U svijetu neprestano raste učestalost neplodnosti, koju danas bilježimo u 7 do 8 milijuna ljudi. Oko 15 do 17% parova ima ozbiljniji problem u postizanju trudnoće, što najčešće zahtijeva složenu medicinsku pomoć. Porast nekih uzroka neplodnosti, posebno muškog steriliteta povezuje s brzim porastom zagađenja okoline. Ambijentalni polutanti, a posebno toksične atmosferske čestice (engl. particulate mater- PM) odgovorni su pad reprodukcijskog zdravlja čovjeka i porast učestalosti bolesti kao što su dijabetes, debljina, sindrom policističnih jajnika, hipotireoza i drugo. Izvori ambijentalnih polutanata i PM mogu biti biogeni (prirodni) i antropogeni. Atmosferski aerosol sastoji se od solidnih i otopljenih PM (dijametar 2,5-10 mikrometara), čestica dima, čađe, pepela, prašine, mineralne prašine, sastojaka isparavanja. To su i sekundarni produkti iz fosilnih goriva i izgaranja ugljena- sumporni dioksid, dušični oksid, ugljični monoksid. Važna frakcija toksičnih čestica suspendiranih u zraku jesu volatile organic compounds (VOCs) koji nastaju isparavanjem organskih tvari. One mogu biti viabilne (bakterije, virusi, plijesni) i nežive. Toksične čestice mogu biti grublje (PM10), sitne (PM2,5) i ultrasitne (PM0,1), ovisno o promjeru u mikrometrima.
Velika većina svih uzroka neplodnosti (≈80%) danas se liječi izvantjelesnom oplodnjom (in vitro fertilizacija- IVF ili intracitoplazmatskom injekcijom spermija- ICSI). Te metode liječenja neprestano napreduju, a uspješnost ovisi o brojnim čimbenicima, ali primarno o dobi žene. IVF/ICSI metode imitiraju prirodu, dok su nove tehnologije (kultura blastocista, criobiologija, PGT) značajno doprinijela visokoj stopi živorođenosti (live birth rate- LBR) i kumulativnom LBR-u. U mlađeg para uspješnost se penje do 60-70% LBR-a. Čitav IVF proces temelji se na biologiji gameta i embrija, te optimalnom razvoju zametaka. To su izravno povezana zbivanja s uvjetima u embriološkom laboratoriju. Zato je primarni zadatak kontrolirati okolinske uvjete i prevenirati kontaminaciju. Optimalnim laboratorijskim procesima valja zaštititi gamete i embrija od izlaganja okolinskim toksinima. Štetne učinke na zametke mogu imati polutanti, oprema, strojevi, kontaktni materijali, tehnologije, ali i osoblje embriološkog laboratorija. Valja podsjetiti se svi VOC-ovi lako vežu na grublje čestice u zraku.
U svijetu je danas više od 3000 IVF klinika, a godišnje se obavlja više od milijun postupaka. Značaj IVF-a pokazuje i činjenica da takvo liječenje doprinosi ukupnom natalitetu s 3-6% (Australija, Izrael, RH, Danska). Očekuje se za 10-15 godina da će 20 milijuna ljudi imati kriopohranjeni biološki materijal.
Embriogeneza izvan tijela, u IVF laboratoriju i implantacijski potencijal embrija ovisni su o brojnim čimbenicima, a svakako dijelom i ambijentalnom zraku u embriološkom laboratoriju. To je razlog za strogu direktivu o nužnosti clean-room tehnologije u IVF laboratorijima. Strojevi, instrumenti i aktivnosti osoblja dokazano onečišćuju zrak, emitirajući žive i nežive čestice, što remeti optimalan ambijent za in vitro kulturu.
Od toksičnih čestica u IVF laboratoriju ističemo:
-
viabilne ili biogene čestice
bakterije, virusi, spore plijesni (fungalni VOCs)
-
ostale kemikalije- polutanti
- benzen, toluen, aldehidi, ketoni, alkoholi i drugi organski spojevi
- NO2, CO, SO2, O3
Većinom ambijentalni toksikanti u IVF laboratoriju spadaju u volatile organic compounds (VOCs), koji u prekomjernom broju (iznad tolerabilne) značajno umanjuju stopu kliničkih (CPR) trudnoća (16% vs. 38-54%). U svim laboratorijima, odnosno zemljama koje su uvele stroge principe za čisti zrak uz embriološke postupke, zabilježen je značajno bolji IVF/ICSI rezultat.
