In ons laboratorium hebben we een bevruchtingspercentage van 89,57% en een 2-cellig percentage van 87,38% bereikt met behulp van ICSI met epididymaal caudaal sperma bij muizen. Het geboortecijfer van nakomelingen na ET is ongeveer 42,50%. Opmerkelijk is dat alle bevruchtingspercentages, 2-celsnelheden en geboortecijfers van nakomelingen vergelijkbaar zijn met de niveaus die worden bereikt in menselijke ART, waardoor een uitgebreide simulatie van verschillende stadia van menselijke ART-technieken bij muizen mogelijk is. Nadere bijzonderheden zijn te vinden in tabel 1 en tabel 2. Er was geen significante fluctuatie in willekeurige bloedglucosespiegels tussen op natuurlijke wijze geboren muizen en ICSI-muizen tijdens het groei- en ontwikkelingsproces (Figuur 2). Mannelijke ICSI-muizen vertoonden echter gedurende het hele experiment continu hoge niveaus van nuchtere bloedglucose (Figuur 3), wat wijst op een verminderde nuchtere bloedglucosehomeostase. Interessant is dat vrouwelijke ICSI-muizen geen veranderingen vertoonden in vergelijking met de controlegroep. Bij GTT vertoonde de bloedglucosespiegel een significante verandering tussen mannelijke ICSI-muizen en de controlegroep (Figuur 4), en er was geen dergelijk verschil bij vrouwelijke muizen. Deze resultaten suggereerden dat de nakomelingen die met behulp van ICSI-technologie waren verkregen, mogelijk aan diabetes zouden kunnen lijden en dat de uitkomst verband hield met geslacht. Hoewel de vrouwelijke muizen het diabetesfenotype niet vertoonden, was het fenotype met overgewicht van zowel mannelijke als vrouwelijke ICSI-muizen consistent (figuur 5).
Met behulp van het hier beschreven protocol voor intracytoplasmatische sperma-injectie (ICSI) bereikten we hoge percentages bevruchting en embryoontwikkeling bij muizen. In een representatief experiment werd 89,57% van de eicellen bevrucht na ICSI, zoals blijkt uit de vorming van twee pronuclei. 24 uur na ICSI ontwikkelde 87,38% van de zygoten zich tot het 2-cellige embryostadium. Na embryotransfer naar ontvangende vrouwtjes was het geboortecijfer van levende pups 42,50% (positieve resultaten). Met behulp van het geoptimaliseerde intracytoplasmatische sperma-injectie (ICSI) protocol dat hier wordt beschreven, hebben we efficiënt nakomelingen gegenereerd uit eicellen en sperma van muizen. Belangrijk is dat een grondige karakterisering van ICSI-afgeleide dieren metabole verstoringen aan het licht bracht in de afwezigheid van grove ontwikkelingsstoornissen.
Vergeleken met natuurlijk gefokte controles, vertoonden mannelijke maar niet vrouwelijke ICSI-muizen een verminderde glucosehomeostase, wat blijkt uit verhoogde nuchtere bloedglucose (Figuur 3) en verminderde glucosetolerantie in intraperitoneale glucosetolerantietests (Figuur 4). Deze veranderingen kunnen het gevolg zijn van herprogrammeringstekortkomingen tijdens ICSI-gemedieerde bevruchting of subtiele genetische/epigenetische afwijkingen die zijn opgetreden tijdens spermamanipulatie.
Bovendien vertoonden zowel mannelijke als vrouwelijke ICSI-muizen een verhoogd lichaamsgewicht in vergelijking met controles (Figuur 5), wat wijst op een neiging tot obesitas. Hoewel de ICSI-techniek van muizen op betrouwbare wijze menselijke ICSI-uitkomsten modelleert, onderstrepen de waargenomen metabole fenotypes de noodzaak om de resultaten van ICSI-diermodellen voorzichtig te interpreteren. Uitgebreide evaluatie van groei, gezondheid en gedrag is absoluut noodzakelijk om de geschiktheid van ICSI-muizen voor stroomafwaartse toepassingen te bepalen.
Alles bij elkaar illustreren deze gegevens het nut van het ICSI-protocol van muizen om efficiënt nakomelingen te genereren voor studies, terwijl ze ook het belang benadrukken van een grondige evaluatie van fenotypische resultaten bij ICSI-afgeleide dieren. De seksespecifieke metabole afwijkingen die in dit voorbeeld worden waargenomen, onderstrepen de noodzaak van een zorgvuldige interpretatie van de resultaten van ICSI-muismodellen.

