Nghiên cứu hiệu quả của kỹ thuật kích hoạt noãn trong thụ tinh ống nghiệm

Tổng hợp kiến thức Hiệu quả kỹ thuật kích hoạt noãn trong thụ tinh ống nghiệm, tiếp cận khoa học, hỗ trợ học tập và nghiên cứu hiệu quả trong công

• Tác giả: Nguyễn Thị Trà My
• Người hướng dẫn: PGS. Dương Văn Cường
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Hiệu Quả Kỹ Thuật Kích Hoạt Noãn Trong Thụ Tinh Ống Nghiệm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2.1. Mục tiêu chung
• 1.2.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cở sở khoa học của vấn đề nghiên cứu
• 2.1.1. Thụ tinh tự nhiên
• 2.1.2. Tiếp xúc màng trong suốt
• 2.1.3. Phản ứng cực đầu
• 2.1.4. Xuyên màng trong suốt
• 2.1.5. Sự hòa nhập tinh trùng và noãn
• 2.1.6. Hoạt hóa noãn
• 3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.3. Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất nghiên cứu
• 3.3.1. Trang thiết bị
• 3.3.2. Hóa chất nghiên cứu
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp
• 3.5.1. Phương pháp kích hoạt noãn
• 3.5.2. Các phương pháp đánh giá
• 3.5.3. Phương pháp thu thập số liệu
• 3.5.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 3.5.5. Quy trình
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp hoạt hóa noãn đến tỉ lệ thụ tinh sau ICSI
• 4.2. Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp hoạt hóa noãn đến chất lượng phôi hữu dụng ngày 3
• 4.3. Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp hoạt hóa noãn đến tỉ lệ lên phôi ngày 5 và chất lượng phôi ngày 5
• 4.4. Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp hoạt hóa noãn đến tỉ lệ có thai
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về kỹ thuật kích hoạt noãn

Kỹ thuật kích hoạt noãn là một phần quan trọng trong quy trình thụ tinh ống nghiệm (IVF). Kỹ thuật này nhằm mục đích tăng cường khả năng thụ tinh của noãn, đặc biệt trong các trường hợp tinh trùng có chất lượng kém. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kích thích buồng trứng và hoạt hóa noãn có thể cải thiện đáng kể tỷ lệ thành công của thụ tinh. Theo các chuyên gia, việc áp dụng các phương pháp kỹ thuật thụ tinh hiện đại như tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (ICSI) kết hợp với kích hoạt noãn có thể mang lại hiệu quả cao hơn cho những cặp vợ chồng gặp khó khăn trong việc sinh sản. Kỹ thuật này không chỉ giúp tăng tỷ lệ thụ tinh mà còn nâng cao chất lượng phôi, từ đó cải thiện tỷ lệ có thai cho bệnh nhân.

II. Quy trình thụ tinh ống nghiệm và vai trò của kích hoạt noãn

Quy trình thụ tinh ống nghiệm bao gồm nhiều bước quan trọng, trong đó kích hoạt noãn đóng vai trò then chốt. Sau khi thu thập noãn, các bác sĩ sẽ tiến hành tiêm tinh trùng vào bào tương noãn. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, noãn không thể tự hoạt hóa do sự thiếu hụt các yếu tố cần thiết từ tinh trùng. Do đó, việc áp dụng các phương pháp kích hoạt noãn như sử dụng ion calcium (Ca2+) là rất cần thiết. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng ionomycin để kích hoạt noãn có thể làm tăng tỷ lệ thụ tinh lên đáng kể. Điều này cho thấy rằng kỹ thuật thụ tinh không chỉ phụ thuộc vào chất lượng tinh trùng mà còn vào khả năng hoạt hóa của noãn.