Legro (2010.) je utvrdio snižen LBR ako je povišeno zagađenje s dušikovim dioksidom (OR 0,76 CI 0,66-0,86).
Heitman i sur. (2015.) su uvođenjem clean- room tehnologije zabilježili statistički značajno bolji LBR- 39,3% vs. 31,8%.
Europske i američke udruge za humanu reprodukciju, EU directive 2004. te agencije za kontrolu izvantjelesne oplodnje (ESHRE, ASRM, HFEA) svojim direktivama se zalažu za – clean room tehnologiju u embriološkom laboratoriju. Inzistira se na nizu mjera kojima se postižu optimalni okolinski uvjeti, što dokazano doprinosi boljim rezultatima.
Zameci su posebno osjetljivi na svjetlo, temperaturu, ambijentalne polutante.
U embriološkom laboratoriju čest je nalaz toksičnih VOC-ova:
- etanol
- isopropil alkohol
- stiren, acrolein
- klorometan
- hexan
- benzen
- aceton
- propen
- produkti plastike
- formaldehid
- acetildehid
- butiraldehid.
Vrlo je širok izvor aldehida u atmosferi i unutar laboratorija, a oni koče razvoj zametaka. U starijim IVF radilištima koncentracija VOC-a se kretala od 1330-3200 μg/m3, a danas je cilj < 500μg/m3. Gornja granica aldehida je < 5μg/m3.
Prema relevantnim preporukama cilj je ostvariti čistoću zraka prema ISO 14644-1 za čestice PM:
* ISO class 7/GMP grade B u radnoj sredini, a grade D u okolini. To je manje od 3,5 milijuna čestica na m3 u mirovanju.
Također uz manje od 200 cfu/m3mikroorganizama (grade D).
Sve se češće ističe zahtjev za ISO class 6 čistoću zraka od PM (grade B/C). Veća čistoća zraka može biti rizična zbog pothlađivanja embrija kada su izvan inkubatora.
Primjereno pročišćavanje zraka u laboratoriju (PM i VOC) može se postići dvostrukim sustavom filtracije.
Ovi ciljevi postižu se uz kvalitetne HEPA filtere, pozitivan tlak u IVF laboratorijiu i stupanj izmjene zraka 10-15/ sat. VOC-ovi se ne reduciraju HEPA filtracijom, jer su znatno sitniji od efektivnog preuzimanja filtera.
Redukcija VOC-ova se obavlja drugim sustavom kemijske filtracije. Prijenosni uređaji s aktivnim ugljikom i oksidiranim kalijevim permanganatom (KMnO4) umanjuje VOC-ove na gore navedene razine.
Ultravioletno svjetlo (UV fotokatalitična oksidacija) obavlja primjerenu redukciju mikroba. Efikasnost sustava za filtriranje PM i VOC-a, te intenzitet UV svjetla valja provjeravati i redovito obnavljati.
Za žive organizme (mikrobi..) preporučen maksimum
- colony forming units (cfu) po gradusu čistoće:
Temeljne uvjete u IVF laboratorijima i operacijskoj dvorani postiže HVAC sustav. On kontrolira temperaturu, vlažnost zraka, pozitivan tlak i primjerenu izmjenu zraka. Također i čišćenje zraka (HEPA) od grubljih čestica, bakterija i spora plijesni.
Sve navedene radnje i njihovu učinkovitost valja monitorirati. Postoje i ACS bedževi za detekciju VOC-ova.
Samo prijenosni uređaj za filtraciju VOC-a nije dovoljan za optimalan clean-room tehnologiju. Nije postignut konsenzus o koristi in-line filtracije za inkubatore. Preporuka je da isti i optimalni uvjeti o čistoći zraka budu u embriološkom, laboratoriju i operacijskoj dvorani.
To znači da je zahtjev o kvaliteti zraka: čestica (PM) manje od 352 tisuće/m3 (veličine 0,5- 10μm). Mikroorganizama manje od 100/200 cfu/m3 i manje od 2 spore/m3.
Preporuka da je HVAC- sustav bude trajno u pogonu, a treba imati mogućnost za rad bez vanjskog zraka u slučaju nepogode.
