Dall embrione all adulto: aspetti biologici e dati scientifici

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1 Vita prenatale: inizio di un viaggio Torino, 14 giugno 2014 Dall embrione all adulto: aspetti biologici e dati scientifici Dott.ssa Clementina Peris Genetica e epigenetica Lo studio della trasmissione delle informazioni contenute nei geni e provenienti dai due genitori costituisce la genetica, mentre l epigenetica costituisce lo studio degli eventi che sono sovrimposti ai geni e ne modificano l espressione. Oggi si sa che è l ambiente a modificare l espressione del genoma: cioè i geni possono rispondere all ambiente in cui si trovano modificando la loro espressione e dando così origine in condizioni diverse a diverse espressioni fenotipiche di uno stesso genotipo. 1

2 Genotipo e fenotipo ovvero come si parte e come si arriva Ciò che è scritto nel DNA è scritto, ma non tutto è letto Ciò che è scritto costituisce il genotipo Ciò che è letto costituisce il fenotipo. Nel viaggio della vita prenatale, quindi postnatale, è cruciale per l impostazione del programma non solo come si parte (con quale patrimonio genetico), ma soprattutto come (con quale impostazione epigenetica) si arriva, ovvero quale e quanta parte del DNA è letto e tradotto in informazioni utilizzate Intrauterine programming of adult disease Barker DJ Mol Med Today 1995: 1: Da studi epidemiologici si è riscontrata una correlazione tra basso peso alla nascita e ipertensione, malattie cardiovascolari, diabete di tipo 2 da adulti. La correlazione tra crescita fetale compromessa e aumento di resistenza periferica all insulina è stata riscontrata in più popolazioni di razze diverse e attribuita a una risposta programmata alla malnutrizione intrauterina. 2

3 Developmental origins of health and diseases Barker DJ. E Clark PM., Rev Reprod 1997; 2: Indipendentemente dallo stadio di sviluppo embrionale e fetale, un inadeguato apporto nutrizionale comporta in età adulta ridotta tolleranza al glucosio, maggior incidenza di patologia coronarica e obesità. Per l embrione e il feto si tratta di sopravvivere in utero a breve termine: cercano di minimizzare il danno, se vanno incontro a condizioni subottimali, attraverso modificazioni epigenetiche adattative. Ciò risulta controproducente a lungo termine, se le condizioni di ristrettezza non si mantengono in seguito nella vita postnatale. Epigenetic epidemiology of the developmental origins hypothesis Waterland RA., Annu. Rev. Nutr. 2007; 27: Nel deficit di crescita intrauterino (IUGR),qualunque sia la causa, il feto, che va incontro a deficit di apporto di ossigeno, glucosio e aminoacidi, mentre aumenta la quota di trigliceridi, ridistribuisce le scarse risorse al cervello, alle surrenali e al cuore, mentre gli altri organi e tessuti crescono in modo asimmetrico. Questa ridistribuzione esita in minor massa muscolare e in maggior quota di adipe che persiste fino alla vita adulta, comportando una diminuita sensibilità all insulina e aumento degli indici di infiammazione. Ciò avviene attraverso meccanismi di tipo epigenetico. 3

4 Come l ambiente prenatale influenza la salute successiva Tutto ciò che costituisce un insulto nutrizionale, in eccesso o in difetto di macronutrienti, ha lo stesso effetto in gravidanza, poiché il feto adotta un unico tipo di risposta allo stress. Tutti i nati sono espressione della madre, cioè l ambiente da cui trae origine e nutrimento: in caso di stato infiammatorio e stress ossidativo eccessivo della madre il cuore del feto ha meno miociti (ma possono essere più larghi), il rene ha meno nefroni, c è minor quota di muscolo scheletrico e il pancreas ha meno ß cellule, gli adipociti sono più larghi. Una buona parte di un sano invecchiamento comincia nell utero, tanto che lo stato di una placenta alla nascita è in grado di predire il futuro benessere o meno metabolico e cardiovascolare per tutta la vita Thornburg KL e al., 2010; Couzin-Frankel J., Science, 2013; Lakshmy R., 2013 Come l ambiente prenatale influenza la salute successiva Un certo livello di plasticità epigenetica, cioè la possibilità di mutare alcune istruzioni di lettura del DNA, continua per tutta la vita e un marcatore epigenetico dannoso può verosimilmente essere inibito da una dieta ricca di fitocomposti naturali benefici, ma il timing di un insulto nutrizionale è strategico, in quanto un alterazione epigenetica, che avvenga durante lo sviluppo embrionale e condizioni lo sviluppo placentare, avrà un impatto molto maggiore sulla condizione epigenetica globale, dato che continuerà ad essere trasmessa lungo ripetute divisioni mitotiche alle successive cellule staminali, somatiche e germinali. 4

