Phát triển môi trường cải tiến để bảo quản đông lạnh tinh trùng người

Tin tức

on Wednesday 25-06-2025 10:01pm

Viết bởi: ngoc

CNSH Nguyễn Tâm Hoài, IVF Vạn Hạnh

Giới thiệu
Chất lượng tinh trùng người đã suy giảm toàn cầu do tuổi tác, môi trường và lối sống. Điều này làm tăng nhu cầu về các công nghệ hỗ trợ sinh sản (Assisted reproductive technologies – ART) như thụ tinh trong ống nghiệm (In vitro fertilization – IVF), tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (intra cytoplasmic sperm injection – ICSI) và thụ tinh nhân tạo (Artificial Insemination – AI). Đông lạnh tinh trùng là một phần quan trọng của ART, thường được sử dụng cho bệnh nhân ung thư, người cần điều trị ảnh hưởng đến chức năng tinh hoàn, hoặc nam giới không thể cung cấp mẫu tinh trùng tại thời điểm chọc hút noãn. Tuy nhiên, các kỹ thuật bảo quản lạnh hiện nay, chủ yếu dựa vào glycerol từ năm 1953, gây tổn hại đáng kể cho tinh trùng, làm giảm khả năng di động, độ sống và tăng tổn thương DNA do tinh thể đá, sốc thẩm thấu và stress oxy hóa. Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển một môi trường bảo quản lạnh mới, cải thiện các thông số trên so với các sản phẩm thương mại.

Phương pháp

Phân tích tinh dịch:
- Tinh trùng được lấy từ các tình nguyện viên khỏe mạnh (18-76 tuổi) tại Đại học Newcastle, đáp ứng tiêu chuẩn WHO về tinh trùng bình thường (mật độ ≥15 triệu/mL, di động ≥40%, hình dạng ≥4%, độ sống ≥58%).
- Phân tích được thực hiện ngay sau khi thu mẫu, bao gồm đếm số lượng, đánh giá tỉ lệ sống, hình dạng và khả năng di động bằng hệ thống CASA.
Đông lạnh và rã đông:
- Tinh dịch được pha loãng 1:1 với môi trường bảo quản (Quinn’s Advantage™ Sperm Freezing Medium làm đối chứng hoặc môi trường thử nghiệm).
- Mẫu được đóng vào ống hút 0,5 mL, đông lạnh chậm bằng hệ thống FreezeControl™ đến -80°C, sau đó lưu trữ ở -196°C trong tối đa 2 tuần.
- Rã đông ở nhiệt độ phòng (~21°C) trong 15 phút, rửa mẫu bằng môi trường BWW (Biggers, Whitten and Whittingham) để loại bỏ chất bảo quản, sau đó đánh giá di động, độ sống và DNA.
Đánh giá chất bảo quản:
- Kết hợp ethylene glycol, glycerol và DMSO (tỷ lệ 45:45:10) ở các nồng độ khác nhau (1,25-10%) trong môi trường BWW.
- Phát triển môi trường CCM (Cryopreservation carrier medium – CCM) không chứa NaCl, với histidine và taurine làm chất điều hòa thẩm thấu, bổ sung các chất như vitamin C, EDTA, myo-inositol, crocin, zinc, ergothioneine, và thử thay DMSO bằng Cyrene™.
Phân tách tinh trùng: Sử dụng hệ thống Felix™ để phân tách tinh trùng sau rã đông, đánh giá các thông số chất lượng.
Phân tích thống kê: Sử dụng phần mềm JMP Pro 17, áp dụng ANOVA, t-test, và hồi quy tuyến tính với mức ý nghĩa thống kê P<0,05.

Kết quả

Đánh giá ban đầu về chất bảo quản:
- Ở nhiệt độ phòng, hỗn hợp chất bảo quản (10% v/v) không ảnh hưởng đến khả năng di động nhưng giảm nhẹ độ sống khi áp suất thẩm thấu vượt 700 mOs/kg.
- Sau đông lạnh, di động, độ sống và tính toàn vẹn DNA tăng theo nồng độ chất bảo quản, đạt hiệu quả tương đương Quinn’s ở mức 10%.
Phát triển môi trường CCM:
- CCM không chứa NaCl, sử dụng histidine và taurine, duy trì di động tinh trùng trong 6 ngày ở nhiệt độ phòng.
- Khi bổ sung 10% chất bảo quản (4,5% ethylene glycol, 4,5% glycerol, 1% DMSO), CCM cho kết quả tương đương Quinn’s về di động, độ sống và DNA.
Tối ưu hóa CCM:
- Vitamin C: Ở liều cao (0,4-0,8 mM), vitamin C làm tăng tổn thương DNA, có thể do tác dụng tiền oxi hóa.
- EDTA: Ở 1 mM, EDTA giảm đáng kể tổn thương DNA. Khi kết hợp với 0.4 mM vitamin C, cải thiện di động và độ sống so với Quinn’s.
- Myo-inositol: Ở 22 mM, cải thiện độ sống nhưng không ảnh hưởng di động hay DNA.
- Crocin, zinc, ergothioneine, Cyrene™: Không cải thiện hoặc làm tăng tổn thương DNA.
Công thức cuối cùng (CCM complete):
- Gồm CCM với 4,5% ethylene glycol, 4,5% glycerol, 1% DMSO, 0,4 mM vitamin C, 1 mM EDTA, 22 mM myo-inositol.
- Tinh trùng bảo quản bằng CCM complete, sau khi phân tách bằng Felix™, có:
  - Di động tổng thể: 27,2% (so với 21,4% Quinn’s, P<0,05).
  - Độ sống: 54,1% (so với 47,7%, P<0,05).
  - Tổn thương DNA: 25,7% (so với 33,5%, P<0,001).

Thảo luận

Môi trường CCM, dựa trên BWW nhưng loại bỏ NaCl và bổ sung histidine/taurine, duy trì chức năng tinh trùng hiệu quả nhờ giảm tiêu hao năng lượng và bảo vệ chống stress oxy hóa.
Kết hợp glycerol, ethylene glycol và DMSO tối ưu hóa bảo quản lạnh, trong khi vitamin C, EDTA và myo-inositol cải thiện di động, độ sống và bảo vệ DNA.
Các chất chống oxy hóa khác (crocin, zinc, ergothioneine) không hiệu quả, có thể do gây mất cân bằng oxy hóa-khử.
Hạn chế: Kích thước mẫu nhỏ, cần thử nghiệm trên nhóm bệnh nhân vô sinh và cải thiện phương pháp đánh giá DNA (Halo assay).

Kết luận
Sau khi tinh trùng được đông lạnh bằng cách sử dụng môi trường hoàn chỉnh CCM, kết hợp vitamin C, EDTA và myo-inositol, sau đó được lọc rửa bằng các sản phẩm thương mại và phương pháp chuẩn bị tinh trùng thường quy, các quần thể tinh trùng được tạo ra có tính di động và tỉ lệ sống cao hơn, mức độ tổn thương DNA của tinh trùng cũng giảm đáng kể so với nhóm đối chứng được thu hồi khi bảo quản lạnh trong môi trường Quinn's Advantage™. Điều này cho thấy môi trường bảo quản lạnh mới có khả năng giữ được sự di động, sức sống và tính toàn vẹn DNA cao, thể hiện một sự cải thiện đáng kể so với hiện trạng, đặc biệt là đối với những bệnh nhân nam giới cần bảo tồn khả năng sinh sản do bệnh tật hoặc bệnh nhân vô sinh có chất lượng tinh trùng yếu. Ngoài ra, một số ưu điểm thuận lợi về chi phí, tính an toàn và hiệu quả cho cả việc bảo quản ở nhiệt độ môi trường và quá trình đông lạnh. Mặc dù cơ sở khoa học của môi trường này đã được chứng minh qua thống kê từ viêc sử dụng các mẫu của người hiến tặng, các nghiên cứu sâu hơn cũng trên các nhóm bệnh nhân lớn hơn vẫn cần thiết, vì đây là khúc dạo đầu cho ứng dụng lâm sàng.
Nguồn: Hungerford, A.J., Harrison, N., Bakos, H.W. et al. Development of an improved medium for the preservation of human spermatozoa. J Assist Reprod Genet (2025).

Từ khóa: Tinh trùng, chất bảo quản đông lạnh, trữ lạnh tinh trùng, ROS, Myo-inositol, Vitamin C, EDTA

Các tin khác cùng chuyên mục: