Sanatorium Pronatal, Praha
Subkatedra reprodukční medicíny IPVZ, Praha
Klíčová slova:
gonadotropinny • stimulační protokoly • flare-up efekt • down reggulace • GnRH analogy • hyperstimulační syndrom • antagonisté GnRH
Hormonální preparáty pro vyvolání ovulace u pacientek neovulujících či u žen s oligoaž amenoreou se používají v klinické praxi již téměř 40 let. S rozvojem mimotělního oplodnění začaly být tyto preparáty používány i u pravidelně ovulujících žen s normálním menstruačním cyklem (13). První úspěšné těhotenství po IVF bylo v roce 1978 dosaženo ve spontánním nestimulovaném cyklu (34). Brzy však začalo být zřejmé, že ovariální stimulace vedoucí k multifolikulární odpovědi a následnému zisku většího počtu oocytů a embryí je podmínkou pro úspěšnou léčbu metodami asistované reprodukce (36). Jakkoliv vede zvyšování efektivity IVF (při zachování úspěšnosti léčby) ke stálému snižování počtu přenášených embryí, zamražování nadpočetných embryí představuje především pro pacientku významné zjednodušení celé léčby.
Hlavními požadavky na ovariální stimulaci jsou:
1. zisk většího (ale bezpečného) počtu oocytů,
2. optimální kvalita (zralost) získaných oocytů,
3. minimální zásah do luteální fáze.
Od počátku 80. let došlo v oblasti ovariální stimulace k převratným změnám (Tab. 1) charakterizovaných přechodem od použití samotného klomifencitrátu k jeho kombinaci s gonadotropiny (a následně čistým FSH) až k použití gonadotropinů vysoce purifikovaných a dnes dokonce rekombinantních, vyráběných pomocí vysoce sofistikovaných biotechnologií. Významný přínos pro asistovanou reprodukci znamenalo zavedení stimulačních protokolů využívajících flare-up efekt či desenzitivitaci a down-regulaci navozené působením analog GnRH (29, 35). Programování cyklů pomocí orálních kontraceptiv zúžilo variabilitu reakce na stimulaci a zjednodušilo monitorování. V současné době vstupují na trh antagonisté GnRH s potenciálem opět změnit tvář ovariální stimulace.
Reakce na ovariální stimulaci se u jednotlivých žen může velmi lišit a závisí především na věku (reaktivita ovarií s věkem a deplecí folikulů klesá) a na počtu gonadotropin-senzitivních folikulů při začátku stimulace. Mimořádně rizikovou skupinu v tomto ohledu představují především ženy se syndromem polycystických ovarií (PCO), kde hrozí nadměrná reakce a následná komplikace ve formě hyperstimulačního syndromu. Přitom si je nutné uvědomit, že pacientky s PCO jsou ženy s normogonadotropní normoestrogenní anovulací (WHO II) a představují největší skupinu (60 – 85 %) žen s anovulací (12).
Klomifencitrát a gonadotropiny
Kombinace klomifencitrátu (CC) a gonadotropinů (hMG) byla nejčastěji používanou formou ovariální stimulace až do konce 80. let. Svým působením na úrovni hypotalamu a hypofýzy mechanizmem negativní zpětné vazby CC podaný na začátku menstruačního cyklu v dávce 100 – 150 mg po dobu 5 dnů zvýší sekreci gonadotropinů, a tak umožní získat většímu počtu folikulů kodominanci a uniknout atrézii. Následně exogenně podané gonadotropiny dále podporují růst kohorty vyvíjejících se folikulů. Stimulace kombinací CC a hMG znamenala ve své době značný přínos (30), postupně se však začaly množit práce poukazující na negativní antiestrogenní vliv klomifencitrátu (8, 24, 32). Nové stimulační protokoly postupně zcela vytlačily klomifencitrát z použití v asistované reprodukci.