5 Come l ambiente prenatale influenza la salute successiva Il peso alla nascita è un indice di disponibilità di nutrienti per il feto e in particolare di adeguatezza placentare. Il basso peso alla nascita è indice di inadeguatezza placentare, correla col rischio di sindrome dismetabolica (Thompson JA e Regnault TR, 2011; Lakshmy R, 2013) Nel mondo si stima il 9,55% dei nati a termine sia di basso peso e l 1,2% di peso molto basso, la maggior parte in paesi in via di sviluppo (UNICEF e WHO, report 2004). In realtà nel mondo occidentale i nati sottopeso (circa il 7%) continuano ad aumentare, soprattutto per il ricorso alla PMA (26% delle gravidanze da PMA) e alle gravidanze in età avanzata: bisogna dunque individuare nuovi (o ritornare ai vecchi?) interventi terapeutici per prevenire il danno dismetabolico insito nel basso peso alla nascita dovuto a inadeguatezza placentare per la salute delle future generazioni Riproduzione efficiente = Infiammazione ben controllata L infiammazione è una fondamentale risposta di adattamento alla ricerca di omeostasi funzionale - cellulare o tissutale. Oltre a intervenire in processi patologici importanti, quali la difesa da agenti patogeni, il rimodellamento e la riparazione tissutale, è anche alla base dei processi fisiologici, quali, ad esempio, la regolazione del metabolismo e la riproduzione. La funzione riproduttiva, per realizzarsi pienamente e con esito in salute di madre e neonato, necessita di uno stato infiammatorio ben sincronizzato e controllato che si realizza appieno solo in condizioni, ovviamente permittenti, in presenza di equilibrio di apporto nutrizionale 5

6 Riproduzione efficiente= infiammazione ben controllata = nutrizione adeguata Infatti uno stato nutrizionale inadeguato in fase preconcezionale, periconcezionale, in gravidanza e allattamento, può arrivare con progressivi livelli di gravità a modificare le biomolecole, proteine e membrane lipidiche, dell oocita, dell embrione, della placenta e del feto, attraverso la produzione di citochine infiammatorie e quindi di radicali liberi dell ossigeno (ROS) con successivo danno cellulare e mantenimento di stress ossidativo+stato proinfiammatorio eccessivo e/o intempestivo modificazioni epigenetiche del DNA L inadeguata nutrizione può quindi esitare in alterazioni che dipendono dal periodo di sviluppo dell organismo e dal tipo di stimolo e in seguito condizionare lo sviluppo di patologie a lungo termine (asma, allergie, patologie cardiovascolari, diabete di tipo 2, depressione, alterazioni comportamentali), alterazioni che possono essere trasmesse a generazioni future (figli e nipoti) anche attraverso la linea germinale. Dall oocita all embrione e al feto Studi su bovini indicano che una dieta ricca in grassi inizialmente altera la funzionalità delle cellule della granulosa, che li accumulano all interno, mentre l ac. oleico rimane a disposizione dell oocita (Aardema H. e al., 2013). Se persiste un elevato livello plasmatico di NEFA, come avviene in caso di bilancio energetico negativo e di disturbi metabolici come l obesità e il diabete di tipo 2, il danno viene trasferito all oocita e da questo all embrione che ne deriva, attraverso l espressione alterata dei geni che controllano i processi ossido/riduttivi (Igosheva N e al., 2010). In particolare negli embrioni vengono sovraespressi i geni relativi alla sintesi di ac. grassi e alla loro ossidazione (Van Hoeck V e al., 2013) 6

7 Dall oocita all embrione e al feto Il danno, già evidente a livello oocitario, si trasferisce quindi dall embrione alla placenta e poi al feto nel corso di tutta la gravidanza, al neonato e infine all adulto. In modelli murini obesi una dieta ricca in grassi determina anomalie a tre livelli: 1 ) maggiore aneuploidia degli oociti ( aborto); 2 ) anomalie epigenetiche di embrioni ( aborto); 3 ) ritardo di crescita fetale e anomalie di sviluppo del cervello. Queste, in base a esperimenti di transfer embrionario, non sono dovute all ambiente endouterino, ma a difetti che insorgono prima dello stadio di blastocisti. (Luzzo KM e al., 2012) Riproduzione, nutrizione e infiammazione: carenze e eccessi Una carenza proteica o di arginina o di ac. grassi omega-3 altera la funzionalità e lo sviluppo placentare, altera quindi la crescita fetale e predispone a iperattività bronchiale con esito in asma (Rebelato HJ e al., 2013; Wu g e al., 2013; Jones ML e al., 2013; Pike KC e al., Sci. Rep. 2014; 4: 4705). Una dieta ricca in grassi e zuccheri riduce la crescita placentare e anche fetale, poi i feti crescono in utero rapidamente per sovraespressione di fattori di crescita (Sferruzzi-Perri AN e al., 2013) e dei meccanismi di trasporto del fruttosio e del glucosio, che persistono sovraregolati dopo la nascita (Regnault TRH e al., 2013). Allora si evidenzia anche l alterazione dei meccanismi di ricompensa a livello mesolimbico (Ong ZY e al., 2011) 7

8 Malnutrizione materna e danno riproduttivo a lungo termine Bernal AB e al., PloS One 2010; 5(12) e15558 Una malnutrizione materna (MM) comporta insufficienza placentare e neonate sottopeso. Queste anticiperanno la pubertà (come in caso di eccesso alimentare materno), ma avranno un minor numero di follicoli pre-antrali, sia per MM durante la gravidanza che durante l allattamento, mentre i follicoli secondari saranno ridotti come numero solo se la MM persiste per gravidanza e allattamento. Ciò si accompagna a un aumento di stress ossidativo a livello ovarico, sommato a competenza antiossidante compromessa, con danno telomerasico a carico delle cellule della granulosa e dei precursori degli oociti, cioè riserva ovarica ridotta nella neonata (Hallows SE e al., 2012) Maternal nutrition at conception modulates DNA methylation of human metastable epialleles Dominguez-Salas P. e al.,nat. Commun. 2014; 5: 3746 Non solo un bilancio energetico negativo o in eccesso, ma anche un apporto inadeguato di micronutrienti costituisce un danno alla competenza dell oocita e dell embrione. Micronutrienti critici, coinvolti nella metilazione del DNA (ac. Folico, vit. B2, B6, B12, metionina, colina, betaina..) influenzano la riprogrammazione epigenetica, con conseguenze a lungo termine sulla vita del concepito, dato che la metilazione del DNA è influenzata dalla concentrazione di questi micronutrienti nel plasma materno periconcezionale. 8

9 The periconceptional period, reproduction and long-term health of offspring: the importance of one-carbon metabolism Steegers-Theunissen RPM e al., Hum. Reprod Update 2013; 19: Disturbi nel ciclo dell ac. folico sono associati a danno riproduttivo, anche malformativo, in particolare in caso di carenza di ac. folico e Vit. B12. Si è riscontrato che anche le tecniche di Procreazione Medicalmente Assistita (PMA) influiscono sul fenotipo di gameti e embrioni attraverso alterazioni del metabolismo dei folati, predisponendo a patologie successive. Ciò indica quanto meno la necessità di adeguamento delle procedure e dei mezzi di coltura in PMA. Cosa fare allora in caso di sterilità? Uno stile di vita inadeguato, in particolare per quanto riguarda l alimentazione, può costituire rischio di sterilità: fattori correlati sono il sotto- e il sovrappeso, l obesità per le donne come per gli uomini, il consumo eccessivo di alcoolici, l eccesso di attività fisica combinato con un inadeguato apporto energetico. In un campione di coppie sterili (in Germania) il 7,3% delle donne è sottopeso e il 25% sovrappeso o obese (oltre 50% per gli uomini), mentre il 22% delle donne (meno gli uomini) pratica attività sportiva per più di 4,5 ore alla settimana: la conoscenza dell impatto della nutrizione sulla fertilità è inadeguata nella coppia, e inoltre non indagata dagli operatori sanitari che se ne occupano Schilling K. e al., Arch Gynecol Obstet 2012; 286:

10 Riproduzione efficiente= infiammazione ben controllata = nutrizione adeguata La fertilità non è né gratuita né casuale: comporta un costo energetico, ma necessita anche di equilibrio metabolico. In assenza di questo equilibrio, insorge sterilità attraverso processi alterati della bilancia ossido/riduttiva e dell equilibrio pro/antiinfiammatorio a ogni livello dell apparato riproduttivo della coppia. La gravidanza comunque insorta può esitare, per queste stesse stesse ragioni, in aborto, anche ripetuto, in patologia della gravidanza (diabete, ipertensione, preeclampsia), in parto prematuro o basso peso alla nascita. Questo tipo di problematica riproduttiva oggi paradossalmente e non per carenze alimentari prevale nelle società occidentali. Qui oggi la sterilità, nonostante il benessere, ha maggiore incidenza (3,5%-16,7%) rispetto ai paesi in via di sviluppo (6,9%- 9,3%), dove prevalgono le infezioni quale causa di sterilità Boivin J. e al., Hum. Reprod. 2007; 22: Dietary patterns and difficulty conceiving: a nested case-control study Toledo E. e al., Fertil. Steril. 2011; 96: Sono stati identificati due stili di alimentazione: il tipo mediterraneo e il tipo occidentale. Più alta probabilità di fertilità è stata riscontrata nelle donne con la maggiore aderenza alla alimentazione di tipo mediterraneo. Inoltre lo stile generale di alimentazione ha un maggiore effetto biologico che un particolare alimento. 10

11 Sterilità? Quale strategia riproduttiva? In campo riproduttivo il nostro intervento prioritario al fine della tutela della salute delle future generazioni dovrà essere clinico (centrato sullo stile di vita) o tecnologico? You are what you eat and so are your children Vanhees K. E al., Cell. Mol. Life Sci. 2014; 71: Una dieta squilibrata in macronutrienti rispetto alla spesa energetica, ma anche in micronutrienti, sia nell uomo che nella donna ha effetti a lungo termine sulla salute della prole, ma l esposizione prenatale a alimenti protettivi (ad es., antiossidanti nella dieta) risulta in minor danno ossidativo e degenerazione tumorale da adulti. 11

12 Procreazione Medicalmente Assistita (PMA) come terapia? Nella PMA, in tutte le sue applicazioni, al rischio insito in alcune tipi di sterilità femminile (ad es., obesità, età avanzata) e maschile (ad es., aneuploidie spermatiche, frammentazioni del DNA) si sommano l iperstimolazione ovarica, la manipolazione in vitro di spermatozoi e oociti, la crescita in coltura in vitro degli embrioni. Tutte queste situazioni costituiscono, ognuna a modo suo, ulteriori fattori di rischio in quanto di per sé causano alterazioni epigenetiche Epigenesi embrionaria Ogni embrione e feto possiede un elevato livello di plasticità epigenetica nella vita intrauterina (e poi postnatale) e questo fondamentale meccanismo di differenziazione esita nella ricchezza della nostra diversità, addirittura in caso di gemelli omozigoti. Questo processo epigenetico avviene ad alto costo, comunque a un costo più elevato, esita infatti in significativamente maggior rischio di salute, se la gravidanza insorge in seguito ad applicazione di tecniche di PMA, dato che ciò comporta alterazioni epigenetiche embrionali e placentari Nelissen EC e al, 2013; Lou H e al.,

