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A realidade da Procriação Medicamente Assistida: - Técnicas
laboratoriais - Criopreservação
de ovócitos: Que futuro nos centros?
Raquel Patrício Grijó e Borges Carneiro Relatório de estágio de Mestrado apresentada à
Faculdade de Ciências da Universidade do Porto
Biologia celular e Molecular
2013
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FCUP
2013
2.º
CICLO
A realidade da Procriação
Medicamente Assistida:
- Técnicas laboratoriais
- Criopreservação de
ovócitos: Que futuro
nos centros?
Raquel Patrício Grijó e Borges Carneiro Mestrado em Biologia Celular e Molecular Departamento de Biologia
2013
Orientador
Dra.ª Joana Mesquita Guimarães, Médica especialista em Ginecologia/Obstetrícia
do Centro de Procriação Medicamente Assistida do Centro Hospitalar do Porto
Coorientadores
Dr.ª Alice Pinto, Embriologista do Centro de Procriação Medicamente Assistida do
Centro Hospitalar do Porto
Dra.ª Carla Leal, Embriologista do Centro de Procriação Medicamente Assistida
do Centro Hospitalar do Porto
Professor Doutor Vasco Almeida, Professor auxiliar da Faculdade de Ciências da
Universidade do Porto
Todas as correções determinadas
pelo júri, e só essas, foram efetuadas.
O Presidente do Júri,
Porto, ______/______/_________
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- Técnicas laboratoriais -Criopreservação de ovócitos: Que futuro nos centros?
i
Agradecimentos
Gostaria de expressar a minha sincera gratidão a todas as pessoas que de alguma
forma contribuíram para a realização desta dissertação, e cuja ajuda foi imprescindível
durante todas as etapas do estágio.
Em primeiro lugar, gostaria de agradecer à Dra. Joana Mesquita-Guimarães e ao
Professor Vasco Almeida pela oportunidade que me proporcionaram, pela partilha de
conhecimentos, e acima de tudo pela confiança depositada. Foi uma experiência
marcante poder aprender numa área tão interessante.
Gostaria também de agradecer a toda a equipa do Centro de Procriação Medicamente
Assistida (CPMA) do Centro Hospitalar do Porto, pelo acolhimento durante este ano de
estágio, pela boa disposição e amabilidade com que sempre me receberam.
Um muito obrigada às minhas co-orientadoras Dra. Alice Pinto e Dra. Carla Leal pela
amizade, disponibilidade, paciência e motivação e a quem devo grande parte do que
aprendi. As suas orientações foram uma valiosa ajuda durante a prática laboratorial e
também durante a pesquisa bibliográfica e a escrita desta dissertação.
Não poderia esquecer os meus amigos, Rita, Marina, Inês, Ricardo, Juliana, Ana e
Rosana que me acompanharam durante os 5 anos de percurso académico. Um
sincero agradecimento pela amizade, incentivo, apoio e compreensão mesmo nos
momentos menos fáceis, especialmente nas longas e produtivas horas de estudo.
Aos meus amigos de sempre, pela presença e companheirismo.
Obviamente à minha família pela educação e valores transmitidos, pelo afeto e apoio
em todos os momentos.
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ii
Resumo
O ovócito, sendo uma das maiores células do corpo humano possui um grande
teor em água o que o torna extremamente suscetível à formação de cristais de gelo e
aos danos resultantes da congelação/ descongelação. Deste modo, é muito importante
o estudo da criobiologia e a compreensão dos diferentes aspetos que podem
influenciar as taxas de sobrevivência ovocitária ao processo de criopreservação.
O presente trabalho teve como objetivos principais o contacto com as técnicas
laboratoriais de um programa de Fertilização In Vitro, assim como a compreensão das
variáveis clínicas e laboratoriais que influenciam o sucesso da criopreservação de
ovócitos bem como determinar qual ou quais os protocolos mais promissores, tendo
em conta o estado em que se encontra a investigação.
Para tal, foram observadas as mais diversas técnicas laboratoriais com inicio na
punção folicular até à transferência embrionária e chegando mesmo algumas a serem
executadas com supervisão, tal como demonstrado no “logbook”. Numa segunda fase,
foi realizada uma revisão bibliográfica sobre o tema “Criopreservação de ovócitos”.
O presente trabalho demonstrou que apesar dos numerosos trabalhos científicos
já publicados em torno do tema, ainda há muita investigação a fazer no sentido de
alcançar o “protocolo ideal”. Neste momento cada centro deve adotar uma
metodologia, tendo em conta o estado da arte, adaptada aos recursos humanos e de
equipamento disponíveis.
Palavras Chave. Procriação Medicamente Assistida, Ovócitos, Criopreservação.
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iii
Abstract
The oocyte, as one of the major cells in the human body has a huge water content thatt
makes it extremely susceptible to ice crystals formation and to the damage caused by
freeze / thawing process. Thus, it is extremely important the study of criobiology and
the understanding of the various aspects that may influence oocyte survival rates to the
cryopreservation procedure.
The main objectives of the present study were the contact with the laboratory
techniques of an in vitro fertilization program, as well as the understanding the clinical
and laboratory variables that influence the success of oocyte cryopreservation and to
determine which are the most promising protocols, taking into account the currently
research.
To this propose, different laboratory techniques were observed starting in the oocyte
pick-up until the embryo transfer. Some procedures were performed under
supervision, as demonstrated in the "logbook". In the second phase, a literature review
on the topic "oocyte cryopreservation" was conducted.
This study demonstrated that despite numerous scientific papers published around the
theme of "oocyte cryopreservation", there is still much more research to do in order to
achieve the "ideal protocol". So, each center should adopt a methodology, according to
the state of the art, adapted to human resources and equipments available.
Key-words: Assisted Reproductive Technology, Oocytes, Cryopreservation.
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Índice
Agradecimentos i
Resumo ii
Abstract iii
Lista de figuras vi
Lista de tabelas vi
Lista de abreviaturas viii
CAPÍTULO I - TÉCNICAS DE PROCRIAÇÃO MEDICAMENTE ASSISTIDA
1. INTRODUÇÃO 1
1.1. A infertilidade 1
1.1.1.Os centros de Procriação Medicamente Assistida em Portugal 3
1.2. A Procriação Medicamente Assistida 4
1.2.1. O estudo do casal infértil 4
1.2.2. Tratamentos de 1ª e 2ª linha 5
2. METODOLOGIA 6
2.1. Estudo citobioquímico do esperma 6
2.2. Protocolo clínico de estimulação ovárica 7
2.3. Protocolo de punção folicular 8
2.4. Preparação de esperma para técnicas de Procriação Medicamente Assistida 8
2.5. As técnicas laboratoriais de Procriação Medicamente Assistida 9
2.5.1. Inseminação Intra-Uterina 9
2.5.2. Fertilização In- Vitro 10
2.5.3. Injeção intracitoplasmática de espermatozoide no ovócito 10
2.5.4. Recolha cirúrgica de espermatozóides do testículo para ciclo de ICSI 11
2.6. Avaliação da fecundação e do desenvolvimento embrionário 12
2.7. Classificação da qualidade embrionária 12
2.8. Transferência embrionária e análise de gravidez 15
2.9. Criopreservação de gâmetas masculinos e de embriões 17
2.9.1. Criopreservação de gâmetas masculinos 17
2.9.2. Criopreservação de embriões 17
CAPÍTULO II - DISSERTAÇÃO SOBRE O TEMA: CRIOPRESERVAÇÃO DE
OVÓCITOS- O futuro nos centros de Procriação Medicamente Assistida
1. Breve história da criopreservação 19
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2. Princípios básicos da criobiologia 21
2.1. Crioprotectores: permeáveis e não permeáveis 21
2.2. Métodos de criopreservação 23
2.2.1. Protocolo de equilíbrio- Congelação lenta 24
2.2.2. Protocolo de não- equilíbrio- Vitrificação 25
2.3. Armazenamento em azoto 26
2.4. Descongelação 26
2.5. Remoção dos crioprotetores 26
3. Indicação para a criopreservação de ovócitos 27
4. Aspetos clínicos, laboratoriais e éticos da criopreservação de ovócitos 28
4.1. Aspetos clínicos: protocolo de estimulação ovárica 28
4.2. Aspetos laboratoriais: Sistema de armazenamento/palhetas 29
4.3. Questões éticas 29
5. Dificuldades associadas 30
6. DISCUSSÃO: Atualidade dos protocolos de criopreservação de ovócitos e
respetivas taxas de sucesso 32
6.1. Estadio de maturação: imaturo vs metáfase II 32
6.2. Desnudação dos ovócitos antes da criopreservação 35
6.3. Congelação lenta vs vitrificação 35
7. CONCLUSÃO 39
8. BIBLIOGRAFIA 39
9. ANEXOS 51
Anexo I - Logbook 51
Anexo II - Resultados obtidos nas principais publicações sobre os protocolos de
congelação lenta e de vitrificação 52
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Lista de figuras
Figura 1- Taxa de fecundabilidade e abortamento espontâneo em função da idade
feminina (Heffner,2004). 2
Lista de tabelas
Tabela 1 – Distribuição por região geográfica dos Centros de PMA autorizados de
Portugal (Conselho Nacional de Procriação Medicamente Assistida) 3
Tabela 2 - Valores de referência dos parâmetros seminais (WHO, 2010). 7
Tabela 3 - Número de células expectável consoante o tipo de observação (Almeida,
Sousa, Plancha, Leal, Figueiredo, & Silva, 2012) 13
Tabela 4 - Classificação em D2 e D3 (Almeida, Sousa, Plancha, Leal, Figueiredo, &
Silva, 2012) 13
Tabela 5 - Classificação da mórula (Almeida, Sousa, Plancha, Leal, Figueiredo, &
Silva, 2012) 14
Tabela 6 - Classificação do blastocisto. (Almeida, Sousa, Plancha, Leal, Figueiredo, &
Silva, 2012) 15
Tabela 7 – Passos importantes na história da criopreservação de ovócitos e de
embriões de mamíferos (baseado em Cobo, 2008) 20
Tabela 8 - Danos ocorridos durante os processos de congelação lenta e de vitrificação
(baseado em Vajta & Yovich, 2008) 23
Tabela 9 - Resultados obtidos nas principais publicações que comparam a eficácia de
maturação in vitro de ovócitos imaturos pré criopreservação e pós descongelação.
34
Tabela 10 – Técnicas laboratoriais de PMA realizadas durante o estágio 51
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vii
Tabela 11 - Resultados obtidos nas principais publicações sobre criopreservação de
ovócitos em metáfase II pelo método de congelação lenta e de vitrificação (baseado
em Gook & Edgar, 2012). 52
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viii
Lista abreviaturas
PMA- Procriação Medicamente Assistida
OMS- Organização Mundial de Saúde
IO- Indução da Ovulação
FIV- Fertilização in vitro
IIU- Inseminação Intra-Uterina
ICSI- Injeção intracitoplasmática de um espermatozoide no ovócito (Intracytoplasmic
Sperm Injection)
TESE- Biopsia Testicular Aberta (Testicular Sperm Extraction)
TE- Transferência Embrionária
FSH-Hormona Folículo Estimulante (Follicle Stimulating Hormone)
GnRH- Hormona Libertadora de Gonadotrofinas (Gonadotrophin Releasing Hormone)
LH- Hormona Hipofisiária Luteinizante (Luteinizing Hormone)
hCG- Gonadotrofina Coriónica Humana (Human Chorionic Gonadotrophin)
MII- Metáfase II
PN- Pronúcleos
VG- Vesícula germinativa
PVP- Polivinilpirrolidona
DMSO- Dimetilsulfoxido
EG- Etilenoglicol
PROH- Propanediol
SHEO- Síndrome de Hiperestimulação Ovárica
SOP- Síndrome do Ovário Poliquístico
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Capítulo I- TÉCNICAS DE PROCRIAÇÃO MEDICAMENTE ASSISTIDA
1.INTRODUÇÃO
1.1. A Infertilidade
Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), a infertilidade é definida
como ”ausência de gravidez após dois anos de relações sexuais regulares e sem uso
de contraceção”. Existe, no entanto, consenso em considerar que após um ano, deve
ser iniciado um processo de avaliação de eventuais fatores envolvidos (Saúde
Reprodutiva- Infertilidade, orientações da Direção Geral de Saúde, 2008).
O termo infertilidade pode ser dividido em: infertilidade primária quando não
houve uma gravidez anterior e infertilidade secundária quando já existiu uma gravidez
prévia, ainda que tenha resultado em abortamento ou gravidez ectópica.