Gonadotropiny
Mezi gonadotropiny počítáme folikulostimulační hormon (FSH) a luteinizační hormon (LH), oba nezbytné pro normální průběh steroidogeneze a folikulogeneze. K nim přistupuje ještě choriový gonadotropin (hCG), jehož podání ve stimulačních protokolech substituuje ovulační LH peak a umožňuje optimální časování léčebného cyklu. Gonadotropiny jsou komplexní heterodimerické proteiny sestávající ze dvou nekovalentně vázaných neidentických proteinových komponent označovaných jako a a b podjednotka. Alfa podjednotka je společná všem třem gonadotropinům, beta podjednotka určuje biologickou aktivitu a specificitu.
Poprvé extrahovány z moče menopauzálních žen koncem 50. let byly tyto látky označeny jako human menopausal gonadotropins (hMG) a byly s úspěchem použity k indukci ovulace. Standardní preparáty hMG obsahují 75 IU FSH a 75 IU LH. Biosyntéza estrogenů rostoucím folikulem je pod kontrolou FSH zajištěna buňkami granulózy aromatizací androgenů vznikajících v buňkách théky a následně difundujících přes lamina basalis do buněk granulózy. Buňky théky (pod kontrolou LH) z cholesterolu syntetizují androstendion a testosteron. Pro normální průběh a zajištění steroidogeneze je tedy zapotřebí vzájemné spolupráce FSH a LH a buněk théky a granulózy. Tento model (1) je znám pod názvem two cell, two gonadotropin theory. Na druhou stranu zvýšení tonické sekrece LH ve folikulární fázi vede k zisku málo kvalitních oocytů, jejich nízké fertilizaci se vznikem málo kvalitních embryí s malou pravděpodobností úspěšné implantace a vysokým počtem potratů, což je v literatuře označováno jako LH ceiling concept (17). S prohlubováním poznatků o průběhu steroidogeneze (při zachování platnosti teorie dvou hormonů a dvou buněk) dochází začátkem 80. let k postupnému snižování množství LH v komerčně dostupných preparátech – nejprve na méně než 0,1 IU / 75 IU FSH a posléze počátkem 90. let se dostávají na trh vysoce čištěné gonadotropiny prakticky bez jakékoliv reziduální LH aktivity a s minimální kontaminací non-FSH proteiny (Tab. 2). Všechny tyto preparáty však stále vznikaly extrakcí z moče menopauzálních žen. Celosvětové rozšíření IVF přineslo enormní zvýšení spotřeby gonadotropinů, které kladlo mimořádné nároky na logistiku celého výrobního procesu a zatížilo jej až na samotnou hranici únosnosti a bezpečnosti. Řešení přinesla registrace rekombinantních FSH preparátů vyráběných in vitro pomocí biotechnologických postupů po inkorporaci genu kódujícícho syntézu FSH do hostitelských buněk (33). Tab. 3 podává přehled o specifikaci a složení používaných preparátů.
Na základě dostupných údajů se zdá, že gonadotropiny použité při ovariální stimulaci mohou přímo ovlivnit dosahované výsledky. V roce 1995 publikoval Daya (5) metaanalytickou studii dokládající statisticky signifikantně lepší výsledky při stimulaci samotným FSH ve srovnání s klasickými hMG preparáty. Následná metaanalytická studie srovnávající výsledky při použití rekombinantního FSH s čistým FSH získaného extrakcí z menopauzální moče prokázala statisticky významně lepší výsledky s čistším (rekombinantním) FSH (6, 28).
Ze všech klinických prací lze doložit, že hMG i FSH jsou účinné při použití ve stimulačních protokolech používaných v asistované reprodukci. Je zřejmé, že příliš mnoho LH má negativní efekt na kvalitu oocytů a jeho exogenní aplikace je zbytečná a nežádoucí. V některých stimulačních protokolech však útlum hypotalamo-hypofyzární osy může být tak hluboký, že pacientku přibližuje hypogonadotropnímu hypogonadizmu, kde naopak aplikace určitého množství LH může být přínosná. Na základě publikovaných dat lze očekávat o něco vyšší účinnost rekombinantních preparátů ve srovnání s preparáty získávanými z menopauzální moče. Mezi oběma skupinami nebyl prokázán rozdíl ve výskytu nežádoucích účinků. Při volbě preparátů v klinickém použití rozhoduje kromě všech výše uvedených skutečností též dostupnost, jednoduchost použití a někdy i finanční náročnost jednotlivých preparátů.