13 EPIGENETIC and ART el Najj N. e Haaf T., Fertil. Steril., 2013; 99: To the extent of present knowledge, human ART is not associated with a dramatic increase of medically relevant epimutations and imprinting disorders in the resultant children. However, there may be statistically significant differences in the methylation patterns between ART and non-art groups. Although the observed differences were usually within the normal range of methylation variation among individuals, ART or factors associated with parental infertility can have effects on the epigenome of the offspring. Because epigenetic changes are estimated to occur 100 1,000 times more frequently than genetic DNA mutations, their contribution to phenotypic variation and disease susceptibility is largely underestimated. Currently, there are at least two black boxes in human ART. First, we do not know how many ART attempts fail due to epigenetic problems in the germ cell(s) or early embryo. Clearly, chromosome abnormalities are not the only cause for early embryo and fetal loss. Second, it is increasingly clear that early life conditions can have long-lasting effects on the health of the individual. Individuals who were conceived during a famine period showed methylation changes in the imprinted growth factor IGF2 and other medically relevant genes more than 60 years later. At the same time, these individuals suffered from increased risks for obesity, coronary artery disease, accelerated cognitive aging, and schizophrenia. If the maternal diet in the periconceptional period has such long-lasting phenotypic consequences, we cannot neglect possible effects of ART on disease susceptibilities later in life. Long-term epidemiologic studies of metabolic, cardiovascular, neurodevelopmental, behavioral, and other complex diseases/phenotypes in ART-conceived children, adolescents, and adults are urgently needed. In this light, it is important that medical records also include information on parental infertility, mode of conception, and, in the case of ART, which protocols have been used. In humans it is difficult to estimate the contribution of parental infertility versus ART to the known risks (i.e., low birth weight) for ART newborns/children. It is even more difficult to define which specific techniques and culture conditions are better or worse. The many elegant studies in different animal models and the temporal coincidence with maternal imprint establishment suggest that IVC of oocytes and superovulation can have effects on the epigenome of the derived embryos/offspring. In contrast, epimutations in sperm may be largely associated with impaired paternal fertility. Again, animal experiments and the coincidence with crucial reprogramming processes after fertilization argue in favor of adverse effects of suboptimal embryo culture. From an epigenetic point of view, manipulation of oocyte and embryo should be restricted to a minimum, or the advantage of a specific technique (e.g., selection during embryo culture and blastocyst transfer) must outweigh negative epigenetic effects (e.g., during extended embryo culture). Unfortunately, so far many decisions in human ART cannot be based on evidence, because conclusive studies are missing. Long-term and transgenerational effects of in vitro colture on mouse embryos Calle A e al., Theriogenology 2012 Use of a mouse in vitro fertilization model to understand the developmental origins of health and disease hypothesis Feuer SK e al., Endocrinology 2014 Non solo le modificazioni epigenetiche dovute alla coltura in vitro causano severe alterazioni nell espressione dell mrna embrionale associate con riduzione di qualità embrionaria, ma pure persistono comportando in età adulta patologie fisiche e neurocomportamentali e vengono anche trasmesse alla prole. Questi studi dimostrano che l embrione è danneggiato proprio dalla coltura in vitro attraverso diffuse alterazioni dell omeostasi metabolica con stress ossidativo di sistema e disfunzione mitocondriale che esitano in obesità e diabete in età adulta. 13

14 Sterilità? Quale strategia riproduttiva? Nella PMA la stimolazione ovarica di per sé, la coltura in vitro, la sua durata alterano la bilancia ossidativa/infiammatoria e quindi i processi epigenetici in momenti cruciali per lo sviluppo dell embrione e della placenta, in particolare quelli che regolano l attività metabolica e i processi di translazione e trascrizione (Gad A e al., 2011; Feuer SK e al., 2014). In alcuni casi il cambio di espressione genica risulta semplicemente in plasticità nello sviluppo dell embrione. Invece in caso di alterazione di geni essenziali si manifestano importanti conseguenze (Lucas E, 2013) Bisogna continuare a monitorare la salute dei bambini nati da PMA, proprio perché è già noto il maggior rischio malformativo e di salute a breve, ma soprattutto a lungo termine (Kansai Kaira S e Barnhart KT, 2011; TurKer G e al., 2013; Farhi A 2013; Nelissen EC e al., 2013; Hart R e Norman RJ, 2013, The Evidence-Based IVF Group, 2014) Sterilità e infiammazione Quale strategia riproduttiva? Patologie placentari e fetali sottopeso Obesità diabete di tipo 2 CVD Sterilità da disovularietà sotto-e sovrappeso Neonato normopeso e prognosi di salute Sterilità da disovularietà sotto- e sovrappeso Infiammazione stress ossidativo Ulteriori alterazioni epigenetiche Presenza di infiammazione stress ossidativo Ristabilimento regolare epigenesi Infiammazione di basso grado e stress ossidativo Procreazione Medicalmente Assistita Ovulazione e gravidanza spontanea Correzione squilibrio nutrizionale 14

15 RISCHI documentati per i NATI da TUTTE LE PROCEDURE di PMA Problemi perinatali (prematurità, mortalità e morbilità perinatale, verosimilmente anche per le alterazioni epigenetiche placentari) Obesità, CVD, diabete tipo 2, depressione, ritardo mentale, autismo (ICSI) in età infantile e adulta Malformazioni (genito-urinarie, cardiovascolari, gastrointestinali, muscolo-scheletriche) Alterazioni epigenetiche rare (Sindrome di Beckwith- Wiedemann, S. Angelman, S. Goldenhar) Rischi specifici per ICSI (ipospadia, ereditarietà ) Rischi specifici per micromanipolazioni e colture (stadio di blastocisti, maturazione in vitro ) Rischi tumorali in bambini (leucemie, rabdomiosarcomi, epatoblastomi ) RISCHI da PMA ETEROLOGA Oltre a tutti i problemi già identificati per la PMA in generale: Problemi psicologici per PMA di I e II livello Gravidanze a rischio per ricevente e neonato : TC, ipertensione, preeclampsia, diabete, emorragie postpartum; sottopeso, ricovero in terapia intensiva, patologie respiratorie, mortalità perinatale, malformazioni Shrim A. e al., J. Perinat. Med. 2010; 38: Taqlauer ES e al., Placenta 2013; 34: Considerando che la tecnica di ovodonazione costituisce a tutti gli effetti un allotrapianto: Rischi a breve e a lungo termine per donatrici e madri surrogate Rischi a lungo termine (autoimmuni?) per riceventi Rischi a lungo termine (autoimmuni?) per bambini 15

16 Costi a carico dei neonati da PMA PMA di per sé ha influenza su complicanze perinatali e sulla salute dei nati (il che comporta maggiore ospedalizzazione e morbilità), anche per condizioni create dalla superovulazione e per lo sviluppo in terreni di coltura, dato che le attuali formulazioni non sono ancora ottimali per embrioni umani e generalmente non ne sono note le composizioni. E ancora troppo presto per escludere importanti implicazioni di salute a lungo termine dei nati (già evidenziate in più studi) e questo renderebbe prioritario approfondire la questione dei mezzi e dei tempi di coltura in PMA, anche con un approfondito follow-up dei parametri di salute dei bimbi nati da PMA. Pinborg A e al., Hum. Reprod. Update 2013; 19: Nelissen EC e al., Hum. Reprod. 2013; 28: Sunde A. e Balaban B., Fertil. Steril. 2013; 100:310-8 De Waal E. e al., Biol. Reprod Feb 6;90(2):22. In vitro culture increases the frequency of stochastic epigenetic errors at imprinted genes in placental tissues from mouse concepti produced through assisted reproductive technologies. Con la PMA sono nati circa 5 milioni di bambini. Valutando il benessere di questi bambini, c è crescente preoccupazione circa la sicurezza di queste procedure dovuta a aumentata incidenza di anomalie epigenetiche, nascite premature e basso peso dei neonati. In esperimenti su animali, le placente dei feti concepiti con IVF mostrano un significativo aumento di vari tipi di difetti epigenetici nei tessuti placentari che derivano da processi casuali. Pertanto è necessario migliorare i processi per minimizzare l incidenza di errori epigenetici placentari casuali. Ma è anche necessario monitorare le gravidanze e i neonati, perché pochissimi studi seri riportano gli esiti su madri e neonati (Braakhekke M. e al., Hum. Reprod e-pub) 16

17 Epigenetic Risks related to assisted reproductive technologies: short- and long-term consequences for the health of children conceived trough assisted reproduction technology: more reason for caution? Thompson JG e al., Hum. Reprod. 2002; 17: Vi è considerevole evidenza che dimostra come la tecnica di IVF applicata ai gameti e agli embrioni può causare danni epigenetici che conducono ad alterato sviluppo fetale..noi concludiamo che la modificazione epigenetica è piuttosto da intendere come componente di un più vasto modello causale che collega i fattori di stress ambientale (coltura in vitro) con le perturbazioni del fenotipo attraverso modificazioni dell espressione genica sia epigenetica che trascrizionale. Tutte insieme queste considerazioni sottolineano la necessità di un intenso monitoraggio a lungo termine della salute dei bambini e degli adulti nati attraverso pratiche di PMA. Questi studi sono di fondamentale importanza, nonostante la difficoltà insita; fino al loro completamento le procedure di PMA rimangono una serie di esperimenti in corso. Metabolism of the preimplantation embryo: 40 years on Leese HJ, Reproduction 2012; 143: I progressi per aumentare il successo della IVF sono stati assolutamente inferiori al previsto sia per le difficoltà metodologiche insite sia per la bassa priorità assegnata alla ricerca in sterilità, con sviluppi definiti piuttosto dal progresso tecnico rispetto a quello scientifico. Oggi siamo quasi completamente ignoranti del metabolismo dell embrione in situ (tuba e utero), mentre la comprensione della trasduzione del segnale all interno dell embrione è in fase infantile così come il dialogo tra l embrione in coltura e con la madre in vivo: tutto ciò che sappiamo da tanto tempo è la superiore qualità degli embrioni concepiti in vivo 17

