Phan Thị Kim Anh - IVFMD, Bệnh viện Đa khoa Mỹ Đức 

1. Giới thiệu
Vô sinh nam là một vấn đề y tế và xã hội quan trọng, ảnh hưởng đến khoảng 50% các trường hợp vô sinh trên toàn cầu. Một trong những nguyên nhân chính của vô sinh nam là sự suy giảm chất lượng tinh trùng, bao gồm khả năng di chuyển, số lượng của tinh trùng, và đặc biệt là chức năng khả năng hoá của tinh trùng trong quá trình thụ tinh với noãn. Trong nhiều năm qua, các nghiên cứu đã tập trung vào việc hiểu rõ các yếu tố sinh học và hóa học ảnh hưởng đến quá trình này.
Sphingolipids là một nhóm lipid có vai trò quan trọng trong điều hòa màng tế bào, quá trình tín hiệu nội bào, và sự sống còn của tế bào. Một số phân tử quan trọng trong nhóm này như sphingosine (Sph), ceramide (Cer), và sphingosine-1-phosphate (S1P) được cho là có liên quan đến quá trình khả năng hoá tinh trùng thông qua cơ chế điều hòa tín hiệu oxy hóa khử. Tuy nhiên, vai trò cụ thể của chúng trong tinh trùng người vẫn chưa được làm sáng tỏ. Do đó, nghiên cứu này nhằm làm rõ cách thức sphingolipids điều hoà quá trình khả năng hoá tinh trùng người và ảnh hưởng của chúng đến sự thụ tinh.

2. Cơ sở lý luận
2.1. Vai trò của sphingolipids trong tế bào
Sphingolipids là thành phần thiết yếu của màng tế bào và đóng vai trò trung tâm trong nhiều quá trình sinh học quan trọng, bao gồm tín hiệu nội bào, quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis), và điều hòa miễn dịch. Chúng có thể điều chỉnh các con đường tín hiệu khác nhau, ảnh hưởng đến sự tồn tại, di chuyển và biệt hóa của tế bào.
2.2. Sphingolipids và quá trình khả năng hoá tinh trùng
Khả năng hóa là quá trình tinh trùng trải qua những thay đổi sinh hóa và màng để đạt khả năng thụ tinh. Quá trình này liên quan đến sự phosphoryl hóa protein tyrosine (P-Tyr), tăng sản xuất các chất oxy hóa khử như nitric oxide (NO) và superoxide anion (O2-), và phản ứng cực đầu.
Nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng sphingolipids, đặc biệt là S1P, có thể tham gia vào quá trình này bằng cách kích hoạt con đường tín hiệu PI3K-AKT, dẫn đến sản xuất NO trong tinh trùng. Điều này gợi ý rằng sphingolipids có thể đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tinh trùng đạt được khả năng thụ tinh tối ưu.


Hình: Con đường truyền tín hiệu của sphingolipids trong quá trình khả năng hoá ở tinh trùng người

3. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng các phương pháp như Western blotting để xác định sự phosphoryl hóa tyrosine protein, kính hiển vi huỳnh quang để xác định phản ứng acrosome, và flow cytometry để đo nồng độ nitric oxide nội bào. Các phương pháp khác bao gồm hóa mô miễn dịch để định vị các thành phần tín hiệu lipid quan trọng trong tinh trùng, đánh giá khả năng sống của tinh trùng bằng thử nghiệm trương phồng trong môi trường nhược trương (Hypo-osmotic swelling – HOS) và khả năng di động của tinh trùng thông qua xét nghiệm tinh dịch đồ.

4. Kết quả nghiên cứu

• S1P điều hòa khả năng thụ tinh của tinh trùng người: S1P tương tác với thụ thể S1PR1 liên kết với protein Gi, thúc đẩy sản xuất các gốc oxy phản ứng như nitric oxide và anion superoxide.
• S1PR1 tái phân bố đến vùng sau acrosome: Khi quá trình khả năng hóa được kích hoạt, S1PR1 tái phân bố đến vùng sau acrosome.
• S1P kích hoạt con đường PI3K-AKT: Tín hiệu S1P thúc đẩy sự kích hoạt của con đường PI3K-AKT, dẫn đến sản xuất NO trong quá trình khả năng hóa tinh trùng. L-NAME, một chất ức chế nitric oxide synthase, làm suy yếu quá trình khả năng hóa phụ thuộc Sph và Cer.
• Sph và Cer thúc đẩy sản xuất anion superoxide: Việc bổ sung superoxide dismutase (SOD) ngăn chặn quá trình khả năng hóa phụ thuộc Sph và Cer, cho thấy Sph và Cer kích thích sản xuất O2- trong quá trình khả năng hóa tinh trùng.
• PKR, CERK và PKC kích hoạt SphK1: Protein kinase type R (PKR), ceramide kinase (CERK) và protein kinase C (PKC) chịu trách nhiệm chuyển vị và kích hoạt sphingosine kinase 1 (SphK1), cần thiết để thúc đẩy sản xuất S1P cho quá trình khả năng hoá tinh trùng.
• Vai trò quan trọng của các sphingolipid: Các chất chuyển hóa sphingolipid như Sph, Cer, S1P và C1P đóng vai trò quan trọng trong việc gây ra quá trình khả năng hóa tinh trùng người. Nghiên cứu xác định sự có mặt của PKR trong tinh trùng người và vai trò của nó trong các hoạt động phosphoryl hóa của SphK1 với sự kích hoạt tiếp theo của tín hiệu S1P. S1PR1 và S1PR3 tham gia vào quá trình hoạt hóa và phản ứng acrosome tương ứng.

5. Bàn luận
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng NO đóng vai trò trung tâm trong khả năng hoá tinh trùng. Kết quả của nghiên cứu này bổ sung thêm rằng S1P là một yếu tố điều hòa quan trọng và làm sáng tỏ một cơ chế mới, trong đó sphingolipid thúc đẩy quá trình khả năng hoá ở tinh trùng người. Nghiên cứu này đặt nền móng cho việc kiểm tra tình trạng lipid của nam giới vô sinh, vì sự khác biệt tiềm ẩn có thể ảnh hưởng đến chức năng khả năng hóa của tinh trùng để đạt được tiềm năng thụ tinh.
Nghiên cứu giúp cải thiện các công cụ chẩn đoán vô sinh ở nam giới và thiết kế các phương pháp điều trị phù hợp. Việc bổ sung sphingolipid có thể thúc đẩy quá trình khả năng hóa và cải thiện kết cục điều trị vô sinh ở nam giới thực thụ tinh trong ống nghiệm hoặc thụ tinh nhân tạo.
 
6. Kết luận
Tóm lại, nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết mới về vai trò của sphingolipid trong quá trình khả năng hóa tinh trùng người, xác định các con đường tín hiệu quan trọng và mở ra hướng nghiên cứu mới về vô sinh ở nam giới.
 
Tài liệu tham khảo
Steven Serafini, Cristian O’Flaherty, Sphingolipids modulate redox signalling during human sperm capacitation, Human Reproduction, Volume 40, Issue 2, February 2025, Pages 210–225, https://doi.org/10.1093/humrep/deae268
 

Từ khóa: khả năng hoá, tinh trùng người, sphingolipids, nitric oxide, chất oxy hoá khử, tín hiệu lipid, tín hiệu oxy hoá khử