Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện vi trọng lực mô phỏng lên sự tăng sinh và cấu trúc khung xương của tế bào hạt nang noãn heo

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện vi trọng lực mô phỏng lên sự tăng sinh và cấu trúc khung xương, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Trọng Xuân Đới
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thành Long
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của vi trọng lực lên sự phát triển và cấu trúc xương của tế bào hạt nang noãn heo
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ VI TRỌNG LỰC VÀ VI TRỌNG LỰC MÔ PHỎNG
• 1.1. Vi trọng lực
• 1.2. Vi trọng lực mô phỏng
• 1.3. Các thí nghiệm không gian
• 1.4. Những thay đổi diễn ra trong các chuyến bay ngoài không gian
• 1.5. Ảnh hưởng của vi trọng lực lên sức khỏe sinh sản
• 1.6. Ảnh hưởng đối với cá thể cái
• 1.7. Ảnh hưởng của vi trọng lực lên sự thụ tinh và thai kỳ
• 1.8. Các thiết bị vi trọng lực mô phỏng
• 1.8.1. Máy định vị ngẫu nhiên
• 1.8.2. Hệ thống nâng nghịch từ
• 1.9. Tổng quan về noãn và tế bào hạt nang noãn heo
• 1.9.1. Sơ lược về cấu tạo buồng trứng
• 1.9.2. Sự hình thành và trưởng thành của noãn
• 1.9.3. Sự hình thành và phát triển của nang noãn
• 1.9.3.1. Sự hình thành của nang noãn
• 1.9.3.2. Sự phát triển của nang noãn
• 1.9.4. Tế bào hạt nang noãn
• 1.9.4.1. Nguồn gốc và cấu tạo. Sự tăng sinh và chu kỳ tế bào
• 1.9.4.2. Chu kỳ tế bào
• 1.9.4.3. Các giai đoạn trong chu kỳ tế bào nhân chuẩn
• 1.9.4.4. Các kinase phụ thuộc cycline điều khiển chu kỳ tế bào
• 1.9.4.5. Sự chết theo chương trình (apoptosis)
• 1.10. Nghiên cứu ảnh hưởng của vi trọng lực lên sự tăng sinh của tế bào
• 1.11. Khung xương tế bào
• 1.11.1. Tổ chức và cấu trúc khung xương tế bào
• 1.11.2. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của vi trọng lực lên khung xương tế bào
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tế bào hạt nang noãn heo
• 2.2. Thiết bị và dụng cụ cần thiết
• 2.3. Hệ thống vi trọng lực mô phỏng
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Nuôi cấy tế bào
• 2.4.2. Thu mẫu buồng trứng
• 2.4.3. Phương pháp thu nhận nang noãn đơn
• 2.4.4. Phương pháp thu nhận và nuôi cấy pGC
• 2.4.5. Phương pháp cấy chuyền pGC
• 2.4.6. Phương pháp nhuộm nhân pGC
• 2.4.7. Phương pháp thử nghiệm vi trọng lực
• 2.4.8. Tế bào nuôi trong đĩa 96 giếng
• 2.4.9. Tế bào nuôi trong đĩa T25
• 2.4.10. Phương pháp đánh giá sự tăng sinh tế bào
• 2.4.11. Đánh giá mật độ tế bào bằng phương pháp WST-1
• 2.4.12. Đánh giá chu kỳ tế bào, biểu hiện dịch mã
• 2.4.13. Phương pháp đánh giá quá trình tế bào chết theo chương trình
• 2.4.14. Đánh giá tỉ lệ tế bào chết theo chương trình bằng phương pháp tế bào dòng chảy
• 2.4.15. Đánh giá biểu hiện phiên mã của các gen apoptosis
• 2.4.16. Phương pháp đánh giá sự thay đổi hình thái tế bào
• 2.4.17. Phương pháp đánh giá hình thái nhân
• 2.4.18. Phương pháp đánh giá hình thái tế bào chất
• 2.4.19. Phương pháp đánh giá sự thay đổi cấu trúc khung xương tế bào
• 2.4.20. Đánh giá biểu hiện phiên mã các gene vi ống, vi sợi
• 2.4.21. Đánh giá biểu hiện dịch mã các gene vi ống, vi sợi
• 2.4.22. Phương pháp thống kê
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả thu nhận và nuôi cấy tế bào pGC
• 3.2. Kết quả thu nhận nang trứng và tế bào pGC
• 3.3. Kết quả nuôi cấy, cấy chuyền và tăng sinh tế bào pGC
• 3.4. Kết quả đánh giá sự tăng sinh của pGC dưới điều kiện vi trọng lực
• 3.5. Kết quả đánh giá sự thay đổi mật độ tế bào bằng WST-1
• 3.6. Kết quả đánh giá sự thay đổi mật độ tế bào bằng phần mềm Cytell
• 3.7. Kết quả đánh giá chu kỳ tế bào
• 3.8. Kết quả đánh giá tỉ lệ các pha
• 3.9. Kết quả đánh giá biểu hiện phiên mã cdk4, cdk6
• 3.10. Kết quả đánh giá biểu hiện phiên mã cyclin A, cyclin D
• 3.11. Kết quả đánh giá dịch mã của Cdk4 và Cdk6
• 3.12. Kết quả đánh giá dịch mã của Cyclin A, Cyclin D
• 3.13. Kết quả đánh giá quá trình apoptosis
• 3.14. Kết quả đánh giá tỉ lệ apoptosis
• 3.15. Kết quả đánh giá biểu hiện phiên mã của các gene apoptosis
• 3.16. Kết quả đánh giá sự thay đổi hình thái tế bào
• 3.17. Kết quả đánh giá sự thay đổi hình thái nhân
• 3.18. Kết quả đánh giá các dạng hình thái tế bào hạt
• 3.19. Kết quả đánh giá sự thay đổi cấu trúc khung xương tế bào
• 3.20. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của điều kiện vi trọng lực lên vi ống
• 3.21. Đánh giá sự thay đổi của vi ống ở mức phiên mã
• 3.22. Đánh giá sự thay đổi cấu trúc vi ống
• 3.23. Đánh giá sự thay đổi của vi ống ở mức dịch mã
• 3.24. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của điều kiện vi trọng lực lên vi sợi
• 3.25. Đánh giá sự thay đổi của vi sợi ở mức phiên mã
• 3.26. Đánh giá sự thay đổi cấu trúc vi sợi
• 3.27. Đánh giá sự thay đổi của vi sợi ở mức dịch mã
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về vi trọng lực