18 Are we overusing IVF? The Evidence based IVF Group British Medical Journal 2014; 348: La mancanza di volontà di farci domande sull effettivo successo della PMA previene il progresso. Non c è interesse nel finanziare studi a lungo termine sulla sicurezza intesa come salute. La PMA è progredita nel mondo come un industria che genera guadagno e che dà valore ai soldi impiegati più in termini di ritorno immediato in gravidanze e nascite che di salute a lungo termine delle madri e dei bambini. Dato l aumento del ricorso alla PMA, è l ora di mettere in connessione la regolazione della pratica con la necessità di acquisire conoscenza sulla miglior pratica e sulla sicurezza a lungo termine. Are we overusing IVF? The Evidence based IVF Group British Medical Journal 2014; 348: Come società siamo di fronte a una precisa scelta. Possiamo continuare a offrire un accesso precoce all IVF e non basato sull evidenza alle coppie con problemi di fertilità o seguire un percorso che ci mette alla prova per poter documentare che i nostri interventi sono efficaci e sicuri e inoltre ottimizzare le procedure di IVF. Noi dobbiamo sentire il dovere verso tutte le coppie subfertili e i loro potenziali figli di usare la IVF con giudizio e di dare la sicurezza che per prima cosa non stiamo facendo loro del male. 18

19 Are we overusing IVF? The Evidence based IVF Group British Medical Journal 2014; 348: Il ricorso alla IVF si è espanso negli ultimi due decenni fino a abbracciare un ampia gamma di indicazioni, compresa la sterilità inspiegata. Vi è evidenza molto debole sull utilità della IVF in alcune delle nuove indicazioni. Gli esiti in termini di salute dei bambini nati con IVF sembrano essere più poveri di quelli concepiti naturalmente. Abbiamo bisogno di saper valutare quali coppie hanno una ragionevole possibilità di concepimento spontaneo Per quelle che necessitano di aiuto, l efficacia e la sicurezza in termini di salute dell IVF dovrebbero essere nuovamente investigate Epigenetic status in the offspring of spontaneous and assisted conception Whitelaw N. e al., Hum. Reprod., e-pub May 8, 2014 I rischi seri finora evidenziati da PMA sono relativamente poco frequenti, ma la preoccupazione consiste nel fatto che noi non conosciamo le basi biologiche di queste associazioni e quindi non siamo in grado di prevenire alcun altro tipo di problema di cui possono essere il presagio quando i milioni di bambini nati diventeranno adulti. C è bisogno di una più profonda comprensione del ruolo dell epigenetica nella sterilità e delle possibili conseguenze a lungo termine dei trattamenti per la fertilità per la salute e la fertilità delle future generazioni 19

20 Biological memories of past environments Epigenetic pathways to health disparities Thayer ZM e Kuzawa CW Epigenetics 2011; 6: Da un punto di vista sociale, la nozione che l ambiente nutrizionale durante periodi critici per lo sviluppo dell individuo ne modifica la salute futura ha importanti ricadute sul tentativo di migliorare la salute delle prossime generazioni. Non solo la nutrizione, ma anche lo stress psicosociale vissuto dalla madre (anche dal padre) e il grado di inquinamento ambientale modificano l assetto epigenetico, quindi oggi migliorare la salute futura comporta attenzione globale a tutti questi aspetti, che sovrapponendosi potrebbero comportare una sorta di bomba a orologeria sociale. Urge inoltre arrivare a comprendere il potenziale di reversibilità dei dannosi effetti di agenti stressogeni già sperimentati dalle attuali generazioni. Biological memories of past environments Epigenetic pathways to health disparities Thayer ZM e Kuzawa CW Epigenetics 2011; 6: La nozione che i geni sono regolati dalla memoria biologica delle esperienze acquisite precocemente nella nostra vita (come oociti, embrioni, feti e neonati) e anche nella vita dei nostri recenti progenitori serve come alternativa potente atta a innescare strategie comportamentali per risolvere i problemi derivanti da disparità di salute, molto meglio rispetto al modello del determinismo genetico che invece predomina a livello di conoscenza pubblica. Servono nuove strategie pubbliche per tutelare la salute piuttosto che semplicemente aggirare i problemi, dato che molti studi hanno puramente identificato effetti negativi a lungo termine invece di contribuire ad eliminarli. 20