Agonisté GnRH
Jednu z nejvýznamnějších změn v asistované reprodukci znamenalo použití stimulačních protokolů umožňujících kontrolu endogenní sekrece LH. Spontánní nástup LH peaku byl zaznamenán ve více než 30 % cyklů stimulovaných samotným hMG (14) a ve 40 % cyklů stimulovaných kombinací CC + hMG (18). Dokonalou kontrolu sekrece LH umožnilo použití analog (agonistů) GnRH. Analoga GnRH vznikají substitucí molekuly nativního GnRH v poloze 6 a 10 a působí stejnými mechanizmy jako nativní GnRH, díky své vyšší biologické účinnosti a dlouhému (několik hodin) biologickému poločasu rozpadu však vykazují paradoxní bimodální působení: při zahájení aplikace zvyšují sekreci FSH a LH (flare-up efekt), jejich prodloužená aplikace navodí útlum sekrece gonadotropinů (desenzitivizace, down-regulace) s přechodným obrazem hypogonatropního hypogonadizmu. Kromě perorální formy (degradace peptidázami v gastrointestinálním traktu) je možná celá řada forem aplikace (Tab. 4).
Analoga GnRH lze v asistované reprodukci aplikovat ve 3 (resp. 4) stimulačních schématech:
1. Dlouhý protokol vyžaduje dlouhodobou aplikaci analoga GnRH zahájenou buď v polovině luteální fáze předcházejícího cyklu, nebo v časné folikulární fázi léčebného cyklu. Agonista je aplikován tak dlouho, dokud není potvrzena suprese hypotalamo-hypofýzo-ovariální osy (endometrium při ultrazvukovém vyšetření využívá i počátečního flare-up efektu analog GnRH a je charakterizován současnou aplikací agonisty (zahájené v časné folikulární fázi) a současně i gonadotropinů. Analoga GnRH jsou kontinuálně podávána až do aplikace hCG (v periovulačním období zajistí kontrolu nežádoucí předčasné sekrece LH).
3. Ultrakrátký protokol je charakterizován aplikací analoga GnRH pouze první tři dny časné folikulární fáze (využívá pouze flare-up efektu, není využito supresivního působení v periovulačním období). Hlavní využití této stimulace je u žen nedostatečně reagujících na obvyklá stimulační schémata (low-responders), u kterých může iniciální vyplavení gonadotropinů po podání analoga GnRH (flare-up efekt) umožnit selekci většího počtu folikulů (20).
Efektivita jednotlivých protokolů s použitím agonistů GnRH byla předmětem celé řady prospektivních randomizovaných studií. Jejich vyhodnocení pomocí metaanalýzy prokázalo statisticky signifikantně vyšší úspěšnost léčby při použití dlouhého protokolu ve srovnání s krátkým stimulačním schématem. Ještě významnější rozdíl byl zjištěn při porovnání dlouhého a ultrakrátkého stimulačního protokolu (7). Tyto výsledky lze vysvětlit počátečním flare-up efektem stimulujícím sekreci LH až na preovulační hodnoty (20), které mohou negativně ovlivnit kvalitu oocytů, vést k narušení fertilizace, implantace a zvyšovat riziko potratu (2). Tento efekt může být ještě zvýrazněn u pacientek s PCO syndromem, kde tonická sekrece LH je již zvýšená (3). Navíc periovulační kontrola sekrece LH není při použití krátkého protokolu absolutní (21) a až v 5 – 10 % cyklů lze očekávat předčasnou sekreci LH (19).
