CNSH. Nguyễn Trần Phương Duyên – IVFMD Tân Bình

Giới thiệu
Vô sinh được định nghĩa là không có khả năng mang thai trong vòng một năm sau khi giao hợp không dùng biện pháp tránh thai là một vấn đề phổ biến, ảnh hưởng đến khoảng 15% các cặp vợ chồng trên toàn thế giới. Vô sinh có thể do các vấn đề sinh sản ở nam hoặc nữ gây ra. Theo Hiệp hội Niệu khoa Châu Âu (EAU), 30–40% nam giới trong độ tuổi sinh sản bị ảnh hưởng bởi vô sinh vô căn. Các thông số tinh dịch thông thường được đánh giá theo Tổ chức Y tế Thế giới như số lượng tinh trùng, khả năng vận động và số lượng tinh trùng có hình thái và sức sống bình thường là không đủ để hiểu đầy đủ về cơ chế vô sinh ở nam giới. Để hiểu rõ hơn về chức năng, RNA có mối tương quan với khả năng vận động, số lượng và hình thái tinh trùng, những nghiên cứu này cho thấy mối liên hệ trực tiếp giữa các RNA thông tin (mRNA) và các loại RNA không mã hóa khác nhau như microRNA (miRNA) ở nam giới đang điều trị vô sinh. Cơ chế về khả năng sinh sản ở nam giới phần lớn sẽ được dự đoán thông qua hệ protein tinh trùng nói chung và hàm lượng cũng như sự phong phú các loại protein nói riêng. Tương tự như vậy, chức năng của hầu hết các protein tinh trùng đang chờ được làm sáng tỏ thêm mặc dù một số nghiên cứu cho thấy protein có liên quan với khả năng vận động của tinh trùng, khả năng thụ tinh, thành phần cấu trúc và chuyển hóa năng lượng của tinh trùng. Ở đây, nghiên cứu đã sử dụng phương pháp sắc ký lỏng dựa trên phương pháp sắc ký khối phổ (LC-MS/MS) để nghiên cứu tổng quan protein và xác định hàm lượng cũng như các loại protein khác nhau của mẫu tinh trùng thu thập từ nam giới asthenozoospermic và oligoasthenozoospermic so với nam có thông số tinh dịch đồ bình thường (nhóm chứng). Những phát hiện của nghiên cứu này đặt cơ sở cho việc phát hiện thêm các dấu ấn sinh học chẩn đoán mới cho các dạng vô sinh nam vô căn. Về lâu dài, dữ liệu proteomic của nghiên cứu cũng sẽ giúp tìm ra các mục tiêu điều trị để điều trị vô sinh nam.
 
Vật liệu và phương pháp
Phân tích proteomics được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu tinh trùng được thu thập từ tổng số 53 nam giới. Các mẫu tinh dịch được phân loại theo tiêu chuẩn của WHO 2010. Các nhóm bình thường được phân loại cụ thể dựa trên mật độ (≥15 × 10 ⁶ / mL) và di động tiến tới (≥32%), trong đó có 31 nam giới có thông số tinh dịch đồ bình thường (nam giới bình thường, N), và 22 nam giới có ít nhất một thông số tinh dịch bất thường (nam giới hiếm muộn, AN). Những nam giới hiếm muộn được chia thành oligoasthenozoospermia (OA, n = 9) và asthenozoospermia (A, n = 13). Tất cả những người đàn ông tham gia đều có hình thái tinh trùng với tỷ lệ trung bình ≥4%. Các mẫu tinh dịch được thu thập sau ít nhất ba ngày kiêng xuất tinh. Tinh trùng được lọc rửa bằng phương pháp gradient không liên tục.
 
