Phân mảnh Dna tinh trùng trong ivf/icsi: giá trị của dfi trong tiên lượng phát triển phôi nang và sẩy thai

Trong hỗ trợ sinh sản, yếu tố nam không chỉ ảnh hưởng đến khả năng thụ tinh mà còn có thể liên quan đến quá trình phát triển phôi và kết cục thai kỳ. Việc đánh giá khả năng sinh sản của nam giới hiện chủ yếu dựa trên các thông số tinh dịch đồ như mật độ, độ di động và hình dạng tinh trùng. Tuy nhiên, những thông số này phản ánh chủ yếu đặc điểm của tinh trùng ở mức tế bào và không cung cấp trực tiếp thông tin về tính toàn vẹn của vật chất di truyền. Một số trường hợp có tinh dịch đồ trong giới hạn bình thường vẫn gặp khó khăn trong việc có thai tự nhiên hoặc có kết quả hỗ trợ sinh sản chưa thuận lợi. Vì vậy, các dấu ấn sinh học bổ sung phản ánh chất lượng DNA tinh trùng ngày càng được quan tâm, trong đó có thông số phân mảnh DNA tinh trùng (Sperm DNA Fragmentation – SDF)^[1].

SDF mô tả sự hiện diện của các đứt gãy trên DNA tinh trùng. Mức độ SDF được đánh giá bằng nhiều kỹ thuật khác nhau. Trong Sperm Chromatin Structure Assay (SCSA), kết quả thường được biểu thị bằng chỉ số phân mảnh DNA (DNA Fragmentation Index – DFI), trong khi Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP Nick End Labeling (TUNEL), Sperm Chromatin Dispersion (SCD) và Comet sử dụng các cách định lượng riêng. Do khác biệt về nguyên lý phát hiện và cách biểu thị kết quả, giá trị thu được từ các phương pháp này không hoàn toàn tương đương^[1].

SDF được quan tâm trong hỗ trợ sinh sản vì tinh trùng vẫn có thể tham gia thụ tinh dù mang tổn thương DNA. Sau thụ tinh, một phần tổn thương có thể được hệ thống sửa chữa DNA của noãn xử lý, trong khi phần còn lại có thể ảnh hưởng đến các giai đoạn phát triển tiếp theo của phôi. Vì vậy, ảnh hưởng của SDF có thể biểu hiện ở quá trình phát triển sau đó thay vì chỉ ở thời điểm thụ tinh^[2].

Tuy nhiên, các nghiên cứu về DFI trong thụ tinh trong ống nghiệm (In vitro fertilization – IVF) và tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (Intracytoplasmic Sperm Injection – ICSI) cho kết quả khá khác nhau. Một số ghi nhận DFI cao liên quan với giảm chất lượng phôi, giảm hình thành phôi nang hoặc tăng sẩy thai, trong khi những nghiên cứu khác không xác nhận mối liên hệ này. Vì vậy, vấn đề cần xem xét không chỉ là DFI có liên quan đến kết cục hỗ trợ sinh sản hay không, mà còn là mức độ ổn định và khả năng sử dụng DFI để tiên lượng kết quả ở từng bệnh nhân.

DNA tinh trùng trải qua quá trình tái tổ chức trong giai đoạn biệt hóa, phần lớn histone được thay thế bằng protamine nhằm tạo cấu trúc chromatin cô đặc. Sự đóng gói này giúp bảo vệ vật chất di truyền trong quá trình tinh trùng trưởng thành và di chuyển qua đường sinh dục. Sai lệch trong quá trình tái cấu trúc chromatin, quá trình sửa chữa DNA và stress oxy hóa đều có thể góp phần hình thành các đứt gãy DNA^[1,2].

Stress oxy hóa là một trong những cơ chế được nghiên cứu nhiều nhất. Khi các gốc oxy phản ứng (Reactive Oxygen Species – ROS) vượt quá khả năng chống oxy hóa của tinh dịch, thì lipid màng, protein và DNA tinh trùng có thể bị tổn thương. Tuổi, hút thuốc, béo phì, giãn tĩnh mạch thừng tinh, viêm đường sinh dục và một số yếu tố môi trường đã được ghi nhận có liên quan với mức SDF cao hơn. Tuy nhiên, SDF không phản ánh một cơ chế duy nhất mà có thể là kết quả của nhiều quá trình sinh học khác nhau^[1].