Analoga GnRH zásadním způsobem přispěla ke zjednodušení ovariální stimulace, snížila potřebu monitorování cyklů a zvýšila efektivitu léčby zvýšením počtu klinických těhotenství a snížením počtu potratů. Nejlepší výsledky jsou jednoznačně dosahovány při použití dlouhého protokolu, který umožňuje optimální kontrolu sekrece LH.
Hyperstimulační syndrom ve vztahu k jednotlivým stimulačním protokolům
Hyperstimulační syndrom (OHSS) je závažná iatrogenní, potenciálně letální komplikace vznikající v souvislosti s exogenním podáním látek stimulujících folikulogenezi, přičemž riziko OHSS vzrůstá s agresivitou ovariální stimulace. Nepotvrdil se původní předpoklad, že analoga GnRH pomohou snížit incidenci této komplikace. Zavedení vysoce účinných stimulačních protokolů s analogy GnRH naopak ve srovnání s protokoly kombinujícími klomifencitrát a hMG toto riziko signifikantně zvýšilo (15, 23), přičemž nejvíce jsou ohroženy ženy se syndromem PCO (22). Ke snížení incidence této komplikace přispívá nejen zodpovědný přístup k ovariální stimulaci s využitím všech možností prevence (jejichž podrobný popis a aplikace přesahuje možnosti této kapitoly), ale i použití moderních gonadotropinů umožňujících individuální přístup ke každé pacientce na základě individuální hormonální situace. Nadějné zprávy přicházejí z prvních publikací o cyklech stimulovaných s využitím antagonistů GnRH, ve kterých je riziko OHSS výrazně sníženo.
Antagonisté GnRH
Paralelně s vývojem agonistů GnRH probíhaly práce na syntéze antagonistů GnRH za účelem získání účinné nesteroidní antikoncepce postrádající nežádoucí účinky klasické hormonální antikoncepce. Antagonisté GnRH soutěží o vazbu přirozeného GnRH na receptory v hypofýze (kompetitivní blokáda) a po navázání na receptor působí okamžité snížení sekrece gonadotropinů (bez flare-up efektu) a následně i hladin pohlavních hormonů.
Substance označované jako antagonisté první a druhé generace (Detirelix, Nal-Glu) byly sice schopny účinně zajistit supresi sekrece gonadotropinů, vzhledem k systémovým i lokálním alergickým reakcím (žírnými buňkami uvolněný histamin způsoboval lokální erytém až systémové reakce s poklesem krevního tlaku) však nebyly použitelné v klinické praxi (16, 25). Teprve třetí generace těchto preparátů (molekula nativního GnRH modifikována v poloze 1, 2, 3, 6 a 10) představuje léky s vysokou účinností a bez nežádoucích lokálních či systémových účinků použitelné v rutinní klinické praxi (4, 10, 26). Hlavní indikací pro použití antagonistů GnRH je v první řadě účinná inhibice nežádoucí předčasné sekrece LH při ovariální stimulaci při léčbě sterility metodami asistované reprodukce. Další možné použití těchto substancí představují hormonálně-dependentní onemocnění (Tab. 5).
Aplikace antagonistů v rámci ovariální stimulace při léčbě metodami asistované reprodukce je možná dvojím způsobem:
1. single-dose (francouzský) protokol, kdy 8. den stimulovaného cyklu je aplikována jediná dávka antagonisty GnRH (3 mg) bezpečně kontrolující nejméně následující 3 – 4 dny nežádoucí předčasnou sekreci LH (27),
2. multiple-dose (německý) protokol, kdy 0,25 mg antagonisty GnRH je aplikováno od 6. dne aplikace gonadotropinů až do aplikace hCG (10).
Lze očekávat, že antagonisté mohou přispět k větší flexibilitě ovariální stimulace, snížení množství aplikovaných gonadotropinů a konečně přinést i použití tzv. měkkých stimulačních protokolů významně snižujících riziko hyperstimulačního syndromu (11).
