Vô sinh ở người ảnh hưởng đến ~ 15% các cặp vợ chồng trên toàn thế giới và trong một nửa các trường hợp này, nguyên nhân gây vô sinh có thể bắt nguồn từ nam giới. Tinh trùng là một tế bào đảm nhận sứ mệnh quan trọng là đưa bộ gen của người cha vào noãn bào. Nhiệm vụ thiết yếu này có thể bị đe dọa bởi các chất ô nhiễm môi trường, hóa chất, thuốc, khói, độc tố, phóng xạ, bệnh tật và lối sống. Trong đó, stress oxy hóa là một yếu tố tác động tiêu cực đến khả năng sinh sản của nam giới. Thật vậy, thiệt hại do sự mất cân bằng giữa các gốc tự do oxy hóa (Reactive oxygen species - ROS) đối với tinh trùng là một yếu tố góp phần quan trọng gây vô sinh ở 30-80% nam giới vô sinh.



Spermatozoa là những tế bào biệt hóa cuối cùng được sản xuất trong tinh hoàn trong quá trình sinh tinh trùng được điều hòa bởi hormone. Hai loại tế bào soma rất quan trọng đối với quá trình này: các tế bào Sertoli bảo vệ và hỗ trợ sự phát triển của tế bào mầm, trong khi các tế bào Leydig xen kẽ sản xuất các steroid nội bào cần thiết (ví dụ, testosterone). Sau khi được giải phóng khỏi tinh hoàn, tinh trùng trưởng thành trong quá trình di chuyển qua mào tinh. Ở đó, tinh trùng được cải thiện khả năng vận động và thụ tinh thông qua các sửa đổi hình thái và sinh hóa mở rộng. Sau khi xuất tinh, tinh trùng phải trải qua quá trình hoạt hóa phức tạp và liên quan đến thay đổi ion, trao đổi chất và màng, bao gồm cả việc sản xuất ROS ở nồng độ thấp. Hoạt hóa cho phép tinh trùng liên kết với zona pellucida bao quanh noãn và gây ra phản ứng acrosome, một sự kiện ngoại bào nhờ đó các enzyme proteolytic (ví dụ, acrosin và hyaluronidase) được giải phóng. Do đó, tinh trùng có thể xâm nhập vào màng zona, tiếp cận và hợp nhất với noãn. Thất bại trong khả năng sinh tinh và / hoặc phản ứng acrosome có liên quan đến vô sinh.

Một tính năng chính của hoạt hóa tinh trùng là sản xuất ROS ở mức rất thấp và được kiểm soát bởi tinh trùng. Hiện tượng này đã được báo cáo ở tinh trùng người, bò và ngựa, sau đó được xác nhận trên những đối tượng khác. ROS đóng vai trò là con đường thông tin thứ cấp. Hoạt hóa tinh trùng là một quá trình oxy hóa khử. Peroxiredoxin (PRDX) đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì nồng độ ROS nội bào thấp để giúp tinh trùng có khả năng thụ tinh.

Stress oxy hóa có thể gây ra những thay đổi bất lợi trong quá trình sinh tinh, trưởng thành ở mào tinh và hoạt hóa tinh trùng có thể dẫn đến vô sinh. Sự peroxy hóa lipid của màng plasma tinh trùng là một trong những tổn thương oxy hóa được mô tả đầu tiên liên quan đến chất lượng tinh trùng thấp và vô sinh. 4-hydroxynonenal, một sản phẩm phụ của peroxid hóa lipid, hình thành các hợp chất (adducts) giữa protein và DNA, làm suy giảm chức năng ty thể của tinh trùng và có thể gây ra các đột biến trong bộ gen của tinh trùng. PRDX6, một chất chống oxy hóa với peroxidase và phospholipase không phụ thuộc canxi, là một yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ màng tinh trùng và DNA khỏi bị tổn thương oxy hóa. Những ảnh hưởng xấu từ oxy hóa đối với bộ gen của người cha đã được báo cáo ở người và động vật và liên quan đến thất bại thụ tinh. Hệ thống sinh sản được trang bị các enzyme chống oxy hóa để tránh các tác động bất lợi của nồng độ ROS cao trong quá trình sản xuất và trưởng thành của tinh trùng. Các nghiên cứu khác nhau đã tìm cách giải quyết các trường hợp không có enzyme chống oxy hóa đối với sinh sản nam, và từ các mô hình chuột knockout, tác giả trong bài này tìm hiểu nhu cầu quan trọng của superoxide effutase, glutathione peroxidase, thioredoxin và PRDXs để tạo ra tinh trùng tốt và có khả năng thụ tinh ở thanh niên trẻ tuổi và nam giới lớn tuổi.