Valja imati na umu važnost urbanog okolinskog zraka koji ovisno o uvjetima i prometu može sadržavati- CO, NO2, SO2, teške metale, toksične PM i VOC-ove. Veliki izvor onečišćenja IVF laboratorija je personal.
Zbog širokih mogućnosti za zagađenje ambijenta u embriološkom laboratoriju, savjetuju se i dodatne mjere za redukciju polucije koje ćemo nabrojiti:
Valja naglasiti da u tako složenom sustavu briga za redukciju toksičnosti okoline uključuje redovitu kontrolu svih potencijalnih čimbenika rizika. Svakih 3 do 6 mjeseci kontrolirani parametri mogu potaknuti servisiranje pojedinih potrošnih segmenata zaštite.
Poliklinika IVF ima sve navedene sustave i optimalnu clean-room tehnologiju. Ona se propisno monitorira i servisira
LITERATURA
Sandro C. Esteves, Alex C. Varghese, Kathryn C. Worrilow, Clean Room Technology in ART Clinics: A Practical Guide, CRC Press, Boca Raton, 2017.
ESHRE Guideline Group on Good Practice in IVF Labs, De los Santos MJ, Apter S, Coticchio G, Debrock S, Lundin K, Plancha CE, Prados F, Rienzi L, Verheyen G, Woodward B, Vermeulen N.Revised guidelines for good practice in IVF laboratories (2015). Hum Reprod. 2016 Apr;31(4):685-6
Mortimer D1, Cohen J2, Mortimer ST3, Fawzy M4, McCulloh DH5, Morbeck DE6, Pollet-Villard X7, Mansour RT8, Brison DR9, Doshi A10, Harper JC11, Swain JE12, Gilligan AV13. Cairo consensus on the IVF laboratory environment and air quality: report of an expert meeting. Reprod Biomed Online. 2018 Jun;36(6):658-674.
Practice Committee of the American Society for Reproductive Medicine, Practice Committee of the Society for Assisted Reproductive Technology, Practice Committee of the Society of Reproductive Biologists and Technologists Recommended practices for the management of embryology, andrology, and endocrinology laboratories: a committee opinion American Society for Reproductive Medicine, Birmingham, Alabama Volume 102, Issue 4, Pages 960–963.
Morbeck DE. Air quality in the assisted reproduction laboratory: a mini-review. J Assist Reprod Genet. 2015 Jul;32(7):1019-24.
Hodgson AI, Destaillats H, Sullivan DP, Fisk WJ. Performance of ultraviolet photocatalytic oxidation for indoor air cleaning applications. Indoor Air. 2007;17:305–16.
Dickey RP, Wortham JWE, Jr, Potts A, Welch A. Effect of IVF laboratory air quality on pregnancy success. Fertil Steril. 2010;94:S151.
Khoudja RY, Xu Y, Li T, Zhou C. Better IVF outcomes following improvements in laboratory air quality. J Assist Reprod Genet. 2013;30:69–76.
Forman M, Sparks AET, Degelos S, Koulianos G, Worrilow KC. Statistically significant improvements in clinical outcomes using engineered molecular media and genomically modeled ultraviolet light for comprehensive control of ambient air (AA) quality. Fertil Steril. 2014;102:e91.
Pizzorno J. Environmental Toxins and Infertility. Integr Med (Encinitas). 2018 Apr;17(2):8-11.
Volk HE, Lurmann F, Penfold B, Hertz-Picciotto I, McConnell R. Traffic-related air pollution, particulate matter, and autism. JAMA Psychiatry. 2013 Jan;70(1):71-7. Cleanroom technology for the IVF industry 3-Dec-2019, https://www.cleanroomtechnology.com/
Esteves SC1, Bento FC2. Implementation of cleanroom technology in reproductive laboratories: the question is not why but how. Reprod Biomed Online. 2016 Jan;32(1):9-11.
Legro RS, Sauer MV, Mottla GL, Richter KS, Li X, Dodson WC, Liao D. Effect of air quality on assisted human reproduction. Hum Reprod. 2010 May;25(5):1317-24.
Heitmann RJ1, Hill MJ2, James AN3, Schimmel T3, Segars JH4, Csokmay JM2, Cohen J3, Payson MD5. Live births achieved via IVF are increased by improvements in air quality and laboratory environment. Reprod Biomed Online. 2015 Sep;31(3):364-71.