A infertilidade é uma doença que afeta milhões de casais em todo o mundo, de
tal forma que as estimativas sugerem que entre 10 a 15 % dos casais em idade
reprodutiva sejam inférteis (WHO, 2010).
Num ciclo natural, a taxa de gravidez é de cerca de 20-25%, sendo que após 4
meses de relações sexuais periódicas e desprotegidas, num casal fértil, a
probabilidade de gravidez é de 50-55%. Este valor sobe para 95% ao fim de um ano
(Figueiredo, 2005).
A infertilidade é, cada vez mais, considerada uma doença com relevância em
saúde pública, com consequências sociais, económicas e psicológicas, não só ao
nível individual, mas também para o ambiente familiar dos casais.
Neste conceito, torna-se de elevada importância o trabalho dos especialistas da
área, que engloba a investigação e a otimização das técnicas de Procriação
Medicamente Assistida (PMA), de forma a contribuir para o sucesso dos tratamentos,
e consequentemente para o aumento das taxas de gravidez.
Ao contrário do que se pensava há algumas décadas atrás, a mulher não é a
única responsável pela ausência de gravidez, uma vez que o homem também pode
estar na origem desse mesmo problema. Atualmente, sabe-se que cerca de 20-30%
dos casos de infertilidade estão associados a ambos os membros do casal (Barros &
Sousa, 2000).
Quanto às principais causas de infertilidade, estas dividem-se em 4 grandes
grupos: fator masculino (35%), disfunção ovulatória (20%), patologia das trompas de
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Falópio e do útero (20%) e endometriose (10%). No entanto, também podem ocorrer
situações em que não se pode definir uma causa, o que se denomina de infertilidade
idiopática/ inexplicada, e abrange 10-15% dos casais (Whitman- Elia & Baxley, 2001).
Poderão, também, existir outros fatores que afetam ambos os géneros,
nomeadamente a nível imunológico, genético, endócrino, entre outros. No entanto, na
maioria dos casos, a infertilidade resulta de problemas de saúde específicos, tais
como: obstrução das trompas de Falópio e a disfunção ovulatória na mulher, e
ausência de mobilidade ou diminuição do número e qualidade dos espermatozoides no
homem.
Hoje em dia, sabe-se que o estilo de vida assume um papel fundamental no
bom funcionamento do aparelho reprodutor, sendo o sedentarismo e a obesidade os
maiores flagelos da sociedade moderna com efeitos negativos nesta área da saúde
(Saúde Reprodutiva- Infertilidade, orientações da Direcção Geral de Saúde, 2008).
Além do que já foi referido, existem também razões sociais e profissionais, que
contribuem para o adiamento da primeira gravidez para idades tardias da vida
reprodutiva da mulher. Este fato pode ser mais grave quando se sabe que a partir dos
35 anos a fecundabilidade feminina é reduzida para metade, atingindo níveis mínimos
aos 45 anos de idade, como se pode observar na figura 1.
Figura 1- Taxa de fecundabilidade e abortamento espontâneo em função
da idade feminina (Heffner, 2004)
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Deste modo, é extremamente importante a anamnese do casal infértil a fim de
programar o tratamento mais adequado para cada caso, e atingir-se o objetivo único: a
gravidez.
1.1.1 Os Centros de Procriação Medicamente Assistida em
Portugal
Os centros de Procriação Medicamente Assistida desempenham um papel de
elevada importância para a resolução dos problemas de infertilidade de muitos casais.
Na tabela que se segue, apresentam-se os centros de PMA autorizados do nosso
país.
Tabela 1- Distribuição por região geográfica dos centros de PMA autorizados em Portugal (Conselho Nacional de
Procriação Medicamente Assistida).
Fazem parte dos objetivos dos centros de PMA, o apoio e orientação dos casais
com dificuldade em obter uma gravidez. Desta forma, os profissionais de saúde da
área são responsáveis pela avaliação da situação clínica e pelo estudo adequado do
casal infértil, facultando informação necessária completa e dados científicos acerca de
todas etapas a percorrer nos tratamentos da infertilidade (Saúde Reprodutiva-
Infertilidade, orientações da Direcção Geral de Saúde, 2008).
Apesar de em algumas situações a solução passar apenas pela correção de
hábitos/estilos de vida, há situações em que poderá ser necessário recorrer a técnicas
laboratoriais. Ressalve-se que estas técnicas têm evoluindo ao longo dos anos,
simultaneamente com a introdução de novas alternativas. O progresso resultou de
anos de investigação sobre os fenómenos relacionados com a reprodução e a
Região Centros
Públicos
Centros
Privados
Norte 4 5
Centro 3 2
Lisboa 3 7
Algarve - 1
Madeira - 1
Açores - 1
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fertilidade, especialmente estudos realizados por investigadores ingleses nos anos 60-
70.
Apesar das questões de índole ética e religiosa inerentes a esta área da
medicina, rapidamente as técnicas de PMA foram-se estabelecendo a nível mundial.
O recurso a técnicas laboratoriais para a resolução dos problemas de
infertilidade foram iniciados no nosso país com a introdução da Inseminação Intra-
uterina (IIU), iniciada pelo Professor Doutor Alberto Barros na Faculdade de Medicina
do Porto.
Em 1978, introduziu-se uma nova técnica com uma componente laboratorial
mais complexa, a Fertilização in vitro (FIV), que resultou no nascimento da primeira
criança resultante deste procedimento (Edwards & Steptoe, 1978). Em Portugal o
primeiro ciclo de FIV foi realizado em 1985, no Hospital de Santa Maria/ Faculdade de
Medicina de Lisboa (equipa dirigida pelo Professor Doutor Pereira Coelho), tendo a
primeira criança nascido no ano seguinte.
A primeira Injeção Intracitoplasmática de um espermatozoide no ovócito (ICSI)
realizada com sucesso foi descrita em 1992 (Palermo et al., 1992).
Atualmente, existem centros dispersos por quase todo o país, e embora tenha
havido um ligeiro incremento no número de ciclos a realizar por ano, estes ainda são
insuficientes para responder ao elevado número de casais que procuram ajuda.
1.2. A Procriação Medicamente Assistida
1.2.1 O estudo do casal infértil
Apesar do crescente sucesso das técnicas de PMA, o percurso desde a primeira
consulta, para estudo do casal, até à conceção pode ser longo e angustiante. Numa
primeira fase é necessário descobrir qual a causa do problema e determinar os vários
fatores que possam estar a ela associados, de modo a que a estratégia de tratamento
seja direcionada e eficaz.
A avaliação clínica do casal deve ser exaustiva e deve ter em conta numerosas
situações e/ou comportamentos que poderão facilmente ser corrigidos. É realizado um
exame físico geral (peso, altura, Índice de Massa Corporal, cicatrizes abdominais,
órgãos pélvicos, desenvolvimento pubertário, caracteres sexuais secundários, etc.).
Avalia-se também a história reprodutiva do casal: gravidez em relações anteriores,
infertilidade prévia e tratamentos efetuados, duração da infertilidade atual e
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antecedentes de infeções de transmissão sexual. Devem ser tidos em consideração os
hábitos de consumo, nomeadamente álcool, tabaco e medicamentos como
antidepressivos e anti-inflamatórios.
Nesta etapa são requisitados exames complementares de diagnóstico: o
espermograma ao elemento masculino e doseamentos hormonais das fases folicular e
lútea, ecografia transvaginal, e caso seja recomendado, também se poderá pedir
histeroscopia e histerossalpingografia ao elemento feminino.
O apoio psicológico também é um constituinte fundamental no estudo e
tratamento do casal infértil, sendo por isso parte integrante em todas as etapas.
1.2.2. Tratamentos de 1ª e 2ª linha
O tratamento da infertilidade envolve várias etapas, com grau crescente de
complexidade. Depois de uma primeira abordagem em que se faz o estudo do casal,
este poderá ser referenciado para um dos seguintes tratamentos:
1- Tratamentos de 1ª linha: Indução da Ovulação (IO) e Inseminação Intra
Uterina (IIU).
2- Tratamentos de 2ª linha: Fertilização in vitro (FIV) e Injeção
Intracitoplasmática de um espermatozoide no ovócito (ICSI).
.
No caso da Indução da Ovulação, este tratamento tem apenas uma componente
médica, enquanto que nos restantes, para além da estimulação hormonal, há também
uma componente laboratorial.
A evolução das técnicas de PMA coincidiu com o desenvolvimento da ultra-
sonografia (método primordial para o controlo dos ciclos induzidos) e ajuste das
dosagens hormonais (Fleischer et al., 1981).
Com a evolução destas técnicas, a melhoria no conhecimento da dinâmica
folicular e o uso de fármacos, foi possível o desenvolvimento de protocolos de
estimulação hormonal com o objetivo de desencadear a ovulação múltipla. Os
investigadores desde logo acreditaram que estes protocolos poderiam melhorar as
taxas de gravidez devido ao desenvolvimento multifolícular. Contudo, este
desenvolvimento também pode conduzir ao síndrome de hiperestimulação do ovário,
principal problema associado à indução da ovulação múltipla.
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Um outro problema associado às técnicas de PMA é a probabilidade acrescida
de gestação múltipla, e para tal tem-se vindo a restringir o número de embriões
transferidos.
O sucesso de qualquer tratamento, depende de variados fatores, tais como: a
duração e tipo de infertilidade, idade da mulher, resposta à estimulação ovárica,
qualidade espermática, bem como o número e qualidade dos embriões transferidos
(Macnamee & Brindsden, 1999).
Não se pode esquecer que estas metodologias têm implicações clínicas, éticas e
cientificas e que são responsáveis por uma vasta diversidade de enquadramentos
legais já existentes em vários países. Em Portugal, a PMA foi regulamentada em 2006
pela Lei nº 32/2006, de 26 de Julho, e foi criado o Conselho Nacional de Procriação
Medicamente Assistida como entidade reguladora da prática desta atividade.
2. METODOLOGIA
2.1. Estudo citobioquímico do esperma
O principal objetivo da análise do sémen é avaliar os parâmetros macroscópicos
e microscópicos de uma amostra recolhida, geralmente, por masturbação.
A Organização Mundial de Saúde (OMS) editou, em 1980, um manual de
laboratório (WHO, 1980) para estabelecer as primeiras diretrizes do estudo de
amostras seminais de modo a evitar variabilidade entre análises de diferentes centros,
tendo sido a última atualização estabelecida em 2010 (WHO, 2010).
Nesta atualização, os valores de referência dos parâmetros seminais encontram-
se descritos na tabela 2.
Desta forma, as características que se estudam são divididas em duas
categorias:
1. Macroscópicas - cor, liquefação, viscosidade, pH e volume.
2. Microscópicas - concentração espermática, motilidade, morfologia,
vitalidade, presença de detritos ou outros elementos celulares do sémen e
aglutinação dos espermatozoides.
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Através da determinação da qualidade espermática, faz-se uma avaliação da
fertilidade/infertilidade masculina, o que irá permitir selecionar o tratamento de PMA
mais adequado (Orientações Técnicas em Medicina da Reprodução).
Tabela 2- Valores de referência dos parâmetros seminais (WHO, 2010)
Volume ≥2 mL
pH ≥7.2
Concentração ≥15 × 106/ mL (≥ 39 × 106 no ejaculado)
Motilidade ≥ 32% móveis progressivos
Morfologia critérios de Kruger: 4%normais
Vitalidade 58% vivos
Leucócitos 1×106/ mL
2.2. Protocolo clínico de estimulação ovárica
A estimulação ovárica pode ser realizada de diferentes formas, consoante o
tratamento a que o casal está proposto. Pode ser possível a administração de
indutores por via oral (citrato de clomifeno/ Letrozole), estes utilizados particularmente
nos casos de Síndrome de Ovário Poliquístico (SOP) para induzir a ovulação para
coito programado.
No entanto, na maioria dos casos, a estimulação ovárica é conseguida com a
administração exógena de gonadotrofinas, subcutâneas, usadas em IIU e tratamentos
de 2ª linha, e pode, neste último tratamento, seguir dois protocolos: protocolo longo
com agonista ou protocolo curto com antagonista.
