CN. Phạm Diệp Vũ Khang – IVF Tâm Anh
 
Giới thiệu
Đông lạnh tinh trùng là một quy trình thường được sử dụng trong công nghệ hỗ trợ sinh sản (ART) để bảo tồn khả năng sinh sản của nam giới trước các liệu pháp điều trị ung thư, phẫu thuật thắt ống dẫn tinh và các trường hợp vô tinh. Việc lựa chọn phương pháp đông lạnh tinh trùng tốt nhất là điều cần thiết trong các chu kỳ điều trị hỗ trợ sinh sản. Nguyên nhân chính gây tổn thương tế bào trong quá trình đông lạnh là sự hình thành băng và sốc thẩm thấu, đi kèm với những thay đổi về cấu trúc bộ khung tế bào, tính toàn vẹn của màng, cấu trúc DNA và khả năng di động của tinh trùng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, đông lạnh tinh trùng có liên quan đến sự gia tăng phân mảnh DNA và rối loạn chức năng ty thể, điều này liên quan đến việc tăng căng thẳng oxy hóa và sự sản sinh các dạng oxy phản ứng (reactive oxygen species - ROS).
Hiện nay, các phương pháp phổ biến nhất được đề xuất để bảo quản tinh trùng đông lạnh là đông lạnh nhanh và đông lạnh cực nhanh/thủy tinh hóa. Đông lạnh nhanh dựa trên việc tiếp xúc mẫu với hơi nitơ lỏng và sử dụng chất bảo vệ đông lạnh thẩm thấu (permeable cryoprotectant - CPA). Ngược lại, phương pháp đông lạnh cực nhanh hay còn gọi là thủy tinh hóa liên quan đến việc mẫu tiếp xúc trực tiếp với nitơ lỏng, dựa trên tốc độ đông lạnh và sử dụng nồng độ CPA cao. Mặc dù phương pháp này hiện là phương pháp thành công để đông lạnh noãn và phôi, nhưng nó vẫn chưa được công nhận là phương pháp thường quy để đông lạnh tinh trùng do nồng độ CPA cao gây độc tế bào. Do đó, nghiên cứu này so sánh tác động của phương pháp đông lạnh nhanh và đông lạnh cực nhanh lên các thông số tinh trùng, phân mảnh DNA, trạng thái acrosome, chức năng ty thể, methyl hóa DNA, hoạt động của DNA methyltransferase (DNMT) cũng như động học hình thái phôi cho đến giai đoạn phôi nang để lựa chọn phương pháp bảo quản lạnh có hiệu quả cao hơn.
 
Phương pháp
30 mẫu tinh dịch bình thường từ những người đàn ông khác nhau được thu thập và xử lý bằng phương pháp Swim-up, sau đó được chia thành 3 nhóm: nhóm tươi, nhóm đông lạnh nhanh và nhóm đông lạnh cực nhanh. Các mẫu tinh trùng được đông lạnh và đánh giá thông số tinh trùng, chỉ số phân mảnh DNA (DFI), điện thế màng ty thể (MMP), phản ứng cực đầu (AR), quá trình methyl hóa DNA, hoạt động của DNMT và sự phát triển của phôi.
 
Kết quả
Các thông số tinh trùng
Sau khi đông lạnh, khả năng di động tiến tới, tổng di chuyển, hình thái và khả năng sống đều giảm đáng kể ở cả hai nhóm đông lạnh so với nhóm tươi (p <0,001). Khả năng di động tiến tới và khả năng sống ở nhóm đông lạnh cực nhanh cao hơn đáng kể so với nhóm đông lạnh nhanh (p <0,01).
Chỉ số phân mảnh DNA, điện thế màng ty thể và trạng thái AR
DFI tăng đáng kể ở cả hai nhóm đông lạnh so với nhóm tươi (p <0,001). Hơn nữa, sự phân mảnh DNA cao hơn đáng kể ở nhóm đông lạnh nhanh so với nhóm đông lạnh cực nhanh (p <0,01). MMP giảm sau khi đông lạnh (p <0,001), nhưng thông số này thấp hơn đáng kể ở nhóm đông lạnh nhanh so với nhóm đông lạnh cực nhanh (p <0,01). AR tăng sau khi đông lạnh (p <0,001), nhưng thông số này tương tự ở cả hai nhóm đông lạnh (p>0,05).
Quá trình methyl hóa DNA và hoạt động của DNMT
Không có sự khác biệt về mức độ metyl hóa DNA (p>0,05) và hoạt động của DNMT (p>0,05) ở nhóm tươi so với nhóm đông lạnh. Metyl hóa DNA và hoạt động của DNMT có mối tương quan dương ở nhóm tươi (r = 0,675, p = 0,011), nhóm đông lạnh cực nhanh (r = 0,732, p = 0,003) và nhóm đông lạnh nhanh (r = 0,617, p = 0,019). Ngoài ra, mối tương quan dương  giữa mức độ metyl hóa DNA và hoạt động của DNMT với khả năng di động tiến tới ở nhóm tươi, nhóm đông lạnh cực nhanh và nhóm đông lạnh nhanh.
Sự phát triển của phôi
730 phôi được đánh giá bằng cách sử dụng phương pháp Time-lapse đến ngày thứ 6: nhóm tươi (n = 249), nhóm đông lạnh cực nhanh (n = 243) và nhóm đông lạnh nhanh (n = 238). Thời gian động học bao gồm tPB2, tPNa, tPNf, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8, tM, cho thấy sự chậm trễ đáng kể trong quá trình phân chia tế bào ở cả hai nhóm đông lạnh so với nhóm tươi cho đến giai đoạn phôi nang. Hơn nữa, tPNa, tPNf và t8 xảy ra với sự chậm trễ đáng kể trong nhóm đông lạnh nhanh so với nhóm đông lạnh cực nhanh. Sự hình thành và tốc độ phân cắt phôi nang cho thấy sự giảm đáng kể ở nhóm đông lạnh nhanh so với nhóm tươi, nhưng các thông số này không khác nhau ở các nhóm đông lạnh. Tỷ lệ phân mảnh và phôi bào không đồng đều cao hơn ở nhóm đông lạnh so với nhóm tươi, trong khi không có sự khác biệt về các bất thường khác ở nhóm tươi và nhóm đông lạnh.
 
Bàn luận
Kết quả của nghiên cứu cho thấy khả năng di động tiến tới và khả năng sống giảm đáng kể sau khi bảo quản tinh trùng bằng phương pháp đông lạnh, nhưng hai thông số này tốt hơn đáng kể ở nhóm đông lạnh cực nhanh so với nhóm đông lạnh nhanh.
Trong nghiên cứu này, DFI và AR tăng đáng kể được quan sát thấy ở nhóm bảo quản lạnh so với nhóm tươi. Tuy nhiên, không có sự thống nhất về tác động của đông lạnh tinh trùng đối với tính toàn vẹn của DNA, điều này có thể liên quan đến các phương pháp khác nhau để đông lạnh và đánh giá sự phân mảnh DNA tinh trùng.
Trong phương pháp đông lạnh nhanh, do tốc độ hạ nhiệt thấp trong pha hơi, CPA là cần thiết để tránh sự hình thành tinh thể băng nội bào và ngoại bào và giảm các thay đổi thẩm thấu. Tuy nhiên, trong phương pháp thủy tinh hóa/đông lạnh cực nhanh, không cần sử dụng CPA do tốc độ hạ nhiệt cao.
Hoạt động của DNMT, chủ yếu chịu trách nhiệm cho quá trình metyl hóa DNA, trong phân tích tương quan giữa metyl hóa DNA và hoạt động của DNMT, một tương quan dương đáng kể đã được quan sát thấy ở cả ba nhóm được nghiên cứu.
Về động học hình thái phôi, quan sát thấy sự chậm trễ đáng kể về thời gian động học ở cả hai nhóm bảo quản lạnh tinh trùng so với nhóm tươi. Theo các nghiên cứu trước đây, một trong những lý do quan trọng gây ra sự chậm trễ này trong động học phôi là chất lượng nhân tinh trùng. Sự phân mảnh DNA tinh trùng cao có thể dẫn đến sự chậm trễ trong động học phôi sớm, tăng thời gian chuẩn bị trước lần phân chia đầu tiên để kích hoạt cơ chế sửa chữa DNA trong noãn.
 
Kết luận
Khả năng di động tiến tới, khả năng sống, hoạt động của ty thể, tính toàn vẹn của DNA tinh trùng và động học phôi đã được ghi nhận trong phương pháp đông lạnh cực nhanh vượt trội hơn so với phương pháp đông lạnh nhanh. Ngoài ra, phương pháp đông lạnh cực nhanh ít gây hại cho tinh trùng và dẫn đến sự phát triển phôi tốt hơn so với phương pháp đông lạnh nhanh. Cả hai phương pháp bảo quản tinh trùng đông lạnh đều an toàn về mặt biểu sinh.
 
Tài liệu tham khảo: Zohrabi, M., Khalili, M. A., Mangoli, E., Zare, F., Woodward, B., & Aflatoonian, B. (2024). Ultra‐Rapid Freezing and Rapid Freezing Methods in Clinical ICSI Program: Effects on Sperm Biological Characteristics, DNA Methylation Stability, DNA Methyltransferase Activity, and Embryo Morphokinetics. Andrologia, 2024(1), 2789285.
 

Từ khóa: Đông lạnh nhanh, đông lạnh cực nhanh, chu kỳ ICSI, thông số tinh trùng, động học hình thái phôi