CNSH. Phan Thị Nhật Vy – Chuyên viên phôi học IVFAS

Gốc oxi hóa (ROS) là thuật ngữ được sử dụng để mô tả phân tử và các gốc tự do có nguồn gốc từ oxy. Trong tinh trùng, ROS có vai trò đảm bảo chức năng sinh lý bình thường của tinh trùng như sự khả năng hóa, phản ứng cực đầu, sự dung hợp màng tinh trùng – noãn, ổn định ty thể... Do đó tinh trùng cần một lượng ROS với nồng độ sinh lý để đảm bảo khả năng sinh sản ở nam giới bình thường. ROS được sản xuất chủ yếu bởi tế bào bạch cầu hoạt hóa và tinh trùng chưa trưởng thành. Tuy nhiên trong một số trường hợp, lượng ROS được kích thích sản xuất nhiều hơn cần thiết và gây ảnh hưởng lên chức năng tinh trùng và khả năng sinh sản nam giới. Thông thường, trong tinh dịch nồng độ chất oxi hóa và chất chống oxi hóa sẽ cân bằng nhau để đảm bảo trạng thái hoạt động bình thường. Khi nồng độ ROS trong cơ thể cao, cơ thể sẽ tiết ra các chất chống oxi hóa nội sinh để đưa cơ thể về trạng thái cân bằng. Việc tăng sinh quá nhiều ROS hoặc giảm nồng độ các chất chống oxi hóa sẽ dẫn tới tình trạng stress oxi hóa (OS). Ngược lại, việc giảm nồng độ ROS quá mức cũng gây nên mất cân bằng và dẫn tới tình trạng stress oxi hóa khử (RS). Cả hai hiện tượng stress oxi hóa và stress oxi hóa khử đều ảnh hưởng lên khả năng sinh sản của nam giới, thay đổi các thông số tinh dịch đồ như mật độ, độ di động và hình dạng tinh trùng bình thường.
 
Phương pháp đánh giá tiềm năng oxi hóa – khử (ORP) có thể cung cấp một thước đo toàn diện về sự cân bằng thực tế giữa chất oxy hóa và chất chống oxi hóa thay vì phân tích từng thành phần riêng rẽ như ROS hoặc chất chống oxi hóa. ORP phản ánh trạng thái oxi hóa khử trong tinh dịch một cách dễ dàng, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí. Giá trị ngưỡng là 1,34mV/10⁶tinh trùng/ml được dùng để phân biệt chất lượng tinh dịch bình thường và bất thường với độ nhạy cao. Tuy nhiên phạm vi nồng độ sinh lý của ORP trong tinh dịch vẫn chưa được thành lập.
 
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu (2020) được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của OS và RS trên các thông số tinh dịch đồ như tổng số tinh trùng di động, tỉ lệ di động tiến tới, sự sản sinh ROS nội sinh (iROS), chỉ số phân mảng DNA tinh trùng (SDF) và từ đó thành lập phạm vi sinh lý của ORP cho tinh trùng người để có thể duy trì chức năng bình thường và thông số tinh dịch đồ bình thường.
 
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu dẫn đường (pilot study) được thực hiện từ tháng 3 – 8/2019 trên các mẫu tinh trùng được hiến tặng. Tổng cộng 66 mẫu tinh dịch có ngày kiêng xuất tinh từ 2 - 7 ngày. Mẫu tinh dịch được đánh giá tỉ lệ di động, tỉ lệ di động tiến tới, tỉ lệ sống, đánh giá nồng độ chất oxi hóa nội sinh (iROS) và chỉ số phân mảnh DNA tinh trùng (SDF). Tiêu chuẩn nhận gồm những mẫu đạt ngưỡng bình thường theo chuẩn WHO 2010. Các trường hợp tăng bạch cầu, dương tính trong xét nghiệm Endtz hoặc được chẩn đoán tắc nghẽn sẽ bị loại khỏi nghiên cứu.
 
Mẫu tinh trùng được đánh giá các thông số tinh dịch đồ như mật độ, tỉ lệ di động, tỉ lệ sống.
 
Nghiên cứu sử dụng máy MiOXSYS để đo nồng độ ORP trong mẫu. Hai chất cumene hydroperoxide (CH) và ascorbic acid (AA) được sử dụng với nồng độ khác nhau để tạo các điều kiện oxi hóa – khử cần thiết.
 