O modo de ação dos antagonistas da Hormona Libertadora de Gonadotrofinas
(GnRH) consiste na supressão imediata da libertação das gonadotrofinas pela
hipófise, uma vez que competem com a ligação aos recetores do hipotálamo. (Diedrich
et al., 1994). Contrariamente, nos protocolos longos os agonistas da GnRH numa fase
inicial provocam um estimulo da secreção das gonadotrofinas, uma vez que têm uma
ação semelhante à GnRH. Neste aspeto o uso de antagonistas é vantajoso, pois reduz
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a incidência de reações adversas como o Síndrome Hiperestimulação Ovárica (SHEO)
e é necessário um menor número de ampolas de gonadotrofinas. (Devroey, 2000;
Bouchard & Fauser, 2000).
Em simultâneo são administradas gonadotrofinas Hormona Folículo Estimulante
(FSH) e/ou LH que podem ser recombinantes ou urinárias altamente purificadas.
O crescimento folicular é monitorizado por ecografia e por doseamento do
estradiol sérico, o que permite o ajuste terapêutico. Quando os folículos estão com
diâmetro que indica a sua maturidade (17mm ou mais), induz-se a ovulação e
consequente maturação dos ovócitos até ao estádio de metáfase II (MII), com a
hormona Gonadotrofina Coriónica Humana (hCG).
2.3. Protocolo de punção folicular
Após simulação do pico de LH (34-36h), através da administração de hCG, o
líquido folicular é aspirado, com controle ecográfico, por intermédio de uma agulha e
sistema de aspiração automática de pressão contínua, provocando o colapso do
folículo. Este líquido é recolhido para tubos apropriados contendo 1 mL de meio de
recolha de ovócitos (Origio®, Denmark) que estão sobre placa térmica previamente
aquecida a ±37ºC.
O líquido folicular é depois observado no laboratório e os ovócitos encontrados
são colocados em gotas de meio de cultura previamente equilibrado a 37,4ºC±0,6 ºC,
5-6% CO2, onde se realiza a primeira lavagem, aspirando e expelindo o ovócito nesse
meio. Seguidamente são colocados em placas de 4 poços e colocados numa
incubadora a 37,4ºC±0,6 ºC, 5-6% CO2 durante 3-4h antes de serem inseminados/
microinjetados.
2.4. Preparação de esperma para técnicas de Procriação
Medicamente Assistida
A prepraração do esperma faz-se para a maioria dos casos através de duas
técnicas: técnica de gradientes de densidade e técnica de “swim up”. A primeira
permite selecionar os espermatozoides mais densos (com melhor morfologia e
motilidade) através de gradientes de densidade, que após centrifugação se depositam
no fundo do tubo, e também permite separá-los de microorganismos, leucócitos e
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células germinativas imaturas. Esta etapa pretende simular a ação natural do muco
cervical.
A técnica de “swim-up” baseia-se na capacidade que os espermatozoides com
motilidade progressiva rápida têm de avançar num meio de cultura adequado. Este
passo corresponde à ação natural das secreções uterinas e das trompas de Falópio.
O tratamento é iniciado logo após a liquefação do sémen. Analisam-se os
parâmetros: motilidade e morfologia através da observação de uma amostra entre
lâmina e lamela ao microscópio ótico. E calcula-se a concentração por contagem
numa camara de Neubauer. De seguida aspira-se todo o volume de esperma com
auxílio de uma pipeta de Pasteur e coloca-se no topo das duas frações de diferentes
concentrações (55% e 80%). Procede-se à primeira centrifugação durante 20 min, a
1500 rpm. Rejeita-se o sobrenadante e faz-se uma lavagem com meio de preparação
de esperma (Sperm Preparation Medium, Origio®, Denmark), ressuspendendo e
centrifugando uma segunda vez durante 10 min a 1500 rpm. Poderá haver uma
segunda lavagem de apenas 5 min. Finalmente rejeita-se o sobrenadante e coloca-se
cerca de 1mL de meio de preparação de esperma para se proceder ao” swim-up”, para
isso coloca-se o tubo na estufa a 37,4ºC±0,6 ºC, 5-6% CO2 com a tampa semi-aberta
até à sua utilização.
2.5. As técnicas laboratoriais de Procriação Medicamente
Assistida
2.5.1. Inseminação Intra-Uterina
Esta técnica está indicada para disfunções ovulatórias, casos de muco cervical
agressivo e fatores masculinos ligeiros, ou casos de sémen de dador (por ausência de
espermatozoides ou células precursoras).
Pode ser realizada em ciclos naturais ou induzidos através de uma ligeira
estimulação hormonal com gonadotrofinas. Em ambos os casos o momento da
ovulação é determinado por controlo ecográfio e doseamento de estradiol, sendo a IIU,
propriamente dita, realizada ±36h após a administração de hCG.
Após o tratamento do sémen e a incubação a 37,4ºC±0,6ºC, coloca-se numa
câmara de newbaeur uma pequena fração do “swim-up”. Ao microscópio ótico,
determina-se a concentração de espermatozoides, expressa em milhões por mililitro
(Nx106/ml). De acordo com a concentração calculada, aspira-se para uma seringa o
volume adequado da fração de “swim-up”, de modo a conter entre 1-10 milhões de
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espermatozoides, para a realização da IIU propriamente dita. Este volume é colocado
na cavidade uterina com a ajuda de um cateter específico.
2.5.2. Fertilização In- Vitro
Esta técnica está indicada maioritariamente para problemas femininos tais como:
disfunção ovulatória moderada a severa, obstrução tubar, endometriose e falhas de
gravidez após ciclos de IIU e também para casos masculinos ligeiros.
Num ciclo FIV, o desenvolvimento folicular é conseguido através da
hiperestimulação controlada dos ovários, que permite o crescimento de vários folículos
em cada ovário, através da administração exógena de hormonas gonadotrofinas
recombinantes ou altamente purificadas e agonistas ou antagonistas da GnRH durante
1-2 semanas.
Cerca de 3h após punção folicular, colocam-se os espermatozoides (recolhidos
da fração “swim-up” ) à concentração de 100 000 espermatozoides/mL numa placa de
cultura. A fecundação dá-se in vitro numa incubadora a 37,4ºC±0,6 ºC, 5-6% CO2.
2.5.3. Injeção intracitoplasmática de espermatozoide no
ovócito
Apesar da microinjeção ser a técnica eleita para os casos de fator masculino
grave como alterações significativas dos parâmetros seminais de que fazem parte
oligozoospermia e astenozoospermia, também se aplica aos casais com falha de
fecundação na FIV, em casos de pacientes com risco de transmissão de partículas
virais pelo sémen (vírus da SIDA, hepatite B e hepatite C), ou em casos em que é
necessário diagnóstico genético pré-implantação.
Numa fase inicial, a mulher é submetida a uma estimulação hormonal controlada
dos ovários tal como na FIV.
Cerca de 2 a 3h após a colheita dos ovócitos, estes são desnudados através de
uma digestão enzimática das células do cumulus oophuros com a enzima
Hialuronidase (SynVitro Hyadase, Origio®, Denmark), durante 30 segundos, seguindo-
se a desnudação mecânica através da aspiração dos ovócitos com pipeta de
desnudação (Vitrolife®, Sweden) em gota de meio próprio. Deste modo as células
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foliculares soltam-se, deixando os ovócitos despidos do cumulus. Os ovócitos
desnudados são colocados em placa de cultura na incubadora por mais 1h.
Prepara-se todo o material necessário para a ICSI propriamente dita (preparação
da placa e sistema de micromanipulação) e processa-se à seleção dos
espermatozoides que apresentem morfologia e motilidade normais. Cada
espermatozoide é lavado e imobilizado por pressão do flagelo com ajuda da pipeta de
ICSI (Vitrolife®, Sweden), aspirado e injetado suavemente no ovócito. Este processo
repete-se para cada ovócito maduro. Para imobilizar o ovócito, utiliza-se uma pipeta
“holding” (Vitrolife®, Sweden).
2.5.4. Recolha cirúrgica de espermatozoides do testículo para
ciclo de ICSI
A biopsia testicular aberta, vulgarmente designada como TESE (Testicular
Sperm Extraction) é realizada em casos de azoospermia obstrutiva ou excretora,
assim como nos casos em que a qualidade embrionária se mostra sempre diminuída
em ciclos sucessivos, em que o fator masculino demostra ser a provável causa dessa
má qualidade embrionária.
A obtenção de gâmetas masculinos é feita diretamente do testículo através de
uma pequena cirurgia, efetuada com anestesia local. Consiste numa pequena incisão
(<1 cm) na parede escrotal, seguindo-se a secção das outras camadas do escroto até
à albugínea testicular. Neste local procede-se à extração de um ou vários fragmentos
de polpa testicular, que são colocados numa placa de Petri com gotas (±0,3 mL) de
meio de preparação de esperma (Sperm Preparation Medium, Origio®, Denmark).
Depois de macerados com as lâminas de bisturi e homogeneizados, faz-se a pesquisa
dos gâmetas por observação ao microscópio de uma preparação lâmina-lamela. Caso
sejam encontrados espermatozoides, coloca-se num tubo de centrífuga e adiciona-se
meio de preparação de esperma. Realizam-se duas centrifugações de 10 min, a 1500
rpm, rejeitando o sobrenadante e colocando meio de preparação de esperma entre
cada uma. Os espermatozoides encontrados podem ser usados no dia da punção
folicular, ou então, se esta se realizar no dia seguinte, deixa-se a incubar durante a
noite a 32-37ºC em atmosfera de 5-6% CO2. Caso não seja para uso em ciclo devem
ser criopreservados para posterior utilização.
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2.6. Avaliação da fecundação e do desenvolvimento embrionário
De acordo com o Consenso de Istambul (2011), é essencial a padronização dos
momentos de observação das diferentes fases do desenvolvimento embrionário,
tendo como referência a hora da inseminação, para a possível comparação de
resultados entre laboratórios.
Tendo em conta os referidos aspetos, a avaliação da fertilização deve ser
realizada cerca de 17 ±1h após a inseminação (por FIV ou ICSI).
O ovócito fertilizado, idealmente deve apresentar uma série de características
que permitem fazer a distinção dos ovócitos não fertilizados ou fertilizados
anormalmente. Assim, este deve ser esférico, ter dois glóbulos polares, dois
pronúcleos (PN) de igual tamanho, ambos com membranas bem definidas, justapostas
e localizadas no centro do ovócito.
Os PN devem ter número semelhante de corpos percursores de nucléolos, do
mesmo tamanho e, idealmente alinhados pela zona equatorial, na região de
justaposição das membranas dos PN.
Sistema de classificação
2.7. Classificação da qualidade embrionária
A avaliação da qualidade embrionária nos dois primeiros dias de
desenvolvimento, poderá ser um indicador da qualidade dos gâmetas, uma vez que
geralmente gâmetas anormais não dão origem a embriões normais. Por sua vez o
desenvolvimento embrionário posterior, desde o 3º até ao 5º dia, reflete a expressão
genética, diferenciação e controlo do desenvolvimento, pois a partir desta altura o
embrião passa a ser controlado pelo seu próprio genoma.
Qualidade embrionária nos dias 2 e 3
A seleção dos embriões a transferir é uma das etapas mais importantes para o
sucesso das técnicas de PMA. Contudo, existe uma grande divergência nos critérios
de classificação da qualidade embrionária. Geralmente, o método utilizado baseia-se
em critérios cinético-morfológicos, observados ao microscópio ótico de alta resolução.
Para isso são utilizados sistemas de classificação específicos. Na tabela 3 encontra-se
descrito o estado de desenvolvimento expectável para cada observação.
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Tabela 3 - Número de células expectável consoante o tipo de observação (Almeida, Sousa, Plancha, Leal, Figueiredo,
& Silva, 2012) .
Tipo de observação Hora pós-inseminação/
microinjeção
Estado de
desenvolvimento
expectável
Avaliação da clivagem
precoce
26h ±1h pós ICSI
28h± 1h pós FIV 2 células
Avaliação do embrião em
D2 44h± 1h 4 células
Avaliação do embrião em
D3 68h± 1h 8 células
Tabela 4 - Classificação em D2 e D3 (Almeida, Sousa, Plancha, Leal, Figueiredo, & Silva, 2012).
Grau Classificação Descrição
1 Boa qualidade
<10% fragmentação
Tamanho de células de acordo com o respetivo
estádio celular
Ausência de multinucleação
2 Qualidade
razoável
10-25% fragmentação
Tamanho das células de acordo com o respetivo
estádio celular para a maioria das células
Ausência de multinucleação
3 Má qualidade
>25% fragmentação
Tamanho das células não está de acordo com o
respetivo estádio celular
Presença de multinucleação
Os embriões que apresentam taxas de clivagem mais lentas ou mais rápidas que
o esperado, não serão selecionados pois apresentam um potencial de implantação
reduzido.
