Ty thể điều chỉnh hoạt động acrosin, phản ứng cực đầu và tính toàn vẹn nhiễm sắc chất của tinh trùng

Ty thể có vai trò sinh học quan trọng trong quá trình thụ tinh. Chức năng của ty thể được đánh giá thông qua việc tổng hợp ATP thông qua quá trình phosphoryl oxi hóa được đặc trưng bởi điện tích màng ty thể (MMP). MMP giảm được cho là một dấu hiệu sớm của hiện tượng apoptosis ở ty thể, MMP được coi là thông số phản ánh tốt nhất chức năng của tinh trùng và gần đây còn được đề xuất sử dụng để dự đoán khả năng thụ tinh của tinh trùng trong cả thụ thai tự nhiên lẫn IVF (Kasai và cs., 2002; Sousa và cs., 2011; Marchetti và cs., 2012; Malic Voncina và cs., 2016).

Khả năng sinh sản của tinh trùng được đặc trưng qua ba điểm: sự di chuyển, phản ứng cực đầu (AR) và sự toàn vẹn của nhiễm sắc chất của tinh trùng. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng MMP có vai trò quan trọng trong sự di chuyển của tinh trùng; tuy nhiên, hiện nay vẫn thiếu các bằng chứng cho thấy sự liên quan giữa MMP với AR (thông qua hoạt động của acrosin) cũng như sự toàn vẹn nhiễm sắc chất của tinh trùng. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là kiểm tra mối liên hệ tiềm năng giữa MMP với các chỉ số quan trọng của khả năng sinh sản ở tinh trùng bao gồm hoạt động acrosin, AR và sự toàn vẹn của nhiễm sắc chất và làm rõ vai trò của chức năng ty thể đối với các thông số này.

Chỉ số MMP được đánh giá trên 627 đối tượng nam sinh viên. Trong quần thể này, chỉ số hoạt động acrosin và độ toàn vẹn nhiễm sắc chất lần lượt được đo đạc ở 378 và 604 đối tượng. Khả năng sinh sản được so sánh giữa 3 nhóm có chỉ số MMP thấp, trung bình và cao. Sự ảnh hưởng của việc mất cân bằng MMP được cảm ứng bởi carbonyl cyanide 3-chlorophenylhydrazone (CCCP) lên hoạt động acrosin, AR, sự phân mảnh DNA, sự tạo ra ROS, hàm lượng ATP còn lại trong tinh trùng sẽ được đánh giá in vitro.

Kết quả cho thấy có sự hoạt động acrosin cao hơn và chỉ số phân mảnh DNA thấp hơn ở nhóm đối tượng có chỉ số MMP trung bình hoặc cao khi so sánh với nhóm có chỉ số MMP thấp. Sau khi điều chỉnh các yếu tố gây nhiễu tiềm ẩn, kết quả cho thấy có sự gia tăng 7,9 và 44,4% trong hoạt động acrosin và sụt giảm 12 và 25,2% trong chỉ số phân mảnh DNA ở 2 nhóm có chỉ số MMP trung bình và cao, tương ứng. Sự mất cân bằng MMP cảm ứng bởi CCCP đã tạo ra một sự giảm đáng kể trong hoạt động acrosin và AR, đồng thời, gia tăng chỉ số phân mảnh DNA ở các mẫu tinh trùng. Hơn nữa, sự mất cân bằng MMP còn cảm ứng cho việc gia tăng sản xuất ROS và giảm hàm lượng ATP nội bào tinh trùng.

Kết luận: chức năng của ty thể ngoài việc giúp cho tinh trùng di động còn giúp duy trì hoạt động acrosin và sự toàn vẹn của nhiễm sắc chất trong tinh trùng. Các xét nghiệm liên quan đến việc đánh giá chức năng ty thể nên được phát triển để sử dụng độc lập hoặc bổ trợ cho các chỉ số tinh dịch đồ trong việc chẩn đoán vô sinh cũng như trong việc theo dõi dự báo nguy cơ.

Hạn chế của nhóm nghiên cứu là không thể loại bỏ được sự góp phần của ROS được tạo ra bởi bạch cầu và không khoanh vùng kích cỡ để loại bỏ các tế bào này khi đo đạc bằng phương pháp FACS. Ngoài ra, việc nhuộm sống chết không được thực hiện đồng thời do đó không thể loại trừ sự góp phần của các tinh trùng chết vào sự đo đạc MMP cũng như AR.

Nguồn: Mitochondrial functionality modifies human sperm acrosin activity, acrosome reaction capability and chromatin integrity, Human Reproduction, Vol.34, No.1 pp. 3–11, 2019, doi:10.1093/humrep/dey335.