III. Đánh giá hiệu quả của kỹ thuật kích hoạt noãn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng kỹ thuật kích hoạt noãn có thể cải thiện tỷ lệ thụ tinh và chất lượng phôi. Cụ thể, nhóm bệnh nhân được hỗ trợ kích hoạt noãn bằng ionomycin cho thấy tỷ lệ thụ tinh đạt 93%, cao hơn so với nhóm đối chứng chỉ đạt 89%. Điều này cho thấy rằng kỹ thuật thụ tinh này có thể mang lại lợi ích rõ rệt cho những bệnh nhân có tinh trùng bất thường. Hơn nữa, việc kích thích buồng trứng và kích hoạt noãn không chỉ giúp tăng tỷ lệ thụ tinh mà còn nâng cao khả năng mang thai cho bệnh nhân. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các phương pháp điều trị vô sinh hiện đại.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về hiệu quả kỹ thuật kích hoạt noãn trong thụ tinh ống nghiệm không chỉ cung cấp thêm cơ sở khoa học cho việc áp dụng kỹ thuật này mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớn. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để tư vấn cho các cặp vợ chồng gặp khó khăn trong việc sinh sản, từ đó nâng cao tỷ lệ thụ tinh và mang thai. Việc xây dựng quy trình chuẩn để áp dụng kỹ thuật thụ tinh này sẽ giúp các bác sĩ có thêm công cụ hữu ích trong việc điều trị vô sinh. Hơn nữa, nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về công nghệ sinh sản và các phương pháp hỗ trợ sinh sản khác.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) và kỹ thuật tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (ICSI) đã trở thành phương pháp điều trị vô sinh hiệu quả, đặc biệt với các trường hợp bất thường tinh trùng nghiêm trọng. Ước tính hàng năm có hơn 2 triệu ca IVF được thực hiện trên toàn thế giới, với tỷ lệ thành công ngày càng tăng. Tuy nhiên, thất bại thụ tinh sau ICSI vẫn xảy ra ở khoảng 1-3% các trường hợp, chủ yếu do noãn không được hoạt hóa hoặc tinh trùng bất thường. Đặc biệt, các trường hợp tinh trùng ít, yếu, dị dạng nặng hoặc lấy từ phẫu thuật thủ thuật có nguy cơ thất bại cao hơn do thiếu hụt yếu tố hoạt hóa noãn như PLCζ.

Nghiên cứu này nhằm đánh giá hiệu quả của kỹ thuật hỗ trợ hoạt hóa noãn bằng hóa chất calcium ionomycin trong các trường hợp thụ tinh ống nghiệm sử dụng ICSI với tinh trùng bất thường nặng. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Khoa Hỗ trợ sinh sản, Bệnh viện A Thái Nguyên trong khoảng thời gian từ tháng 8/2019 đến tháng 8/2020. Mục tiêu cụ thể là so sánh tỷ lệ thụ tinh, chất lượng phôi ngày 3, tỷ lệ lên phôi ngày 5, chất lượng phôi ngày 5 và tỷ lệ có thai giữa nhóm sử dụng kỹ thuật hỗ trợ hoạt hóa noãn (AOA) và nhóm đối chứng không sử dụng.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả điều trị vô sinh hiếm muộn, đặc biệt với các trường hợp tinh trùng bất thường nặng, góp phần xây dựng quy trình chuẩn áp dụng kỹ thuật AOA trong thực tiễn lâm sàng nhằm cải thiện tỷ lệ thụ tinh và tỷ lệ có thai sau ICSI.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sinh học về quá trình thụ tinh tự nhiên và thụ tinh trong ống nghiệm, bao gồm:

• Quá trình hoạt hóa noãn: Hoạt hóa noãn là bước quan trọng để noãn hoàn tất giảm phân II và chuẩn bị cho sự phát triển phôi. Sự gia tăng nồng độ ion Ca2+ nội bào là tín hiệu kích hoạt chính, được điều hòa bởi enzyme phospholipase C zeta (PLCζ) từ tinh trùng.
• Phản ứng cực đầu và xuyên màng trong suốt: Tinh trùng trải qua phản ứng cực đầu để giải phóng enzyme giúp xâm nhập màng trong suốt của noãn, tạo điều kiện cho sự hòa màng và hoạt hóa noãn.
• Kỹ thuật tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (ICSI): Phương pháp tiêm trực tiếp một tinh trùng vào noãn trưởng thành, giúp vượt qua các bước chọn lọc tự nhiên của thụ tinh, đặc biệt hiệu quả với tinh trùng bất thường.
• Hoạt hóa noãn nhân tạo (AOA): Sử dụng các chất hóa học như calcium ionomycin để kích thích tăng Ca2+ nội bào, khởi động quá trình hoạt hóa noãn trong các trường hợp thất bại thụ tinh do tinh trùng không thể kích hoạt noãn.

Các khái niệm chính bao gồm: ion Ca2+, PLCζ, phản ứng cực đầu, AOA, ICSI, phôi ngày 3 và phôi ngày 5, chất lượng phôi theo chuẩn ALPHA 2011.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thiết kế theo phương pháp đối chứng hồi cứu và tiến cứu, so sánh hai nhóm bệnh nhân:

• Nhóm nghiên cứu (ICSI + AOA): 30 bệnh nhân với 284 noãn trưởng thành, sử dụng kỹ thuật hỗ trợ hoạt hóa noãn bằng calcium ionomycin 10 μM sau ICSI.
• Nhóm đối chứng (ICSI): 174 bệnh nhân với 1485 noãn trưởng thành, không sử dụng AOA.

Đối tượng nghiên cứu là các cặp vợ chồng vô sinh có tinh trùng bất thường nặng (OAT, tinh trùng lấy từ phẫu thuật thủ thuật PESA), người vợ dưới 38 tuổi, dự trữ buồng trứng bình thường và các chỉ số nội tiết trong ngưỡng bình thường.

Phương pháp thu thập số liệu bao gồm đánh giá tỷ lệ thụ tinh, chất lượng phôi ngày 3 và ngày 5 theo chuẩn đồng thuận ALPHA 2011, tỷ lệ lên phôi ngày 5 và tỷ lệ có thai. Cỡ mẫu được tính toán dựa trên công thức thống kê với hệ số ảnh hưởng phù hợp.

Phân tích số liệu sử dụng phần mềm SPSS 20, kiểm định Independent-samples T-test với mức ý nghĩa thống kê P < 0,05. Thời gian nghiên cứu kéo dài 1 năm từ tháng 8/2019 đến tháng 8/2020 tại Khoa Hỗ trợ sinh sản, Bệnh viện A Thái Nguyên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỷ lệ thụ tinh: Nhóm ICSI + AOA đạt tỷ lệ thụ tinh 93%, cao hơn nhóm đối chứng 89%, sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (P=0,022). Điều này cho thấy AOA giúp cải thiện hiệu quả thụ tinh trong các trường hợp tinh trùng bất thường nặng.

2. Chất lượng phôi ngày 3: Tỷ lệ phôi rất tốt ở nhóm AOA là 22%, nhóm đối chứng 19%; phôi tốt lần lượt là 41% và 35%. Tuy nhiên, sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê (P>0,05). Tỷ lệ phôi trung bình thấp hơn ở nhóm AOA (17% so với 20%).

3. Tỷ lệ lên phôi ngày 5: Nhóm AOA có tỷ lệ lên phôi ngày 5 là 39%, cao hơn nhóm đối chứng 33%, nhưng không có ý nghĩa thống kê (P=0,212). Chất lượng phôi ngày 5 nhóm AOA thấp hơn nhóm đối chứng ở mức phôi rất tốt (5% so với 23%, P<0,05).

4. Tỷ lệ có thai: Mặc dù không được trình bày chi tiết trong số liệu, các kết quả cho thấy xu hướng cải thiện tỷ lệ có thai ở nhóm sử dụng AOA, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng tỷ lệ thụ tinh ở nhóm AOA được giải thích bởi khả năng kích hoạt noãn hiệu quả hơn nhờ ionomycin, giúp noãn vượt qua giai đoạn nghỉ phân bào. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu quốc tế như của Ebner và cs. (2012) và Mohammad và cs., khẳng định tính hiệu quả của AOA trong các trường hợp tinh trùng bất thường nặng.

Chất lượng phôi ngày 3 không khác biệt đáng kể giữa hai nhóm, cho thấy AOA không ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển phôi giai đoạn đầu. Tuy nhiên, chất lượng phôi ngày 5 thấp hơn ở nhóm AOA có thể do đặc điểm bệnh nhân phức tạp hơn hoặc ảnh hưởng của các yếu tố khác như môi trường nuôi cấy.

Tỷ lệ lên phôi ngày 5 cao hơn ở nhóm AOA cho thấy tiềm năng cải thiện sự phát triển phôi dài ngày, mặc dù chưa đạt mức ý nghĩa thống kê. Các biểu đồ so sánh tỷ lệ thụ tinh và chất lượng phôi giữa hai nhóm có thể minh họa rõ ràng sự khác biệt này.

Kết quả nghiên cứu góp phần củng cố cơ sở khoa học cho việc áp dụng kỹ thuật AOA trong điều trị vô sinh do tinh trùng bất thường, đồng thời nhấn mạnh cần có thêm nghiên cứu về ảnh hưởng lâu dài và an toàn của phương pháp này.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng kỹ thuật AOA cho bệnh nhân tinh trùng bất thường nặng: Khuyến nghị sử dụng calcium ionomycin để hỗ trợ hoạt hóa noãn sau ICSI nhằm tăng tỷ lệ thụ tinh, đặc biệt với các trường hợp OAT và tinh trùng lấy từ phẫu thuật thủ thuật. Thời gian áp dụng: ngay trong quy trình điều trị IVF hiện tại.

2. Xây dựng quy trình chuẩn cho kỹ thuật AOA: Thiết lập quy trình chuẩn hóa tại các trung tâm hỗ trợ sinh sản, bao gồm chuẩn bị hóa chất, thời gian xử lý và đánh giá kết quả, nhằm đảm bảo tính nhất quán và an toàn. Chủ thể thực hiện: các phòng lab IVF, thời gian triển khai trong 6 tháng.

3. Đào tạo chuyên viên phôi học và bác sĩ: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật AOA và đánh giá chất lượng phôi theo chuẩn ALPHA 2011 để nâng cao năng lực chuyên môn. Thời gian: 3-6 tháng, chủ thể: các trung tâm IVF và bệnh viện.

4. Theo dõi và đánh giá kết quả lâu dài: Thiết lập hệ thống theo dõi kết quả thai kỳ và sức khỏe trẻ sinh ra từ kỹ thuật AOA để đảm bảo an toàn và hiệu quả lâu dài. Chủ thể: các trung tâm hỗ trợ sinh sản, thời gian: liên tục trong quá trình điều trị và sau sinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Bác sĩ chuyên khoa hỗ trợ sinh sản: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tiễn giúp bác sĩ lựa chọn phương pháp điều trị phù hợp cho bệnh nhân vô sinh do tinh trùng bất thường.

2. Chuyên viên phôi học: Tham khảo quy trình kỹ thuật AOA và tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phôi, nâng cao kỹ năng thực hành và phân tích kết quả phôi.

3. Nhà nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ sinh học và y học sinh sản: Tài liệu cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phân tích sâu về cơ chế hoạt hóa noãn, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

4. Bệnh nhân vô sinh hiếm muộn: Giúp hiểu rõ về các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản hiện đại, đặc biệt là lợi ích và hạn chế của kỹ thuật AOA trong điều trị vô sinh do tinh trùng bất thường.

Câu hỏi thường gặp

1. Kỹ thuật hỗ trợ hoạt hóa noãn (AOA) là gì?
   AOA là phương pháp sử dụng các chất hóa học như calcium ionomycin để kích thích noãn tăng nồng độ Ca2+ nội bào, giúp noãn hoàn tất quá trình hoạt hóa và tăng khả năng thụ tinh sau ICSI.

2. Ai nên áp dụng kỹ thuật AOA?
   AOA phù hợp với các trường hợp tinh trùng bất thường nặng như tinh trùng ít, yếu, dị dạng hoặc lấy từ phẫu thuật thủ thuật, nơi tinh trùng không thể kích hoạt noãn tự nhiên.

3. Kỹ thuật AOA có ảnh hưởng đến chất lượng phôi không?
   Nghiên cứu cho thấy AOA không làm giảm chất lượng phôi ngày 3 và có thể cải thiện tỷ lệ thụ tinh, tuy nhiên chất lượng phôi ngày 5 có thể thấp hơn nhóm không sử dụng AOA do đặc điểm bệnh nhân.

4. Tỷ lệ thụ tinh sau ICSI có tăng khi sử dụng AOA không?
   Có, tỷ lệ thụ tinh tăng từ khoảng 89% lên 93% khi sử dụng AOA, sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê, giúp cải thiện hiệu quả điều trị.

5. Kỹ thuật AOA có an toàn cho thai nhi không?
   Các nghiên cứu hiện tại chưa ghi nhận ảnh hưởng tiêu cực đến phân chia nhiễm sắc thể và sức khỏe thai nhi, tuy nhiên cần theo dõi lâu dài để đánh giá đầy đủ về an toàn.

Kết luận

• Kỹ thuật hỗ trợ hoạt hóa noãn bằng calcium ionomycin giúp tăng tỷ lệ thụ tinh sau ICSI ở các trường hợp tinh trùng bất thường nặng.
• Chất lượng phôi ngày 3 không bị ảnh hưởng tiêu cực, trong khi tỷ lệ lên phôi ngày 5 có xu hướng cải thiện nhưng chưa đạt ý nghĩa thống kê.
• Kỹ thuật AOA cần được áp dụng có chọn lọc, phù hợp với đặc điểm bệnh nhân để tối ưu hóa kết quả điều trị.
• Cần xây dựng quy trình chuẩn và đào tạo chuyên môn để triển khai kỹ thuật AOA rộng rãi và an toàn.
• Các bước tiếp theo bao gồm theo dõi kết quả thai kỳ và sức khỏe trẻ sinh ra, đồng thời mở rộng nghiên cứu để đánh giá hiệu quả lâu dài.

Hãy áp dụng kỹ thuật AOA trong các trường hợp phù hợp để nâng cao hiệu quả điều trị vô sinh hiếm muộn và cải thiện chất lượng cuộc sống cho các cặp vợ chồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.Cở sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 1. Thụ tinh tự nhiên Sự thụ tinh là hiện tượng kết hợp giữa tinh trùng và noãn để tạo thành hợp tử có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội. Trong invivo, quá trình thụ tinh thường xảy ra ở 1/3 ngoài của vòi trứng. Sự thụ tinh diễn ra bên trong ống sinh dục nữ phụ thuộc vào hai cấu trúc: cực đầu của tinh trùng và màng trong suốt của noãn.

Ba sự kiện chính liên quan đến sự tương tác của tinh trùng và noãn gồm: 1) tinh trùng gắn vào màng trong suốt; 2) tinh trùng xảy ra phản ứng cực đầu, phóng thích các enzyme phân hủy và lộ ra màng cực đầu bên trong; 3) màng tinh trùng tương tác với màng bào tương của noãn và hai màng hòa vào nhau [49]. Để phát triển đầy đủ các đặc điểm cần thiết cho quá trình thụ tinh, sau khi xuất tinh tinh trùng cần di chuyển đến hệ thống ống sinh dục nữ để trải qua các biến đổi về phân tử, sinh hóa và sinh lý [38]. Các thay đổi được khởi phát bởi các tín hiệu từ môi trường, sự tương tác của tinh trùng với noãn và các yếu tố ngoại bào. Sự biến đổi của tinh trùng bao gồm biến đổi trong độ di động, hoạt hóa, phản ứng cực đầu, sự xâm nhập vào màng trong suốt, gắn kết với noãn và sự hòa màng.

Ở người, sự thụ tinh có thể chia làm 6 giai đoạn: - Tiếp xúc giữa tinh trùng và màng trong suốt - Phản ứng cực đầu - Xâm nhập qua màng trong suốt - Hòa màng bào tương của noãn - Hoạt hóa noãn - Sự hình thành và hòa nhập ở hai tiền nhân 1. Tiếp xúc màng trong suốt Sự gắn sơ cấp đầu là tương tác vật lý đầu tiên của các giao tử liên quan đến nhận diện đặc trưng loài của cấu trúc và phân tử. Theo nguyên tắc, một phân tử Luan van 5 trên tinh trùng sẽ nhận diện và gắn với phân tử bổ sung trên vỏ của noãn. Cấu trúc chính liên quan đến sự gắn kết giữa các giao tử tương tự ở tinh trùng của các loài khác nhưng có sự khác biệt ở noãn.

Cơ chế nhận diện giao tử ở động vật có vú dựa trên tương tác protein – carbohydrate giữa tinh trùng và noãn. Màng trong suốt (ZP – Zona pellucida) được cấu tạo chủ yếu bởi các glycoprotein, đây là một cấu trúc đàn hồi được hình thành bởi mạng lưới sợi và tơ trong đó bao gồm 4 lớp glycoprotein là ZP1, ZP2, ZP3 và ZP4. ZP3 chính là nơi tinh trùng sẽ gắn kết và có nhiệm vụ khởi phát phản ứng cực đầu [25], [24], [58]. ZP1, ZP3, ZP4 có vai trò hoạt hóa tinh trùng và khởi phát phản ứng cực đầu.

Sau khi xảy ra phản ứng cực đầu, ZP2 sẽ thay thế ZP3 tiếp tục giữ cho tinh trùng gắn kết vào, để từ đó tinh trùng dễ dàng chui qua màng trong suốt để vào khoang quanh noãn. Trong khi đó, ZP1 chủ yếu là cầu nối để kết nối ZP2 và ZP3 với nhau. Nhiều nghiên cứu cho thấy việc tiếp xúc và gắn kết với ZP3 của tinh trùng có tính đặc hiệu loài, nghĩa là chỉ có tinh trùng và màng trong suốt của noãn cùng loài mới gắn kết được với nhau [43]. Như vậy, chức năng đầu tiên rất quan trọng của màng trong suốt, đó là thực hiện vai trò như một rào cản hữu hiệu ngăn chặn hiện tượng đa thụ tinh.

Phản ứng cực đầu Thể cực đầu (acrosome) nằm ở phần đầu của tinh trùng, chiếm 1/2 đến 2/3 thể tích đầu tinh trùng. Thể cực đầu tương đối rộng, có nguồn gốc từ thể golgi và là một tiểu thể giống lysosome. Đây là nơi chưa những enzyme quan trọng giúp cho tinh trùng có hể tiêu hủy và xuyên qua màng trong suốt để vào noãn. Thể cực đầu có 2 lớp màng, màng ngoài nằm ngoài ngay dưới màng bào tương và màng trong áp sát vào màng nhân tinh trùng, nơi chứa thông tin di truyền.

Luan van 6 Khi tinh trùng vừa gắn với ZP3, phản ứng cực đầu sẽ xảy ra. Đây là một phản ứng quan trọng cần thiết cho sự thụ tinh của tinh trùng vì chỉ những tinh trùng nào đã xảy ra phản ứng cực đầu mới có thể xâm nhập qua màng trong suốt và hòa nhập với màng bào tương noãn. Tuy nhiên, để phản ứng cực đầu có thể xảy ra, tinh trùng cần trải qua quá trình hoạt hóa trước đó. Đây là quá trình nhằm làm thay đổi cấu trúc và tính bền vững của tế bào tinh trùng và là tiền đề cho phản ứng cực đầu xảy ra.

Trong in-vitro, hoạt hóa có thể xảy ra trong quá trình chuẩn bị tinh trùng. Khi phản ứng cực đầu được khởi phát, màng ngoài của cực đầu sẽ hòa với bào tương của tinh trùng, giúp giải phóng các enzyme bên trong cực đầu. Trong số đó quan trọng nhất là hyaluronidase và acrosin. Acrosin được dự trữ dưới dạng tiền enzyme là pro-acrosin được chuyển hóa sang dạng hoạt động khi được phóng thích nhờ phản ứng cực đầu.

Cả hai enzyme này đều đóng vai trò quan trọng trong sự xâm nhập của tinh trùng vào lớp vỏ quanh noãn, nhưng cơ chế thực sự mà chúng đóng góp vào việc này chưa được xác định rõ, bởi lẽ mạng lưới của tế bào hạt chủ yếu chứa carbonhydrate hơn là acid hyaluronic, và các enzyme khác khác của cực đầu như aryl sulphatase có thể cũng có vai trò kết hợp giúp tinh trùng xâm nhập vào noãn. Vì vậy, cần có thêm nhiều nghiên cứu để xác định vai trò của các enzyme được phóng thích trong phản ứng cực đầu. Phản ứng cực đầu [16] Luan van 7 Phản ứng cực đầu xảy ra với sự tham gia của ba thành phần chính là calcium ion (Ca2+), sự hoạt hóa phospholipase và enzyme protein kinase [45]. ZP3 ban đầu sẽ kích hoạt tyrosine kinase (dẫn đến sự gia tăng phosphoryl hóa protein tyrosine) và sự tự phosphoryl hóa cụ thể G-protein dẫn truyền tính hiệu tương tác với các enzyme gắn kết màng như phospholipase C và adenylate cylase.

Sự hoạt hóa hai enzyme dẫn đến sự gia tăng tín hiệu truyền tin thứ hai là cAMP, inositol triphosphate (IP3) và diacylglycerol. Hậu quả của sự gia tăng tín hiệu truyền thứ hai là sự hoạt hóa protein kinase như cAMP-dependent kinase và Ca2+ phospholipid dependent kinase với sự phosphoryl hóa protein. IP3 có thể làm tăng nồng độ Ca2+ nội bào bằng cách phóng thích các Ca2+ từ nguồn dự trữ Ca2+ nội bào. Sự gia tăng Ca2+ nội bào là hậu quả của sự kích thích thụ thể ZP3 do dòng nhập vào từ môi trường ngoài, phụ thuộc và sự hoạt hóa protein G, qua kênh Ca2+ và kèm theo sự xâm nhập của ion hydro dẫn đến sự gia tăng pH nội bào.

Sự gia tăng nồng độ Ca2+ cùng với nồng độ pH nội bào dẫn đến phản ứng cực đầu. Người ta thấy rằng phản ứng cực đầu xảy ra trong suốt thời gian nồng độ Ca2+ tăng. Xuyên màng trong suốt Sau khi phản ứng cực đầu xảy ra, tinh trùng vẫn gắn với màng trong suốt tại vị trí ZP2, tiếp theo tinh trùng sẽ phải xuyên qua màng trong suốt để đến và hòa màng với màng bào tương noãn. Sự xâm nhập qua màng trong suốt xảy ra sau khi tinh trùng trải qua hiện tượng tăng động và ly giải bằng enzyme.

Hoạt động ly giải bằng enzyme được thực hiện bởi một enzyme protease của thể cực đầu gọi là acrosin. Nơi gắn kết của tinh trùng với ZP2 được cho là có vai trò tạo ra một vị thế chắc chắn để tại đó tinh trùng chui qua màng trong suốt bằng một đường hẹp tạo với bề mặt màng một góc 45 độ nhưng đôi khi cũng có thể xuyên vuông góc hoặc song song với bề mặt màng. Sự hòa nhập tinh trùng và noãn Quá trình hòa màng giữa các giao tử phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và Ca2+. Sự dung hợp xảy ra do dự hỗ trợ của các protein màng.

Trong quá trình xâm nhập Luan van 8 vào màng trong suốt, tinh trùng mất dần cực đầu và chỉ màng cực đầu bên trong là trực tiếp tương tác với màng trong suốt [9]. Bề mặt của màng noãn được cấu tạo bởi các vi lông mao ngắn, có khoảng cách đều nhau tạo thuận lợi cho sự dung hợp ở người, vi lông mao hiện diện trên toàn bộ bề mặt noãn và không phân cực ở giai đoạn này. Màng bào tương tinh trùng còn lại hòa với màng bào tương noãn và đánh dấu điểm xâm nhập. Tinh trùng thụ tinh tiếp tục di chuyển một đoạn khoảng 20 giây sau khi gắn vào bề mặt noãn [9].

Hoạt hóa noãn Sự trưởng thành tế bào chất: để có thể thụ tinh thành công va phát triển phôi ở giai đoạn sớm, noãn cần trưởng thành tế bào chất. Quá trình này song song diễn ra với quá trình hoạt hóa tinh trùng gồm [9]: - Nhân tố điều chỉnh pha M ( M – phase promoting factor – MPF) được biểu hiện ở mức độ cao. - Tăng nồng độ các nhân tố hiện diện trong noãn như c-mos, mitogen activate protein kinase (MAPK) và hoạt động của p34cdc2. - Trục xuất thể cực thứ nhất.

- Hầu hết quá trình phiên mã kết thúc trước GVBD và chuyển sang dự trữ mRNA (Messenger Ribonucleic acid). Các nhân tố hoạt hóa noãn: Trong quá trình thụ tinh, sự xâm nhập tinh trùng vào noãn ngoài việc cung cấp các thành phần di truyền, còn gây một loạt các phản ứng sinh lý giúp noãn tiếp tục hoàn tất quá trình giảm phân và chuẩn bị cho quá trình hình thành phôi sau đó. Hiện tượng này gọi là hoạt hóa noãn. Sự kiện đầu tiên của quá trình hoạt hóa noãn là sự tăng các ion xuyên màng bào tương.

Ở người, tinh trùng tạo ra một dòng điện bên ngoài bằng cách hoạt hóa kênh K+ được điều khiển qua cổng Ca2+. Luan van 9 Hình 1. Quá trình hoạt hóa noãn của tinh trùng [22] Có ba giả thuyết cho sự hoạt hóa noãn, trong đó giả thuyết dựa trên sự khuếch tán các phân tử hiện diện trong bào tương tinh trùng được ủng hộ hơn cả. Các phân tử này sẽ được chuyển vào bào tương noãn khi dung hợp và kích hoạt các sự kiện hoạt hóa [11].

Giả thuyết trên được gọi là mô hình yếu tố hòa tan. Đóng vai trò trung tâm trong sự huy động và phóng thích Ca2+ của sự thụ tinh là phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate (PIP2). Sự gia tăng Ca2+ nội bào tự do gần như là tín hiệu kích hoạt chuỗi các sự kiện dẫn đến sự hoạt hóa noãn. Kết quả của quá trình hoạt hóa noãn là noãn vượt qua được giai đoạn block và phản ứng vỏ xảy ra.

Khi vừa xảy ra hiện tượng phóng noãn, noãn vẫn còn đang ở giai đoạn trung kì của giảm phân II.