Mẫu tinh trùng sau khi được lọc rửa được ủ trong điều kiện đối chứng với nồng độ ORP là 0 và trong điều kiện stress oxi hóa với các nồng độ ORP là 0,33 mV/10⁶ sperm/mL; 0,72 mV/10⁶ sperm/mL; 1,48 mV/10⁶ sperm/mL và 2,75 mV/10⁶ sperm/mL cũng như trong điều kiện stress khử với các nồng độ ORP là -8,05 mV/10⁶ sperm/mL; -9,35 mV/10⁶ sperm/mL;
-9,76 mV/10⁶ sperm/mL và -11,24 mV/10⁶ sperm/mL trong từng khoảng thời gian như 30 phút, 60 phút, 90 phút và 120 phút.
 
KẾT QUẢ:

• Ảnh hưởng của stress oxi hóa (OS) và stress oxi hóa khử (RS) lên tỉ lệ di động

Dưới điều kiện OS: Tỉ lệ tinh trùng di động tiến tới và tổng số tinh trùng di động không thay đổi khi ủ trong môi trường đối chứng và khi tiếp xúc với ORP giá trị 0,33 và 0,72 mV/10⁶ sperm/mL trong 120 phút. Tuy nhiên tỉ lệ di động tiến tới và tổng số tinh trùng di động giảm đáng kể khi ủ ở môi trường có ORP 1,48 mV/10⁶ sperm/mL trong 120 phút (P = 0,0078). Tại ORP là 2,75 mV/10⁶ sperm/mL, tỉ lệ tổng số tinh trùng di động giảm đáng kể chỉ khi tiếp xúc 60 phút và tỉ lệ di động giảm đáng kể chỉ trong 30 phút (P = 0,0156).
 
Dưới điều kiện RS: tổng số tinh trùng di động giảm đáng kể khi ủ trong ORP giá trị -11,24 và -9,76 mV/10⁶ sperm/mL trong 30 phút và -9,35 mV/10⁶ sperm/mL trong 90 phút và -8,05 mV/10⁶ sperm/mL trong 120 phút.
 

• Ảnh hưởng của stress oxi hóa (OS) và stress oxi hóa khử (RS) lên tỉ lệ sống

Dưới điều kiện OS: tỉ lệ sống giảm đáng kể khi ủ với ORP 1,48 mV/10⁶ sperm/mL trong 120 phút (P = 0,0484) và 2,75 mV/10⁶ sperm/mL trong 60 phút (P = 0,0007).
Dưới điều kiện RS: tỉ lệ sống giảm đáng kể khi ủ với ORP -9,76 (P = 0,049) và -11,24 mV/10⁶ sperm/mL (P = 0,0010) trong 120 phút.
 

• Sản sinh ROS nội sinh trong trường hợp OS và RS

Nồng độ ROS nội sinh được đo trong 2 phần: chỉ tinh trùng còn sống và toàn bộ tinh trùng (sống và chết).
 
Quần thể tinh trùng sống không có sự thay đổi đáng kể về sản sinh iROS dưới điều kiện OS và RS.
 
Trong toàn bộ tinh trùng, nồng độ iROS tăng đáng kể tại ORP 1,48 mV/10⁶ sperm/mL (P = 0,0234). Còn đối với ORP -9,76 và -11,24, nồng độ iROS giảm đáng kể (P = 0,0156 và P = 0,0078)
 

• Ảnh hưởng của OS và RS lên sự toàn vẹn DNA tinh trùng

Không có sự thay đổi đáng kể về chỉ số SDF khi cho tiếp xúc trong điều kiện OS và RS.
 
KẾT LUẬN
Phạm vi sinh lý ORP của tinh trùng người có thể duy trì được chức năng và thông số tinh dịch đồ bình thường là giữa -9,76 và 1,48 mV/10⁶ sperm/mL. Mẫu tinh dịch có ORP ≤ -9,76 mV/10⁶ sperm/mL sẽ gây tình trạng stress oxi hóa khử (RS) và mẫu tinh dịch có nồng độ ORP ≥ 1,48 mV/10⁶ sperm/mL sẽ gây tình trạng stress oxi hóa (OS).
 
Tình trạng stress oxi hóa và stress oxi hóa khử gây ảnh hưởng bất lợi lên tổng số tinh trùng di động, tỉ lệ tinh trùng di động tiến tới cũng như tỉ lệ sống.
 
Mặc dù ảnh hưởng của OS và RS lên thông số tinh dịch đồ tương đương với nhau nhưng các điều trị cho từng nhóm lại khác nhau. Do đó cần phải xác định được mẫu tinh dịch thuộc tình trạng nào để có cách điều trị phù hợp.
 
Nguồn: Selvam, M. K. P., Agarwal, A., Henkel, R., Finelli, R., Robert, K. A., Iovine, C., & Baskaran, S. (2020). The effect of oxidative and reductive stress on semen parameters and functions of physiologically normal human spermatozoa. Free Radical Biology and Medicine, 152, 375-385.

Từ khóa: Stress oxi hóa, stress oxi hóa khử, tinh trùng