21 Diritto a nascere sani? Odierno paradosso! Da molti anni ormai e sempre più frequentemente i dati tratti dai più seri studi scientifici ci avvisano di quanto sia meglio per la salute delle generazioni future trattare la sterilità attraverso modificazioni dello stile di vita, se si procede a PMA farlo con stimolazioni soffici, con le minori manipolazioni possibili (compresa la crioconservazione), evitando l ICSI inutile, trasferendo l embrione il prima possibile: è questa oggi la nostra prassi o almeno il nostro trend? A giudicare dai mass-media no ma speriamolo e comunque pretendiamolo! I DATI in PMA Infine, per avere una stima corretta della situazione attuale, alcuni dati tratti dall ultima relazione 2013, relativi al 2011, del Ministro della Sanità circa l applicazione delle tecniche della PMA in Italia e dati relativi alla PGD in Europa pubblicati nel

22 ITALIA 2011 CICLI A FRESCO + DA SCONGELAMENTO Aumento probabilità di gravidanza e parto da apporto crioconservazione % PMA A FRESCO SCONGELAMENTO OOCITI/EMBRIONI PMA A FRESCO + SCONGELAMENTO gravidanza/cicli 19,5 16,4 19,2 gravidanza/cicli iniziati a fresco 19,5-21,8 gravidanza/opu 21,8-24,3 gravidanza/et 25,9 18,5 24,9 parto/cicli 12,8 10,5 12,5 parto/opu 14,3-15,9 parto/et 17 11,9 16,3 parto/cicli 12,8-14,3 iniziati a fresco Relazione del Ministro della Salute cicli a fresco probabilità grav./cicli 18,8 18,9 19,6 20,1 20,7 20,9 19,5 grav./opu 21,2 21, , ,2 21,6 grav./et 24,6 24,6 25,5 25,9 26,6 27,2 25,9 gemell./ gravidanze 21, ,3 23,5 22,7 22,5 20,6 parti/cicli?? 12,9 13,5 13,4 13,9 12,8 parti/opu?? 14, ,8 17,2 14,3 parti/et?? 16,8 17,3 17,2 17,8 16,9 gemell./ parti?? 23,4 23,9 23,5 22,3 20,5 22

23 % parto RNPMA Parto/solo cicli a fresco Parto/solo cicli crio Parto /cicli a fresco+crio Parto fresco+crio /cicli iniz. a fresco Parto/OPU solo a fresco Parto fresco+crio /OPU Parto/ET solo a fresco 12,9 13,5 13,4 13,9 12,8 7,5 8,4 8,9 10,6 10,5 12,4 13, ,9 12,5 13,6 14,2 14,1 15,5 14,3 14, ,8 15,8 14,3 15,2 15,8 15,7 17,2 15,9 16,7 17,3 17,2 18,5 17 Parto/ET solo crio 9 10,1 10,5 12,1 11,9 Parto/ET a fresco+crio 16 16,7 16,6 17,8 16,3 DIAGNOSI GENETICA Diagnosi Genetica Pre-Concezionale o polar body biopsy: - sul 1 globulo polare in espulsione: FISH, PCR, CGH, NGS Diagnosi Genetica Preimpianto PGD o di Screening PGS - durante la segmentazione cellulare, allo stadio di 6-8 cellule, su 1-2 cellule - allo stadio di blastocisti su 6-10 cellule - per anomalie cromosomiche e patologie monogeniche: FISH, PCR, CGH e NGS - necessari oociti e 6-10 embrioni per avere 1,5 embrione/et - necessari 6 trattamenti in media per una gravidanza a termine pari a 2-3 anni in tempo (Moutou e al., 2014) - rapporto costo/beneficio sfavorevole per migliorare successo in IVF, aborti o fallimenti ripetuti (PGS) (Harper et al., 2010; Gleicher e al., 2014; Wonk e al., 2014) 23

24 Ai sensi dell art. 3 dell Regolamento applicativo dell Accordo Stato Regioni dichiaro che negli ultimi due anni ho avuto i seguenti rapporti anche di finanziamento con i seguenti soggetti portatori di interessi commerciali in campo sanitario: Torino, 14/6/2014 NESSUNO In fede, dott.ssa Clementina Peris 24