São vários os critérios observados para classificar os embriões:
Dimensão dos blastómeros
Nestes estádios celulares associa-se a desigualdade celular a uma
redução do potencial de implantação.
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Multinucleação
É considerada quando se observa mais do que um núcleo num
blastómero. Está relacionada com um aumento da incidência de anomalias
cromossómicas.
Fragmentação
A presença de fragmentos celulares é comum nos embriões humanos e
quando o grau de fragmentação é inferior a 25% não parece estar relacionado
com a redução do potencial de implantação.
Na tabela 4 encontram-se descritas as caraterísticas observadas para
cada um dos referidos critérios, correspondentes a cada grau de classificação
Mórula
Tabela 5 - Classificação da mórula (Almeida, Sousa, Plancha, Leal, Figueiredo, & Silva, 2012).
Grau Avaliação Descrição
1 Bom Entrou na 4ª divisão mitótica (16 células) e/ou compactação que
envolve praticamente todo o volume do embrião.
2 Razoável Entrou na 4ª divisão mitótica (16 células) e/ou compactação que
envolve a maioria do volume do embrião.
3 Mau Compactação envolve menos de metade do volume do embrião,
com blastómeros permanecendo como células individualizadas.
Esta designação é atribuída ao embrião ao 4º dia de cultura (92h±2h) que entrou
na quarta divisão mitótica, que se encontra compactado ou em compactação. A
compactação deve englobar praticamente todo o volume do embrião, quando o
mesmo não se verifica associa-se a um prognóstico mais reduzido.
Blastocisto
É designado por blastocisto o embrião ao 5º dia de cultura (116h±2h), totalmente
expandido ou eclodido, com massa celular interna protuberante, bem definida, com
muitas células compactadas e aderentes, e trofoectoderme constituída por um epitélio
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pavimentoso simples com muitas células aderentes. Na tabela 6 é apresentado o
sistema de classificação do blastocisto.
Tabela 6- Classificação do blastocisto (Almeida, Sousa, Plancha, Leal, Figueiredo, & Silva, 2012).
Grau Avaliação Descrição
Estádio
1
Blastocisto inicial
2 Blastocisto
3 Blastocisto expandido
4 Blastocisto em eclosão ou
eclodido
Massa celular
interna
1 Bom
Protuberante, bem definida e com
muitas células compactadas e
aderentes
2 Razoável Bem definida, com muitas células
mal agrupadas
3 Mau Mal definida, com poucas células
Trofoectoderme
1 Bom Muitas células formando um
epitélio coeso
2 Razoável Poucas células, formando um
epitélio disperso
3 Mau Muito poucas células
2.8. Transferência embrionária (TE) e análise de gravidez
A transferência embrionária (TE), geralmente, realiza-se entre o 2º e o 5º dia
após punção folicular. Os embriões são transferidos para a cavidade uterina com
ajuda de um cateter específico, por via vaginal e sob controlo ecográfico.
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A seleção dos embriões para transferência é baseada na sua classificação,
sendo selecionados os que apresentem melhores caraterísticas. A classificação dos
embriões é feita de acordo com o número de blastómeros, percentagem de
fragmentação e presença ou não de blastómeros multinucleados, como já foi referido.
O cateter é carregado com os embriões dentro da câmara de fluxo laminar e os
embriões são então libertados junto ao fundo uterino (a ±1cm de distância). Após a
transferência, o conteúdo do cateter é avaliado no laboratório, através de observação
ao estereomicroscópio, para confirmar que os embriões foram corretamente
depositados na cavidade uterina, isto é, não se encontram no cateter. A transferência
de embriões é o passo mais crítico condicionando as taxas de gravidez, logo a seguir
à qualidade e ao número de embriões transferidos. Por norma são transferidos um a
dois embriões se a paciente tiver idade inferior a 35 anos, e em casos muito
particulares, poderão ser transferidos até três embriões, isto é, em mulheres com
idade superior a 35 anos e quando, no dia da transferência, os embriões obtidos
apresentam qualidade reduzida.
Os embriões que não são transferidos mas que apresentam critérios de boa
qualidade (grau 1 e 2) são criopreservados.
Se a transferência for efetuada ao 2º/3º dia, os embriões supranumerários
podem ser cultivados até ao 5º /6º dia, sendo avaliada novamente a sua qualidade e
só nesta altura são criopreservados.
Cerca de 14-16 dias após a colheita ovocitária, realiza-se o teste de gravidez,
através do doseamento do nível de beta-hCG no sangue. Após a implantação, o
primeiro sinal libertado pelo trofoblasto detetado no sangue materno é a hCG, sendo
usado como marcador diagnóstico de gravidez. De acordo com o valor obtido, este
doseamento hormonal permite o diagnóstico da gravidez, ainda antes da sua
confirmação ecográfica (Pooikkeus et al., 2002).
Numa gravidez de embrião único, cerca de 15 dias após a ovulação o valor de
beta-hCG deverá ser superior a 100 mIU/ml, embora possa variar muito de caso para
caso.
Assim, possibilita a identificação de gravidez com maior probabilidade de
evolução, sendo também útil na predição de gravidez ectópica ou de gravidez não
evolutiva. Nestes casos são geralmente detetados níveis mais baixos de beta-hCG.
Este doseamento também permite prever uma gestação múltipla, sendo neste caso
detetados valores mais elevados (Jayachandran et al., 2012).
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2.9. Criopreservação de gâmetas masculinos e de embriões
A criopreservação de gâmetas e embriões envolve uma exposição a agentes
crioprotetores, redução da temperatura abaixo dos 0oC e seu armazenamento, que
pode ser em azoto líquido (-196ºC). Posteriormente, procede-se à descongelação,
diluição e remoção dos crioprotetores, com o retorno ao seu estado fisiológico, de
modo a permitir a futura utilização em técnicas de PMA.
2.9.1. Criopreservação de gâmetas masculinos
A criopreservação de espermatozoides está indicada para as seguintes
situações: disfunções sexuais e neurológicas (ex: electro-ejaculação), uso de esperma
de dador, casos de oligozoospermia, pacientes submetidos a tratamentos de quimio/
radioterapia, casos de vasectomia (deve-se criopreservar antes da cirurgia), biopsia
testicular em que se observam espermatozoides, entre outras.
Esta técnica, no CPMA é efetuada através de um protocolo de congelação lenta.
Após a preparação do esperma através das centrifugações, rejeita-se o sobrenadante
e ressuspende-se o sedimento em meio de preparação de esperma (Sperm
Preparation Medium, Origio®, Denmark). Adiciona-se, gota a gota, o meio de
criopreservação (Sperm freezing Medium, Origio®, Denmark) na proporção 1:1,
previamente aquecido à temperatura ambiente, à preparação de esperma,
homogeneizando muito bem. Deixa-se repousar durante cerca de 10 min e de seguida
carregam-se as palhetas e selam-se as extremidades (selagem a quente em palhetas
de alta segurança). Enche-se um recipiente próprio com azoto líquido e colocam-se as
palhetas suspensas de modo a ficar em contacto com a fase gasosa do azoto. Deixa-
se repousar entre 20 a 30 min, e posteriormente transferem-se para o recipiente de
azoto líquido -196ºC específico, onde ficam armazenadas.
2.9.2. Criopreservação de embriões:
A criopreservação de embriões é uma técnica bastante vantajosa, pois evita
nova estimulação hormonal para obtenção de ovócitos. Estes embriões poderão ser
armazenados a temperaturas sub-zero, e num futuro ciclo utilizados, após
descongelação para transferência para a cavidade uterina.
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O protocolo utilizado no CPMA do Centro Hospitalar do Porto é a vitrificação, isto
é, técnica que usa altas concentrações de crioprotetores e rápidas taxas de
arrefecimento e aquecimento.
Os embriões são passados por uma série de soluções de vitrificação, com
diferentes concentrações de crioprotetores, previamente estabilizadas a 37ºC, numa
atmosfera sem CO2, durante cerca de 10-15 minutos. Quando colocados na última
solução, são carregadas as palhetas.
Os embriões podem ser criopreservados ao 2º/3º dia e em estádio de
blastocisto. Neste último caso deve-se, previamente, colapsar o blastocisto.
Para isso, utiliza-se uma pipeta de hatching para realizar uma abertura numa
zona de junção de duas células da trofoectoderme, numa zona oposta à do botão
embrionário e na zona onde se verifique a existência de mais água. Aguardam-se
alguns segundos e faz-se uma nova incisão. A partir deste ponto procede-se de igual
forma à vitrificação de embriões de 2º/3º dia de desenvolvimento.
A descongelação de embriões vitrificados em fase de divisão (2º/3º dia de
desenvolvimento) é realizada anteriormente de acordo com o estadio inicial, e deixada
em cultura até ao 5º/6º dia, no qual se realiza a transferência embrionária. Assim,
realiza-se a monotorização da evolução dos embriões após descongelação.
No caso da descongelação de blastocistos vitrificados, esta técnica é efetuada
no dia da transferência, que será realizada cerca de duas horas após a conclusão da
descongelação.
Para a descongelação de embriões vitrificados procede-se à passagem dos
mesmos por uma série de soluções de concentrações decrescentes de crioprotetor
previamente estabilizadas a 37 oC. No final os embriões são transferidos para uma
placa de cultura com o meio apropriado ao dia de desenvolvimento em que se
encontram e colocados na incubadora a 37,4ºC±0,6 ºC, 5-6% CO2 até à transferência.
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Capítulo II- DISSERTAÇÃO SOBRE O TEMA: CRIOPRESERVAÇÃO DE
OVÓCITOS
1. Breve história da criopreservação
Apesar de poderem ser datados estudos de criobiologia tão longínquos como
nas primeiras civilizações, em 2500 aC, a criopreservação de células e tecidos só se
tornou possível em meados do século XX.
As primeiras tentativas não foram bem sucedidas uma vez que os procedimentos
utilizados conduziam a danos celulares provocados pelo excesso de desidratação,
formação de cristais de gelo e alteração da concentração de solutos intra e
extracelulares. No entanto, foi demonstrado, por Luyet e Hodapp (1938), o efeito
benéfico da desidratação usando açúcares, previamente à congelação.
Um passo importante na história da criobiologia ocorreu no final dos anos 40,
com a descoberta das propriedades crioprotetoras do glicerol na congelação e
descongelação de espermatozoides (Polge et al. 1949). Nos anos que se seguiram
deram-se rápidos avanços nesta área e em 1954 foi descrito o primeiro nascimento
humano resultante da congelação de espermatozoides (Sherman, 1973). Desde então,
o glicerol é considerado o crioprotetor preferencialmente utilizado para a
criopreservação dos gâmetas masculinos.
Em 1950 este mesmo crioprotetor, foi também utilizado nas primeiras tentativas
de criopreservação de gâmetas femininos de mamíferos, utilizando ovócitos de rato
não fertilizados, embora com muito pouco sucesso.
Os primeiros estudos da criopreservação de ovócitos humanos datam de 1980,
mas só seis anos após foi conseguido alcançar, por Chen e Al Hasani e a sua equipa,
a primeira gravidez com ovócito criopreservado através da técnica de congelação lenta
com dimetilsulfoxido (DMSO) (Chen, 1986). O autor relatou taxas de sobrevivência e
de fertilização de 80% e 83%, respectivamente, numa amostra de 40 ovócitos. Durante
a década seguinte muitos investigadores tentaram alcançar resultados superiores aos
descritos, contudo depararam-se com a dificuldade de fertilização do ovócito após
descongelação, principalmente devido ao endurecimento da zona pelúcida (Carroll et
al., 1990).
Com o desenvolvimento da técnica de ICSI, em 1992, esse problema foi
ultrapassado, sendo que o primeiro relato de nascimento, resultante da utilização da
técnica de vitrificação de ovócitos, foi descrito por Kuleshova e a sua equipa em 1999,
FCUP A realidade da Procriação Medicamente Assistida:
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depois de ter vitrificado 17 ovócitos utilizando 40% de etilenoglicol (EG) e 0,6M de
sacarose em sistema aberto (Kuleshova et al., 1999).