Kết quả
Nghiên cứu đã xác định được 4412 loại protein tồn tại trong tinh trùng người. Trong số này, 1336 loại protein khác nhau đã được xác định trong 70% toàn bộ số mẫu nghiên cứu. Ở những người đàn ông hiếm muộn (AN), 32 loại protein cho thấy hàm lượng thấp hơn và 34 loại protein hàm lượng cao hơn khi so sánh với nhóm chứng. So với nhóm chứng (N), 95 và 8 loại protein hàm lượng thấp hơn, 86 và 1 loại protein hàm lượng cao hơn ở nam giới asthenozoospermic và oligoasthenozoospermic, tương ứng. Độ di động và mật độ tinh trùng có mối tương quan nghịch với 13 và 35 loại protein và tương quan thuận với 37 và 20 loại protein ở nam giới asthenozoospermic và oligoasthenozoospermic, tương ứng. Sự kết hợp của các protein APCS, APOE và FLOT1 giúp phân biệt nam giới vô sinh với nam giới có khả năng sinh sản. Các protein APOE và FN1 kết hợp phân biệt nam giới asthenozoospermic, RUVBL1 và TFKC kết hợp phân biệt nam giới oligoasthenozoospermic với nam giới có khả năng sinh sản. Sử dụng phương pháp proteomic, phân tích protein của tinh trùng được thu thập từ những người đàn ông asthenozoospermic hoặc oligoasthenozoospermic. Những thay đổi về hàm lượng và chủng loại được xác định của một số protein cụ thể có khả năng ảnh hưởng đến chức năng của tinh trùng dẫn đến khả năng sinh sản. Dữ liệu cũng cung cấp bằng chứng về tính hữu ích của các protein cụ thể hoặc sự kết hợp protein để hỗ trợ chẩn đoán khả năng sinh sản ở nam giới trong tương lai.
 
Bàn luận
Tinh trùng không chỉ cung cấp DNA của người bố mà còn cả RNA và protein cho noãn của người mẹ. Phân tích của nghiên cứu về hệ protein tinh trùng góp phần giúp chúng tôi hiểu sâu hơn về chức năng và mạng lưới của protein tinh trùng. Một số protein được xác định có vai trò đặc biệt trong việc duy trì các chức năng sinh lý của tinh trùng, chẳng hạn như chuyển hóa năng lượng và thành phần cấu trúc và cơ học của đuôi tinh trùng. Các protein PDHB, ATP5B, COX7C, COX5B, MDH2, ETFA và HADHA đều cho thấy hàm lượng thấp hơn ở nam giới có oligoasthenozoospermic và cao hơn ở nam giới asthenozoospermic, đều tham gia vào quá trình trao đổi chất (HSA-1430728) và một phần trong việc tạo ra các chất chuyển hóa tiền chất và năng lượng (GO:0006091). Các protein RAB10, RAB3D, RAB27A và MLPH cho thấy hàm lượng thấp hơn trong asthenozoospermia và cao hơn trong oligoasthenozoospermia có liên quan đến khả năng di động của tinh trùng.
 
Các dấu ấn sinh học dựa trên protein có thể giúp xác định đặc điểm và hiểu rõ hơn về nguyên nhân sinh học của những trường hợp vô sinh nam vô căn này. Nghiên cứu đã xác định được ba bộ protein có thể đóng vai trò là dấu ấn sinh học tiềm năng để dự đoán khả năng sinh sản của asthenozoospermia và oligoasthenozoospermia. Trong đó, sự kết hợp của ba protein APCS, APOE và FLOT1 dự đoán khả năng sinh sản ở nam giới nói chung, hai protein kết hợp APOE và FN1 dự đoán bệnh asthenozoospermia và hai protein kết hợp RUVBL1 và TFKC dự đoán oligoasthenozoospermia. Ngoài tiềm năng của chúng như là dấu ấn sinh học, các protein APCS, APOE, FLOT1, FN1 và RUVBL1 đã được công nhận là có chức năng quan trọng trong việc phát triển khả năng sinh sản ở nam giới. 
 
Phát hiện của nghiên cứu cho thấy mức độ dồi dào APCS thấp trong tinh trùng của nam giới bị asthenozoospermia và mối tương quan thuận giữa APCS với khả năng di chuyển của tinh trùng và số lượng tinh trùng. Tương tự như vậy, nghiên cứu nhận thấy mức độ phong phú của flotillin-1 (FLOT1) thấp hơn ở nam giới asthenozoospermic và mối tương quan thuận của FLOT1 với khả năng vận động của tinh trùng. Apolipoprotein E (APOE) cũng được tìm thấy với mức độ phong phú cao hơn ở nam giới asthenozoospermic và có mối tương quan nghịch với khả năng vận động của tinh trùng. Kết quả của chúng tôi còn cho thấy Fibronectin 1 (FN1) có nguồn gốc từ tinh trùng có mối tương quan nghịch với khả năng vận động của tinh trùng và cho thấy hàm lượng cao hơn ở nam giới asthenozoospermia, oligoasthenoteratozoospermia. Bên cạnh đó, dữ liệu của chúng tôi thu thập được, protein RuvB Like AAA ATPase 1 (RUVBL1) có hàm lượng thấp hơn ở nam giới có oligoasthenozoospermic và chỉ tương quan thuận với mật độ tinh trùng. 
 
Cùng với tiềm năng của chúng là dấu ấn sinh học trong chẩn đoán, một số protein được xác định có thể được sử dụng làm mục tiêu điều trị mới. Nghiên cứu này cho thấy hàm lượng của các protein cụ thể thấp hơn hoặc cao hơn sẽ ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của nam giới. Một số protein được đề cập ở trên (APOE, TEX101, PPP3CC) trước đây đã được xác nhận về mặt chức năng trong các nghiên cứu loại trực tiếp trên chuột. Sự vắng mặt của các protein này dẫn đến suy giảm khả năng sinh tinh và/hoặc giảm khả năng vận động và cuối cùng là vô sinh. Các nghiên cứu hiện tại đang điều tra xem liệu những protein như vậy có phù hợp để điều trị vô sinh hay không. Ví dụ, Kim và cộng sự (2020), đã phát triển một phức hợp hạt nano có protein PIN1 bên trong để điều trị cho những con chuột vô sinh thiếu protein PIN1. Những thí nghiệm này đã khôi phục thành công khả năng sinh sản của chuột. Gần đây người ta gợi ý rằng protein mang lại hiệu quả điều trị cao hơn tác nhân trị liệu khác. Chúng có tính đặc hiệu cao và chịu ít rủi ro về tác dụng phụ hơn so với liệu pháp gen.
 
Kết Luận
Nghiên cứu đã xác định được nhiều loại protein có mức độ phong phú khác nhau giữa nam giới hiếm muộn và nam giới có tinh trùng bình thường, giữa nam giới oligoasthenozoospermia và nam giới có tinh trùng bình thường, cũng như giữa nam giới asthenozoospermia và nam giới có tinh trùng bình thường. Hơn nữa, nghiên cứu này tìm thấy nhiều protein tương quan với khả năng di chuyển của tinh trùng và số lượng tinh trùng. Một số protein này tham gia vào quá trình hình thành và tái cấu trúc lipid tinh trùng, chuyển động của lông mao và/hoặc chuyển hóa năng lượng, ... Ngoài ra còn có một số protein có liên quan đến các chức năng chuyên biệt của tinh trùng, chẳng hạn như khả năng hoạt hóa và thụ tinh của tinh trùng. Nghiên cứu đã xác định các tổ hợp protein có giá trị chẩn đoán tiềm năng đối với tình trạng vô sinh nói chung và asthenozoospermia, oligoasthenozoospermia nói riêng. Ngoài tiềm năng chẩn đoán, những protein này còn có thể đưa ra các mục tiêu điều trị mới.
 
Tài liệu tham khảo: Becker, L. S., Al Smadi, M. A., Raeschle, M., Rishik, S., Abdul-Khaliq, H., Meese, E., & Abu-Halima, M. (2023). Proteomic Landscape of Human Sperm in Patients with Different Spermatogenic Impairments. Cells, 12(7), 1017. MDPI AG. Retrieved from http://dx.doi.org/10.3390/cells12071017

Từ khóa: Tinh trùng, nam giới vô sinh, oligoasthenozoospermia, asthenozoospermia, hệ protein