Η L-καρνιτίνη επηρεάζει την βιωσιμότητα εμβρύων προ-εμφυτευτικού σταδίου οδηγώντας σε παροδική υπογονιμότητα

Abstract

L-carnitine (L-Cn) despite the beneficial role as energy generating substance delivering long chain fatty acids to the β-oxidation pathway in the mitochondria matrix has been accused to cause an endometriosis-like state to BALB/c mice manifested by increased inflammatory cytokines in serum and peritoneal fluid, accumulation of immune cells in the peritoneal cavity and uterine walls and most importantly, correlating to infertility. Exploring this type of infertility, the effect of L-Cn on preimplantation embryo development, ovarian integrity and systemic maternal immunity was studied. By using confocal and third harmonic generation (THG) microscopy, lipid bodies (LBs) were observed, showing changes in their distribution inside the embryos after in vitro and in vivo administration of L-Cn, and THG signal quantification revealed a significant decrease in both LB mean area and number in zygotes. Daily intraperitoneal administration of 2.5 mg L-Cn for 3, 4 and 7 days prior superovulation to BALB/c mice significantly decreased the percent of normal zygotes. However, only the 7-day treatment persisted by affecting two- and eight-cell stage embryos, while almost abolishing blastocyst development. Such effects were accompanied by abnormal ovarian histology, showing increased numbers of corpora lutea and elevated progesterone concentration in the serum. In addition, it was shown that the 7-day L-Cn treatment affected maternal systemic immunity equilibrium by increasing CD11b+, CD25+ and CD11b+Gr1+ cells in spleen on day 0 of pregnancy, but failing to reach the elevated levels of CD11b+Gr1+ cells on day 2 of pregnancy as compared to controls. In conclusion, the results presented here demonstrated that elevated doses of L-Cn affect both the early stages of embryo development and maternal reproduction and immunity, leading to transient infertility.

Η L-καρνιτίνη, παρά τον ευεργετικό της ρόλο στην παραγωγή ενέργειας μέσω της μεταφοράς λιπαρών οξέων μακράς αλύσου στη μιτοχονδριακή μήτρα για την χρησιμοποίηση τους στο μονοπάτι της β-οξείδωσης, έχει κατηγορηθεί για την πρόκληση μιας κατάστασης που ομοιάζει με ενδομητρίωση σε BALB/c ποντίκια, η οποία εκδηλώνεται με αύξηση φλεγμονωδών κυτοκινών στον ορό και το περιτοναϊκό υγρό, συσσώρευση κυττάρων του ανοσοποιητικού στην περιτοναϊκή κοιλότητα και τα τοιχώματα της μήτρας, καθώς και υπογονιμότητα. Εμβαθύνοντας στο κομμάτι της υπογονιμότητας, μελετήθηκε η επίδραση της L-καρνιτίνης στην ανάπτυξη των προ-εμφυτευτικών εμβρύων, την μορφολογία και λειτουργία των ωοθηκών, και την λειτουργία στοιχείων του μητρικού αναπαραγωγικού συστήματος. Χρησιμοποιώντας συνεστιακή μικροσκοπία και μικροσκοπία γένεσης τρίτης αρμονικής (Third Harmonic Generation, THG) έγινε απεικόνιση και ποσοτικοποίηση των λιποκυστιδίων των προ-εμφυτευτικών εμβρύων και δείχθηκε ότι η χορήγηση L-καρνιτίνης in vivo και in vitro προκάλεσε αλλαγές στην κατανομή τους στο εσωτερικό των εμβρύων, ενώ μέσω της ποσοτικοποίησης του THG σήματος επιβεβαιώθηκε τόσο η μείωση της επιφάνειας, όσο και του αριθμού τους στους ζυγώτες. Ημερήσια ενδοπεριτοναϊκή χορήγηση L-καρνιτίνης για 3, 4, και 7 ημέρες πριν από την προκαθορισμένη υπερωορρηξία, μείωσε σημαντικά το ποσοστό φυσιολογικών ζυγωτών. Ωστόσο, μόνο μετά από 7 ημέρες χορήγησης συνεχίστηκε το φαινόμενο αυτό επηρεάζοντας την ανάπτυξη εμβρύων δύο και οχτώ κυττάρων, και μειώνοντας το ποσοστό φυσιολογικών βλαστοκυστών. Τα ευρήματα αυτά συνοδεύονταν από ανώμαλη ιστολογία των ωοθηκών, αύξηση των ωχρών σωμάτιων καθώς και αύξηση της συγκέντρωσης προγεστερόνης στον ορό του αίματος. Επιπλέον, οι 7 ημέρες in vivo χορήγησης L-καρνιτίνης επηρέασαν την ισορροπία των λευκοκυττάρων στον σπλήνα της μητέρας, αυξάνοντας τα CD11b+, CD25+ και CD11b+Gr1+ κύτταρα κατά την ημέρα 0 της εγκυμοσύνης, αλλά αποτυγχάνοντας τελικά να φτάσουν το αυξημένο ποσοστό των CD11b+Gr1+ κυττάρων κατά την ημέρα 2 της εγκυμοσύνης σε σύγκριση με τα ποντίκια ελέγχου. Συμπερασματικά, τα ευρήματα που παρουσιάζονται εδώ, έδειξαν ότι αυξημένες δόσεις L-καρνιτίνης επηρεάζουν τόσο τα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης των εμβρύων όσο και το αναπαραγωγικό και ανοσοποιητικό σύστημα της μητέρας οδηγώντας σε παροδική υπογονιμότητα.