Vasoactive endothelial factors in women with poor and suboptimal ovarian response during infertility treatment using assisted reproductive technologies

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Objective: To investigate the levels of vasoactive endothelial factors, endothelin-1, and final metabolites of nitric oxide in the blood and follicular fluid, along with the expression levels of endothelial and inducible nitric oxide synthase (eNOS and iNOS) in cumulus cells of women with varying outcomes of hormonal ovarian stimulation during assisted reproductive technology (ART) for infertility treatment.

Materials and methods: In a simple open comparative clinical trial with parallel groups, markers of endothelial dysfunction were analyzed in 71 women from the Volgograd region, aged up to 42 years, undergoing ART for infertility treatment. The control group, with a normal and high response to ovarian stimulation using gonadotropins, included 31 women (≥10 oocytes retrieved). Two groups were formed with suboptimal (5–9 oocytes retrieved) and poor responses (4 or fewer oocytes retrieved), each containing 20 women. All patients had anti-Müllerian hormone levels greater than 1.2 ng/mL. Endothelin-1 levels in the blood and follicular fluid were determined using enzyme-linked immunosorbent assay, while the levels of eNOS and iNOS were assessed in cumulus cell lysates. The concentration of final nitric oxide metabolites (nitrite and nitrate ions) in the blood serum and follicular fluid was determined using the method described by Metelskaya V.A. and Gumanova N.G. (2005).

Results: Women with a poor response had significantly higher levels of endothelin-1 and end metabolites of nitric oxide in the blood serum than those with a high and normal response. The amount of iNOS in cumulus cell lysates from women with suboptimal and poor responses was greater than that in the control group. This, combined with the increased concentration of nitrite and nitrate ions, may indicate the formation of a potent oxidant, peroxynitrite, potentially causing irreversible damage in the cells of patients with a poor response.

Conclusion: Changes in vasoactive endothelial factor levels may contribute to a reduced response to ovarian stimulation with gonadotropins during ART for infertility treatment. Further research into the mechanisms that determine oocyte quality and quantity can enable personalized approaches to infertility treatment, potentially increasing pregnancy rates.

About the authors

Valentina N. Perfilova

Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia

Author for correspondence.
Email: vnperfilova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2457-8486

Dr. Sci. (Bio), Professor at the Department of Pharmacology and Pharmacy of ICMPE

Russian Federation, Volgograd

Elena A. Muzyko

Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: muzyko.elena@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0535-9787

PhD (Med), Associate Professor at the Department of Pathophysiology, Clinical Pathophysiology

Russian Federation, Volgograd

Ksenia Yu. Tikhaeva

Genom-Volga LLC

Email: tikhaeva34@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1956-6448

PhD (Med), Obstetrician-Gynecologist-Reproductologist

Russian Federation, Volgograd

Margarita V. Kustova

Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: kustova13@mail.com
ORCID iD: 0000-0002-6287-4120

Assistant at the Department of Theoretical Biochemistry with a Course of Clinical Biochemistry

Russian Federation, Volgograd

Anna V. Mukhina

Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia; Clinic No. 1 of the Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: aig@oparina4.ru

PhD (Med), Head of the Department of Assisted Reproductive Technologies

Russian Federation, Volgograd; Volgograd

Anna Yu. Fokina

Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia; Clinic No. 1 of the Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: aig@oparina4.ru

Embryologist at the Department of Assisted Reproductive Technologies

Russian Federation, Volgograd; Volgograd

Evgenija I. Zhuravleva

Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia; Clinic No. 1 of the Volgograd State Medical University, Ministry of Health of Russia