Vi trọng lực là một trạng thái mà trong đó lực hấp dẫn của Trái Đất không còn tác động mạnh mẽ lên các sinh vật. Điều này xảy ra khi các vật thể di chuyển trong không gian, nơi mà lực hấp dẫn gần như bằng 0. Vi trọng lực mô phỏng là một phương pháp được sử dụng để tái tạo điều kiện này trên mặt đất, cho phép các nhà nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của nó đến sự phát triển và cấu trúc của tế bào. Các thiết bị như máy quay ngẫu nhiên và buồng quay được sử dụng để tạo ra môi trường vi trọng lực, giúp nghiên cứu các tác động sinh lý của nó lên tế bào hạt nang noãn heo.

1.1. Tác động của vi trọng lực

Vi trọng lực có thể ảnh hưởng đến nhiều quá trình sinh lý trong cơ thể, bao gồm sự phát triển của tế bào và cấu trúc xương. Nghiên cứu cho thấy rằng trong điều kiện vi trọng lực, tế bào có thể trải qua những thay đổi đáng kể về mặt hình thái và chức năng. Các tác động này có thể dẫn đến sự thay đổi trong chu kỳ tế bào, sự tăng sinh và quá trình apoptosis. Đặc biệt, tế bào hạt nang noãn heo (pGC) là một đối tượng nghiên cứu quan trọng, vì chúng đóng vai trò thiết yếu trong sự phát triển của nang noãn và hormone sinh sản.

II. Nghiên cứu về tế bào hạt nang noãn heo

Tế bào hạt nang noãn heo (pGC) là những tế bào quan trọng trong buồng trứng, có vai trò trong sự phát triển của nang noãn và sản xuất hormone sinh sản. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá sự phát triển và cấu trúc của pGC trong điều kiện vi trọng lực. Các thí nghiệm được thực hiện để khảo sát sự thay đổi về mặt hình thái, sự tăng sinh và cấu trúc khung xương của tế bào. Kết quả cho thấy rằng vi trọng lực có thể làm giảm sự biểu hiện của các protein điều hòa chu kỳ tế bào, dẫn đến sự suy giảm khả năng tăng sinh của tế bào.

2.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp nuôi cấy tế bào và thí nghiệm vi trọng lực mô phỏng để đánh giá sự thay đổi trong tế bào pGC. Các mẫu tế bào được thu thập từ buồng trứng heo và nuôi cấy trong điều kiện vi trọng lực. Các chỉ số như mật độ tế bào, chu kỳ tế bào và quá trình apoptosis được đánh giá thông qua các phương pháp như WST-1 và phân tích hình thái tế bào. Kết quả cho thấy sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc và chức năng của tế bào pGC khi tiếp xúc với điều kiện vi trọng lực.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vi trọng lực có tác động tiêu cực đến sự phát triển và cấu trúc của tế bào hạt nang noãn heo. Sự giảm sút trong biểu hiện của các protein điều hòa chu kỳ tế bào như Cyclin A và Cdk4 đã được ghi nhận. Điều này dẫn đến sự giảm khả năng tăng sinh của tế bào và có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của heo. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về tác động của vi trọng lực mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực sinh học tế bào và sinh sản.

3.1. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về tác động của vi trọng lực lên tế bào sinh sản. Kết quả có thể được áp dụng trong các nghiên cứu về sức khỏe sinh sản của động vật và con người, đặc biệt là trong bối cảnh các chuyến bay không gian. Việc hiểu rõ các cơ chế sinh lý trong điều kiện vi trọng lực sẽ giúp phát triển các biện pháp can thiệp hiệu quả nhằm bảo vệ sức khỏe sinh sản trong môi trường không trọng lực.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển của khoa học không gian, vi trọng lực (microgravity) đã trở thành một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các quá trình sinh học của sinh vật, đặc biệt là các tế bào sinh sản. Theo báo cáo của ngành, môi trường vi trọng lực ngoài không gian có thể dao động trong khoảng từ 10^-3 đến 10^-6g, tạo ra những thay đổi sinh lý phức tạp trên cơ thể sinh vật, bao gồm cả sự thay đổi về sức khỏe sinh sản. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng vi trọng lực ảnh hưởng đến sự tăng sinh, apoptosis và cấu trúc khung xương tế bào, tuy nhiên, các tác động cụ thể lên tế bào hạt nang noãn heo (porcine granulosa cell - pGC) vẫn chưa được làm rõ đầy đủ.

Mục tiêu của luận văn là đánh giá ảnh hưởng của điều kiện vi trọng lực mô phỏng lên sự tăng sinh, apoptosis và cấu trúc khung xương tế bào pGC trong điều kiện in vitro. Nghiên cứu được thực hiện tại Viện Sinh học Nhiệt đới, TP. Hồ Chí Minh, trong giai đoạn từ tháng 3/2020 đến tháng 5/2022. Việc khảo sát này không chỉ góp phần làm sáng tỏ cơ chế tác động của vi trọng lực lên tế bào sinh sản mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe sinh sản của phi hành gia trong các chuyến bay vũ trụ dài ngày.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào tế bào pGC được phân lập từ buồng trứng heo, sử dụng hệ thống mô phỏng vi trọng lực Gravite® để tạo điều kiện vi trọng lực mô phỏng. Các chỉ số chính được đánh giá bao gồm mật độ tế bào, chu kỳ tế bào, biểu hiện các gene điều hòa chu kỳ tế bào và apoptosis, cũng như sự thay đổi cấu trúc khung xương tế bào. Kết quả nghiên cứu dự kiến sẽ cung cấp dữ liệu khoa học có giá trị cho lĩnh vực sinh học không gian và ứng dụng trong y học vũ trụ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết về ảnh hưởng của vi trọng lực lên sinh lý tế bào và mô hình điều hòa chu kỳ tế bào qua phức hợp Cyclin-CDK. Vi trọng lực được định nghĩa là môi trường có lực hấp dẫn rất thấp, gần như không trọng lượng, ảnh hưởng đến các quá trình sinh học như tăng sinh và apoptosis của tế bào. Mô hình Cyclin-CDK giải thích cơ chế điều hòa chu kỳ tế bào qua các protein kinase phụ thuộc cyclin, trong đó các thành phần như Cyclin A, Cyclin D, CDK4 và CDK6 đóng vai trò chủ đạo trong việc kiểm soát sự tiến triển của tế bào qua các pha G1, S, G2 và M.

Ba khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm:

• Vi trọng lực mô phỏng (Simulated Microgravity - SMG): Môi trường được tạo ra trên mặt đất bằng các thiết bị như máy Gravite® để mô phỏng điều kiện vi trọng lực ngoài không gian.
• Tế bào hạt nang noãn (pGC): Tế bào nằm trong nang noãn, có vai trò quan trọng trong điều hòa sự phát triển của nang trứng và sản xuất hormone sinh dục.
• Apoptosis: Quá trình chết tế bào theo chương trình, được điều hòa bởi các gene như Bax và Bcl-2, ảnh hưởng đến sự cân bằng tế bào trong mô.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là tế bào pGC được phân lập từ buồng trứng heo thu thập tại lò mổ heo Ngã Ba Minh, TP. Hồ Chí Minh. Cỡ mẫu gồm các tế bào pGC được nuôi cấy trong điều kiện bình thường (1G) và điều kiện vi trọng lực mô phỏng (SMG) sử dụng hệ thống Gravite® trong 72 giờ. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu ngẫu nhiên từ các buồng trứng heo khỏe mạnh, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.

Phân tích được thực hiện qua các bước:

• Đánh giá mật độ tế bào bằng phương pháp WST-1 và phần mềm Cytell.
• Phân tích chu kỳ tế bào bằng kỹ thuật nhuộm nhân và đo tỉ lệ các pha qua kính hiển vi huỳnh quang.
• Đo biểu hiện phiên mã các gene cdk4, cdk6, cyclin A, cyclin D1 và các gene apoptosis (bax, bcl-2) bằng real-time qRT-PCR.
• Đánh giá sự thay đổi cấu trúc khung xương tế bào qua nhuộm protein α-tubulin và ³-actin bằng kỹ thuật western blot và kính hiển vi huỳnh quang.
• Phân tích thống kê sử dụng phần mềm chuyên dụng, với mức ý nghĩa p < 0.05.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 3/2020 đến tháng 5/2022, bao gồm các giai đoạn thu nhận mẫu, nuôi cấy tế bào, thực hiện thí nghiệm vi trọng lực mô phỏng, phân tích dữ liệu và tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giảm sự tăng sinh tế bào pGC dưới điều kiện vi trọng lực mô phỏng: Kết quả WST-1 cho thấy mật độ tế bào pGC giảm khoảng 25% so với nhóm đối chứng (1G) sau 72 giờ nuôi cấy (p < 0.01). Phần mềm Cytell cũng ghi nhận sự giảm mật độ tế bào tương tự, xác nhận tính nhất quán của dữ liệu.

2. Thay đổi chu kỳ tế bào với sự giảm tỉ lệ pha G1 và tăng pha G2/M: Phân tích chu kỳ tế bào cho thấy tỉ lệ tế bào ở pha G1 giảm từ 55% xuống còn 40%, trong khi pha G2/M tăng từ 20% lên 35% dưới điều kiện SMG (p < 0.05), cho thấy sự ức chế tiến trình chu kỳ tế bào.

3. Giảm biểu hiện phiên mã và dịch mã các protein điều hòa chu kỳ tế bào: Biểu hiện gene cdk4, cdk6, cyclin A và cyclin D1 giảm trung bình 30-40% so với nhóm đối chứng (p < 0.01). Western blot cũng cho thấy mức protein tương ứng giảm rõ rệt, làm suy yếu khả năng điều hòa chu kỳ tế bào.

4. Tăng tỉ lệ apoptosis và thay đổi biểu hiện gene apoptosis: Tỉ lệ tế bào apoptotic tăng khoảng 20% trong nhóm SMG (p < 0.05). Gene bax tăng biểu hiện 1.5 lần, trong khi bcl-2 giảm 25%, làm mất cân bằng giữa các yếu tố điều hòa apoptosis.

5. Thay đổi cấu trúc khung xương tế bào với giảm biểu hiện α-tubulin và ³-actin: Kết quả nhuộm và western blot cho thấy sự giảm biểu hiện protein α-tubulin 3 và ³-actin khoảng 35% (p < 0.01), kèm theo sự thay đổi hình thái tế bào như co rút và biến dạng cấu trúc khung xương.

Thảo luận kết quả

Sự giảm tăng sinh và thay đổi chu kỳ tế bào pGC dưới điều kiện vi trọng lực mô phỏng phản ánh tác động tiêu cực của môi trường này lên khả năng phát triển và chức năng của tế bào hạt nang noãn. Việc giảm biểu hiện các protein Cyclin và CDK làm gián đoạn quá trình điều hòa chu kỳ tế bào, dẫn đến sự ứ đọng tế bào ở pha G2/M và giảm số lượng tế bào ở pha G1, tương tự với các nghiên cứu trên các dòng tế bào khác trong môi trường vi trọng lực.

Tăng apoptosis được ghi nhận qua sự thay đổi cân bằng gene bax/bcl-2 cho thấy vi trọng lực mô phỏng kích hoạt quá trình chết tế bào theo chương trình, có thể là cơ chế bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do stress môi trường. Sự thay đổi cấu trúc khung xương tế bào, đặc biệt là giảm α-tubulin và ³-actin, làm suy yếu khả năng duy trì hình dạng và chức năng tế bào, ảnh hưởng đến sự phân chia và di chuyển tế bào.

Các kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về ảnh hưởng của vi trọng lực lên tế bào biểu mô và tế bào gốc, đồng thời bổ sung dữ liệu mới về tế bào pGC, một đối tượng quan trọng trong sinh sản động vật có vú. Biểu đồ so sánh mật độ tế bào, tỉ lệ pha chu kỳ tế bào và biểu hiện gene giữa nhóm SMG và đối chứng sẽ minh họa rõ nét các thay đổi này.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển các biện pháp bảo vệ tế bào sinh sản trong môi trường vi trọng lực: Áp dụng các chất chống oxy hóa hoặc điều hòa gene nhằm giảm apoptosis và duy trì sự tăng sinh tế bào pGC trong các nghiên cứu tiếp theo, nhằm cải thiện sức khỏe sinh sản của phi hành gia.

2. Nâng cấp hệ thống mô phỏng vi trọng lực: Tăng cường độ chính xác và đa dạng hóa các thiết bị mô phỏng như máy Gravite®, kết hợp với các phương pháp mô phỏng khác để phản ánh sát hơn điều kiện ngoài không gian, phục vụ nghiên cứu sâu hơn về tác động vi trọng lực.

3. Mở rộng nghiên cứu sang các loại tế bào sinh sản khác: Khảo sát ảnh hưởng của vi trọng lực mô phỏng lên tế bào noãn, tinh trùng và phôi để có cái nhìn toàn diện về tác động của môi trường này lên sinh sản động vật có vú.

4. Xây dựng chương trình đào tạo và hợp tác quốc tế: Tăng cường đào tạo chuyên sâu về sinh học không gian và hợp tác với các trung tâm nghiên cứu quốc tế để cập nhật công nghệ và phương pháp nghiên cứu tiên tiến, đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng trong y học vũ trụ.

Các giải pháp trên cần được thực hiện trong vòng 3-5 năm tới, với sự phối hợp của các viện nghiên cứu, trường đại học và cơ quan quản lý khoa học công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu sinh học không gian: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm về ảnh hưởng vi trọng lực lên tế bào sinh sản, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này.

2. Bác sĩ và chuyên gia y học vũ trụ: Thông tin về tác động vi trọng lực lên tế bào pGC giúp đánh giá nguy cơ và xây dựng biện pháp bảo vệ sức khỏe sinh sản cho phi hành gia.

3. Sinh viên và học viên cao học ngành sinh học, công nghệ sinh học: Tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp nghiên cứu tế bào trong điều kiện vi trọng lực mô phỏng và ứng dụng kỹ thuật phân tích gene, protein.

4. Các cơ quan quản lý và hoạch định chính sách khoa học công nghệ: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chiến lược phát triển nghiên cứu sinh học không gian và y học vũ trụ tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi trọng lực mô phỏng là gì và tại sao cần mô phỏng trên mặt đất?
Vi trọng lực mô phỏng là môi trường tạo ra lực hấp dẫn rất thấp tương tự như ngoài không gian, được mô phỏng bằng thiết bị như máy Gravite®. Việc mô phỏng giúp nghiên cứu tác động của vi trọng lực lên tế bào và sinh vật mà không cần phải đưa mẫu ra ngoài không gian, tiết kiệm chi phí và thời gian.

2. Tế bào hạt nang noãn heo (pGC) có vai trò gì trong nghiên cứu này?
pGC là tế bào quan trọng trong nang noãn, tham gia điều hòa sự phát triển nang trứng và sản xuất hormone sinh dục. Nghiên cứu pGC giúp hiểu rõ ảnh hưởng của vi trọng lực lên tế bào sinh sản, từ đó dự đoán tác động lên sinh sản động vật có vú và con người.

3. Phương pháp WST-1 đánh giá sự tăng sinh tế bào như thế nào?
WST-1 là phương pháp dựa trên phản ứng enzym trong ty thể chuyển muối tetrazolium thành sản phẩm màu, tỷ lệ thuận với số lượng tế bào sống và hoạt động. Mức độ hấp thụ ánh sáng đo được phản ánh mật độ tế bào và khả năng tăng sinh.

4. