CN. Đặng Ngọc Minh Thư – IVF Tâm Anh
 

1. Động học hình thái phôi

Thuật ngữ động học hình thái bao gồm khoảng thời gian giữa các lần phân chia tế bào kết hợp với các đặc điểm hình thái của phôi. Các thông số này đã được đề xuất như một công cụ để dự đoán khả năng sống của phôi, khả năng làm tổ, chất lượng thai kỳ và trẻ sinh sống.
 
Về mặt hình thái phôi, các nghiên cứu trước đây chỉ ra tính hữu ích của việc chấm điểm phôi như một yếu tố dự đoán thai kỳ. Tuy nhiên, phôi nang phát triển từ phôi bình thường và phôi phân chia bất thường có hình thái tương tự. Nhìn chung, việc thiết lập thuật toán hình ảnh theo thời gian, cung cấp một công cụ vượt trội để lựa chọn phôi, thay vì sử dụng các đánh giá hình thái chủ quan thông thường.
 

2. Các yếu tố tiềm tàng ảnh hưởng đến động học hình thái phôi

Một số yếu tố được phát hiện ảnh hưởng đến động học hình thái phôi, ví dụ, tuổi của cha mẹ, thuốc lá, chất lượng tinh trùng và béo phì, phác đồ kích thích buồng trứng, phương pháp thụ tinh (IVF so với ICSI) và môi trường nuôi cấy, điều kiện nuôi cấy, áp suất thẩm thấu,....
 

3. Các tác nhân gây bất lợi môi trường

Nhiều tác nhân gây bất lợi môi trường được báo cáo là ảnh hưởng đến noãn và/hoặc tinh trùng, do đó làm giảm khả năng phát triển của phôi, bao gồm căng thẳng nhiệt, hợp chất gây rối loạn nội tiết, độc tố nấm mốc, vi-rút, hợp chất dược phẩm và bức xạ.
 
3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên động học hình thái phôi
Nhiệt độ cao vào mùa hè là yếu tố môi trường chính góp phần làm giảm khả năng sinh sản ở bò sữa. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy bò tiếp xúc với nhiệt độ cao trong mùa nắng có thể ảnh hưởng giảm tỉ lệ thụ tinh, phát triển phôi giai đoạn 2, 8 tế bào, phôi dâu và phôi nang. Nhìn chung, nhiệt độ ảnh hưởng đến chất lượng phôi ở tất cả các giai đoạn.
 
Căng thẳng nhiệt cũng có thể ảnh hưởng đến tỉ lệ phôi phân chia bất thường, biểu hiện bằng tỉ lệ phôi phân chia không đều cao hơn trong mùa nóng so với mùa lạnh (14,3 so với 5,9%).
 
3.2. Tác động của hóa chất nhân tạo lên động học hình thái phôi
Phthalate: Nhóm phthalate chứa hơn 25 loại được sử dụng cho thương mại, có thể được tìm thấy trong đồ chơi, sàn vinyl, giấy dán tường, chất tẩy rửa, bao bì thực phẩm, dược phẩm,…. Phthalate được phát hiện trong dịch nang noãn của con cái; chúng có liên quan đến kết quả sinh sản tiêu cực như giảm số lượng và chất lượng noãn, ảnh hưởng đến động học phát triển phôi và tăng tỉ lệ phôi phân chia bất thường.
 
Các hợp chất tổng hợp khác: Nhiều hợp chất hóa học và tổng hợp được cho là có ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của phôi. Các hợp chất này bao gồm các hóa chất như paraben, bisphenol, microplastic, triclosan,… Ví dụ, bisphenol A (BPA) là bisphenol được nghiên cứu nhiều nhất. BPA cũng làm suy yếu sự biểu hiện của một số miRNA trong noãn, cũng như quá trình chuyển hóa phôi nang. Một nghiên cứu trên noãn chuột chỉ ra rằng BPA làm chậm chu kỳ tế bào thông qua giảm phân, cho thấy tác động có thể xảy ra đối với động học hình thái phôi sau khi thụ tinh. Sự trưởng thành trong ống nghiệm của noãn bò với axit perfluoroalkyl, một phân nhóm PFAS, làm giảm tỉ lệ phân chia và hình thành phôi nang, nhưng nó không làm thay đổi hình thái phôi nang.
 
Thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu: Khoảng 1000 trong số các hợp chất này đã được xác định là hợp chất phá vỡ nội tiết (EDC). Một số hợp chất này được báo cáo là ảnh hưởng đến sinh sản ở vật nuôi. Cụ thể, số lượng noãn, chất lượng noãn và tinh trùng, động học phát triển và tiềm năng phát triển đến giai đoạn phôi nang bị ảnh hưởng nghiêm trọng khi tiếp xúc với các hợp chất nói trên.
 
