CN. Phạm Diệp Vũ Khang – IVF Tâm Anh
 
Giới thiệu
Sinh học bảo quản lạnh là một lĩnh vực khoa học về việc bảo quản tế bào hoặc mô trong thời gian dài ở nhiệt độ cực thấp. Kỹ thuật đông lạnh tinh trùng được sử dụng rộng rãi tại các trung tâm thụ tinh ống nghiệm (IVF). Tuy nhiên, đông lạnh tinh trùng có thể gây tác động tiêu cực đến tính toàn vẹn màng tinh trùng, khả năng di động, khả năng sống và tính toàn vẹn DNA. Ngoài ra, việc đông lạnh tinh trùng còn có thể dẫn đến mất các protein bề mặt tinh trùng, vốn rất quan trọng cho quá trình thụ tinh.
Từ trường đã được nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực như tăng sinh và biệt hóa tế bào, cũng như trong sinh học bảo quản lạnh. Theo các nghiên cứu trước đây, màng plasma của tế bào bị ảnh hưởng bởi từ trường. Từ trường này tác động đến chức năng của các kênh ion trên màng, đặc biệt là kênh ion canxi và làm tăng nồng độ canxi nội bào. Ngoài ra, trường điện từ ảnh hưởng đến sự quay của phospholipid màng và thay đổi sự phân bố protein màng, dẫn đến tái sắp xếp màng plasma, điều này được giải thích bởi đặc tính từ hóa của các thành phần màng plasma.
Việc sử dụng từ trường tĩnh (static magnetic field - SMF) để giảm thiểu tổn thương do đông lạnh đã nhận được nhiều sự quan tâm trong những năm gần đây. Một nghiên cứu đã điều tra tác động của từ trường lên hình thái và kích thước tinh trùng chuột cho thấy từ trường không gây hại cho quá trình sinh tinh ở chuột. SMF cũng có thể thay đổi định hướng của tinh trùng. Ngoài ra, tác động của SMF (1, 5, 10 millitesla, mT) lên khả năng di động của tinh trùng cá đã cho thấy rằng từ trường làm tăng khả năng di động của tinh trùng, từ đó tăng khả năng thụ tinh. Việc sử dụng SMF trong quá trình đông lạnh buồng trứng cũng giúp giảm tổn thương do thiếu máu cục bộ và tăng cường bảo vệ các nang noãn.
 
Phương pháp
25 mẫu tinh dịch bình thường từ những người đàn ông khác nhau được xử lý bằng phương pháp Swim-up và được chia thành 4 nhóm: 0 mT: đông lạnh các mẫu không tiếp xúc với SMF; 1 mT: các mẫu tiếp xúc SMF cường độ 1 mT; 5 mT: các mẫu tiếp xúc SMF cường độ 5 mT; 10 mT: các mẫu tiếp xúc SMF cường độ 10 mT. Các mẫu tinh trùng được đông lạnh và đánh giá độ di động, tỷ lệ sống, hình thái, phản ứng cực đầu và phân mảnh DNA tinh trùng.
 
Kết quả
Trong quá trình đông lạnh, khả năng di động của tinh trùng giảm đáng kể ở các nhóm 0, 1 và 5 mT so với trước khi đông lạnh. Tổng di động sau khi đông lạnh ở nhóm SMF với cường độ 10 mT không có sự khác biệt đáng kể so với nhóm trước khi đông lạnh.
Tỷ lệ sống của tinh trùng trước khi đông lạnh là 89,57 ± 9,78, giảm đáng kể sau quá trình đông lạnh. Điều trị với SMF ở mức 10 mT đã cải thiện khả năng sống của tinh trùng so với các nhóm 0 mT, 1 mT và 5 mT. Ngoài ra, không có sự khác biệt đáng kể giữa tỷ lệ sống trung bình ở nhóm 10 mT trước và sau khi đông lạnh.
Tỷ lệ hình thái bình thường của tinh trùng sau đông lạnh giảm đáng kể. Mặc dù sự gia tăng hình thái bình thường của tinh trùng được quan sát khi cường độ từ trường tăng lên, nhưng điều này không có sự khác biệt đáng kể.
Tỷ lệ tinh trùng không xảy ra phản ứng cực đầu trước khi đông lạnh là 72,27 ± 12 giảm xuống còn 56,91 ± 13,06 ở nhóm 0 mT sau quá trình đông lạnh. Cho thấy SMF không có tác dụng bảo vệ đối với phản ứng cực đầu của tinh trùng.
Tinh trùng có DNA nguyên vẹn trong quá trình đông lạnh giảm đáng kể ở các nhóm 0, 1 và 5 mT, nhưng nhóm 10 mT không cho thấy sự khác biệt đáng kể trước và sau khi đông lạnh. Ngoài ra, tỷ lệ DNA bình thường ở nhóm 10 mT cao hơn so với các nhóm 0 và 1 mT.
 
Bàn luận
SMF có thể ảnh hưởng đến các hệ thống tế bào, chẳng hạn như độ nhạy cảm của các phân tử sinh học, sự thay đổi cấu trúc nội bào và phản ứng enzyme. Từ trường có thể dễ dàng xâm nhập vào hệ thống sinh học của tế bào, tác động trực tiếp lên các ion và protein. Từ trường được chia thành bốn loại: yếu (<1 mT), trung bình (1 mT đến 1 T), mạnh (1 T đến 5 T) và rất mạnh (>5 T). Người ta biết rằng các từ trường có cường độ trung bình có hiệu quả đối với hệ thống sinh học.
Kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng, khi tăng cường độ từ trường, tỷ lệ xảy ra phản ứng cực đầu cũng tăng. Một trong những hiện tượng được gây ra bởi sự tái định hướng của phospholipid là sự thay đổi dòng ion qua màng. SMF ảnh hưởng nhẹ đến các kênh ion, đặc biệt là kênh canxi, từ đó có thể kích hoạt hoặc ức chế cơ chế hoạt động của chúng.
Nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng SMF với cường độ 10 mT có hiệu quả trong việc giảm lượng DNA bị phân mảnh, đồng thời không gây tổn thương đáng kể đến các thông số khác của tinh trùng trong quá trình đông lạnh. Tuy nhiên, sử dụng các cường độ khác trong phạm vi trung bình của SMF có thể là một giải pháp. Nghiên cứu này chỉ đánh giá các mẫu tinh trùng bình thường. Các mẫu tinh trùng bất thường có thể phản ứng khác nhau khi tiếp xúc với SMF, đây có thể là vấn đề của các nghiên cứu đang được tiến hành. Khả năng sử dụng từ trường trong tất cả các giai đoạn của quá trình đông lạnh-rã đông và kiểm tra lượng ROS sau khi sử dụng từ trường là một trong những yếu tố cần được đánh giá trong các nghiên cứu tiếp theo. Cần tiến hành thêm nhiều nghiên cứu để phương pháp này cuối cùng có thể trở thành một kỹ thuật phổ biến và được sử dụng rộng rãi tại các trung tâm hỗ trợ sinh sản.
 
Kết luận
Tóm lại, có thể kết luận rằng việc sử dụng SMF với cường độ 10 mT có thể có tác dụng bảo vệ các thông số về khả năng vận động, khả năng sống và sự phân mảnh DNA trong quá trình đông lạnh-rã đông.
 
Tài liệu tham khảo: Dahr, N. K., Abdolmaleki, P., & Halvaei, I. (2024). Static magnetic field can ameliorate detrimental effects of cryopreservation on human spermatozoa. Revista Internacional de Andrologia, 22(2), 27-34.

Từ khóa: Đông lạnh nhanh; tế bào tinh trùng; tổn thương lạnh; tính toàn vẹn DNA; phản ứng cực đầu.