Figuur 1: Diagram van de bereiding van de schotel voor intracytoplasmatische sperma-injectie bij muizen. Het deksel van de celkweekschaal was verdeeld in een bovenste en een onderste helft. De bovenste helft bevatte druppeltjes van 10% polyvinylpyrrolidon oplossing voor het plaatsen van sperma. De onderste helft bevatte druppeltjes M2-medium voor het uitvoeren van de ICSI-procedure. Alle druppels werden afgedekt met minerale olie om verdamping te voorkomen. Deze schotelopstelling maakte de sequentiële overdracht van sperma en eicellen tussen PVP- en M2-druppeltjes mogelijk om het ICSI-proces mogelijk te maken. De gescheiden gebieden verhinderden het mengen van media tijdens de procedure. Afkortingen: ICSI = intracytoplasmatische sperma-injectie; PVP = polyvinylpyrrolidon. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Wekelijkse willekeurige bloedglucosespiegels bij natuurlijk gefokte controle- (n = 5) en ICSI-muizen (n = 5) tijdens de postnatale ontwikkeling. Bloedglucosespiegels werden wekelijks gemeten na een nacht vasten uit de staartader van controle- en ICSI-muizen met behulp van een glucometer. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. De statistische significantie werd beoordeeld met behulp van een tweezijdige ANOVA, ns, P > 0,05. Afkortingen: SEM = standaardfout van het gemiddelde; ICSI = intracytoplasmatische sperma-injectie; ns = niet significant; NM = natuurlijke paring. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Wekelijkse nuchtere bloedglucosewaarden bij natuurlijk gefokte controlemuizen (n = 7 voor mannetjes, n = 7 voor vrouwtjes) en ICSI-behandelde muizen (n = 7 voor mannetjes, n = 7 voor vrouwtjes) tijdens de postnatale ontwikkeling. Na een nacht vasten werden wekelijks de bloedglucosespiegels gemeten uit de staartader van nuchtere controle- en ICSI-behandelde muizen met behulp van een glucometer. Er werd waargenomen dat mannelijke ICSI-behandelde muizen, maar niet vrouwelijke, significant verhoogde nuchtere bloedglucosespiegels vertoonden in vergelijking met hun op geslacht afgestemde controles vanaf de leeftijd van 8 weken. De gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± SEM. De statistische significantie werd beoordeeld met behulp van een tweezijdige ANOVA, ns, P > 0,05, ***P < 0,001,****P < 0,0001). Afkortingen: SEM = standaardfout van het gemiddelde; ICSI = intracytoplasmatische sperma-injectie; ns = niet significant; NM = natuurlijke paring. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Intraperitoneale glucosetolerantietest bij natuurlijk gefokte controlemuizen (n = 5) en ICSI-behandelde mannelijke muizen (n = 5) op de leeftijd van 16 weken. Na een nacht vasten kregen de muizen een intraperitoneale glucose-injectie (2 g/kg lichaamsgewicht). De bloedglucosespiegels werden vervolgens 0, 30, 60 en 120 minuten na injectie gemeten. Mannelijke ICSI-behandelde muizen vertoonden significant hogere bloedglucosewaarden na 30, 60 en 120 minuten tijdens IPGTT in vergelijking met natuurlijk gefokte controles. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. Analyses werden uitgevoerd met behulp van tweerichtings-ANOVA. ns, P > 0,05. *P < 0,05. Afkortingen: IPGTT = Intraperitoneale glucosetolerantietest; SEM = standaardfout van het gemiddelde; ICSI = intracytoplasmatische sperma-injectie; ns = niet significant; NM = natuurlijke paring. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5: Bijhouden van het lichaamsgewicht van natuurlijk gefokte controlemuizen (n = 5 mannetjes, n = 5 vrouwtjes) en ICSI-behandelde muizen (n = 5 mannetjes, n = 5 vrouwtjes) van 4 tot 20 weken oud. Wekelijkse metingen toonden aan dat zowel mannelijke als vrouwelijke ICSI-behandelde muizen een significant verhoogd lichaamsgewicht vertoonden in vergelijking met hun op geslacht afgestemde controles, beginnend op de leeftijd van 8 weken. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. Analyses werden uitgevoerd met behulp van tweerichtings-ANOVA. P < 0,001. P < 0,0001. Afkortingen: SEM = standaardfout van het gemiddelde; ICSI = intracytoplasmatische sperma-injectie; ns = niet significant; NM = natuurlijke paring. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Eicellen | Zygoten | Bemestingspercentage (%) | 2-cel | Tarief van 2 cellen (%) | 4-8 cel | 4-8 cel tarief (%) | Kanton Morula | Morula tarief | Blastocysten | Tarief voor blastocysten |
| Cauda sperma ICSI1 | 90 | 84 | 93.33 | 76 | 90.48 | 72 | 85.71 | 69 | 82.14 | 64 | 76.19 |
| Cauda sperma ICSI2 | 80 | 72 | 90 | 62 | 86.11 | 59 | 81.94 | 53 | 73.61 | 46 | 63.89 |
| Cauda sperma ICSI3 | 60 | 50 | 83.33 | 42 | 84 | 37 | 74 | 32 | 64 | 28 | 56 |
| Totaal | 230 | 206 | 89.57 | 180 | 87.38 | 168 | 81.55 | 154 | 74.76 | 138 | 66.99 |
Tabel 1: Ontwikkelingsresultaten na ICSI bij muizen. Afkorting: ICSI = intracytoplasmatische sperma-injectie.
| Nee. | Nee. van de teruggeplaatste embryo's | Nee. van de geboorte (%) | Mannelijk | Vrouwelijk | Geboortecijfer (%) |
| 1 | 6 | 3 | 3 | 0 | |
| 2 | 6 | 1 | 1 | 0 | |
| 3 | 5 | 2 | 0 | 2 | |
| 4 | 8 | 4 | 2 | 2 | |
| 5 | 8 | 2 | 1 | 1 | |
| 6 | 7 | 5 | 3 | 2 | |
| Totaal | 40 | 17 | 10 | 7 | 42.5 |
Tabel 2: Geboorte-uitkomsten na baarmoedertransplantatie van ICSI-muizenembryo's. Afkorting: ICSI = intracytoplasmatische sperma-injectie.