CNSH. Nguyễn Như Quỳnh – IVF Vạn Hạnh

Nhờ sự phát triển vượt bậc của kĩ thuật hỗ trợ sinh sản (assisted reproductive technology – ART), nhiều trường hợp bị vô sinh hiếm muộn đã mang thai thành công. Trong lĩnh vực ART, các phương pháp chuẩn bị tinh trùng in vitro đóng vai trò rất quan trọng vì chất lượng tinh trùng ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thai. Một nguyên nhân quan trọng hàng đầu ảnh hưởng đến chất lượng tinh trùng là tổn thương gây ra do các gốc oxi hóa tự do (reactive oxygen species – ROS) như superoxide anion, hydrogen peroxide, gốc hydroxyl,… - sản phẩm của con đường biến dưỡng trong tế bào và các quá trình sinh học khác. ROS tồn tại ở ngưỡng sinh lí cần thiết cho chức năng bình thường của tinh trùng như phản ứng hoạt hóa và quá trình hòa màng giữa noãn và tinh trùng. Nồng độ ROS vượt ngưỡng cho phép ảnh hưởng đến sự toàn vẹn chức năng của tinh trùng, hoạt hóa con đường chết theo chu trình của tế bào (apoptosis), dẫn đến tổn thương màng ti thể và cấu trúc DNA, oxia hóa lipid. Những bất thường này bên trong tế bào hạn chế khả năng sống và di động của tinh trùng.
 
          Hiện nay, kĩ thuật thụ tinh trong ống nghiệm đã đạt hiệu quả điều trị cho hầu hết các nguyên nhân vô sinh hiếm muộn. Tuy nhiên, nhiều trường hợp vẫn thất bại mang thai với nguyên nhân liên quan đến tinh trùng, từ những tổn thương do stress oxi hóa (oxidative stress – OS). Nhằm hạn chế ảnh hưởng của OS, nhiều nghiên cứu đề xuất liệu pháp sử dụng các chất chống oxi hóa. Ví dụ, acid ascorbic làm giảm điện thế oxi hóa khử; vitamin E hạn chế quá trình sản xuất ROS ở ti thể, cải thiện khả năng di động.
 
          Melatonin là hormone thần kinh nội tiết được sản xuất bởi các tế bào tuyến tùng ở động vật có vú. Ngoài chức năng nội tiết, hormone này có khả năng kháng oxi hóa tự nhiên, có thể làm sạch các gốc oxi hóa tự do. Do có tính tan trong chất béo cao, melatonin có thể đi xuyên qua màng tế bào một cách dễ dàng. Những nghiên cứu trước đây liên quan đến tế bào da cho thấy trong điều kiện stress oxi hóa, melatonin có khả năng bảo vệ sự toàn vẹn cấu trúc của các bào quan như ti thể, DNA. Ở người, melatonin có hiện diện trong tinh dịch và thụ thể của melatonin có biểu hiện trên màng bào tương của tinh trùng. Nghiên cứu của tác giả I. Berajano và cộng sự (2014) đã chứng minh nồng độ của 6-hydroxysulfate melatonin trong hệ tiết niệu nam giới có liên quan đến khả năng kháng oxi hóa tổng cộng, mật độ và khả năng sống của tinh trùng. Liệu pháp bổ sung melatonin trong thời gian dài giúp cải thiện chất lượng tinh trùng, làm giảm các tổn thương DNA, nâng cao chất lượng phôi khi thực hiện thụ tinh trong ống nghiệm. Vì thế, melatonin được đánh giá là có tiềm năng ứng dụng bảo vệ tinh trùng khỏi tác động của OS.
 
          Ảnh hưởng của nhiệt độ lên chất lượng tinh trùng là vấn đề thu hút nhiều sự quan tâm của khoa học do đặc điểm sinh lí nhạy cảm đối với nhiệt độ của tinh hoàn người. Tinh hoàn và mào tinh hoàn ở hầu hết động vật có vú nằm trong cấu trúc gọi là bìu, vị trí có nhiệt độ thấp hơn 2^oC – 7^oC so với nhiệt độ cơ thể, tối ưu cho quá trình sinh tinh, trưởng thành và lưu trữ tinh trùng trước khi xuất tinh. Khi nhiệt độ ở bìu tăng, chất lượng tinh trùng cũng như khả năng sinh sản của nam giới sẽ bị ảnh hưởng. Trong nghiên cứu này, tác giả Feifei Zhao và cộng sự thực hiện đánh giá vai trò của melatonin trong bảo vệ tinh trùng trước ảnh hưởng từ OS.
 
          Phương pháp nghiên cứu
          Mẫu tinh dịch thu nhận sau 2 – 3 ngày kiêng xuất tinh. Tinh trùng được lọc rửa bằng phương pháp ly tâm đẳng tỉ trọng, sau đó pha loãng để đạt nồng độ 10 × 10⁶/mL. Melatonin được bổ sung với nhiều nồng độ khác nhau để đánh giá. Nghiên cứu gồm 2 nhóm: nhóm thí nghiệm gồm mẫu tinh dịch để trong tủ cấy ở 42^oC trong 3 giờ, nhóm đối chứng để ở nhiệt độ thường trong khoảng thời gian tương tự.
 
Tổn thương DNA trong nghiên cứu được đánh giá bằng phương pháp miễn dịch huỳnh quang thông qua sự biểu hiện của 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine (8-OHdG). Mức độ phân mảnh DNA được đánh giá bằng thử nghiệm phân tán nhiễm sắc chất (sperm chromatin dispertion – SCD). Nghiên cứu cũng đồng thời khảo sát sự biểu hiện của protein và caspases (caspase -1, -3, -4, -5, -6, -7, -8) liên quan đến quá trình apoptosis.
 
          Kết quả
          Melatonin duy trì khả năng sống và di động của tinh trùng trong điều kiện bị sốc nhiệt. Với nồng độ sử dụng là 100 µM, melatonin bắt đầu có khả năng cải thiện tỉ lệ sống và di động của tinh trùng. Hiệu quả này đạt tối đa ở nồng độ melatonin là 1000 µM.
 
          Melatonin làm giảm mức độ stress oxi hóa trong tình trạng sốc nhiệt. Ở nhóm đối chứng, tỉ lệ tế bào còn khả năng sống giảm từ 60,8% xuống còn 35,3%. Tỉ lệ này ở nhóm thử nghiệm bổ sung 1000 µM melatonin là 53%.
 
          Melatonin hạn chế tổn thương ở DNA và nguy cơ đi vào chu trình apoptosis. Nhóm nghiên cứu đánh giá sự biểu hiện của 8-OHdG và mức độ phân mảnh DNA bằng 2 phương pháp tương ứng là miễn dịch huỳnh quang và SCD. Kết quả cho thấy melatonin giúp giảm sự biểu hiện của cả 2 marker này một cách hiệu quả.
 
          Kết luận
          Melatonin là chất chống oxi hóa tự nhiên, có tiềm năng trong bảo vệ tinh trùng người. Nghiên cứu cho thấy nồng độ melatonin 1000 µM giúp hạn chế tổn thương gây ra do OS, cải thiện khả năng di động, giảm nồng độ ROS trong ti thể cũng như các quá trình peroxide hóa lipid, duy trì sự toàn vẹn cấu trúc DNA và ngăn hiện tượng đi vào chu trình apoptosis của tế bào. Tóm lại, melatonin sẽ là liệu pháp điều trị tiềm năng cho những đối tượng nam giới đang gặp vấn đề vô sinh liên quan đến nguyên nhân stress oxi hóa do sốc nhiệt.
 
          Lược dịch từ: Zhao, F., Whiting, S., Lambourne, S., Aitken, R.J. and Sun, Y.P., 2021. Melatonin alleviates heat stress-induced oxidative stress and apoptosis in human spermatozoa. Free Radical Biology and Medicine, 164, pp.410-416.

Từ khóa: Melatonin làm giảm stress oxi hóa và quá trình apoptosis do sốc nhiệt ở tinh trùng người