2) повышает уровень реактивных форм кислорода, но не влияет пагубно
3) снижает уровень перекисного окисления липидов и неблагоприятно влияет
4) снижает уровень перекисного окисления липидов, но не влияет пагубно
Атмосферная концентрация кислорода в инкубаторе составляет около 20–21%, тогда как в маточной трубе и полости матки эмбрион развивается при значительно более низком парциальном давлении кислорода, обычно соответствующем приблизительно 5% O₂ или диапазону 2–8%. При культивировании в условиях атмосферного кислорода в среде увеличивается образование активных форм кислорода (АФК), включая супероксид-анион, перекись водорода и гидроксильный радикал. При недостаточной антиоксидантной защите это приводит к окислительному стрессу и усилению перекисного окисления липидов клеточных мембран.
Повреждение липидного бислоя нарушает функцию мембран, митохондрий и межклеточных контактов эмбриона. Окислительный стресс также может вызывать повреждение ДНК, белков и веретена деления, изменять экспрессию генов и эпигенетические процессы. В результате ухудшаются дробление, формирование бластоцисты, качество клеток трофэктодермы и потенциальная имплантационная способность. Поэтому утверждение о том, что повышенное образование АФК не оказывает неблагоприятного влияния, неверно: физиологически необходимые сигнальные уровни АФК отличаются от их избыточной, цитотоксичной концентрации.
Использование пониженной концентрации кислорода в эмбриологическом инкубаторе имитирует условия репродуктивного тракта и обычно снижает окислительное повреждение. Однако защитный эффект зависит не только от состава газовой смеси, но и от стабильности температуры, pH, осмолярности, времени экспозиции среды вне инкубатора, качества масла и контроля летучих токсичных соединений. Таким образом, ключевым механизмом неблагоприятного действия атмосферного кислорода является усиление перекисного окисления липидов на фоне избыточной продукции АФК.
| Параметр | Атмосферный кислород | Пониженный кислород | Практическое значение |
|---|---|---|---|
| Концентрация O₂ в газовой фазе | Около 20–21% | Чаще около 5%, допустимый физиологичный диапазон примерно 2–8% | Пониженный уровень лучше соответствует условиям репродуктивного тракта |
| Образование АФК | Повышенное, особенно при длительном культивировании и освещении | Обычно более низкое | Избыточные АФК формируют окислительный стресс |
| Перекисное окисление липидов | Усилено; образуются токсичные альдегиды и другие продукты окисления | Снижено при адекватной антиоксидантной защите | Сохраняется целостность мембран и органелл эмбриона |
| Митохондриальная функция | Возможны повреждение дыхательной цепи, снижение синтеза АТФ и рост митохондриальных АФК | Меньше риск окислительного повреждения | Поддерживается энергетическое обеспечение дробления |
| Геном и эпигенетическая регуляция | Повышается риск повреждения ДНК и нарушений регуляции экспрессии генов | Риск окислительного повреждения ниже | Имеет значение для качества эмбриона и последующего развития |
| Эмбриологические исходы | Возможны замедление дробления, снижение качества бластоцист и имплантационного потенциала | Чаще наблюдаются более благоприятные показатели развития | Пониженная концентрация O₂ является стандартным подходом в современных программах ВРТ |
Контроль кислородного режима является частью системы оптимизации эмбрионального культивирования, а не изолированным параметром. Положительный эффект достигается только при одновременном контроле pH, температуры, осмолярности и состава среды. Снижение кислорода не устраняет все причины окислительного стресса, но уменьшает его вероятность и выраженность. Поэтому атмосферная концентрация O₂ рассматривается как фактор, повышающий перекисное окисление липидов и потенциально ухудшающий развитие эмбрионов.