Tabela 7- Passos importantes na história das técnicas de criopreservação de ovócitos e embriões de mamíferos
(baseado em Cobo, 2008)
Polge, 1952 Criopreservação de espermatozoides de
touro
Whittingham et al., 1972 Criopreservação de embriões de rato
Wilmut et al., 1973 Criopreservação de embriões de bovino
Willadsen et al., 1976 Criopreservação de embriões de ovelha,
técnica definitiva de congelação lenta
Whittingham, 1977 Criopreservação de ovócitos de rato
Trouson e Mohr, 1983 Criopreservação de embriões humanos
Rall e Fahy, 1985 Vitrificação de embriões humanos
Testart et al., 1986 Criopreservação eficaz de embriões
humanos em propanediol
Massip et al., 1986 Vitrificação de embriões bovinos
Chen, 1986 Criopreservação de ovócitos humanos
pelo método de congelação lenta
Nakagata, 1989 Vitrificação de ovócitos de rato
Hamano et al., 1992 Vitrificação de ovócitos de bovino
Kuleshova et al., 1999 Primeiro nascimento com técnica de
vitrificação de ovócitos humanos
Kuwayama et al., 2005 Vitrificação em grande escala de
embriões e ovócitos humanos
A criopreservação de ovócitos é uma das técnicas mais desafiantes na
criobiologia e poderá trazer importantes benefícios para as técnicas de PMA. No
entanto, em contraste com o evidente sucesso da criopreservação de gâmetas
FCUP A realidade da Procriação Medicamente Assistida:
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masculinos e embriões, esta técnica está ainda em fase de investigação, e necessita
de ser otimizada de modo a ultrapassar todos os problemas associados.
Apesar de ser uma técnica hoje em dia muito divulgada, fatores como a
temperatura, tempo de exposição, tipo e concentração de crioprotetores ainda devem
ser estudados para que se alcancem resultados mais satisfatórios.
2. Princípios básicos da criobiologia
O termo “criopreservação” designa o processo de armazenamento de células e
tecidos a uma temperatura de −196oC, de modo a bloquear todos os processos
fisiológicos (atividade enzimática, respiração, entre outros) e preservá-las por tempo
indeterminado para uma futura utilização (Bakhanach, 2009).
O grande desafio da criopreservação é a redução ou total eliminação da
formação de cristais de gelo. Outro objetivo importante é diminuir o choque osmótico
provocado pela entrada de água livre na célula durante o aquecimento, e a toxicidade
causada pelas altas concentrações de eletrólitos e outros solutos a baixas
temperaturas.
Fundamentalmente, para o sucesso das técnicas de criopreservação o ovócito
necessita tolerar três condições não fisiológicas: exposição a concentrações molares
de crioprotetores, o arrefecimento a temperaturas abaixo de zero e a remoção ou
conversão de toda a água liquida ao estado sólido (Picton et al., 2002).
2.1. Crioprotetores: permeáveis e não permeáveis
Os crioprotetores são solventes orgânicos adicionados às soluções utilizadas em
todos os procedimentos de criopreservação e são essenciais para o seu sucesso, pois
previnem os danos celulares através de diferentes mecanismos, principalmente devido
à regulação dos níveis de água e formação de gelo, no momento de descida abrupta
da temperatura.
Os crioprotetores são divididos em duas categorias, de acordo com o seu modo
de ação: permeáveis à membrana ou intracelulares (Dimetilsulfoxido (DMSO),
etilenoglicol (EG), propanediol (PROH) e glicerol) e não permeáveis à membrana ou
extracelulares (sacarose, glucose, trealose amido, ficol, proteínas e lipoproteínas).
FCUP A realidade da Procriação Medicamente Assistida:
-Técnicas laboratoriais -Criopreservação de ovócitos: Que futuro nos centros?
22
A sua complexa ação protetora das células e tecidos durante a diminuição da
temperatura deve-se a várias propriedades, especialmente a sua alta solubilidade, o
que os torna essenciais para o sucesso das técnicas de criopreservação.
Apesar de atuarem de diferentes formas, os crioprotetores têm algumas
características comuns. Ambas as classes têm a capacidade de: (1) baixar o ponto de
congelação da solução em que são incluídos; (2) interagir com as modificações que
ocorrem na membrana durante o processo de criopreservação (de um estado fluido
para um estado rígido) e (3) prevenir a exposição do ovócito a altas concentrações de
eletrólitos quer intra- ou extracelularmente, através da sua ligação aos mesmos e
substituição parcial da água (Rall et al., 1984).
Os crioprotetores mais comuns e mais utilizados são os crioprotetores
permáveis. São pequenas moléculas de baixo peso molecular que facilmente
penetram no interior das células, e devido a esta particularidade impedem a
desidratação celular excessiva durante o processo de criopreservação. Na vitrificação,
a sua principal função é impedir a formação de gelo intracelular (Fuller & Paynter,
2004).
Por sua vez, os crioprotetores não permeáveis são representados por moléculas
de maior dimensão, que não atravessam a membrana plasmática. Criam um gradiente
osmótico que provoca a saída de água da célula, e consequentemente facilita a
desidratação celular durante o equilíbrio, antes da congelação. Desta forma, protegem
contra o aumento excessivo de volume e rutura das membranas celulares durante a
descongelação e rehidratação. Conferem proteção adicional quando utilizados em
conjunto com os crioprotetores permeáveis e, têm a vantagem de diminuir a
concentração necessária dos mesmos. Fazem parte deste grupo moléculas com baixo
peso molecular como galactose, glicose, sacarose e trealose e macromoléculas de
elevado peso molecular como polietileno glicol, ficol ou Polivinilpirrolidona (PVP).
Estas macromoléculas são utilizadas em muitos protocolos de vitrificação, incluídas
como suplemento nas soluções crioprotetoras. Atuam através do aumento da
viscosidade, ajudando a suportar a vitrificação, mesmo com concentrações baixas de
crioprotetores (Liebermann, 2003).
Foi verificado que a sobrevivência ovocitária pode ser melhorada se forem
incluídos na solução de criopreservação crioprotetores não permeáveis em pequenas
concentrações, especialmente sacarose a 0,2-0,3 mol/l (Fabri et al., 2001; Chen et al.,
2004).
A trealose, um dissacarídeo semelhante à sacarose, é uma recente inovação na
criopreservação ovocitária (Eroglu et al., 2002). Foi demonstrado que não só facilita a
FCUP A realidade da Procriação Medicamente Assistida:
-Técnicas laboratoriais -Criopreservação de ovócitos: Que futuro nos centros?
23
desidratação celular durante a congelação lenta, mas também ajuda na estabilização
das moléculas da superfície celular durante a congelação/descongelação. Contudo,
até à data, a sua aplicação na criopreservação de gâmetas e embriões ainda é
limitada.
Não há consenso sobre qual o melhor crioprotetor na criopreservação de
ovócitos, uma vez que a concentração de exposição, a temperatura e o tipo de
crioprotetor podem causar danos nas células pela elevada toxicidade química.
No entanto, para o seu uso deve-se ter em consideração a toxicidade que
podem causar e a associação entre eles, além da técnica e do tipo de material a ser
utilizado. Tudo isto poderá ser crucial para o sucesso da técnica.
2.2. Métodos de criopreservação
Tabela 8 – Danos que ocorrem durante a congelação lenta e a vitrificação (baseado em Vajta & Yovich, 2008)
Congelação lenta Vitrificação
Toxicidade dos crioprotetores + +++
Stress osmótico ++ +++
Efeito tóxico solução +++ −
Risco de formação de gelo
intracelular ++ −
Risco desidratação − ++
Tecnologia +++ +
Custo +++ +++
Risco de contaminação − ++
A criopreservação de ovócitos pode ser realizada pelo método convencional de
congelação lenta, ou por vitrificação. Ambas as técnicas apresentam vantagens e
desvantagens relacionadas com a sua capacidade de superar os principais danos
físicos e riscos laboratoriais associados à criopreservação de ovócitos. Na tabela 8
encontram-se descritos os principais danos que ocorrem durante a congelação lenta e
vitrificação e a sua possível intensidade.
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-Técnicas laboratoriais -Criopreservação de ovócitos: Que futuro nos centros?
24
2.2.1. Protocolo de equilíbrio - Congelação lenta
O método de congelação lenta foi adaptado, inicialmente, como padrão para a
criopreservação de ovócitos de mamíferos, tendo sido baseado no protocolo
originalmente desenvolvido para embriões (Lassalle et al., 1985).
Esta técnica é caraterizada pela diminuição lenta da temperatura (0,3ºC/ min),
conseguida através da utilização de equipamentos de congelação a velocidade
controlada, conjugada com uma exposição prolongada a reduzidas molaridades de
crioprotetores permeáveis (1-2 M) como dimetilsulfoxido (DMSO), etileno glicol (EG)
ou propanediol (PROH), e um crioprotetor não permeável como a sacarose (0,1-0,5 M)
proporcionando uma desidratação celular lenta, reduzindo os efeitos negativos de uma
concentração aumentada de solutos (Whittingham, 1977).
Depois da exposição aos crioprotetores, os ovócitos são colocados em palhetas
onde ficam armazenados. Estas são expostas a temperaturas sucessivamente mais
baixas e a formação de cristais de gelo na solução é induzida (“ seeded”) através do
contacto com um objeto metálico arrefecido a -196ºC na extremidade da palheta mais
afastada do local onde se encontram as células. Este passo constitui um avanço
importante nos programas de criopreservação de ovócitos humanos: previne a
supercongelação, iniciando-se assim o processo de desidratação celular.
A indução da formação de gelo vai provocar o aumento gradual da concentração
de solutos na fração não congelada, pois a água passa a estar incorporada nos
cristais de gelo extracelulares. A formação deste gradiente osmótico através da
membrana celular, induz a progressiva desidratação das células.
Numa primeira fase, o arrefecimento dá-se a uma velocidade relativamente
rápida até -7ºC (temperatura a que ocorre o início da formação de gelo) de seguida
são arrefecidas a uma taxa de 0.3-0.5ºC/ min até aproximadamente -40ºC, depois a
10ºC/ min até -150ºC, e finalmente são transferidas para o contentor de azoto liquido (-
196ºC) onde ficarão armazenadas.
Através da congelação suficientemente lenta, quase toda a água pode ser
removida do meio intracelular o que permite que não ocorram danos nas células
quando são transferidas para o azoto líquido (Shaw, 1993).
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25
2.2.2. Protocolo de não-equilíbrio – Vitrificação
O conceito de “vitrificação” significa a solidificação de uma solução a baixas
temperaturas sem a formação de cristais de gelo. Este fenómeno é conseguido
através do aumento da viscosidade, consequente da grande velocidade de
arrefecimento (>2000ºC/min) e pelo uso de soluções crioprotetoras a altas
concentrações (6-8M) que impedem a formação de cristais de gelo.
Contudo, de forma a minimizar o impacto das soluções hiperosmóticas, o tempo
de exposição terá de ser reduzido (˂1min) (Shaw et al., 1992). Nesta técnica não são
necessários os equipamentos de arrefecimento programado utilizados nos protocolos
de congelação lenta, diminuindo o tempo requerido para a criopreservação das
células. Dada a grande variabilidade inter-individual na sensibilidade dos ovócitos à
criopreservação, foi sugerido que a congelação rápida possa de alguma forma
prevenir os danos comuns resultantes da congelação lenta, tais como a formação de
cristais de gelo intracelulares. (Leibo & Pool, 2011).
Com esta técnica também são evitados danos que possam ocorrer devido à alta
concentração de solutos que ocorre quando a água precipita em forma de gelo.
O sucesso do método de vitrificação está relacionado com a concentração e
volume dos crioprotetores, com o tempo de exposição aos mesmos e com a
velocidade de arrefecimento, que devem ser adequados para impedir a formação de
cristais de gelo intracelular, sem deste modo provocar lesões e efeito tóxico ou
osmótico.
Na vitrificação elimina-se totalmente a formação de cristais de gelo, contudo
existe uma grande probabilidade de ocorrer fratura da zona pelúcida, com
consequente alteração dos organelos intracelulares e do citoesqueleto (Vincent &
Johnson, 1992).
O método de vitrificação consiste em dois passos: 1) equilíbrio - os ovócitos são
expostos a baixas concentrações de crioprotetores, o que permite que a água saia do
meio intracelular e 2) vitrificação - as células são submetidas a um gradiente osmótico
elevado, havendo desidratação celular. Deste modo, os ovócitos podem ser
diretamente colocados em azoto liquido para armazenamento (Borini & Cotichio,
2008).
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26
2.3. Armazenamento em azoto
As amostras podem ser armazenadas em azoto líquido, ou em azoto na fase
gasosa. São mantidas a temperaturas inferiores a −140ºC, e poderão ficar
armazenadas por tempo indeterminado.
