Phân mảnh DNA tinh trùng là gì?

Phân mảnh DNA tinh trùng là tình trạng tổn thương cấu trúc di truyền của tinh trùng, cụ thể là sự đứt gãy bên trong DNA (SDF-Sperm DNA fragmentation). Hiện nay, kết quả tinh dịch đồ thông thường chỉ đánh giá các đặc điểm bên ngoài của tinh trùng và chưa có xét nghiệm thường quy cho việc kiểm tra chất lượng DNA tinh trùng. Để kiểm tra sự phân mảnh DNA tinh trùng có nhiều phương pháp đánh giá khác nhau và đánh giá dựa trên chỉ số DFI (DNA fragmentation Index - chỉ số phân mảnh DNA tinh trùng).

Ảnh hưởng của phân mảnh DNA tinh trùng lên kết quả điều trị thụ tinh ống nghiệm

Phân mảnh DNA tinh trùng có thể là dấu hiệu tiên lượng cho khả năng sinh sản của nam giới. Nhiều nghiên cứu cho rằng mức độ phân mảnh DNA tinh trùng ảnh hưởng lên sự thành công của chu kỳ điều trị TTTON. Nam giới với DFI dưới 30% có khả năng có thai tự nhiên hoặc bằng phương pháp IUI, DFI trên 30% nên chỉ định IVF/ICSI. DFI cao làm tăng nguy cơ sẩy thai [1]. Nghiên cứu của Su Mi Kim và cộng sự cho thấy SDF cao dẫn đến khả năng hình thành phôi ngày 3 thấp, khi SDF <30,7% phôi có chất lượng tốt nhiều hơn [2]. Năm 2018, Esbert và cộng sự đánh giá tác động của SDF lên hình thái động học của phôi dựa trên việc đánh giá các nhân tố như thời gian phân chia tế bào, tỷ lệ hình thành phôi nang, tỷ lệ phôi tốt… Kết quả cho rằng phân mảnh tinh trùng có thể ảnh hưởng đến thời điểm phân chia của phôi từ noãn của những bệnh nhân trẻ tuổi [3]. Gần đây, nghiên cứu của Edson và cộng sự (2019) thực hiện đánh giá phân mảnh tinh trùng lên kết quả điều trị ICSI ở nhóm bệnh nhân vô sinh không do yếu tố nam giới; nghiên cứu cho thấy nhóm có SDF>30% cho tỷ lệ thấp về tốc độ phát triển phôi ngày 3, chất lượng phôi tốt, tỷ lệ hình thành phôi nang, tỷ lệ làm tổ và tỷ lệ sẩy thai cũng cao hơn so với nhóm có SDF<30%. Như vậy, sự phân mảnh DNA tinh trùng cao có liên quan đến sự phát triển phôi, tỷ lệ làm tổ thấp và tỷ lệ sẩy thai cao hơn trong các chu kỳ ICSI trên nhóm bệnh nhân vô sinh không do yếu tố nam giới [4].

