- Giới thiệu
Đái tháo đường là một rối loạn chuyển hóa đặc trưng bởi tình trạng tăng đường huyết mạn tính, dẫn đến sự sản sinh quá mức các gốc oxy hóa tự do và giảm hệ thống chống oxy hóa. Sự mất cân bằng chuyển hóa này ảnh hưởng đến chức năng sinh sản nam giới, gây rối loạn quá trình sinh tinh, tổn thương hệ sinh dục và sụt giảm nồng độ testosterone. Đặc biệt, stress oxy hóa làm gia tăng đáng kể tỷ lệ phân mảnh DNA tinh trùng, một nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng vô sinh ở nam giới mắc đái tháo đường. Đái tháo đường còn thúc đẩy các biến đổi biểu sinh như quá trình methyl hóa DNA và acetyl hóa histone diễn ra bất thường. Những thay đổi về mặt biểu sinh này không chỉ làm suy giảm khả năng thụ tinh của tinh trùng mà còn có thể di truyền qua các thế hệ, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh lý chuyển hóa ở đời con (1).
- Cấu trúc nhiễm sắc chất của tinh trùng người
Nhiễm sắc chất của tinh trùng là một dạng DNA được tổ chức và nén chặt để bảo vệ và di truyền hệ gen của cha sang tế bào trứng. Phần lớn DNA liên kết với protamine tạo thành cấu trúc dạng vòng, và một phần liên kết với histone. Trong quá trình di chuyển qua mào tinh, các liên kết disulfide giữa các phân tử protamine được gia tăng, giúp cấu trúc nhiễm sắc chất của tinh trùng trở nên cực kỳ ổn định. Sự nén chặt này không chỉ ức chế hoạt động biểu hiện gen trong quá trình sinh tinh mà còn có vai trò bảo vệ DNA khỏi các tác động bất lợi từ môi trường (2).
- Ảnh hưởng của cấu trúc nhiễm sắc chất tinh trùng đến vô sinh nam
Tính toàn vẹn DNA của tinh trùng là yếu tố tiên quyết cho sự thụ tinh bình thường và sự di truyền gen ở đời con. Cấu trúc nhiễm sắc chất bất thường làm suy giảm khả năng sinh sản thông qua nhiều cơ chế, nếu đóng gói quá lỏng lẻo thì DNA sẽ dễ bị tổn thương và nếu nén quá chặt sẽ làm chậm quá trình giải phóng DNA vào bào tương của noãn (3). Có 4 nguyên nhân chính gây ra bất thường ở nhiễm sắc chất: lỗi trong quá trình tái tổ hợp, rối loạn quá trình protamine hóa, quá trình chết theo chu trình bị lỗi và stress oxy hóa. Trong đó, sự gia tăng quá mức các gốc oxy hoá tự do (Reactive oxygen species - ROS) sẽ gây peroxy hóa lipid màng tinh trùng và làm đứt gãy DNA, đặc biệt khi quá trình protamine hóa kém khiến tinh trùng càng nhạy cảm hơn với các ROS (2).
- Bệnh đái tháo đường và các cấu trúc bất thường nhiễm sắc chất tinh trùng
Nam giới mắc bệnh đái tháo đường có tỷ lệ bất thường ở cả DNA ty thể và nhân tinh trùng cao hơn đáng kể so với người bình thường, nguyên nhân chủ yếu là do nồng độ glucose cao bất thường và stress oxy hóa. Sự tích tụ các sản phẩm glycat hóa bền vững (AGEs) cùng với sự gia tăng ROS trong môi trường sinh sản sẽ phá hủy protein, lipid và DNA, từ đó kích hoạt quá trình apoptosis hoặc hoại tử tế bào, dẫn đến đứt gãy DNA tinh trùng. Dù đái tháo đường có vẻ như không tác động trực tiếp đến việc giảm sự thay thế histone-protamine nhưng nó gây ảnh hưởng gián tiếp qua con đường oxy hóa (4).
- Bệnh đái tháo đường và sự di truyền các biến đổi biểu sinh
Biến đổi biểu sinh như methyl hóa DNA, biến đổi histone và RNA không mã hóa đóng vai trò kiểm soát hoạt động của gen mà không làm thay đổi trình tự DNA. Ở bệnh nhân đái tháo đường và tiền đái tháo đường, kiểu methyl hóa DNA trong tinh trùng bị biến đổi nhiều (5). Những thay đổi biểu sinh này có thể di truyền qua các thế hệ, làm giảm sự biểu hiện của các gen liên quan đến con đường tín hiệu insulin và chuyển hóa đường. Dẫn đến đời con của những người cha mắc tiểu đường có nguy cơ cao bị suy giảm dung nạp glucose và mắc đề kháng insulin (6).
- Tác động của việc điều trị đái tháo đường lên cấu trúc nhiễm sắc chất và khả năng sinh sản
Việc kiểm soát đường huyết mang lại tác động tích cực đến các thông số của tinh dịch, giúp cải thiện khả năng sinh sản ở nam giới. Insulin và liệu pháp liên quan, liệu pháp thay thế insulin giúp hỗ trợ các quá trình cần thiết cho sự trưởng thành của tinh trùng. Kiểm soát tình trạng tăng insulin máu bằng thuốc hoặc thay đổi lối sống giúp giảm thiểu tổn thương DNA. Nhóm Biguanide giúp thúc đẩy khả năng phòng vệ chống oxy hóa của tế bào Sertoli và ngăn chặn quá trình chết tế bào mầm. Khi kết hợp với Repaglinide là thuốc làm giảm tinh trùng dị dạng và tăng độ di động. Nhóm Sulfonylurea giúp cải thiện cấu trúc tinh hoàn, tăng số lượng, khả năng di động, tỷ lệ hình thái bình thường của tinh trùng, đồng thời khắc phục những tổn thương trên DNA. Nhóm Thiazolidinedione làm giảm các dấu ấn viêm và stress oxy hóa như malondialdehyde và oxit nitric, đồng thời làm tăng chống oxy hóa bên trong tinh hoàn (2).
