Glycoproteomics of endometrial secretion during pre-receptive and receptive phase in implantation and non-implantation assisted reproductive technology cycles

Abstract

Introduction: The endometrial receptivity assessment has been an important challenge for success in the assisted reproductive technology (ART) treatment of infertility. However, the evaluation methods are still not currently accomplished due to lack of reliable markers for endometrial receptivity. Objective was to study glycoproteins from endometrial secretion with a non-invasive approach that may be useful leading to further study for biomarkers of human endometrial receptivity during the window period of implantation (WOI).

Method: The study was performed in infertile couples with assisted reproductive technology treatment at Thammasat fertility center, including total of 32 infertile couples of which 16 were implantation patients and another 16 were non-implantation patients. Endometrial secretions were collected from embryo transfer catheter tip of 8 implantation plus 8 non-implantation patients (group I) at the oocyte retrieval day (day 0) and of 16 implantation patients (group II), 16 non-implantation patients (group III) at embryo transfer day (day 5). The sample from each group was analysed for glycoproteins. The glycosylated proteins enrichment was performed and analysed by liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) and interpretated by using the bio-informatics.

Result: LC-MS/MS analysis of endometrial secretion identified 64 glycoproteins expressed at D0 (group I). Whereas 67 glycoproteins expressed in D5 (group II plus group III), of which 3 glycoproteins were differentially expressed between implantation and non-implantation groups. One glycoprotein, cGMP-dependent protein kinase 1 isoform 2, found only in implantation group (group II) and two glycoproteins, human coding gene (hCG) 2038570 and thioredoxin domain-containing protein 2 isoform 2, found only in non-implantation group (group III).

Discussion and Conclusion: This study represented a glycoproteomic study of endometrial secretion from ART treatment  patients. Sixty-four glycoproteins expressed at D0 and D5 may represent majority of glycoproteins in endometrial secretion presented from pre-receptive through receptive periods. The 3 glycoproteins expressed only at D5 may represent receptive phase of endometrium (Window of implantation; WOI). At D5, cGMP-dependent protein kinase 1 which was found only in implantation group may be useful as potential biomarkers for endometrial receptivity, Whereas, hCG 2038570 and thioredoxin domain-containing protein 2 isoform 2 which were found only in non-implantation group may be useful as potential biomarkers for endometrial non-receptivity. Anyhow, further study is required.

ไกลโคโปรตีโอมิกส์ของสารคัดหลั่งจากเยื่อบุโพรงมดลูก ระยะ pre-receptive และ receptive ในรอบการรักษาด้วย เทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ที่มีการฝังตัวและไม่มีการฝังตัวของตัวอ่อน

บทนำ: การตรวจประเมินความพร้อมของเยื่อบุโพรงมดลูก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มอัตราสำเร็จของการรักษาภาวะมีบุตรยากโดยใช้เทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ในปัจจุบันยังขาดตัวชี้วัดที่เชื่อถือได้ในการตรวจวินิจฉัย วัตถุประสงค์เพื่อศึกษาไกลโคโปรตีนในสารคัดหลั่งจากเยื่อบุโพรงมดลูก เพื่อนำไปสู่การศึกษาหาตัวชี้วัดทางชีวภาพในการตรวจประเมินความพร้อมของเยื่อบุโพรงมดลูก