Các đứt gãy DNA có thể được phân thành đứt gãy chuỗi đơn (single-strand breaks – SSBs) và đứt gãy chuỗi kép (double-strand breaks – DSBs). Hai dạng tổn thương này khác nhau về nguồn gốc, phân bố trong bộ gen và khả năng được sửa chữa sau thụ tinh. Một số bằng chứng cho thấy SSBs thường liên quan nhiều hơn với stress oxy hóa, trong khi DSBs có thể liên quan đến bất thường trong tái cấu trúc chromatin hoặc các quá trình xảy ra trong sinh tinh. Tuy nhiên, bằng chứng về mối liên hệ giữa từng dạng tổn thương SSB hoặc DSB với các kết quả lâm sàng cụ thể vẫn còn hạn chế và khác nhau giữa các phương pháp xét nghiệm cũng như quần thể nghiên cứu^[2].

Sau khi tinh trùng xâm nhập noãn, bộ gen của tinh trùng được giải nén và tiếp xúc với hệ thống sửa chữa DNA của noãn. Một phần tổn thương có thể được sửa chữa, nhưng khả năng này phụ thuộc vào loại và mức độ tổn thương cũng như đặc điểm của noãn. Vì vậy, DFI đo trên mẫu tinh dịch không phản ánh trực tiếp lượng tổn thương DNA còn tồn tại trong phôi sau thụ tinh^[2].

Sự khác biệt về loại tổn thương DNA, kỹ thuật xét nghiệm, đặc điểm của noãn và quy trình hỗ trợ sinh sản có thể góp phần giải thích vì sao cùng một mức DFI không phải lúc nào cũng đi kèm với kết quả IVF/ICSI tương tự.

Tinh trùng mang tổn thương DNA vẫn có thể tham gia thụ tinh, trong khi ảnh hưởng của tổn thương này có thể tiếp tục biểu hiện trong quá trình phát triển phôi. Một số nghiên cứu cho thấy tác động của SDF trở nên rõ hơn ở các giai đoạn sau của quá trình phân chia, mặc dù thời điểm biểu hiện có thể khác nhau giữa các nghiên cứu^[2].

Một nghiên cứu hồi cứu gần đây của Machałowski và cộng sự (2025) phân tích 870 chu kỳ ICSI chuyển đơn phôi nang tươi, trong đó SDF được đánh giá bằng SCD và phân loại ở ngưỡng 20%. Sau khi hiệu chỉnh các yếu tố liên quan, mỗi 1% tăng của SDF làm giảm 2,5% khả năng đạt được phôi nang chất lượng tốt vào ngày 5. SDF cao cũng liên quan đến khả năng đạt tỷ lệ thụ tinh trên 80% thấp hơn. Tuy nhiên, nghiên cứu không ghi nhận mối liên hệ có ý nghĩa với thai lâm sàng^[3].

Ở một quần thể lớn hơn, Yang và cộng sự (2025) phân tích 5.271 phụ nữ thực hiện IVF lần đầu và chia thành ba nhóm theo DFI: <15%, 15-30% và ≥30%. Tỷ lệ hình thành phôi nang lần lượt là 56,44%, 55,32% và 53,72% (p=0,045), đồng thời số phôi hữu dụng cũng giảm ở nhóm DFI cao. Tuy nhiên, nghiên cứu không ghi nhận khác biệt đáng kể về các kết cục thai kỳ giữa ba nhóm^[4]. Các kết quả trên cho thấy DFI có thể liên quan đến một số chỉ số phát triển phôi, nhưng mức chênh lệch quan sát được còn nhỏ và chưa đủ để dự đoán kết quả của từng chu kỳ. Bằng chứng từ các nghiên cứu khác cũng không hoàn toàn tương tự.

Fang và cộng sự (2025) phân tích 5.784 chu kỳ IVF/ICSI từ 4.319 bệnh nhân, so sánh nhóm DFI ≤30% và >30%. Nghiên cứu không ghi nhận khác biệt có ý nghĩa về tỷ lệ thụ tinh 2PN, hình thành phôi nang, làm tổ, thai lâm sàng, trẻ sinh sống hoặc sẩy thai giữa hai nhóm^[5]. Đây là một trong những nghiên cứu quy mô lớn gần đây cho thấy DFI đơn thuần có thể không đủ để phân biệt kết cục hỗ trợ sinh sản trong mọi quần thể.

Kết quả tổng hợp từ các nghiên cứu trước đó cũng phản ánh sự khác biệt này. Phân tích gộp của Deng và cộng sự (2019) ghi nhận nhóm DFI cao có tỷ lệ phôi chất lượng tốt thấp hơn và tỷ lệ thai lâm sàng thấp hơn. Tuy nhiên, tỷ lệ trẻ sinh sống không khác biệt có ý nghĩa, đồng thời mức độ không đồng nhất giữa các nghiên cứu làm giảm độ chắc chắn của kết luận^[6].

Tổng hợp các dữ liệu hiện có, DFI cao có thể liên quan đến chất lượng hoặc khả năng hình thành phôi nang, nhưng mối liên hệ này chưa được ghi nhận ổn định giữa các nghiên cứu. Sự khác biệt về kỹ thuật xét nghiệm, ngưỡng cắt, đặc điểm quần thể, phương pháp IVF hay ICSI và các yếu tố từ phía noãn có thể ảnh hưởng đến kết quả quan sát được.

Trong số các kết cục được nghiên cứu, mối liên hệ giữa SDF và sẩy thai có nhiều bằng chứng hơn. Phân tích gộp của Robinson và cộng sự (2012), bao gồm 16 nghiên cứu với 2.969 cặp vợ chồng, ghi nhận nguy cơ sẩy thai cao hơn ở nhóm có mức tổn thương DNA tinh trùng cao. Trong phân tích theo phương pháp xét nghiệm, mối liên hệ này mạnh hơn ở các nghiên cứu sử dụng TUNEL^[7]. Tuy nhiên, các tác giả cũng lưu ý sự khác biệt về loại xét nghiệm, ngưỡng DFI và định nghĩa sẩy thai giữa các nghiên cứu.

Mối liên hệ với sẩy thai liên tiếp cũng được ghi nhận. McQueen và cộng sự (2019) tổng hợp 13 nghiên cứu có đủ dữ liệu và cho thấy nam giới trong các cặp có tiền sử sẩy thai liên tiếp có mức SDF trung bình cao hơn nhóm chứng. Tuy nhiên, mức độ không đồng nhất giữa các nghiên cứu và thiếu dữ liệu tiến cứu về kết quả thai kỳ khiến giá trị tiên lượng của xét nghiệm ở từng cặp vợ chồng vẫn chưa được xác định rõ^[8].

Mối liên hệ giữa SDF và tình trạng nhiễm sắc thể của phôi hiện chưa được xác định rõ ở các ngưỡng DFI khác nhau. Một phân tích gộp năm 2025 gồm sáu nghiên cứu với 1.516 chu kỳ hỗ trợ sinh sản không ghi nhận mối liên hệ có ý nghĩa giữa SDF cao và tỷ lệ phôi nguyên bội khi sử dụng ngưỡng 15%. Tuy nhiên, ở ngưỡng DFI ≥30%, SDF cao liên quan đến khả năng có phôi nguyên bội thấp hơn^[9].

Vì vậy, SDF và tình trạng lệch bội của phôi nên được xem là những thông tin khác nhau, thay vì suy luận trực tiếp từ DFI sang kết quả PGT-A. Đồng thời, bằng chứng hiện tại chưa đủ để khẳng định DFI cao gây ra các đột biến vi mô hoặc rối loạn biểu sinh dẫn đến sẩy thai ở từng phôi, các cơ chế này vẫn cần được kiểm chứng thêm^[2,9].

Sự khác biệt về phương pháp xét nghiệm là một yếu tố quan trọng khi so sánh các nghiên cứu. SCSA đánh giá mức độ nhạy của chromatin với biến tính acid, SCD dựa trên đặc điểm phân tán chromatin, trong khi TUNEL và Comet tiếp cận trực tiếp hơn với các đứt gãy DNA. Do các kỹ thuật không đo hoàn toàn cùng một đặc điểm sinh học, kết quả từ phương pháp này không nên được sử dụng thay thế trực tiếp cho kết quả của phương pháp khác^[1].