Literatura
1. Armstrong D. T., Goff A. K., Dorrington J. H.: Regulation of follicular estrogen biosynthesis. In: Rees Midgley A., Sadler W. A., eds. Ovarian Follicular Development and Function. New York, Raven Press, 1979
2. Balen A., Tan S. L., MacDougall M. J.: Hypersecretion of luteinizing hormone: a significant cause of infertility and miscarriage. Br. J. Obstet. Gynaecol., 100, 1993: 1082-1089
3. Balen A., Tan S. L., MacDougall M. J.: Miscarriage rates following in vitro fertilization are increased in women with polycystic ovaries and reduced by pituitary desenzitisation with buserelin. Hum. Reprod., 8, 1992: 959-964
4. Behre H. M., Klein B., Steinmeyer E.: Effective suppression of luteinizing hormone and testosterone by single doses of the new gonadotropin-releasing hormone antagonist Cetrorelix (SB-75) in normal men. J. Clin. Endocrinol. Metab., 75, 1992: 393-398
5. Daya S., Gunby J., Hughes E. G., Collins J. A., Sagle M. A.: Follicle-stimulating hormone versus human menopausal gonadotropin for in vitro fertilization cycles: a meta-analysis. Fertil. Steril., 64, 1995: 347-354
6. Daya S., Gunby J.: Recombinant versus urinary follicle stimulating hormone for ovarian stimulation in assisted reproduction. Hum. Reprod., 14, 1999: 2207-2215
7. Daya S.: Optimal protocol for gonadotropin releasing agonist used in ovarian stimulation. presented at 10th World Congress on In Vitro Fertilization and Assisted Conception, Vancouver, 1997: 405-410
8. Diamond M. P., Maxson W. S., Vaughn V. K., Wentz A. C.: Antiestrogenic effect of clomiphene citrate in a multiple follicular stimulation protocol. J. In Vitro Fert. Embryo Transfer, 3, 1986: 106-109
9. Diedrich K., Diedrich C., Santos E.: Suppression of the endogenous luteinizing hormone surge by the gonadotropin-releasing hormone antagonist Cetrorelix during ovarian stimulation. Hum. Reprod., 9, 1994: 788-791
10. Edwards R. G., Lobo R., Bouchard P.: Time to revolutionize ovarian stimulation. Hum. Reprod., 11, 1996: 917-919
11. Fauser B. C. J. M., van Heusden A. M.: Manipulation of human ovarian function: physiological concepts and clinical consequences. Endocr. Rev., 18, 1997: 71-106
12. Fishel S. B., Jackson P.: Follicular stimulation for high tech pregnancies: are we playing it safe? Br. Med. J., 299, 1989: 309-311
13. Fleming R., Coutts J. R. T.: Induction of multiple follicle growth in normally menstruating women with endogenous gonadotropin supression. Fertil. Steril., 45, 1986: 226-230
14. Forman R. G., Frydman R., Egan D.: Severe ovarian hyperstimulation syndrome using gonadotropin-releasing hormone agonists for in vitro fertilization: a European series and a proposal for prevention. Fertil. Steril., 53, 1990: 502-509
15. Hall J. E., Whitcomb R. W., Rivier J. V.: Differential regulation of luteinizing hormone, follicle-stimulating hormone, and free alpha-subunit secretion from the gonadotrope by gonadotropin - releasing hormone (GnRH): evidence from the use of two GnRH antagonists. J. Clin. Endocrinol. Metab., 70, 1990: 328-335
16. Hillier S. G.: Current concepts of the roles of follicle stimulating hormone and luteinizing hormone in folliculogenesis. Hum. Reprod., 9, 1994: 188-191
17. Hillier S. G., Afnan A. M. M., Margara R. A., Winston R. M. L.: Superovulation strategy before in vitro fertilization. Clin. Obstet. Gynecol., 12, 1985: 687-723
