördel förblir oklart.
Som du kan föreställa dig spelar laboratoriemiljön en stor roll för hur embryona kommer att prestera. Odlingsmedier har utvecklats enormt under de senaste 30 åren, från enkla medier som är tillräckliga för de flesta celler till den mängd högkvalitativa embryospecifika, kommersiellt tillverkade medier som vi för närvarande använder. Det finns flera högkvalitativa odlingsmedier som fungerar bra, men det är viktigt med ständiga kvalitetstester för att se till att ett valt medium fungerar optimalt. De inkubatorer som embryona växer i och deras funktion är helt klart en viktig faktor. De flesta högkvalitativa metoder använder små bänkinkubatorer som gör ett bättre jobb när det gäller att upprätthålla den kemiska miljön och temperaturstabiliteten för embryonens tillväxt. Dessa högteknologiska apparater måste dock övervakas kontinuerligt, eftersom subtila förändringar kan påverka embryonens prestanda. Enkla saker som hur ofta embryona utvärderas, under vilka förhållanden och hur lång tid det tar att göra det kan ha en enorm inverkan på embryots prestanda. Trenden går helt klart mot att utvärdera embryona mer sällan.
Det borde inte vara självklart att den tekniska kompetensen hos människorna i laboratoriet är avgörande för goda resultat. De av oss som har gjort inspektioner har dock sett ett brett spektrum av kompetensnivåer. Alla våra laboratoriekompetenser har en ”användarsignatur”. När det gäller ICSI (intracytoplasmatisk spermieinjektion – injektion av spermier i ägget) till exempel: utfördes förfarandet vid rätt tidpunkt? Vilken typ av spermier valdes? Infördes spermierna på rätt plats i ägget? Hur länge var oocyten (ägget) borta från inkubatorn? Embryobiopsi för att testa kromosomerna är en mycket krävande teknik som kräver mycket övning och erfarenhet. Vitrifiering (mycket snabb nedfrysning av embryon och ägg) har varit en stor fördel för oss, men tekniken är subtil och alla får inte samma resultat. Det är uppenbart att övervakning av laboratoriepersonalen är avgörande för ett embryologilaboratorium av hög kvalitet.
Uterusorsaker
Helt ärligt talat är livmodern min bästa vän i vardagen. Det beror på att den oftast fungerar. Jag säger detta eftersom jag under de senaste 26 åren har sett ett stort antal embryon med suboptimalt utseende göra vackra barn. De var suboptimala ofta på grund av patientparametrar, men också för att våra behandlingar och laboratorier var mindre sofistikerade, och livmodern räddade dem. Om man dessutom för närvarande tittar på patienter med god prognos i högkvalitativa program med mild stimulering och bra laboratorier, uppnås levande födslar på över 70 procent i färska cykler. Eftersom vi känner till den allmänna frekvensen av embryon med onormala kromosomer i denna population visar den höga födelsefrekvensen att problem med livmodern/endometriet är ovanliga orsaker till misslyckande. Men det finns helt klart livmoderproblem som bidrar till misslyckande, några av våra skapelser.
Strukturella problem. Strukturella defekter i livmodern är vanliga problem, men dessa upptäcks och korrigeras vanligen före behandlingen. När IVF-misslyckanden inträffar måste man dock redogöra för detta. Nästan alla bör få ett hysterosalpingogram (HSG) som en del av sin utvärdering för att leta efter blockerade, vätskefyllda äggledare (hydrosalpinges). Vätskan från dessa mycket skadade äggledare kan hindra ett embryo från att implantera sig i livmodern. Det händer sällan att hydrosalpinges missas eftersom de inte syns (röret syns inte på HSG) eller att testet tolkas felaktigt. Fibroider är vanliga godartade tumörer i livmodermuskeln och kan för vissa kvinnor orsaka problem med att uppnå graviditet eftersom de kan förändra blodtillförseln till embryot. Det är dock en debatt om när de är ett problem. Vi är alla överens om att fibromer som förändrar livmoderhålans insida är ett problem och får dem korrigerade. Där vi har ett problem är att försöka avgöra när intramurala fibroider (fibroider som ligger begravda i livmodermuskeln men som inte förändrar livmoderhålan) utgör ett problem. Vissa studier tyder på att fibroider så små som 2,5 cm är ett problem, medan andra kan säga att det krävs mycket större fibroider (upp till 4-5 cm) för att orsaka problem. Ibland ser vi att till synes obetydliga fibroider växer under behandlingen, vilket kan skapa problem, men detta är sällsynt. Anomalier i livmodern (födelsefel i livmodern) förhindrar inte graviditeter, men bidrar till missfall. Endometrialpolyper (utväxter av livmoderslemhinnan) är något som vi alltid håller utkik efter, men de kan växa även under en behandlingscykel. Ärrvävnad i livmoderslemhinnan (Ashermans syndrom) bör vara ett sällsynt problem, eftersom tester före cykeln bör upptäcka detta noggrant.
Endometriella problem. Problem med livmoderslemhinnan är ovanliga men kan ha ett stort inflytande på om ett embryo implanterar sig eller inte. Livmoderns slemhinna är mottaglig för embryot endast under en kort tid, kallad Window of Implantation. Det är möjligt att ett helt normalt embryo inte implanterar eftersom slemhinnan inte var redo för det. I naturliga cykler kan fönstret vara 4-5d brett, men i våra behandlingar kan det bara vara 12-48h långt. Detta fönster styrs av hormonet progesteron. Tidpunkten, dosen och administreringsvägen för progesteronet kan påverka detta. Ett nytt test som kallas Endometrial Receptivity Assay tycks kunna identifiera detta fönster på ett korrekt sätt och hos patienter med flera misslyckade IVF-försök är 25 % inte mottagliga vid överföringstillfället, de flesta med försenad utveckling. Detta ger oss ett verktyg att arbeta med i denna specifika grupp, och vi har lyckats bra med våra patienter med onormala tester. ERA har dock ännu inte visat sig vara användbart för patienter som just påbörjat sin utvärdering, genomgår enkla behandlingar eller just påbörjat IVF. Förhoppningsvis kommer vi under de närmaste åren att få information om huruvida det är användbart i dessa situationer.
För att ett embryo ska ha en god chans att implantera sig måste slemhinnan normalt sett nå en viss tjocklek (cirka 7 mm). Graviditeter kan förekomma med tunnare foder, men de är mycket mindre sannolika och de resulterande graviditeterna kan vara mer komplicerade. Hos vissa kvinnor uppstår tunna slemhinnor på grund av att slemhinnan skadats kirurgiskt, men hos många kvinnor har vi ingen uppenbar orsak till den tunna slemhinnan. För dessa kvinnor har olika behandlingar prövats (östrogen, aspirin, sildenafil, pentoxifyllin, E-vitamin och gCSF), men tyvärr har de inte någon större effekt för de flesta patienter.
Chronisk endometrit är en sjukdom där det finns en inflammation i livmoderslemhinnan. Endometrit är mycket ovanligt och därför utsätter vi inte våra patienter för smärtsamma biopsier för att upptäcka det rutinmässigt. När vi inte har lyckats är det dock något att överväga att leta efter. Behandling med antibiotika är vanligtvis effektiv när endometrit upptäcks.
Det fortsätter att finnas bevis för att livmoderslemhinnan hos endometriospatienter är annorlunda och mycket väl kan bidra till infertilitet utöver de tydliga anatomiska problem som ses vid kirurgi med avancerade stadier av endometrios. Eftersom vi inte längre utför laparoskopi på alla är detta något som kan missas. Mekanismen verkar vara relaterad till progesteronresistens på molekylär nivå. Lyckligtvis verkar det som om de betydande doser av progesteron som används i ART-behandlingar övervinner detta.
Tekniska frågor. Embryoöverföring är en subtil teknik som inte alla kan utföra. Förfarandet måste vara atraumatiskt för att undvika sammandragningar i livmodern och minimera störningar i endometriet. Detta kräver god kännedom om patientens anatomi och god ultraljudsvisualisering. Överföringarna måste göras snabbt så att embryona inte utsätts för metabolisk stress i väntan på överföring. Embryona måste placeras i rätt position i livmodern för optimal implantation och för att undvika tubal- och cervixgraviditeter. Det krävs väldigt lite för att sabotera detta.
SYSTEMISKA ORSAKER
Nja, det är de vanliga misstänkta här. Över 1/3 av kvinnorna i reproduktiv ålder är överviktiga och det påverkar deras reproduktiva funktion på alla nivåer, inklusive oocytens kvalitet och endometriens funktion. Graviditetsfrekvensen verkar också vara lägre när mannen är överviktig, även med normala spermieparametrar. Naturligtvis kan graviditeter vara betydligt mer riskfyllda när vår vikt ökar. Cigarettrökning är en annan modifierbar faktor som tycks ha sin främsta manifestation genom att förändra äggstockarnas funktion och oocyternas kvalitet. I studier av mottagare av äggcellsdonation minskade dock den kliniska graviditetsfrekvensen med en tredjedel, vilket tydligt tyder på en effekt även på livmoderslemhinnan. Det har också visat sig att passiv rökning minskar chanserna för en lyckad graviditet med över 50 %.
Sköldkörtelstörningar, vissa antikroppar och förhöjda prolaktinnivåer tycks inte påverka chanserna för graviditet genom assisterade reproduktionstekniker, t.ex. in vitro-fertilisering. D-vitaminbrist är vanligt och är viktigt att titta på eftersom den aktiva formen av D-vitamin utsöndras av livmoderslemhinnan och påverkar gener som är viktiga för implantation. De två största studierna (n=267, n=517) visar dock ingen effekt av D-vitamintillskott vid äggdonationscykler respektive euploida embryoöverföringar.
Sammanfattning
Embryon med onormala kromosomtal (embryonal aneuploidi) är helt klart den vanligaste orsaken till att IVF misslyckas, och har lett till utvecklingen av vår nuvarande metod för embryotestning. Det finns emellertid en rad andra problem som påverkar äggutvecklingen och embryots prestanda och som kan leda till att implantation av ett kromosomalt normalt embryo misslyckas. Även om vissa av dessa problem för närvarande ligger utanför vår kontroll, arbetar vi kontinuerligt för att ta itu med dem genom omfattande kunskap om och tillämpning av litteraturen, detaljerad patientutvärdering och oavbruten övervakning av våra laboratorier och tekniska färdigheter.