Ngưỡng phân loại SDF/DFI cũng thay đổi giữa các nghiên cứu. Các ngưỡng 15%, 20%, 25% hoặc 30% được sử dụng tùy theo kỹ thuật xét nghiệm và mục tiêu nghiên cứu. Vì vậy, không nên xem 30% là một ngưỡng chung để xác định DFI bất thường trong mọi bối cảnh^[1].

Phương pháp hỗ trợ sinh sản cũng có thể ảnh hưởng đến mối liên hệ quan sát được. ICSI vượt qua nhiều bước chọn lọc tinh trùng diễn ra trong thụ tinh tự nhiên hoặc IVF cổ điển, nhưng đồng thời việc lựa chọn một tinh trùng còn di động không cho biết trực tiếp tình trạng DNA của tế bào đó. Các phân tích gộp cho thấy ảnh hưởng của SDF đối với IVF và ICSI có thể khác nhau, song chưa có bằng chứng đủ ổn định để xem ICSI là biện pháp loại bỏ ảnh hưởng của DFI cao^[1,6].

Khả năng sửa chữa DNA của noãn là một yếu tố sinh học khác cần được xem xét. Tổn thương DNA có nguồn gốc từ tinh trùng có thể được sửa chữa một phần sau thụ tinh, do đó kết quả cuối cùng không chỉ phụ thuộc vào mức SDF ban đầu^[2]. Ngoài ra, SDF/DFI được đo trên quần thể tinh trùng trong mẫu tinh dịch chứ không phải trên chính tinh trùng được sử dụng để thụ tinh. Một mẫu có DFI 30% không có nghĩa tinh trùng được chọn cho ICSI chắc chắn mang DNA tổn thương, cũng như DFI thấp không bảo đảm tinh trùng được sử dụng hoàn toàn không có tổn thương. Đây là một giới hạn quan trọng khi diễn giải kết quả ở mức từng phôi^[1].

Vì vậy, DFI chủ yếu cung cấp thông tin về tình trạng của mẫu tinh dịch, thay vì dự đoán chính xác kết cục của từng phôi.

SDF có thể bổ sung thông tin trong một số tình huống mà tinh dịch đồ thông thường chưa giải thích đầy đủ kết quả. Tuy nhiên, các hướng dẫn hiện nay không ủng hộ việc sử dụng xét nghiệm SDF thường quy ngay trong đánh giá ban đầu của tất cả nam giới vô sinh.

Hướng dẫn AUA/ASRM (American Urological Association/ American Society for Reproductive Medicine) sửa đổi năm 2024 nêu rằng SDF không nên được khuyến cáo thường quy trong đánh giá ban đầu của cặp vợ chồng vô sinh do bằng chứng chưa chứng minh việc thực hiện xét nghiệm sẽ cải thiện trực tiếp kết quả điều trị. Ngược lại, ở các cặp có thất bại hỗ trợ sinh sản hoặc sẩy thai liên tiếp từ hai lần trở lên, việc đánh giá nam giới và cân nhắc xét nghiệm SDF được xem là phù hợp hơn^[10].

Khi phát hiện DFI cao, kết quả cần được diễn giải cùng với bệnh sử, tinh dịch đồ, tuổi và đặc điểm của người nữ, tiền sử IVF/ICSI và phương pháp xét nghiệm được sử dụng. Những yếu tố có thể làm tăng SDF như hút thuốc, béo phì, stress oxy hóa, giãn tĩnh mạch thừng tinh hoặc thời gian kiêng xuất tinh kéo dài có thể được xem xét và điều chỉnh khi phù hợp^[1].

Các phương pháp lựa chọn tinh trùng, rút ngắn thời gian kiêng xuất tinh hoặc sử dụng tinh trùng tinh hoàn trong một số trường hợp đặc biệt đã được nghiên cứu nhằm giảm mức SDF của quần thể tinh trùng sử dụng cho ICSI. Tuy nhiên, hiệu quả lâm sàng của các chiến lược này không đồng đều giữa các nghiên cứu và cần cân nhắc mức độ xâm lấn cũng như chất lượng bằng chứng trước khi áp dụng.

Do đó, DFI hiện chưa phù hợp để sử dụng đơn độc nhằm lựa chọn kỹ thuật IVF/ICSI, quyết định loại bỏ một chu kỳ hoặc dự đoán chắc chắn khả năng có phôi nang hay sẩy thai. DFI nên được xem là thông tin bổ sung khi đánh giá những trường hợp lâm sàng phù hợp, thay vì một tiêu chí độc lập để quyết định điều trị.

Phân mảnh DNA tinh trùng là một đặc điểm sinh học có thể liên quan đến quá trình phát triển phôi và nguy cơ sẩy thai, nhưng các nghiên cứu hiện cho kết quả khác nhau về giá trị tiên lượng của DFI. Một số dữ liệu ghi nhận DFI cao liên quan với giảm chất lượng hoặc khả năng hình thành phôi nang và tăng nguy cơ sẩy thai, trong khi các nghiên cứu quy mô lớn khác không xác nhận các mối liên hệ này. Sự khác biệt về phương pháp xét nghiệm, ngưỡng DFI, quần thể bệnh nhân và kỹ thuật hỗ trợ sinh sản có thể góp phần tạo nên các kết quả khác nhau. Hiện tại, DFI có thể sử dụng như một thông tin bổ sung trong đánh giá nam giới, đặc biệt ở các trường hợp thất bại hỗ trợ sinh sản hoặc sẩy thai liên tiếp, thay vì một chỉ số độc lập để dự đoán kết quả IVF/ICSI.

[1] Esteves SC, Zini A, Coward RM, Evenson DP, Gosálvez J, Lewis SEM, et al. Sperm DNA fragmentation testing: summary evidence and clinical practice recommendations. Andrologia. 2021;53(2):e13874. doi:10.1111/and.13874.

[2] Agarwal A, Barbăroșie C, Ambar R, Finelli R. The impact of single- and double-strand DNA breaks in human spermatozoa on assisted reproduction. Int J Mol Sci. 2020;21(11):3882. doi:10.3390/ijms21113882.

[3] Machałowski T, Machałowska J, Gill K, Ziętek M, Piasecka M, Mrugacz G, et al. Sperm DNA fragmentation impairs early embryo development but is not predictive of pregnancy outcomes: insights from 870 ICSI cycles. Int J Mol Sci. 2025;26(16):7923. doi:10.3390/ijms26167923.

[4] Yang B, Xia L, Deng R, Wu L, Zhang Z, Wu X, et al. Impact of sperm DNA fragmentation index on assisted reproductive outcomes: a retrospective analysis. Front Endocrinol (Lausanne). 2025;15:1530972. doi:10.3389/fendo.2024.1530972.

[5] Fang TF, Zhang YH, Yu WC, Ouyang NY, Chen JH, Liang HX, et al. Sperm DNA fragmentation index did not associate with assisted reproductive outcomes: a cohort retrospective study of 5784 IVF/ICSI cycles. J Assist Reprod Genet. 2025;42(9):2965-2973. doi:10.1007/s10815-025-03574-7.

[6] Deng C, Li T, Xie Y, Guo Y, Yang QY, Liang X, et al. Sperm DNA fragmentation index influences assisted reproductive technology outcome: a systematic review and meta-analysis combined with a retrospective cohort study. Andrologia. 2019;51(6):e13263. doi:10.1111/and.13263.

[7] Robinson L, Gallos ID, Conner SJ, Rajkhowa M, Miller D, Lewis S, et al. The effect of sperm DNA fragmentation on miscarriage rates: a systematic review and meta-analysis. Hum Reprod. 2012;27(10):2908-2917. doi:10.1093/humrep/des261.

[8] McQueen DB, Zhang J, Robins JC. Sperm DNA fragmentation and recurrent pregnancy loss: a systematic review and meta-analysis. Fertil Steril. 2019;112(1):54-60.e3. doi:10.1016/j.fertnstert.2019.03.003.

[9] Wan B, Fu Y, Ma N, Zhou Z, Lu W. Effect of sperm DNA fragmentation on embryo euploidy rate in assisted reproductive technologies: a systematic review and meta-analysis. Eur J Med Res. 2025;30(1):1138. doi:10.1186/s40001-025-03402-9.

[10] American Urological Association; American Society for Reproductive Medicine. Diagnosis and Treatment of Infertility in Men: AUA/ASRM Guideline. 2020; amended 2024.