2.4. Descongelação
A velocidade de aquecimento é também um passo condicionante para o sucesso
das técnicas de criopreservação. O principal problema associado à descongelação é a
recristalização, com a formação de gelo intracelular o que irá reduzir a sobrevivência
dos ovócitos pós criopreservação. O processo de aquecimento deverá ser muito
rápido, cerca de 275ºC/min, de modo a evitar que os pequenos cristais de gelo
intracelulares, que possam ter sido formados durante a criopreservação, tenham
tempo de aumentar de tamanho e provocar danos às células. Também os cristais de
gelo extracelulares irão derreter e atravessar a membrana celular para a rehidratação
dos ovócitos (Friedler et al., 1988).
O método mais comum de descongelação é o denominado de rápida e direta,
pois os ovócitos são colocados na solução de descongelação a uma temperatura entre
20ºC até 37ºC. O passo seguinte é a re-hidratação e remoção dos agentes
crioprotetores, que também deverá ser executado rapidamente (Borini & Cotichio,
2008).
2.5. Remoção dos crioprotetores
Outro fator que afeta a sobrevivência ovocitária é a remoção dos crioprotetores.
Quando se transfere o ovócito que contém uma elevada concentração de crioprotetor,
para um meio com reduzida concentração do mesmo, a taxa de entrada da água na
célula é superior à taxa de saída do crioprotetor, o que provoca aumento de volume
celular e pode até conduzir à rotura da membrana. Para evitar este aumento excessivo
de volume da célula, a remoção dos crioprotetores é realizada através de uma série de
passos em que submetem os ovócitos a soluções com concentrações sucessivamente
mais reduzidas do crioprotetor.
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A presença de uma molécula não permeável neste meio, como a sacarose, em
concentrações elevadas sabe-se que é muito importante, pois serve como equilíbrio à
concentração do crioprotetor na célula, reduzindo o choque osmótico e controlando o
influxo de água para o interior do ovócito (Shaw, 1993).
3. Indicações para a criopreservação de ovócitos
Quanto à criopreservação de ovócitos propriamente dita, esta oferece várias
vantagens, quer no tratamento da infertilidade, quer na preservação da função
reprodutiva, em pacientes oncológicos ou por questões sociais (Cobo, 2008).
No programa de fertilização in vitro, a criopreservação de ovócitos tem elevada
importância na resolução de várias questões, como por exemplo nos casos em que há
ausência de espermatozoides no dia da punção folicular por dificuldade de colheita
dos gâmetas masculinos ou inexistência de espermatozoides móveis na biópsia
testicular.
Outro exemplo são as más respondedoras, que devido ao reduzido número de
ovócitos recuperados no dia da punção folicular, as possibilidades de sucesso são
diminuidas. Para estes casos a acumulação de ovócitos em metáfase II de diferentes
ciclos de estimulação, teoricamente, permitirá ter uma acrescida capacidade de
selecção embrionária e, consequentemente, aumentará a possibilidade de gestação.
Em situações em que são recuperados um número elevado de ovócitos, no 1º
ciclo, a criopreservação de ovócitos será muito útil, uma vez que permitirá uma nova
tentativa, no caso de não ocorrência de gestação, sem a necessidade de uma nova
estimulação ovárica.
Outra importante aplicação será na prevenção da Síndrome de Hiperestimulação
Ovárica (SHEO), caraterizada por uma resposta exagerada do ovário à estimulação.
Assim, nas situações em que se prevê que a mulher desenvolva esta síndrome, os
ovócitos podem ser criopreservados para utilização num próximo ciclo, sem que a
mulher corra novamente esse risco.
A criopreservação de ovócitos é também indicada a nível da preservação da
fertilidade em mulheres que estão prestes a perder a sua função ovárica por cirurgia,
quimioterapia ou radioterapia, ou para aquelas que queiram ver a sua maternidade
adiada. Para todas estas situações a oferta da criopreservação de ovócitos,
previamente ao início da terapia oncológica é uma possibilidade promissora e,
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proporcionando a mesma taxa de sucesso do que com ovócitos a fresco, será sem
dúvida a melhor alternativa para preservação da fertilidade.
Certas condições genéticas, como mutações nos genes BRCA 1 e BRCA 2
estão relacionadas com o alto risco de desenvolvimento de cancro dos ovários, sendo
recomendada como medida preventiva a remoção cirúrgica dos mesmos. Para estes
casos, a criopreservação de ovócitos poderá ser uma opção viável como medida
preventiva da esterelidade.
Existe, ainda, outro grupo de mulheres que poderá beneficiar desta técnica,
como por exemplo as que apresentam desordens associadas com falência ovárica
prematura como o Síndrome de X frágil e deleções no cromossoma X. Para aumentar
a probabilidade de sucesso, nestes casos é essencial o diagnóstico precoce (Practice
Committees of the American Society for Reproductive Medicine and the Society for
Assisted Reproductive Technology ,2013).
Outra importante aplicação será na simplificação dos programas de doação de
gâmetas femininos. Atualmente, nos ciclos de doação de ovócitos é necessário que
haja coordenação dos ciclos entre dadora e recetora, o que se torna trabalhoso e com
custos elevados. Assim, exclui-se a necessidade de sincronizar as pacientes dadora
de ovócitos com a recetora.
4. Aspetos clínicos, laboratoriais e éticos da criopreservação de
ovócitos
4.1. Aspetos clínicos: protocolo de estimulação ovárica
Para a obtenção de ovócitos para criopreservar, em situações oncológicas, o
protocolo de estimulação deverá ser: seguro, de modo a evitar o risco de estimulação
do crescimento de neoplasia já existente; rápido, para não adiar o início do tratamento
e eficiente, ou seja com boa possibilidade de recrutamento ovocitário. (Revelli et al.,
2012).
O maior obstáculo na oferta da preservação da fertilidade a doentes com
tumores hormonodependentes como o caso de cancro da mama, é a exposição a
níveis de estradiol muito elevados, durante a estimulação com gonadotrofinas. No
entanto, já foram desenvolvidos protocolos eficientes e potencialmente seguros com
tamoxifeno (Oktay et al., 2003) e inibidores de aromatase (Oktay et al., 2005), que
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provaram não ter efeitos deletérios nas taxas de sobrevivência destas mulheres (Azim
et al., 2008).
4.2. Aspetos laboratoriais: sistema de armazenamento/
palhetas
Existem diferentes tipos de sistemas de armazenamento para a criopreservação de
ovócitos. As palhetas de plástico convencionais foram um dos primeiros sistemas
utilizados, no entanto devido ao volume de amostra necessário (4 a 5µl) torna-se difícil
alcançar a velocidade de arrefecimento ultra-rápida essencial para a técnica de
vitrificação, sendo necessárias elevadas concentrações de crioprotetores (Chen et al.,
2000).
Com o objetivo de reduzir os efeitos tóxicos das altas concentrações de
crioprotetores necessárias para esta técnica, têm sido desenvolvidos métodos que
permitem um mínimo volume da amostra (˂1µl). Esta abordagem tem também outros
benefícios, tais como o aumento das velocidades de arrefecimento e aquecimento e
também a diminuição da probabilidade da formação de cristais de gelo (Zhang et al.,
2011). Para este efeito, foram desenvolvidos sistemas de armazenamento que
permitem que a amostra seja submergida rapidamente em azoto líquido: Cryotop
(Kuwayama, 2007), McGill Cryoleaf (Chian et al., 2005), nylon loop ou Cryoloop (Lane
et al., 1999a; Lane et al., 1999b), Cryotip (Kuwayama et al., 2005), thin capillary ou
Open-Pulled Straw (OPS) (Vajta et al., 1998), hemi-straw (Vanderzwalmen et al., 2003)
e electron microscope copper/gold grids (Martino et al., 1996a).
4.3. Questões éticas
Na sociedade atual, particularmente nos países desenvolvidos as mulheres
optam por adiar temporariamente a maternidade enquanto dão prioridade a outros
objetivos, como por exemplo a construção de uma carreira professional. Quando
pretendem engravidar em idades mais tardias a taxa de gravidez será mais reduzida,
como consequência da diminuição da reserva ovárica que ocorre naturalmente. Para
estes casos, a possibilidade de criopreservação ovocitária será muito útil, embora
levante diversas questões éticas, uma vez que a infertilidade destas mulheres não
resulta de motivos exteriores ao seu controlo, como é o caso de doenças oncológicas.
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-Técnicas laboratoriais -Criopreservação de ovócitos: Que futuro nos centros?
30
A preocupação principal que surge associada à criopreservação de ovócitos é o
seu uso para o adiamento eletivo da maternidade, que potencialmente poderá ocorrer
até após a idade reprodutiva.
Outro aspeto ético relacionado com a criopreservação de ovócitos, são os casos
de doação ovocitária, que pode ser problemático para os que defendem religiões como
o cristianismo, islamismo ou judaísmo uma vez que estes ovócitos são para o uso
exterior ao casamento ou como um meio de tratamento da infertilidade, o que implica
um terceiro interveniente na relação (Borini & Coticchio, 2009)
5. Dificuldades associadas
Numa primeira fase, não há dúvida que o objetivo primordial da criopreservação
de ovócitos se centra na manutenção da viabilidade das células congeladas, mesmo
após um longo período de armazenamento. Contudo, devido às caraterísticas da
membrana plasmática, à presença de grânulos corticais e ao fato de, na maior parte
dos casos, o ovócito se apresentar no estádio de metafase II (MII) da meiose com o
seu sistema complexo do fuso meiótico presente, justifica a dificuldade em alcançar
essa mesma viabilidade.
O sucesso inicial das técnicas de criopreservação de ovócitos maduros foi
limitado pela fragilidade do ovócito em metáfase II, relacionada com o seu tamanho
(≈150 µm), conteúdo em água e arranjo cromossómico.
O ovócito, sendo das maiores células do corpo humano, é constituído por uma
grande percentagem de água. Na criobiologia, o tamanho e consequentemente a
massa são fatores decisivos no sucesso das técnicas.
Segundo Mazur (1963) o fator com maior influência na resposta da célula à
congelação é a razão área de superfície/ volume celular. Geralmente quanto maior é a
célula, mais lento terá de ser o arrefecimento e maior será o tempo necessário de
exposição aos crioprotetores de modo a permitir atingir o equilíbrio osmótico.
Justifica-se, deste modo, a diferente tolerância aos danos provocados pela
criopreservação entre espermatozoides e ovócitos, especialmente a formação de
cristais de gelo, stress osmótico e toxicidade dos crioprotetores (Stachecki & Cohen,
2004; Mazur, 1963). Portanto, as trocas osmóticas entre a membrana celular, que
incluem os processos de desidratação e incorporação dos crioprotetores, são muito
mais complexas nos ovócitos, existindo um maior risco de formação de gelo.
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31
É importante, por isso, salientar que o principal problema das células
criopreservadas é a lesão causada nos organelos devido à formação de cristais de
gelo intracelulares. Ao congelar, a água intracelular pode assumir uma forma
cristalizada, com consequente aumento de volume e pressão sobre as células
congeladas provocando alterações no citoplasma.
Para além disso, comparativamente a outras células de mamíferos, os ovócitos
têm uma reduzida razão superfície/volume, o que condiciona as trocas osmóticas e
consequentemente afeta a desidratação celular, essencial para a sobrevivência pós-
descongelação (Sathananthan et al., 1987).
A lesão causada pelo frio (efeito “chilling”) é o maior obstáculo para o sucesso da
criopreservação de ovócitos, promovendo lesões nas membranas celulares,
microtúbulos e na organização do citoesqueleto e zona pelúcida. Desta forma são
observadas anomalias cromossómicas nos ovócitos após criopreservação. Esta lesão
ocorre quando a membrana da célula é submetida à transição do estado líquido para o
sólido, durante a congelação lenta, no momento em que as temperaturas variam entre
5oC e −15oC. Tal fato, promove alteração nos lípidos das membranas, nos
microtúbulos do fuso meiótico, e endurecimento da zona pelúcida.
Outro fator limitante é o facto de o ovócito ser esférico, o que dificulta a
distribuição homogénea do crioprotetor, principalmente na área mais central, e
portanto pode afetar a sua proteção.
O número de células é também uma fragilidade. Enquanto que os embriões
sendo entidades multicelulares, podem sobreviver à perda de até 50% das suas
células durante os processos de congelação/ descongelação, no caso do ovócito isto
já não se verifica, sendo este uma única célula, torna-se muito mais vulnerável.