18. Ho P. C., Chan Y. F., So W. K.: Luteinizing hormone (LH) surge in patients using buserelin spray during ovarian stimulation for assisted reproduction. Gynecol. Endocrinol., 4, 1990 (Suppl.): 112
19. Howles C., Macnamee M. C., Edwards R. G.: Effects of high tonic level of luteinizing hormone on outcome of in vitro fertilization. Lancet, 2, 1986: 521-522
20. Loumaye E., Vankrieken L., Depreester S.: Hormonal changes induced by short-term administration of a gonadotropin releasing hormone agonist during ovarian hyperstimulation for in vitro fertilization and their consequences for embryo development. Fertil. Steril., 51, 1989: 105-111
21. MacDougall J. M., Tan S. L., Balen A.: A controlled study comparing patients with and without polycystic ovaries undergoing in vitro fertilization. Hum. Reprod., 9, 1993: 233-237
22. MacDougall J. M., Tan S. L., Jacobs H.: In vitro fertilization and ovarian hyperstimulation syndrome. Hum. Reprod., 7, 1992: 597-600
23. Maxson V. S., Pittaway D. E., Wentz A. C.: Antiestrogenic effect of clomiphenecitrate: correlation with serum estradiol concentrations. Fertil. Steril., 42, 1984: 356-359
24. Morgan J. E., O’Neil C. E., Coy D. H.: Antagonistic analogues of luteinizing hormonereleasing hormone are mast cell secretagogues. Int. Arch. Allergy Appl. Immunol., 80, 1986: 70-75
25. Olivennes F., Fanchin R., Bouchard P.: The single or dual administration of the gonadotropin-releasing hormone antagonist Cetrorelix in an in vitro fertilization-embryo-transfer program. Fertil.Steril., 62, 1994: 468-476
26. Olivennes F., Fanchin F., Bouchard P.: Scheduled administration of GnRH antagonist (Cetrorelix) on day 8 in in vitro fertilization cycles. Hum. Reprod., 10, 1995: 1382-1386
27. Out H. J., Driessen S. G. A. J., Mannaerts B. M. J. L., Coelingh Benink H. J. T.: Recombinant follicle-stimulating hormone (folitropin beta, Puregon) yields higher pregnancy rates in in vitro fertilization than urinary gonadotropins. Fertil. Steril., 68, 1997: 138-143
28. Porter R. N., Smith W., Craft I., Jacobs H. S.: Induction of ovulation for IVF using bu-serelin and gonadotrophins. Lancet, 2, 1982: 1284-1285
29. Quigley M., Schmidt C. L., Beauchamp P. J., Wolf D. P.: Enhanced follicular recruitment in an IVF programme: CC alone versus CC/hMG combination. Fertil. Steril., 42, 1984: 25-33
30. Ron-El R., Herman A., Golan A.: The comparison of early follicular and midluteal administration of long-acting gonadotropin-releasing hormone agonist. Fertil. Steril., 54, 1990: 233-237
31. Saunders D. M., Lancaster P. A. L., Pedisich E. L.: Increased pregnancy failure rates after clomiphene following assisted reproductive technology. Hum. Reprod., 7, 1992: 1154-1159
32. Shoham Z., Insler V.: Recombinant technique and gonadotrophins production: new era in reproductive medicine. Fertil. Steril., 66, 1996: 187-201
33. Steptoe P. C., Edwards R. G.: Birth after the reimplantation of human embryo. Lancet, 2, 1978: 366-368
34. Shaw R. W., Ndukwe G., Imoedemhe D. A. G.: Twin pregnancy after pituitary desenzitisation with LHRH agonist and pure FSH. Lancet, 2, 1985: 506-507
35. Wood C., McMaster R., Rennie G.: Factors influencing pregnancy rates following in vitro fertilization and embryo transfer. Fertil. Steril., 43, 1985: 245-250
e-mail: pronatal@mbox.vol.cz
Tab. 1 – Vývoj metod ovariální stimulace
CC
CC + hCG
CC + hMG + hCG
CC + hMG/FSH + hCG
GnRHa + hMG/FSH + hCG
OC + GnRHa + hMG/FSH + hCG
(antagonisté GnRH + hMG/FSH)