- Tác động oxy hoá lên tỷ lệ sinh tự nhiên và kết quả hỗ trợ sinh sản
Stress oxy hóa bắt nguồn từ tình trạng tăng đường huyết mạn tính và đề kháng insulin là cơ chế làm sụt giảm khả năng sinh sản tự nhiên ở nam giới mắc đái tháo đường. Sự gia tăng ROS không chỉ gây tổn thương tinh trùng mà còn làm rối loạn trục hạ đồi tuyến yên dẫn đến ức chế tổng hợp testosterone. Nhiều nghiên cứu dịch tễ học quy mô lớn khẳng định rằng nam giới mắc đái tháo đường có tỷ lệ sinh con thấp hơn rõ rệt và tỷ lệ vô sinh cao hơn đáng kể, có thể lên tới 51,1% so với quần thể người khỏe mạnh bình thường. Đáng chú ý, bệnh lý đái tháo đường ở người chồng có thể làm giảm tới 65% tỷ lệ thụ thai thành công của các cặp vợ chồng. Đối với các can thiệp hỗ trợ sinh sản như IVF hay ICSI, đái tháo đường cũng gây ra những hệ lụy tiêu cực. Mặc dù tỷ lệ thụ tinh và chất lượng phôi ban đầu của bệnh nhân đái tháo đường có thể đạt mức tương đương với nhóm không mắc bệnh, tỷ lệ mang thai lâm sàng ở các chu kỳ chuyển phôi tươi lại sụt giảm rất nghiêm trọng. Tuy vậy, tỷ lệ thành công ở các chu kỳ chuyển phôi đông lạnh có vẻ như được duy trì ở mức ổn định hơn (7).
- Kết luận
Bệnh đái tháo đường làm suy giảm nghiêm trọng khả năng sinh sản ở nam giới với cơ chế bệnh sinh chính là stress oxy hóa. Sự tăng các ROS do tăng đường huyết mạn tính đã ảnh hưởng trực tiếp và phá vỡ tính toàn vẹn của nhiễm sắc chất tinh trùng dẫn đến đứt gãy DNA và gây ra các lỗi đóng gói về mặt cấu trúc. Hậu quả của quá trình này không chỉ gây vô sinh mà còn tạo ra các biến đổi biểu sinh có rủi ro di truyền sang thế hệ tương lai. Vì vậy, việc thiết lập một chiến lược điều trị toàn diện bao gồm kiểm soát đường huyết chặt chẽ và bổ sung liệu pháp chống oxy hóa là giải pháp cấp thiết nhằm bảo vệ cấu trúc DNA tinh trùng và phục hồi sức khỏe sinh sản cho nam giới.
Tài liệu tham khảo
1. Thorson JLM, Maamar MB, Skinner MK. Epigenetics in Sperm, Epigenetic Diagnostics, and Transgenerational Inheritance. In: Handbook of Genetic Diagnostic Technologies in Reproductive Medicine. 2nd ed. CRC Press; 2022.
2. Alaei A, Azizi MM, Homayoun M. Diabetes and male infertility: A review of sperm chromatin damage and epigenetic effects. Int J Reprod Biomed. 2025 Dec 3;23(10):775–86. doi:10.18502/ijrm.v23i10.20312 PubMed PMID: 41438398; PubMed Central PMCID: PMC12703028.
3. Björndahl L, Kvist U. Structure of chromatin in spermatozoa. Adv Exp Med Biol. 2014;791:1–11. doi:10.1007/978-1-4614-7783-9_1 PubMed PMID: 23955669.
4. Mangoli E, Talebi AR, Anvari M, Pourentezari M. Effects of experimentally-induced diabetes on sperm parameters and chromatin quality in mice. Iran J Reprod Med. 2013 Jan;11(1):53–60. PubMed PMID: 24639693; PubMed Central PMCID: PMC3941382.
5. Braun K, Champagne FA. Paternal influences on offspring development: behavioural and epigenetic pathways. J Neuroendocrinol. 2014 Oct;26(10):697–706. doi:10.1111/jne.12174 PubMed PMID: 25039356.
6. Wei Y, Yang CR, Wei YP, Zhao ZA, Hou Y, Schatten H, et al. Paternally induced transgenerational inheritance of susceptibility to diabetes in mammals. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Feb 4;111(5):1873–8. doi:10.1073/pnas.1321195111 PubMed PMID: 24449870; PubMed Central PMCID: PMC3918818.
7. Dena SM, Adeleye AO, Mohlala K, Langa BC, Opuwari CS. The Impact of Diabetes Mellitus‐Related Oxidative Stress on Male Fertility: A Review. J Diabetes. 2025 Oct 22;17(10):e70157. doi:10.1111/1753-0407.70157 PubMed PMID: 41123473; PubMed Central PMCID: PMC12542312.