Lý do xảy ra sự suy giảm khả năng sinh sản và sự gia tăng bất thường trong tinh dịch của nam giới vẫn chưa có đủ thông tin để giải thích. Các chất độc hại trong môi trường khi tiếp xúc có thể giải thích một phần hiện tượng này, nhưng vẫn có các nguyên nhân khác làm giảm đáng kể chất lượng tinh trùng. Dữ liệu khoa học từ các nghiên cứu trên động vật và con người cho biết chất lượng tinh trùng xấu đi khi đàn ông già đi vì có xu hướng biểu hiện một loạt các rối loạn có thể liên quan đến đột biến đáng kể của bộ gen.
Vấn đề đặc biệt về ROS và khả năng sinh sản của nam giới bao gồm bốn đóng góp ban đầu cung cấp dữ liệu mới về vai trò của SOD và PRDX với tư cách là chất chống oxy hóa thiết yếu trong dịch tễ và PRDX là những yếu tố mới trong việc bảo vệ tế bào sinh dục chống lại quá trình stress oxy hóa và sự tham gia của glutathione-S transferase omega 2 trong việc điều hòa chức năng tinh trùng trong quá trình hoạt hóa. Có 6 bài báo cung cấp thông tin cập nhật về những thay đổi phân tử do  oxy hóa làm suy yếu khả năng vận động của tinh trùng người, tầm quan trọng của ROS trong việc xác định chức năng của tinh trùng, các tình huống trong đó xảy ra stress oxy hóa và tác động đến khả năng sinh sản của nam giới, quá trình oxy hóa nhân tinh trùng và tác động của stress oxy hóa lên bộ gen của cha, tầm quan trọng của việc sử dụng các công cụ thích hợp để nghiên cứu vai trò của ROS trong tinh trùng và vô sinh, và đánh giá toàn diện sản xuất ROS và sự liên quan của nó trong liệu pháp sinh sản và chống oxy hóa nam.

Nhiều nghiên cứu đột phá đã góp phần vào sự hiểu biết của chúng ta về ROS đối với khả năng sinh sản của nam giới. Không thể phủ nhận rằng các phân tử phản ứng này đóng một vai trò thiết yếu trong cả cơ chế sinh lý và bệnh lý của hệ thống sinh sản nam giới. Liệu pháp chống oxy hóa là một chiến lược lâm sàng phổ biến để cải thiện chất lượng và chức năng của tinh trùng ở nam giới vô sinh. Tuy nhiên, có những kết quả gây tranh cãi liên quan đến hiệu quả của các phương pháp điều trị này. Một số thử nghiệm có kiểm soát cho thấy các phương pháp điều trị như vậy có mang lại kết quả về những ca sinh sống, trong khi các thử nghiệm khác không cho thấy bất kỳ lợi ích nào. Sự khác biệt này có thể dựa trên việc thiếu công cụ tại các phòng khám để xác định liệu stress oxy hóa có chịu trách nhiệm cho sự vô sinh của một bệnh nhân nhất định hay không. Do đó, cần có nghiên cứu cơ bản và lâm sàng hơn để hiểu cách ROS điều chỉnh khả năng sinh sản của nam giới để thiết kế các công cụ chẩn đoán và chiến lược trị liệu tốt hơn để chống lại vô sinh nam.