Assim, todas estas fragilidades tornam os ovócitos suscetíveis a vários danos
estruturais durante a descongelação: no fuso meiótico e consequentemente provocam
instabilidade das ligações entre os cromossomas, nos microfilamentos essenciais à
extrusão do glóbulo polar, migração dos pronúcleos e citocinese, na zona pelúcida
como fendas e endurecimento e nos grânulos corticais causando a reação cortical
prematura.
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6. DISCUSSÃO
Atualidade do protocolo de criopreservação de ovócitos e
respetivas taxas de sucesso
Nos últimos anos, o desenvolvimento de metodologias eficazes para a
criopreservação de ovócitos tem sido um dos maiores objetivos na PMA. Como foi
referido anteriormente, esta técnica tem o potencial, não apenas de ultrapassar
problemas éticos e legais associados com a criopreservação de embriões, mas
também de preservar a fertilidade em pacientes com risco de falência ovárica
prematura, e ainda em mulheres que são obrigadas a adiar a sua maternidade devido
a doenças oncológicas.
Ao longo da segunda parte do trabalho foi possível estudar os aspetos biológicos
e laboratoriais que influenciam o sucesso desta técnica, bem como conhecer as
metodologias existentes. Em relação a este último aspeto, ainda existe alguma
variação entre os protocolos e, até à data ainda não foi possível estabelecer um
protocolo ideal. Com o intuito de prever qual ou quais os protocolos com melhores
taxas de sucesso, foi realizada uma análise crítica dos resultados obtidos nos estudos
realizados ao longo dos últimos anos, tendo em conta as principais questões que se
colocam na escolha de um protocolo de criopreservação de ovócitos. Para isso,
tiveram-se em consideração as três questões principais relacionadas com a
criopreservação ovocitária, que são: 1) O estádio de maturação em que se encontram
os ovócitos, se se deve criopreservar em estádio imaturo de vesícula germinativa ou
maduro, em metáfase da segunda divisão da meiose (metáfase II); 2) Desnudação dos
ovócitos antes da criopreservação e 3) O protocolo a utilizar, congelação lenta ou
vitrificação. O objetivo final será estimar qual ou quais as metodologias mais
promissoras para a sua inclusão como técnica de rotina dos centros de PMA.
6.1. Estádio de maturação: imaturo vs metafase II
Os resultados de vários estudos sugerem que as principais variáveis que afetam
a sobrevivência ovocitária são o seu estadio de maturação, e fatores biofísicos
resultantes do protocolo de criopreservação utilizado (Ludwig et al., 1999).
Relativamente ao estádio de maturação, os ovócitos podem ser criopreservados, tanto
FCUP A realidade da Procriação Medicamente Assistida:
-Técnicas laboratoriais -Criopreservação de ovócitos: Que futuro nos centros?
33
em estádio imaturo de vesícula germinativa (VG), como em estádio maduro de
metáfase II, cada uma com as suas vantagens e limitações.
Devido à estrutura particular dos ovócitos em estádio de VG, foi proposto que a
criopreservação nesta fase poderá evitar os danos que ocorrem no fuso meiótico
durante o processo de criopreservação de ovócitos em metáfase II pelo método de
congelação lenta (Toth et al., 1994a). Nos ovócitos imaturos, em estádio de diplóteno
da profase I, a cromatina ainda não está condensada e está rodeada pela membrana
nuclear, o que teoricamente poderá ter a vantagem de evitar a despolimerização do
fuso meiótico e o risco consequente de poliploidia e aneuploidia (Toth et al., 1994b).
Apesar das taxas de sobrevivência à criopreservação de ovócitos imaturos e em
metáfase II serem semelhantes, os maiores problemas associados com a
criopreservação de ovócitos imaturos é a redução da capacidade de maturação in vitro
após descongelação e da taxa de fertilização (Toth et al., 1994 a,b; Son et al., 1996;
Cooper et al., 1998; Isachenko et al., 1999; Mandelbaum et al., 1998; Mandelbaum et
al., 2004).
Até à data, apenas estão descritos um número reduzido de nascimentos
resultantes de ovócitos criopreservados em fase de vesícula germinativa, maturados in
vitro e fertilizados por ICSI (Chian et al., 2009a; Tucker et al.,1998; Chian et al.,
2009b).
As dificuldades associadas com a maturação e cultura in vitro, parecem
sobrepor-se aos potenciais benefícios da criopreservação neste estádio de maturação.
Além disso, a criopreservação neste estádio também está relacionada com o aumento
da incidência de anomalias cromossómicas. (Park et al., 1997).
Estudos recentes, apontam para as vantagens de induzir a maturação in vitro
previamente à criopreservação, e deste modo criopreservar os ovócitos em metáfase II
após a sua maturação, pelo método de vitrificação (Cao et al., 2009; Cao e Chian,
2009; Fasano et al., 2012; Lee et al., 2013).
A recolha de ovócitos imaturos sem estimulação ovárica prévia, e posterior
vitrificação é uma opção promissora para a preservação da fertilidade de mulheres que
não podem ser submetidas a estimulação ovárica ou não podem adiar o seu
tratamento gonadotóxico, e também para mulheres em risco de SHEO (Chian et al.,
2013). A questão que se coloca prende-se com a dúvida entre criopreservar os
ovócitos em estádio imaturo de VG e submetê-los a maturação após descongelação,
ou se será mais vantajoso submeter os ovócitos a fresco a maturação in vitro e
criopreservá-los em metáfase II.
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34
Na tabela 9 são enunciados os principais estudos que investigaram qual das
metodologias será a mais eficiente, no que respeita à taxa de sobrevivência,
fertilização e maturação ovocitária.
Tabela 9 - Resultados obtidos nas principais publicações que comparam a eficácia de maturação in vitro de ovócitos
imaturos pré criopreservação e pós descongelação
Taxa de sobrevivência (%) Taxa de maturação in vitro (%) Taxa de fertilização (%)
Publicação
Maturação in
vitro pré
criopreservação
Maturação in
vitro pós
descongelação
Maturação in
vitro pré
criopreservação
Maturação in
vitro pós
descongelação
Maturação in
vitro pré
criopreservação
Maturação in
vitro pós
descongelação
Cao et al.
(2009a) 86,1 85,4 85,4 50,8 58,8 62,1
Fasano et
al. (2012) 86,9 84,5 46 23,8 52,5 45
Lee et al.
(2013) 83 83,3 50 25 ND ND
Com o desenvolvimento das técnicas de vitrificação, foi possível melhorar os
resultados relativamente às taxas de sobrevivência, e portanto em estudos recentes foi
demonstrado não haver diferenças significativas entre a taxa de sobrevivência de
ovócitos vitrificados em estádio de vesícula germinativa e em metáfase II, os valores
obtidos encontram-se entre 83-87% (Cao et al., 2009; Fasano et al., 2012; Lee et al.,
2013).
Contudo, o potencial de maturação foi consideravelmente reduzido nos ovócitos
vitrificados em estádio imaturo (50,6%; 23,8%; 25%), quando comparados com os
resultados obtidos quando se induz a maturação anterior ao processo de
criopreservação (85,4%; 46%; 50%). Estes resultados sugerem que os ovócitos
imaturos deverão ser submetidos a maturação in vitro previamente ao processo de
vitrificação em vez de vitrificados em estádio de vesícula germinativa, como era
realizado em estudos anteriores.
Assim, a vitrificação de ovócitos maturados in vitro representa uma nova opção
para a preservação da fertilidade, no entanto será muito importante que futuramente
se avalie o desenvolvimento das crianças nascidas como resultado da vitrificação de
ovócitos em MII, que foram previamente maturados in vitro.
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35
6.2. Desnudação dos ovócitos antes da criopreservação
Outra possibilidade para a criopreservação de ovócitos, é a desnudação destes
antes da criopreservação propriamente dita. Isto é, os gâmetas são completamente
desnudados das células protetoras do cumulus antes de serem criopreservados.
Contudo, alguns autores creem que as células do cúmulos poderão oferecer alguma
proteção contra as repentinas alterações osmóticas, induzidas pelo rápido
influxo/afluxo de água e de crioprotetores durante a desidratação/ rehidratação, que
ocorrem, respetivamente, na fase pré e pós congelação. Foi observado tanto para o
método de congelação lenta com ovócitos humanos (Imoedemhe & Sigue, 1992),
como para vitrificação com ovócitos de cavalo (Tharasanit et al., 2009).
Recentemente foi provado a não existência de diferenças significativas na
sobrevivência e no desenvolvimento de embriões de boa qualidade, obtidos a partir de
ovócitos vitrificados com ou sem corona radiata intacta. A diferença está na
capacidade de fertilização por FIV. Neste estudo concluíu-se que apenas é obtida uma
taxa normal de fertilização nos ovócitos em que as células do cumulus se mantiveram
intactas durante a criopreservação (Tong et al., 2012).
Anteriormente também já tinha sido sugerido que o procedimento de
criopreservação poderia induzir a rutura e libertação prematura dos grânulos corticais,
estruturas estas que são responsáveis por impedir que mais que um espermatozoide
fertilize o ovócito. Este acontecimento resulta no endurecimento da zona pelúcida, o
que impede a fertilização dos ovócitos durante uma inseminação convencional
(Vincent et al., 1990; Matson et al., 1997; Ko et al., 2008).
Sendo esta a única desvantagem da criopreservação de ovócitos sem as células
do cumulus, o método mais utilizado é a desnudação antes do processo de
criopreservação, para avaliar a maturidade ovocitária. Após a descongelação, os
ovócitos são fertilizados pela técnica de ICSI, permitindo ultrapassar as limitações
observadas quando se utilizava a técnica de FIV.
6.3. Congelação lenta vs vitrificação
Outra principal questão que se coloca é relativamente ao método de
criopreservação: se se deve utilizar um protocolo de congelação lenta ou de
vitrificação. Foi avaliada a eficácia clínica destas duas alternativas, comparando as
taxas de sucesso nos principais estudos utilizando os protocolos de congelação lenta
e vitrificação. Para isso, tiveram-se em consideração três variantes fundamentais: taxa
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de sobrevivência após descongelação, taxa de fertilização e, quando possível, taxa de
implantação, apresentadas na tabela 11 (anexo II). A combinação destes resultados
permitirá avaliar a eficiência de cada uma das técnicas.
Os primeiros estudos que obtiveram resultados da taxa implantação de embriões
usando ovócitos criopreservados pelo protocolo de congelação lenta foram descritos
nos anos 80, e utilizavam DMSO como crioprotetor (Chen, 1986; Al-Hasani et al.,1987;
Van Uem et al., 1987; Siebzehnruebl et al., 1989). No entanto, estudos realizados
posteriormente não conseguiram reproduzir este sucesso inicial.
Na década seguinte foram realizados vários estudos que permitiram reduzir as
preocupações com a segurança deste método (Gook et al., 1993; 1994;1995a, b),
estes estudos eram baseados na utilização de PROH (1.5M) e sacarose (0.1M) como
crioprotetores, protocolo que tinha sido desenvolvido para a utilização em embriões
humanos. Este protocolo foi adotado por vários grupos de investigação e em 1997 foi
descrito o primeiro nascimento resultante desta técnica (Porcu et al., 1997).
Contudo apenas cerca de 50% dos ovócitos sobreviviam à criopreservação
(Tucker et al., 1996; Porcu et al., 1997; Antinori et al., 1998; Nawroth e Kissing, 1998;
Polak de Fried et al., 1998; Tucker et al., 1998; Young et al., 1998; Wurfel et al., 1999;
Chia et al., 2000; Porcu et al., 2000., 2002; Huttelova et al., 2003; Notrica et al., 2003;
Allan, 2004; Borini et al., 2004; Miller et al., 2004; De Santis et al., 2007; Gook and
Edgar, 2007; Greco et al.,2008). Estes resultados em conjunto com uma taxa de
fertilização inferior a 50% limitaram a aplicação clínica deste protocolo (Gook and
Edgar, 2007).
Na tentativa de aumentar a taxa de sobrevivência ovocitária, foram introduzidas
novas modificações, nomeadamente com o aumento da concentração de crioprotetor
não permeável, utilizando sacarose 0.2M (Fabbri et al., 2001; Chen et al., 2004) e
0.3M (Fosas et al., 2003) onde foram obtidas taxas de sobrevivência superiores.
Apesar da sobrevivência ovocitária à congelação lenta ter melhorado com a
introdução de sacarose (0.1M) na solução crioprotetora, mesmo aumentanto esta
concentração (0.2M e 0.3M) estudos evidenciaram que os resultados obtidos nunca
são superiores a 70-80%, como se pode observar na tabela 11 (Yang et al.,2002;
Bianchi et al., 2007; Konc et al., 2008; Permegiani et al., 2009; Ferraretti et al.,2010;
Gook e Edgar, 2011).
Utilizando um protocolo de congelação lenta com sacarose 0.2M Yang et al.
(2002) obtiveram uma taxa de implantação com embriões obtidos a partir de ovócitos
criopreservados de 25,3%, inferior à obtida com o grupo controlo, de 43,4% (embriões
obtidos a partir de ovócitos não criopreservados). Apesar de em muitos estudos haver
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uma falha em relação à comparação dos resultados obtidos com ovócitos
criopreservados pelo método de congelação lenta com os resultados obtidos com
ovócitos a fresco, em estudos realizados em anos seguintes, que apresentaram esta
comparação, estes valores foram semelhantes no que se refere às taxas de
fertilização e implantação (Bianchi et al., 2007; Konc et al. 2008; Gook & Edgar, 2011).
Na tentativa de melhorar estes resultados, foi introduzida uma nova técnica de
criopreservação de ovócitos- a vitrificação, cujas caraterísticas já foram apresentadas,
anteriormente. O primeiro nascimento resultante de um ovócito vitrificado foi
conseguido por Kuleshova et al. (1999), em que utilizaram um único crioprotetor
permeável (EG) a uma concentração muito alta (7.1M), em conjunto com um
crioprotetor não permeável (0.6M sacarose). Posteriormente foram introduzidas
modificações neste protocolo (5.5M EG, 1.0M sacarose) (Yoon et al., 2000; Wu et al.,
2001; Yoon et al., 2003; Kuwayama et al., 2005; Kim et al., 2010), também sendo
utilizadas com sucesso. Katayama et al. (2003) introduziram um protocolo utilizando
uma combinação de dois crioprotetores permeáveis (2.7M EG, 2.1M DMSO) com
sacarose (0.5M), tornando-se no método mais adotado por outros grupos de
investigação (Kyono et al., 2005; Okimura et al., 2005; Lucena et al., 2006; Selman et
al., 2006; Antinori et al., 2007).
Apesar de futuramente ainda poderem ser desenvolvidos métodos otimizados,
os métodos atualmente existentes para a congelação lenta de ovócitos humanos
parecem afetar negativamente o potencial de desenvolvimento dos embriões obtidos e
também as taxas de sobrevivência, que são mais baixas em comparação com as
descritas para o método de vitrificação, cerca de 90% (Antinori et al., 2007; Cobo et
al., 2008; Nagy et al., 2009; Rienzi et al., 2010; Ubaldi et al., 2010; Almodin et al.,
2010; Cobo et al., 2010; Trokoudes et al., 2011; Garcia et al., 2011).
Os estudos sobre a eficácia da vitrificação geralmente utilizam o sistema de
armazenamento aberto, em que as células estão em contacto direto com o azoto
líquido, permitindo deste modo aumentar a velocidade de arrefecimento e podendo ser
utilizadas concentrações inferiores de crioprotetores, diminuindo assim o efeito tóxico
dos mesmos. Contudo, surgem preocupações com a possibilidade de contaminação
das amostras armazenadas.
Paffoni et al. (2011) e Papatherodorou et al. (2013) compararam a eficácia da
vitrificação por sistema aberto e por sistema fechado (tabela 11), tendo obtido taxas de
sobrevivência ligeiramente superiores nos ovócitos armazenados em sistema aberto
(82,8% a 91%) quando comparadas com as taxas de sobrevivência obtidas nos
ovócitos armazenados em sistema fechado (57,9% a 87,9%). As taxas de fertilização e
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implantação no primeiro estudo foram superiores no grupo vitrificado em sistema
aberto, em contrapartida no segundo estudo os resultados não corroboram os obtidos
por Paffoni et al. (2011), em que as taxas de fertilização e implantação foram
superiores no grupo vitrificado em sistema fechado, ainda que a diferença não seja
significativa.
Todos estes estudos se concentram apenas num protocolo. Contudo, a forma
mais válida de comparar as taxas de sucesso do método de congelação lenta e
vitrificação será avaliar os resultados obtidos num único estudo em que o material
biológico e as condições de cultura serão mais semelhantes. Contudo, poucos estudos
estão descritos.
Smith et al. (2010) e Fadini et al. (2009) evidenciaram um aumento das taxas de
sobrevivência, fertilização e implantação na vitrificação de ovócitos em MII quando
comparada com a técnica de congelação lenta. No entanto nestes estudos não são
apresentados dados relativamente à comparação com ovócitos a fresco (não
criopreservados).
A vitrificação é uma alternativa que está a ser usada em muitos laboratórios
mundialmente (Antinori et al., 2007; Cobo et al., 2011; Lucena et al., 2006; Chian et al.,
2008; Gosden et al., 2011) e por apresentar uma maior sobrevivência após
descongelação pensa-se que no futuro, será a principal técnica de criopreservação de
gâmetas femininos, particularmente os métodos que utilizam um volume mínimo como
o cryotop, pois os resultados obtidos são bastantes promissores.
Apesar da vitrificação também poder ter consequências na segregação dos
cromossomas em ovócitos humanos (Coticchio et al., 2009), evidencía melhores
resultados que a congelação lenta (Gook et al., 2012; Coticchio et al., 2001).
Esta técnica alcançou resultados semelhantes aos obtidos com ovócitos a fresco,
tanto com ovócitos recolhidos de mulheres saudáveis- dadoras (Cobo et al., 2008;
Nagy et al., 2009; Cobo et al., 2010; Trokoudes et al., 2011; Garcia et al., 2011), como
de pacientes de infertilidade (Antinori et al., 2007; Rienzi et al., 2010; Ubaldi et al.,
2010¸ Almodin et al., 2010).
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7. CONCLUSÃO
A medicina reprodutiva sofreu grandes mudanças ao nível do desenvolvimento
de métodos de criopreservação de gâmetas e embriões. A determinação do protocolo
adequado para cada tipo celular é um processo árduo e longo, e apesar da
criopreservação de embriões e espermatozoides fazer parte da rotina dos Centros de
Procriação Medicamente Assistida ainda existem algumas limitações no que respeita à
criopreservação de ovócitos. Atualmente acredita-se que o futuro esteja na vitrificação
de ovócitos em metáfase II, descrita pela primeira vez por Katayama et al. (2003). No
entanto, ainda não existe um protocolo considerado ideal. Devido à variabilidade de
protocolos utilizados, julga-se que a metodologia a adotar deverá ser adaptada a cada
laboratório, nomeadamente tendo em conta os recursos disponíveis, equipamento e
consumíveis.
Em suma, ainda há muita investigação a fazer no sentido de alcançar a melhor
técnica e com melhores resultados, uma vez que a criopreservação de ovócitos é sem
dúvida promissora. Contudo, ainda não se tem o conceito de qual a melhor técnica de
criopreservação.
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9. Anexos
Anexo I- LOGBOOK
Tabela 10- Técnicas laboratoriais de PMA realizadas durante o estágio
Outras atividades:
Preparação de meios e placas para técnicas de PMA Registos de parâmetros dos equipamentos Registos e elaboração de relatórios de técnicas laboratoriais
Registos e reposição de azoto líquido Aplicação de técnicas de limpeza e desinfeção laboratorial
Colaboração em estatística laboratorial
Número de procedimentos realizados Assinatura
Espermograma 55
Preparação de esperma para técnicas de PMA 110
Criopreservação de espermatozoides 20
Pesquisa de espermatozoides ao MI 13
Pesquisa de ovócitos no liquido folicular 17
FIV 8
IA 40
Desnudação de ovócitos 2
Classificação de zigotos e embriões 54
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Anexo II - Resultados obtidos nas principais publicações sobre os protocolos de congelação lenta e vitrificação.
Tabela 11- Resultados obtidos nas principais publicações sobre criopreservação de ovócitos em MII pelo método de congelação lenta e de vitrificação (baseado em Gook & Edgar, 2012)
Publicação Protocolo Crioprotetores
Taxa de
sobrevivência
(%)
Taxa de
fertilização (%)
Taxa de
fertilização a
fresco (%)
Taxa de
implantação (%)/
embrião transferido
Taxa de
implantação a
fresco (%)
Congelação Lenta
Yang et al. (2002) 1.5M PROH, 0.2M
sacarose 70.9 ND ND 25.3 43.4
Bianchi et al. (2007) 1.5M PROH, 0.2M
sacarose
75.1 (≤38
anos)
77.3 (≤38
anos) 79.6 (≤38 anos) 16.7 (≤38 anos) 17.3 (≤38 anos)
Konc et al. (2008) 1.5M PROH, 0.3M
sacarose 76.0 76.0 ND 15.4 18.0
Permegiani et al. (2009) 1.5M PROH, 0.3M
sacarose 71.6 86.2 ND 15.1 ND
Ferraretti et al. (2010) 1.5M PROH, 0.3M
sacarose 73.6 73.1 ND 10.5 ND
Gook & Edgar (2011) 1.5M PROH, 0.2M
sacarose 75.8 67.6 ND 30.0 (˂38 anos) 26.0 (˂38 anos)
Vitrificação
Antinori et al.(2007) Cryotop 15% EG+15% DMSO,
0.5M sacarose 99.4 93.0 96.7 13.2 10.3
Cobo et al. (2008),
dadoras Cryotop
15% EG+15% DMSO,
0.5M sacarose 96.9 76.3 82.2 40.8 100 (2/2)
Nagy et al. (2009),
dadoras Cryotop
15% EG+15% DMSO,
0.5M sacarose 89.0 87.0 67.0 55.3 47.4
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Rienzi et al. (2010) Cryotop 15% EG+15% DMSO,
0.5M sacarose 96.8 79.2 83.3 20.2 30.0 (≤34 anos)
Ubaldi et al.(2010)
Cryotop
15% EG+15% DMSO,
0.5M sacarose 89.7 85.4 87.1 16.1 23.2
Almodin et al. (2010) Vitri-equip 15% EG+15% DMSO,
0.5M sacarose 84.9 80.8 81.3 14.9 21.3
Cobo et al. (2010),
dadoras Cryotop
15% EG+15% DMSO,
0.5M sacarose 92.5 74.2 73.3 39.9 40.9
Trokoudes et al. (2011),
dadoras cryotop
15% EG+15% DMSO,
0.5M sacarose 91.4 84.4 86.6 24.7 25.6
Garcia et al. (2011),
dadoras cryolock
15% EG+15% DMSO, 0.5M sacarose
89.4 76.1 87.5 43.9 42.9
Paffoni et al. (2011)
S. aberto (Cryotop)
82.8 73.0 76.2 13.4 ND
S. fechado (Cryotip)
15% EG+15% DMSO, 0.5M sacarose
57.9 57.6 78.5 5.8 ND
Stoop et al. (2012)
S. fechado (High Security System)
15% EG+15% DMSO, 0.5M sacarose
90.2 77.5 ND 11.7 ND
Chang et al. (2013) S. aberto 15% EG+15% DMSO, 0.5M sacarose
79.6 83.8 75 30.1 ND
Papatherodorou et al. (2013)
S. aberto (Vitrisafe)
15% EG+15% DMSO, 0.5M sacarose
91.0 73.4 ND 10.1 ND
S. fechado (Vitrisafe)
20% EG+20% DMSO, 0.5M sacarose
82.9 82.5 ND 13.8 ND
FCUP A realidade da Procriação Medicamente Assistida:
-Técnicas laboratoriais -Criopreservação de ovócitos: Que futuro nos centros?
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ND- Não determinado, PROH- Propanediol, EG- Etilenoglicol, DMSO- Dimetilsulfoxido
Congelação lenta vs vitrificação
Smith et al. (2010)
congelação lenta
1.5M PROH, 0.3M sacarose
65.0 67.0 ND 13 ND
vitrificação 15% EG+15% DMSO, 0.5M sacarose
75.0 77.0 ND 38.0 ND
Noyes et al. (2010)
congelação lenta
1.5M PROH, 0.3M sacarose
85.0 90.0 ND ND ND
vitrificação 15% EG+15% DMSO, 0.5M sacarose
88.0 77.0 ND ND ND
Fadini et al. (2009)
congelação lenta
1.5M PROH, 0.3M sacarose
57.9 64.6 ND 4.3 ND
vitrificação EG, PROH, sacarose 78.9 72.8 ND 9.3 ND