…胚胎發育 氧氣濃度 試管嬰兒 胚胎培養 看評論

氧氣濃度夠?不夠?

{由於在人體內輸卵管以及子宮的氧氣濃度和現行使用的培養箱氧氣濃度是不一樣的,應該如何調整培養箱氧氣濃度,對於胚胎培養最有幫助。}

更新時間:2018-08-17 by Lleyton

今年(2017)的台灣生殖醫學會年會Taiwanese Society for Reproductive Medicine (TSRM),舉辦在台中的金典酒店。這次報告的內容相當豐富,收穫非常多。

其中Catherine Racowsky博士的演講另我難忘。Dr. Racowsky探討的是人工的培養箱中氧氣濃度以及子宮腔內實際氧氣濃度的比較。在1993B. Fischer就已經做過體內氧氣濃度的動物實驗。Dr. Fischer實驗的其中一種動物是恆河猴。在恆河猴的實驗裡測到輸卵管的氧氣濃度在月經週期的各時期大概落在4%-7%,而在子宮中的氧氣濃度更低,大概在1. 4%-2%之間,如下圖Fig.1所示。


目前實驗室培養箱的氧氣濃度是設定在5%。一直以來科學家對於培養環境的氧氣濃度都有一些爭議。有些人認為在一般大氣壓的氧氣濃度(20%) 是沒有問題的,但是另一派的科學家卻持著相反的意見。

這次在生殖醫學年會帶給我們演講的Dr. Racowsky除了他自己的演講主題之外,另外又探討這個問題,但由於實驗數據尚未完全,所以還沒有在這個年會為這個主題準備一個完整的演講。

回顧文獻顯示,這個議題一直正在被討論著,比較常被討論的壓力是以實驗室培養箱常使用的5%氧氣濃度跟一般大氣的20%氧氣濃度。但是越來越多人在討論實驗室培養箱的氧氣濃度跟實際子宮內的氧氣濃度。

今年發表的回顧論文Oxygen tension in embryo culture: does a shift to 2% O2 in extended culture represent the most physiologic system? 也闡述了一些整理結果。根據1993年對於生物體內輸卵管以及子宮腔內的氧氣濃度是不同的,在自然懷孕的個體中,精子和卵子是在輸卵管相遇結合,受精之後開始往子宮腔移動,並且著床,氧氣濃度變化如上圖

這篇論文整理出來的結果認為,隨著胚胎培養的過程來轉換氧氣濃度比較有助於胚胎發育,因為隨著胚胎的發展,胚胎的用氧量會逐漸上升,如果這時能夠調整氧度濃度,降低氧化壓力對於胚胎的發育會有助益。

引用論文

1.  B. Fischer and B. D. Bavister, et al. Oxygen tension in the oviduct and uterus of rhesus monkeys, hamsters and rabbits. Journal of Reproductive and Fertility (1993) 99,673-679

2. Scott J. Morin,et al, Oxygen tension in embryo culture: does a shift to 2% O2 in extended culture represent the most physiologic system? J Assist Reprod Genet

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  1. 大氣主要氣體組成為78%氮氣、20%氧氣、0.9%氬氣以及0.04%二氧化碳,但子宮環境與外界的溫度、氣體濃度....大不相同,且卵子/胚胎對環境的變動極為敏感,所以在培養過程中我們會將卵子/胚胎放置在培養箱裡-寶寶回母體前的第一個家,設定376%CO2(調控PH)5%O2,並在這5-7天的培養過程中盡量減少培養箱環境與溫度的變動,讓寶寶安穩的發育長大。 
  2. Dr. Racowsky以異常受精卵及客戶的廢棄胚胎進行實驗,發現第三天後培養在2%氧氣的胚胎,其停止發育的比例較低且囊胚率較好,所以Dr. Racowsky認為胚胎培養的過程中轉換氧氣濃度(更近於自然狀態的輸卵管及子宮濃度)確實是有助於胚胎發育;另有加拿大的學者分別以5%3.5%氧氣培養比較,發現5%氧氣的組別有較高的囊胚率及懷孕率,推論是因為第三天後(融合後)的胚胎發育需要較多的氧氣。

  3. 究竟什麼樣的設備、方式、條件能培養出最多染色體正常的胚胎? 在實驗室裡每步驟的作業動作或許看似一樣,但面對一顆顆不會完全一樣的卵子/胚胎,胚胎師們的觀察力與經驗微調才是致勝關鍵,從過往的20%到現在的5% (卵子)/4.5% (胚胎),我們對於胚胎發育的探索永無止息,國際間也有許多團隊針對此議題不斷提出研究看法,未來我想朝向階梯式培養亦是必然的趨勢,讓我們拭目以待。