Hợp chất dược phẩm: Các hợp chất này bao gồm carbamazepine, lamotrigine, caffeine, metoprolol, sulfamethoxazole, sildenafil và các hợp chất khác. Trong số các hợp chất này, carbamazepine, một loại thuốc chống động kinh, là một trong những dược phẩm được phát hiện thường xuyên nhất trong môi trường. Một nghiên cứu khác trên chuột đực cho thấy carbamazepine làm suy yếu quá trình sinh steroid và chất lượng tinh trùng, làm giảm nồng độ testosterone và làm chậm tuổi dậy thì. Việc sử dụng carbamazepine trong thời kỳ mang thai làm giảm cân nặng của thai nhi, giảm khoảng cách từ đỉnh đầu đến mông và làm tăng tỉ lệ mất phôi trước và sau khi làm tổ. Carbamazepine cũng làm suy yếu động học hình thái phôi; tăng tỉ lệ phân chia bất thường.
 
Chất oxy hóa: Chất oxy hóa được sử dụng rộng rãi để gây ra stress oxy hóa trong nhiều mô hình sinh học, được báo cáo là ảnh hưởng đến phôi. Ví dụ, cumene hydroperoxide ở nồng độ 4, 6 và 8 µM gây ra sự chậm trễ trong thời gian phân chia thành giai đoạn 4, 5, 6, 7 và 8 tế bào, cũng như trong thời gian hình thành phôi dâu, hình thành khoang phôi nang và sự mở rộng của phôi nang.
 
Dầu khoáng thường được sử dụng để bảo vệ phôi nuôi cấy trong ống nghiệm khỏi nhiệt độ môi trường, độ pH và độ thẩm thấu không phù hợp. Dầu khoáng bao gồm dầu thô và chứa hydrocarbon không bão hòa, peroxide và Triton-X 100. Hai chất sau được gọi là các nguyên tố độc hại với phôi, trong điều kiện bảo quản không phù hợp, có thể tạo thành các gốc tự do. Wolff và cộng sự (2013) đã báo cáo rằng việc sử dụng dầu khoáng để nuôi cấy phôi chuột đã gây ra sự chậm trễ trong quá trình phân chia giai đoạn 3, 4, 5, 6, 7 và 8 tế bào, hình thành phôi dâu và phôi nang. Mặc dù chưa đủ rõ ràng, dầu khoáng dường như có tác dụng độc hại đối với động học hình thái phôi, có thể là thông qua việc gây ra stress oxy hóa bởi ROS và các tác nhân tự do khác; do đó, cần phải xử lý thận trọng.
 
3.3. Ảnh hưởng của các hợp chất tự nhiên đến động học hình thái phát triển phôi
Mycotoxin: Aflatoxin là độc tố tự nhiên thuộc nhóm lớn mycotoxin do nấm Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus sản sinh ra. Aflatoxin được coi là yếu tố nguy cơ gây vô sinh; ảnh hưởng trực tiếp đến giảm phân và chu kì tế bào, suy yếu hoạt động của các bào quan và phân bố ty thể, tăng ROS. Nó còn ảnh hưởng trực tiếp lên phát triển phôi và tăng tỉ lệ phôi bất thường, thay đổi về cả hình thái và động học của phôi, hoặc nghiêm trọng hơn là có thể làm phôi ngưng phát triển.
Nhiễm trùng do vi-rút: noãn và phôi người biểu hiện thụ thể ACE2, khiến chúng dễ bị nhiễm SARS-CoV-2. Một nghiên cứu gần đây đã báo cáo rằng những bệnh nhân bị nhiễm SARS-CoV-2 trải qua các thủ thuật IVF có số lượng noãn thu được thấp hơn. Đối với động học phát triển phôi, không có sự khác biệt nào được ghi nhận trong thời gian từ khi thụ tinh đến khi nhân tiền phôi mờ dần và thời gian từ khi thụ tinh đến khi phân chia thành phôi 2, 3, 4 hoặc 5 tế bào. Tuy nhiên, nhiễm SARS-CoV-2 không ảnh hưởng đến tỉ lệ làm tổ và mang thai.
 
Papillomavirus, một loại virus DNA, cũng được báo cáo là làm thay đổi động học hình thái phôi. Phôi người từ những bệnh nhân bị nhiễm dương tính cho thấy động học nhanh hơn ở giai đoạn đầu. Điều này được biểu hiện bằng thời gian biến mất của tiền nhân ngắn hơn, dẫn đến sự phân chia sớm hơn thành giai đoạn 2 tế bào. Người ta cho rằng papillomavirus ảnh hưởng đến điểm kiểm soát lắp ráp thoi phân bào, từ đó dẫn đến các khiếm khuyết về nguyên phân.
 
3.4. Ảnh hưởng của bức xạ đến động học hình thái phát triển phôi
Nhìn chung, bức xạ được phân loại thành ion hóa hoặc không ion hóa. Có ba loại bức xạ ion hóa chính: tia alpha, beta và gamma (hoặc tia X). Bức xạ ion hóa được đặc trưng bởi năng lượng cao có thể ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc DNA hoặc nó có thể gây ra sự tạo ra ROS và stress oxy hóa. Bức xạ ion hóa trong thời kỳ mang thai, chủ yếu là trước khi làm tổ, được báo cáo là ảnh hưởng có hại đến phôi.
Bức xạ ion hóa có tác động tiêu cực đến tinh trùng người, biểu hiện bằng việc giảm nồng độ và khả năng vận động của tinh trùng, suy giảm hình thái tinh trùng, gây ra stress oxy hóa và tổn thương DNA. Tương tự, việc tiếp xúc tinh trùng người trong ống nghiệm với bức xạ điện từ dẫn đến giảm khả năng di động và khả năng sống của tinh trùng cũng như làm tăng mức ROS, phân mảnh DNA, giảm điện thế màng ty thể cũng như giảm khả năng sống của tinh trùng.
 

4. Các hợp chất bảo vệ tiềm năng để bảo tồn động học hình thái phôi

Melatonin: Melatonin là một hợp chất chống oxy hóa tự nhiên. Các nghiên cứu trước đây trên chuột, lợn, dê, bò và người đã báo cáo những tác dụng có lợi của melatonin đối với sự phát triển của noãn và phôi. Tuy nhiên, tác động của melatonin vẫn còn gây tranh cãi và khác nhau giữa các nghiên cứu theo cách phụ thuộc vào liều lượng.
 
Yếu tố tăng trưởng giống insulin-I (IGF-I): IGF-I được tiết ra bởi ống dẫn trứng, tử cung và phôi; nó có khả năng chống oxy hóa. Một nghiên cứu trên bò cho thấy IGF-I có thể loại bỏ tác động của sốc nhiệt lên phôi bò, giảm apoptosis và cải thiện khả năng phát triển đến giai đoạn phôi nang. IGF-I được phát hiện có tác dụng làm giảm tác dụng của hydrogen peroxide trong phôi tiền làm tổ ở chuột. Bổ sung IGF-I vào môi trường trưởng thành không ảnh hưởng đến tốc độ phân chia sau khi thụ tinh, nhưng có xu hướng làm tăng tốc độ hình thành phôi nang. Về mặt động học hình thái phôi, IGF-I không ảnh hưởng đến tỉ lệ phôi phân chia bình thường so với bất thường nhưng làm tăng tỉ lệ phôi phân chia không đồng bộ.
 
Vitamin: Một nghiên cứu gần đây trên người cho thấy rằng hàm lượng vitamin (A, E, D và K) trong dịch nang noãn đóng vai trò là dấu hiệu tốt cho khả năng phát triển của noãn. Việc bổ sung vitamin A vào môi trường làm tăng tốc độ trưởng thành và cân bằng biểu hiện của các gen liên quan đến chất chống oxy hóa. Việc bổ sung vitamin C vào môi trường trưởng thành trong ống nghiệm của noãn bò làm giảm mức ROS và tăng tỉ lệ phôi nang.
 
Các chất chống oxy hóa khác: Acetyl-L-carnitine (ALC), N-acetyl-L-cysteine (NAC) và axit α-lipoic (ALA) đã được chứng minh là có tác dụng có lợi đối với phôi phát triển trong điều kiện oxy cao. Nuôi cấy phôi chuột bằng hỗn hợp ALC, NAC và ALA trong môi trường oxy cao (20%) dẫn đến sự phát triển phôi nhanh hơn, nén và hình thành phôi nang nhanh hơn. Ngoài ra, một số hợp chất khác còn có liên quan đến tăng tỉ lệ mang thai và trẻ sinh sống.
 

5. Kết luận

Đánh giá hiện tại kết hợp một số tác nhân gây căng thẳng môi trường nổi bật và chỉ rõ tác động của chúng lên động học hình thái phát triển phôi. Dữ liệu được thảo luận ở đây chỉ ra rằng các tác nhân gây căng thẳng khác nhau gây ra mức ROS tăng, phân mảnh DNA và suy giảm chức năng ty thể. Đôi khi, các biện pháp xử lý trước bằng chất chống oxy hóa làm giảm bớt các tác động có hại lên động học hình thái phát triển phôi. Cần có thêm các nghiên cứu về phiên mã, protein và chuyển hóa để hiểu rõ hơn về các cơ chế nội bào và phân tử làm cơ sở cho những thay đổi này.
 
Nguồn: Kalo D, Yaacobi-Artzi S, Manovich S, Michaelov A, Komsky-Elbaz A, Roth Z. Environmental Stress-Induced Alterations in Embryo Developmental Morphokinetics. J Xenobiot. 2024 Oct 21;14(4):1613-1637. doi: 10.3390/jox14040087. PMID: 39449428; PMCID: PMC11503402.

Từ khóa: Động học hình thái phôi; Tác nhân gây căng thẳng môi trường; Hệ thống timelapse