วิธีการศึกษา: ทำการเก็บตัวอย่างสารคัดหลั่งของเยื่อบุโพรงมดลูกจากปลายสายที่ใช้ในการย้ายฝากตัวอ่อน ในสตรีที่รักษาภาวะมีบุตรยากโดยใช้เทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ จำนวน ๓๒ ราย จากผู้ป่วยที่มีการฝังตัวของตัวอ่อนจำนวน ๑๖ ราย และผู้ป่วยที่ไม่มีการฝังตัวของตัวอ่อนจำนวน ๑๖ ราย โดยทำการเก็บตัวอย่างจากแต่ละกลุ่มในวันที่ทำการเก็บไข่ (วันที่ ๐) จากผู้ที่มีการฝังตัวของตัวอ่อนจำนวน ๘ ราย และผู้ที่ไม่มีการฝังตัวของตัวอ่อนจำนวน ๘ ราย รวมเป็นจำนวน ๑๖ ราย (กลุ่มที่ ๑) และวันที่ทำการย้ายฝากตัวอ่อน (วันที่ ๕) จากผู้ป่วยที่มีการฝังตัวของตัวอ่อนจำนวน ๑๖ ราย (กลุ่มที่ ๒) และผู้ป่วยที่ไม่มีการฝังตัวของตัวอ่อนจำนวน ๑๖ ราย (กลุ่มที่ ๓) แล้วนำมาตรวจวิเคราะห์หาไกลโคโปรตีนด้วยเครื่อง Liquid chromatography with tandem mass spectrometry ระบุชนิดและเปรียบเทียบการแสดงออกของไกลโคโปรตีนที่แตกต่างกันระหว่างกลุ่มที่มีการฝังตัวและไม่มีการฝังตัวของตัวอ่อนโดยใช้ชีวสารสนเทศ (bioinformatics)

ผลการศึกษา: พบไกลโคโปรตีนในสารคัดหลั่งจากเยื่อบุโพรงมดลูกในวันเก็บไข่ (วันที่ ๐) เป็นกลุ่มที่ ๑ จำนวน ๖๔ ชนิด และพบในวันย้ายฝากตัวอ่อน (วันที่ ๕) เป็นกลุ่มที่ ๒ และกลุ่มที่ ๓ จำนวน ๖๗ ชนิด โดยไกลโคโปรตีนที่พบในวันที่ ๕ นั้น เป็นไกลโคโปรตีนที่พบเฉพาะในกลุ่มที่มีการฝังตัวของตัวอ่อน (กลุ่มที่ ๒) จำนวน ๑ ชนิด คือ cGMP-dependent protein kinase 1 isoform 2 และเป็นไกลโคโปรตีนที่พบเฉพาะในกลุ่มที่ไม่มีการฝังตัวของตัวอ่อน (กลุ่มที่ ๒) จำนวน ๒ ชนิด คือ human coding gene (hCG) 2038570 และ thioredoxin domain-containing protein 2 isoform 2

วิจารณ์ และสรุปผลการศึกษา: ไกลโคโปรตีนที่พบในวันที่ ๐ และวันที่ ๕ จำนวน ๖๔ ชนิด แสดงให้เห็นว่าไกลโคโปรตีนส่วนใหญ่ที่ตรวจพบในเยื่อบุโพรงมดลูก จะปรากฏตั้งแต่ระยะ pre-receptive และยังคงปรากฏต่อเนื่องไปจนถึงระยะ receptive สำหรับไกลโคโปรตีนที่พบเฉพาะในวันที่ ๕ จำนวน ๓ ชนิด น่าจะเป็นตัวแทนของไกลโคโปรตีนที่แสดงถึง receptive phase (window period of implantation; WOI) ของเยื่อบุโพรงมดลูก โดยที่ cGMP-dependent protein kinase 1 isoform 2 ซึ่งพบเฉพาะในกลุ่มที่มีการฝังตัวของตัวอ่อน อาจจะใช้เป็นตัวแทนบอกถึงความพร้อมของเยื่อบุโพรงมดลูกในการรองรับการฝังตัว และสำหรับ hCG 2038570 และ thioredoxin domain-containing protein 2 isoform 2 ซึ่งพบเฉพาะในกลุ่มที่ไม่มีการฝังตัวของตัวอ่อน อาจจะใช้เป็นตัวแทนบอกถึงความไม่พร้อมของเยื่อบุโพรงมดลูกในการรองรับการฝังตัว ทั้งนี้ควรจะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป