Trong kỹ thuật tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (Intracytoplasmic sperm injection - ICSI), polyvinylpyrrolidone (PVP) được sử dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc bất động tinh trùng.Tuy nhiên, PVP có khả năng gây độc đối với noãn và tinh trùng do màng tinh trùng bị tổn thương và noãn không có khả năng phân hủy nó. PVP có trọng lượng phân tử lớn nên khó khuếch tán ra khỏi màng noãn hơn và thường bị tiêu hóa bởi các enzyme lysosome. Các phân tử PVP tồn tại trong tế bào chất của noãn, làm gián đoạn quá trình giải nén của đầu tinh trùng và hoạt hóa tế bào noãn, ảnh hưởng đến cả quá trình thụ tinh và phát triển phôi. Nhiều nghiên cứu đã báo cáo những tác động bất lợi của PVP đối với các đặc điểm sinh học của tinh trùng, chẳng hạn như ty thể tinh trùng, nhân, màng bào tương và tính toàn vẹn của chromatin. Vì PVP tan trong nước nên nó có thể dễ dàng phá vỡ màng tinh trùng và đi qua màng. Một trong những nguyên nhân được chấp nhận nhiều nhất gây ra tổn thương DNA tinh trùng là sự chết theo chương trình (apoptosis), có thể nhận biết được bằng các dấu hiệu cụ thể.

Trong thực hành lâm sàng, PVP 10% thường được sử dụng rộng rãi trong các labo. Mặc dù được coi là độc hại, nhưng tác động của nồng độ PVP thấp (ví dụ: 5%) được coi là giảm tính độc khi được đánh giá trong ICSI. Do đó, mục tiêu chính của nghiên cứu này là đánh giá hai nồng độ PVP khác nhau (5% và 10%) đối với tính toàn vẹn của DNA tinh trùng và động học hình thái phôi cũng như kết quả lâm sàng trong các trường hợp ICSI do yếu tố vô sinh nam.

Vật liệu và phương pháp
Nghiên cứu này có sự tham gia của 60 cặp vợ chồng với người chồng có thông số tinh trùng bất thường. PVP sử dụng của hãng Origio/Cooper Surgical là PVP nồng độ 10%. Để chuẩn bị PVP 5% thì dung dịch PVP 10% sẽ được pha loãng thành 5% với môi trường axit 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic (HEPES).
Bên cạnh đó, mẫu tinh trùng cũng được đánh giá về các thông số tinh trùng, phân mảnh DNA (trước và sau khi tiếp xúc với PVP 5% và PVP 10%) và mức độ phiên mã apoptosis.

Kết quả

• Phân mảnh DNA, biểu hiện gen BAX, BCL2 và HSP70

Có sự khác nhau có ý nghĩa thống kê về mức độ phân mảnh DNA tinh trùng giữa hai nhóm 5% PVP và 10% PVP, lần lượt là 25,93% và 20,27% (p = 0,001). Bên cạnh đó, có sự khác nhau giữa hai nhóm về mức độ biểu hiện các gen gây apoptosis và stress oxy hóa như BAX, BCL2, HSP70.

• Tần suất và tỷ lệ phân chia bất thường của phôi

Tỷ lệ phân chia bất thường, tỷ lệ phân mảnh, phôi ngừng phát triển, phôi bào không đều và phân chia ngược ở nhóm PVP 5% thấp hơn có ý nghĩa thống kê so với nhóm PVP 10% (p<0,05).

• Kết quả hỗ trợ sinh sản

Kết quả cho thấy tỷ lệ thụ tinh và tỷ lệ phôi cao hơn đáng kể ở nhóm PVP 5% (p <0,05). Hình thái phôi tốt (độ A và B) ở nhóm 5% cao hơn nhưng không có ý nghĩa thống kê. Ngoài ra, kết quả cho thấy có xu hướng ưu thế về kết quả thai kỳ ở nhóm PVP 5%. Trong đó, tỷ lệ thai, tỷ lệ làm tổ, tỷ lệ thai lâm sàng của hai nhóm lần lượt là 40,0%; 28,0%: 24,0% so với 33,3%; 20,8% và 6,7%.

Bàn luận
Nghiên cứu cho thấy PVP 5% cho kết quả thụ tinh và phát triển phôi cao hơn đáng kể so với PVP 10%, đồng thời ít độc hại và tiết kiệm chi phí hơn trong ICSI. Việc PVP tồn dư trong noãn có thể làm chậm hoạt hóa noãn, tổn hại màng tinh trùng, gây phản ứng acrosome và suy giảm sự phát triển phôi. PVP cũng gây suy thoái vi ống, yếu tố thiết yếu cho phân chia tế bào, dẫn đến giảm tỷ lệ phân cắt.

Về mặt di truyền, nhóm PVP 10% có mức phiên mã gen BAX (gây apoptosis) cao hơn và BCL2, HSP70 (chống apoptosis) thấp hơn so với nhóm PVP 5%. Điều này cho thấy PVP nồng độ cao kích hoạt apoptosis mạnh hơn. Ở nhóm PVP 5%, HSP70 tăng để bảo vệ tế bào, nhưng không đủ để chống lại tổn thương ở nhóm PVP 10%.

Phôi từ nhóm PVP 5% có tỷ lệ phân mảnh, tỷ lệ phôi bào không đồng đều và phân chia bất thường thấp hơn, chất lượng và khả năng làm tổ cũng tốt hơn. Ngược lại, phôi từ nhóm PVP 10% có tỷ lệ phân chia sớm bất thường, liên quan đến chất lượng kém và tỷ lệ làm tổ thấp.

Cuối cùng, PVP 10% còn gây tổn thương ty thể, làm tăng ROS, dẫn đến stress oxy hóa và apoptosis ở tinh trùng. Ngoài ra, PVP còn gây thoái hóa, biến đổi nhiễm sắc chất và phá hủy bộ xương tế bào. Kết luận, PVP 5% là lựa chọn thay thế phù hợp và an toàn hơn so với PVP 10%, đặc biệt trong các trường hợp vô sinh nam.

Tài liệu tham khảo
Akbari Javar A, Aflatoonian B, Talebi AR, Dehghanpour F, Khalili MA, Montazeri F. The beneficial role of low PVP concentration on sperm apoptotic gene expression, embryo morphokinetics status, and clinical ICSI outcomes. Andrologia. 2024;2024:8803887. doi:10.1155/2024/8803887