Email: aig@oparina4.ru

Embryologist at the Department of Assisted Reproductive Technologies

Russian Federation, Volgograd; Volgograd

References

  1. Rutstein S.O., Shah I.H. Infecundity, infertility, and childlessness in developing countries. DHS Comparative Reports No. 9. Calverton, Maryland, USA: ORC Macro and the World Health Organization; 2004.
  2. Министерство здравоохранения Российской Федерации. Клинические рекомендации. Женское бесплодие. 2021. 81 c. [Ministry of Health of the Russian Federation. Clinical guidelines. Women's infertility. 2021. 81p. (in Russian)].
  3. Imbar T., Klipper E., Greenfield C., Hurwitz A., Haimov-Kochman R., Meidan R. Altered endothelin expression in granulosa-lutein cells of women with polycystic ovary syndrome. Life Sci. 2012; 91(13-14): 703-9. https://dx.doi.org/ 10.1016/j.lfs.2012.06.006.
  4. Meng C. Nitric oxide (NO) levels in patients with polycystic ovary syndrome (PCOS): a meta-analysis. J. Int. Med. Res. 2019; 47(9): 4083-94. https://dx.doi.org/10.1177/0300060519864493.
  5. Пескова Н.Н., Балалаева И.В., Брилкина А.А., Шилягина Н.Ю., Масленникова А.В., Мысягин С.А. Оценка жизнеспособности клеток in vitro. Учебно-методическое пособие. Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет; 2020. 25с. [Peskova N.N., Balalaeva I.V., Brilkina A.A., Shilyagina N.Yu., Maslennikova A.V., Mysyagin S.A. Evaluation of cell viability in vitro. A teaching and methodological manual. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State University; 2020. 25p. (in Russian)].
  6. Метельская В.А., Гуманова Н.Г. Скрининг-метод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке крови. Клиническая лабораторная диагностика. 2005; 6: 15-8. [Metel’skaya V.A., Gumanova N.G. Screening as a method for determining the se¬rum level of nitric oxide metabolites. Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 2005; (6): 15-8. (in Russian)].
  7. Lee S.H., Oh H.J., Kim M.J., Setyawan E.M.N., Choi Y.B., Lee B.C. Effect of co-culture human endothelial progenitor cells with porcine oocytes during maturation and subsequent embryo development of parthenotes in vitro. Mol. Reprod. Dev. 2018; 85(4): 336-47. https://dx.doi.org/10.1002/ mrd.22969.
  8. Man L., Park L., Bodine R., Ginsberg M., Zaninovic N., Schattman G. et al. Co-transplantation of human ovarian tissue with engineered endothelial cells: a cell-based strategy combining accelerated perfusion with direct paracrine delivery. J. Vis. Exp. 2018; (135): e57472. https://dx.doi.org/10.3791/ 57472.
  9. Ko C., Meidan R., Bridges P.J. Why two endothelins and two receptors for ovulation and luteal regulation? Life Sci. 2012; 91(13-14): 501-6. https://dx.doi.org/10.1016/j.lfs.2012.05.010.
  10. Basini G., Grasselli F. Nitric oxide in follicle development and oocyte competence. Reproduction. 2015; 150(1): R1-9. https://dx/doi.org/10.1530/ REP-14-0524.
  11. Goud P.T., Goud A.P., Najafi T., Gonik B., Diamond M.P., Saed G.M. et al. Direct real-time measurement of intra-oocyte nitric oxide concentration in vivo. PloS One. 2014; 9(6): e98720. https://dx.doi.org/10.1371/ journal.pone.0098720.
  12. Bu S., Xia G., Tao Y., Lei L., Zhou B. Dual effects of nitric oxide on meiotic maturation of mouse cumulus cell-enclosed oocytes in vitro. Mol. Cell. Endocrinol. 2003; 207(1-2): 21-30. https://dx.doi.org/10.1016/ s0303-7207(03)00213-2.
  13. Dutta S., Sengupta P. The role of nitric oxide on male and female reproduction. Malays. J. Med. Sci. 2022; 29(2): 18-30. https://dx.doi.org/10.21315/mjms2022.29.2.3.
  14. Bedaiwy M.A., Falcone T., Mohamed M.S., Aleem A.A., Sharma R.K., Worley S.E. et al. Differential growth of human embryos in vitro: role of reactive oxygen species. Fertil. Steril. 2004; 82(3): 593-600. https://dx.doi.org/10.1016/ j.fertnstert.2004.02.121.
  15. Lee T.H., Wu M.Y., Chen M.J., Chao K.H., Ho H.N., Yang Y.S. Nitric oxide is associated with poor embryo quality and pregnancy outcome in in vitro fertilization cycles. Fertil. Steril. 2004; 82(1): 126-31. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2004.02.097.
  16. Hassani F., Karami M., 1 P.D., Jalali Nadoushan M.R., Yazdi P.E. Nitric oxide-induced polycystic ovaries in the wistar rat. Int. J. Fertil. Steril. 2012; 6(2): 111-6.
  17. Luo Y., Zhu Y., Basang W., Wang X., Li C., Zhou X. Roles of nitric oxide in the regulation of reproduction: a review. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2021; 12: 752410. https://dx.doi.org/10.3389/fendo.2021.752410.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».