CNSH. Phan Thanh Chi - IVFMD Tân Bình
 
Tại các trung tâm hỗ trợ sinh sản, đông lạnh tinh trùng là một quy trình thường quy nhằm bảo tồn khả năng sinh sản cho các trường hợp nam giới thực hiện hoá trị, xạ trị hoặc phẫu thuật tinh hoàn. Tuy nhiên, quá trình này gây tổn hại màng tinh trùng, vùng acrosome, tính toàn vẹn của DNA cũng như tỷ lệ sống và di động của tinh trùng. Việc bảo quản lạnh tạo ra stress về nhiệt độ và sự thẩm thấu, từ đó làm gia tăng sản xuất các gốc oxy hóa tự do (reactive oxygen species – ROS) và những thay đổi trong hệ thống các chất chống oxy hoá. Khi mức ROS vượt quá khả năng bảo vệ chống oxy hoá sinh lý của tế bào, tình trạng stress oxy hóa (oxidative stress - OS) sẽ xảy ra.
 
Tinh trùng dễ bị tổn thương bởi ROS do đặc điểm màng tế bào chứa hàm lượng acid béo không no nhiều nối đôi (polyunsaturated fatty acid – PUFA) cao, nhiều ti thể và hàm lượng chất chống oxy hóa ít trong tế bào chất. Một điều đáng lưu ý là ở nam giới vô sinh sự bất thường về nồng độ ROS chiếm 30-80%, và ROS trong tinh dịch có mối tương quan nghịch với một số thông số của tinh trùng. Điều này cho thấy ROS là một trong những nguyên nhân góp phần gây vô sinh nam. Mặc dù vậy, nồng độ ROS thấp có vai trò sinh lý quan trọng vì chúng là yếu tố cơ bản cho sự trưởng thành của tinh trùng, tăng khả năng hoạt động, khả năng hấp thụ và phản ứng acrosome. Nguồn nội sinh chính của ROS là quá trình phosphoryl hóa oxy hóa ty thể (oxidative phosphorylation – OXPHOS) - quá trình sản sinh phần lớn ATP của tế bào. Khả năng vận động của tinh trùng phụ thuộc vào ATP, do đó quá trình đường phân hay hô hấp của ty thể rất quan trọng đối với chức năng của tinh trùng. Trong quá trình sản xuất ATP bằng cách phosphoryl oxy hóa, ty thể oxy hóa các chất nền khác nhau, kết quả khử oxy thành nước. Để đánh giá chức năng của ty thể, phương pháp oxygraphic được thực hiện để đo chỉ số mức tiêu thụ oxy theo thời gian. Bởi vì chức năng ty thể của tinh trùng có thể bị ảnh hưởng phần lớn bởi ROS nên việc tiêu thụ oxy là một dấu hiệu sinh học tốt của hệ điều hành nội bào.
 
Nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu quả tích cực khi sử dụng một số hợp chất chống oxy hoá để giảm ROS. Gần đây, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng sử dụng myo-inositol trong điều trị thụ tinh ống nghiệm giúp bảo vệ tinh trùng chống lại sự phá hủy DNA do stress oxy hóa. Hơn nữa, myo-inositol đã được chứng minh cũng có hiệu quả trong việc tăng khả năng vận động của tinh trùng và tiêu thụ oxy, đây là chỉ số chính của hiệu quả phosphoryl hóa oxy hóa và sản xuất ATP. Một phương pháp tiềm năng khác để đo OS một cách gián tiếp là phân tích tác hại của quá trình oxy hóa đối với protein. Thật vậy, các nhóm cacbonyl (CO) được tạo ra khi các chuỗi bên của protein bị oxy hóa. Trong điều kiện stress oxy hóa, các protein cacbonyl hóa là các chất đánh dấu sớm và tương đối ổn định, rất hiệu quả trong việc đo OS. Điều này đặc biệt đúng đối với protein của tinh trùng, vì các giao tử đực không hoạt động phiên mã và dịch mã, thực tế này làm giảm sự phức tạp của phân tích proteome tinh trùng.
 
Trên cơ sở đó, mục tiêu của nghiên cứu này là: (1) xác định ảnh hưởng của điều trị myo-inositol trong ống nghiệm trước hoặc sau quy trình đông lạnh và rã đông trên các thông số chính của tinh dịch (tỷ lệ sống và di động của tinh trùng), cũng như mức tiêu thụ oxy của ty thể; (2) bằng phương pháp tiếp cận protein để đo lường những ảnh hưởng trực tiếp của OS lên protein, thông qua phân tích các nhóm cacbonyl như là những dấu hiệu cụ thể và nhạy cảm của stress oxy hóa.
 
Nghiên cứu được thực hiện trên 25 mẫu tinh dịch bình thường với thời gian kiêng xuất tinh từ 2 đến 5 ngày. Tinh dịch đồ được đánh giá theo tiêu chuẩn của WHO (2010). Để đánh giá hiệu quả của việc xử lý myo-inositol đối với quá trình bảo quản lạnh, 25 mẫu tinh trùng được chia thành ba phần: mẫu bảo quản lạnh không có myo-inositol (NT; n = 25), mẫu được xử lý bằng 20mg/ml myo-inositol trong 20 phút trước khi bảo quản lạnh (Pre-NT; n = 25) và các mẫu được xử lý 20mg/ml myo-inositol trong 20 phút sau bảo quản lạnh (Post-T; n = 25). Quy trình đông lạnh và rã đông theo phương pháp thủ công. Tất cả mẫu tinh trùng sau rã đông được phân tích tinh dịch đồ theo tiêu chuẩn của WHO 2010, phân tích đồ thị oxy và phân tích protein.
 
Kết quả nghiên cứu cho thấy:

• Việc bổ sung myo-inositol làm tăng sức sống và khả năng vận động tiến tới của tinh trùng sau quá trình đông lạnh. ​​​​Sự cải thiện về tỉ lệ sống đặc biệt có ý nghĩa khi áp dụng 20mg/ml myo-inositol sau quá trình bảo quản lạnh (p<0,001). Bên cạnh đó, tỷ lệ tinh trùng di động tiến tới cũng gia tăng đáng kể trong các mẫu Post-T so với NT (29% so với 27%, p < 0,01).
• Mẫu tinh trùng đông lạnh được bổ sung myo-inositol cho tỷ lệ tiêu thụ oxy cao hơn so với mẫu NT. Theo thứ tự tăng dần từ mẫu NT, Pre-NT và  Post-T, mẫu Post-T cho giá trị tiêu thụ oxy cao nhất.
• Để khảo sát sự khác biệt đáng kể về tổng lượng nhóm CO, protein từ các mẫu NT và Post-T, phân tích bằng điện di hai chiều sau đó là phân tích định tính và bán định lượng các điểm được thực hiện. Kết quả cho thấy gần 2214 điểm protein được thống kê, tuy nhiên không có sự khác biệt cụ thể nào giữa các điều kiện phân tích được xác định. Thêm vào đó phân tích heatmap cho thấy việc xử lý myo-inositol không làm thay đổi thành phần protein của các mẫu tinh trùng.
• Theo đó, để kiểm tra xem liệu những cải thiện trong các thông số tinh dịch đồ và hoạt động hô hấp của ty thể gây ra bởi điều trị myo-inositol có phải là do hoạt động chống oxy hóa của hợp chất này hay không, bài nghiên cứu đã định lượng mức độ của các protein cacbonyl hóa như một dấu ấn sinh học gián tiếp, nhưng sớm và ổn định của OS gây ra bởi quy trình bảo quản lạnh tinh trùng. Kết quả là phân tích proteomics oxy hóa khử đã chứng minh sự giảm đáng kể quá trình oxy hóa protein trong các mẫu Post-T. Ngoài ra, nhóm cacbonyl trong các mẫu Post-T cũng giảm đáng kể so với nhóm NT.

 
Tóm lại, quy trình đông lạnh tinh trùng trong nghiên cứu này đảm bảo giảm thiểu các biến đổi tinh trùng do ROS gây ra. Tuy nhiên, nghiên cứu này thực hiện trên mẫu tinh trùng bình thường, vì vậy cần nhiều nghiên cứu với đa dạng mẫu tinh trùng hơn, khi đó việc điều trị bằng myo-inositol mới nên được sử dụng để cải thiện kết quả của các phác đồ điều trị hỗ trợ sinh sản thực tế, đặc biệt là trong trường hợp vô sinh vô căn.
 
Nguồn: Ponchia R, Bruno A, Renzi A, Landi C, Shaba E, Luongo FP, Haxhiu A, Artini PG, Luddi A, Governini L, Piomboni P. Oxidative Stress Measurement in Frozen/Thawed Human Sperm: The Protective Role of an In Vitro Treatment with Myo-Inositol. Antioxidants. 2022; 11(1):10. https://doi.org/10.3390/antiox11010010

Từ khóa: Đo lường mức độ stress oxy hóa trong quá trình đông lạnh và rã đông tinh trùng người: Vai trò bảo vệ của Myo-Inositol đối với tinh trùng trong điều trị thụ tinh ống nghiệm