Kỹ sư CNSH Cao Vân Anh
Đơn vị HTSS IVFMD FAMILY, BVĐK Gia Đình, Đà Nẵng
Giới thiệu
Từ thập niên 1940, sự gia tăng sản xuất nhựa đã dẫn tới tích tụ vi nhựa trong môi trường, gây nguy hại cho sức khỏe cho con người và động vật, đặc biệt là đối với hệ sinh sản. Ở chuột, vi nhựa được biết có thể tổn thương cơ quan, tuy nhiên ảnh hưởng trực tiếp đến buồng trứng và chu kỳ sinh sản vẫn chưa được xác định rõ ràng. Nghiên cứu này tập trung khảo sát ảnh hưởng của vi nhựa polystyrene (polystyrene microplastics - PS-MPs) tới chức năng sinh sản chuột cái, làm rõ cơ chế gây độc buồng trứng, và ứng dụng mô hình nuôi cấy nang noãn in vitro để đánh giá độc tính sinh sản.
Thiết kế thí nghiệm
Nghiên cứu sử dụng chuột cái ICR 5 tuần tuổi và chuột đực 8 tuần tuổi, chia làm 2 nhóm: nhóm đối chứng và nhóm cho uống PS-MPs (30 mg/kg, kích thước ~1 µm) pha trong D-PBS bằng đường gavage liên tục 35 ngày. Sau thí nghiệm, tiến hành:
Thu buồng trứng: Phân tích mô học thông qua H&E (hematoxylin and eosin), apoptosis tế bào hạt (thông qua kỹ thuật TUNEL), và tổn thương ty thể (thông qua kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM - Transmission electron microscopy)) để xác nhận sự hiện diện của PS-MPs trong buồng trứng.
Siêu kích noãn: Đánh giá chất lượng noãn MII qua hình thái thoi vô sắc–NST và tiềm năng phát triển phôi.
Đánh giá khả năng sinh sản: Ghép đôi chuột cái đã xử lý với chuột đực khỏe để ghi nhận số con sinh ra.
Mô hình in vitro: Nuôi cấy nang noãn với 0,1 μg/ml PS-MP để đánh giá sự phát triển nang, trưởng thành noãn, và hình thái thoi vô sắc–NST.
Kết quả
Sự hiện diện của PS-MPs trong mô buồng trứng làm tổn thương buồng trứng và tế bào hạt
Kết quả cho thấy PS-MPs không làm thay đổi số lượng nang noãn ở giai đoạn sơ cấp và thứ cấp. Tuy nhiên, nhóm PS-MP ghi nhận sự gia tăng có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) số lượng nang noãn thoái hóa. Ngoài ra, phân tích bằng TUNEL cho thấy tỷ lệ apoptosis tế bào hạt tăng rõ rệt và khi quan sát bằng TEM cho thấy sự xuất hiện của các bất thường ty thể trong nhóm PS-MP so với nhóm đối chứng.
Ảnh hưởng của PS-MPs đối với chất lượng và số lượng noãn
Kết quả cho thấy tỷ lệ noãn trưởng thành giai đoạn MII giảm đáng kể (từ 70% xuống còn 35%). Đồng thời, tỷ lệ thoi phân bào và nhiễm sắc thể ở trạng thái bình thường cũng giảm mạnh (từ 31% xuống 4%). Bên cạnh đó, mức ROS trong noãn MII tăng đáng kể so với đối chứng. Đáng chú ý, sự phân bố ty thể trở nên bất thường, với xu hướng lệch ngoại vi chiếm khoảng 80%, trong khi ở nhóm đối chứng chỉ ghi nhận khoảng 20%.
Ảnh hưởng của PS-MPs đến khả năng sinh sản
Việc tiếp xúc với PS-MPs dẫn đến suy giảm rõ rệt khả năng sinh sản. Cụ thể, tỷ lệ mang thai ở nhóm PS-MP chỉ đạt 50%, trong khi nhóm đối chứng duy trì ở mức 100%. Hơn nữa, số con trung bình trong mỗi lứa cũng giảm đi đáng kể, từ 13 ± 4 ở nhóm đối chứng xuống còn 1,5 ± 1,9 ở nhóm PS-MP (p < 0,05).
Nuôi cấy nang noãn in vitro
Trong điều kiện nuôi cấy in vitro, sự hiện diện của PS-MPs cũng đã làm suy giảm sự phát triển của nang noãn một cách rõ rệt. Bằng chứng là tỷ lệ nang thứ cấp phát triển giảm từ 86% xuống còn 44%, tỷ lệ noãn rụng giảm từ 84% xuống 44%, và tỷ lệ noãn trưởng thành MII giảm từ 54% xuống 32%. Đồng thời, sự gia tăng apoptosis của tế bào hạt cũng được ghi nhận. Các kết quả này nhìn chung tương tự với quan sát in vivo, tuy nhiên có sự khác biệt nhất định do mô hình in vitro không tái hiện đầy đủ hệ trục hạ đồi-tuyến yên-buồng trứng và môi trường 3D.
Cơ chế phân tử
PS-MPs có xu hướng tích tụ trong buồng trứng, từ đó gây gia tăng ROS, dẫn đến stress ty thể và stress lưới nội chất (ER). Những thay đổi này kích hoạt quá trình apoptosis của tế bào hạt thông qua sự hoạt hóa các gen tiền apoptotic như Bad, Bak, Bid, Caspase-3, p53, đồng thời ức chế biểu hiện của các gen chống apoptotic và chống oxy hóa như Bcl-2, SOD và Catalase.
Ngoài ra, PS-MPs còn thúc đẩy quá trình peroxy hóa lipid và kích hoạt ferroptosis, thể hiện qua sự gia tăng biểu hiện Acsl4, PTGS2 và Chac1, mặc dù có hiện tượng tăng bù trừ của GPX4.
Về mặt tín hiệu nội bào, PS-MPs gây tăng phosphoryl hóa JNK và ERK đồng thời làm giảm phosphoryl hóa AKT, dẫn đến sự phá vỡ cân bằng giữa tín hiệu sống và chết của tế bào. Hậu quả cuối cùng là thoái hóa nang noãn, giảm chất lượng và số lượng noãn MII, từ đó làm suy giảm khả năng sinh sản.
Kết luận
Nghiên cứu này chỉ ra rằng PS-MPs tích tụ gây tổn thương buồng trứng qua apoptosis, stress ty thể, lưới nội chất, và ferroptosis, làm giảm chất lượng noãn, tiềm năng phát triển phôi, và khả năng sinh sản. Bên cạnh đó, mô hình nuôi cấy nang noãn in vitro có thể tái hiện tương đối chính xác các đặc điểm độc tính sinh sản quan sát được in vivo, qua đó không chỉ cung cấp bằng chứng thực nghiệm giá trị mà còn góp phần giảm thiểu việc sử dụng động vật thí nghiệm, đáp ứng yêu cầu về tính nhân đạo và đạo đức trong nghiên cứu.
 
Tài liệu tham khảo
Jeong, J., Mai, N. T. Q., Moon, B. S., & Choi, J. K. (2025). Impact of polystyrene microplastics (PS-MPs) on the entire female mouse reproductive cycle: Assessing reproductive toxicity of microplastics through in vitro follicle culture. Ecotoxicology and Environmental Safety, 297, 118228.