Một số yếu tố ảnh hưởng đến DNA tinh trùng

• Độ tuổi: nam giới lớn tuổi, chức năng tinh hoàn thay đổi nhiều như sự suy giảm tế bào mầm, tế bào Leydig và Sertoli cùng với những thay đổi trong trục hạ đồi-tuyến yên-tuyến sinh dục dẫn đến quá trình apoptosis hoặc tích lũy các gốc oxy hóa tự do (ROS) gây stress oxy hóa và dẫn đến phân mảnh DNA tinh trùng. Tỷ lệ phân mảnh tinh trùng ở bệnh nhân lớn tuổi (39-51 tuổi) cao hơn so với các bệnh nhân trẻ tuổi (19-38 tuổi) [5].
• Thời gian kiêng xuất tinh: ảnh hưởng đến sự phân mảnh tinh trùng. Nếu rút ngắn thời gian kiêng xuất tinh xuống còn 1 ngày có thể là cách đơn giản, hiệu quả để giảm thiểu các tác động đến DNA tinh trùng, từ đó ứng dụng trong điều trị cho các trường hợp có chỉ số phân mảnh DNA tinh trùng cao [6].
• Trữ lạnh: ảnh hưởng đến sự hiện diện không bào, cấu trúc DNA và tiềm năng màng ty thể của tinh trùng. Tỷ lệ phân mảnh DNA tăng cao ở nhóm tinh trùng trữ, đồng thời tiềm năng màng ty thể giảm khoảng 31% [7].
• Ngoài ra còn một số yếu tố khác như: lối sống, căng thẳng, sử dụng các đồ uống có cồn, hút thuốc... cũng có thể tạo ra các gốc oxy hóa tự do ảnh hưởng đến DNA tinh trùng.
• Đánh giá phân mảnh DNA tinh trùng
• Hiện nay có nhiều phương pháp dùng để đánh giá mức độ phân mảnh DNA tinh trùng, mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm riêng. Dưới đây là một số phương pháp đánh giá thường áp dụng:
• SCSA: dựa trên tính đặc hiệu của thuốc nhuộm Acridine Orange (AO) với nucleotide, DNA nguyên vẹn sẽ phát ánh sáng huỳnh quang màu lục, DNA phân mảnh phát huỳnh quang màu đỏ. Nhanh chóng, hiệu quả, tuy nhiên giá thành cao và yêu cầu kỹ thuật của người thực hiện.
• TUNEL: phát hiện đoạn DNA đứt gãy bằng cách gắn thuốc nhuộm huỳnh quang vào nhóm 3’-OH. Tiết kiệm chi phí nhưng tốn kém thời gian.
• COMET: sử dụng điện di, những đoạn DNA phân mảnh sẽ di chuyển về phía cực dương tạo thành hình giống “sao chổi” kết hợp với thuốc nhuộm huỳnh quang. Độ nhạy cao nhưng quy trình chưa được thiết lập.
• SCD: dựa vào sự phân tán nhiễm sắc thể để đánh giá tính toàn vẹn di truyền của tinh trùng. Nhanh chóng, đơn giản nhưng việc đánh giá quầng halo mang tính chủ quan.

Lựa chọn tinh trùng từ đâu để giảm SDF?

Có nhiều phương pháp giúp hạn chế sự phân mảnh DNA tinh trùng như: cải thiện lối sống, thời gian kiêng xuất tinh ngắn, phương pháp lọc rửa tinh trùng, dùng thuốc hỗ trợ… thì lựa chọn nguồn gốc tinh trùng cũng là một cách giúp giảm SDF trong thụ tinh ống nghiệm.

Nghiên cứu Jiyue Zhang và cộng sự (2019) bước đầu cho rằng việc sử dụng tinh trùng từ tinh hoàn phù hợp cho trường hợp vô sinh nam với DFI cao, tỷ lệ mang thai và trẻ sinh sống từ nhóm tinh trùng từ tinh hoàn cao hơn so với tinh trùng từ dinh dịch (36% và 14,6%), tỷ lệ trẻ sinh sống không có sự khác biệt ở 2 nhóm [8]. Tinh trùng từ tinh hoàn có bộ nhiễm sắc thể nguyên vẹn hơn là tinh trùng từ mẫu xuất tinh. Tỷ lệ SDF của mẫu xuất tinh cao gấp 3 lần so với mẫu từ tinh hoàn (39,7% so với 13.3%, P<0.001). Steele và cộng sự sử dụng phương pháp Comet cho thấy tỷ lệ tinh trùng có DNA nguyên vẹn cao hơn khi thu nhận từ tinh hoàn của những người nam vô tinh do bế tắc so với mẫu tinh trùng ở đầu mào tinh của cùng người đó và kết luận mẫu ICSI sử dụng tinh trùng từ tinh hoàn giúp cải thiện kết quả điều trị [9]. Một nghiên cứu khác cũng sử dụng tinh trùng từ tinh hoàn cho tỷ lệ thai và tỷ lệ trẻ sinh sống cộng dồn cao hơn so với nhóm tinh trùng từ xuất tinh, đặc biệt hiệu quả cao nhất ở các nhóm bệnh nhân có tỷ lệ phân mảnh DNA tinh trùng cao (TUNEL ≥36% và SCSA ≥25%) và nhóm bệnh nhân có các chỉ số tinh dịch đồ bất thường. Như vậy, việc sử dụng tinh trùng thu nhận từ tinh hoàn có thể mở ra cơ hội thành công cao hơn so với tinh trùng từ xuất tinh đối với nhóm bệnh nhân không vô tinh với tiền sử điều trị ICSI thất bại nhiều lần [10]. Nhiều nghiên cứu khác hiện nay cũng ủng hộ việc sử dụng tinh trùng từ tinh hoàn cho ICSI giúp cải thiện tỷ lệ trẻ sinh sống đối với nam giới có SDF cao. Tuy nhiên, các bằng chứng ủng hộ việc lấy tinh trùng từ tinh hoàn để ICSI vẫn còn hạn chế và chưa được ưu tiên sử dụng thay cho các trường hợp có SDF cao ngoài những trường hợp số lượng tinh trùng cực kỳ ít, do rủi ro tiềm ẩn trong quá trình thu nhận tinh trùng. Tuy nhiên đây cũng là một hướng mới cần nghiên cứu thêm trong tương lai để nâng cao hiệu quả điều trị IVF.

Kết luận

Kết quả phân mảnh DNA tinh trùng có thể được sử dụng làm căn cứ để thay đổi phương án điều trị. Nam giới có tinh dịch đồ bình thường nên kiểm tra phân mảnh DNA tinh trùng, vì vô sinh chưa rõ nguyên nhân vẫn chiếm tỷ lệ cao, SDF cung cấp các thông tin ở cấp độ phân tử về tinh trùng [11]. Vì vậy trong tương lai nên kết hợp việc xét nghiệm tinh dịch đồ với đánh giá phân mảnh DNA tinh trùng để nâng cao hiệu quả điều trị cho bệnh nhân hiếm muộn.

Tài liệu tham khảo
[1]      G. Y. Kim, “What should be done for men with sperm DNA fragmentation?,” Clin. Exp. Reprod. Med., vol. 45, no. 3, pp. 101–109, 2018.
[2]      S. M. Kim, S. K. Kim, B. C. Jee, and S. H. Kim, “Effect of Sperm DNA fragmentation on embryo quality in normal responder women in in vitro fertilization and intracytoplasmic sperm injection,” Yonsei Med. J., vol. 60, no. 5, pp. 461–466, 2019.
[3]      M. Esbert et al., “High sperm DNA fragmentation delays human embryo kinetics when oocytes from young and healthy donors are microinjected,” Andrology, vol. 6, no. 5, pp. 697–706, 2018.
[4]      E. Borges, B. F. Zanetti, A. S. Setti, D. P. de A. F. Braga, R. R. Provenza, and A. Iaconelli, “Sperm DNA fragmentation is correlated with poor embryo development, lower implantation rate, and higher miscarriage rate in reproductive cycles of non–male factor infertility,” Fertil. Steril., pp. 1–7, 2019.
[5]      E. Albani et al., “Male age: Negative impact on sperm DNA fragmentation,” Aging (Albany. NY)., vol. 11, no. 9, pp. 2749–2761, 2019.
[6]      I. Pons, R. Cercas, C. Villas, C. Braña, and S. Fernández-Shaw, “One abstinence day decreases sperm DNA fragmentation in 90 % of selected patients,” J. Assist. Reprod. Genet., vol. 30, no. 9, pp. 1211–1218, 2013.
[7]      S. Etebary, N. Yari, M. A. Khalili, S. M. Kalantar, and M. Anvari, “Testicular human spermatozoa cryopreservation correlation between sperm head vacuoles, DNA fragmentation and mitochondrial membrane potential,” Middle East Fertil. Soc. J., vol. 23, no. 4, pp. 413–417, 2018.
[8]      J. Zhang, H. Xue, F. Qiu, J. Zhong, and J. Su, “Testicular spermatozoon is superior to ejaculated spermatozoon for intracytoplasmic sperm injection to achieve pregnancy in infertile males with high sperm DNA damage,” Andrologia, vol. 51, no. 2, pp. 1–7, 2019.
[9]      Z. T. Xin et al., “Transurethral seminal vesiculoscopy for recurrent hemospermia: experience from 419 cases,” Asian J. Androl., vol. 20, no. May, pp. 1–4, 2018.
[10]    M. B. Herrero, M. F. Lusignan, W. Y. Son, M. Sabbah, W. Buckett, and P. Chan, “ICSI outcomes using testicular spermatozoa in non-azoospermic couples with recurrent ICSI failure and no previous live births,” Andrology, vol. 7, no. 3, pp. 281–287, 2019.
[11]    S. E. M. Lewis, “Should sperm DNA fragmentation testing be included in the male infertility work-up?,” Reprod. Biomed. Online, vol. 31, no. 2, pp. 134–137, 2015.

Từ khóa: Sự phân mảnh dna tinh trùng và thụ tinh ống nghiệm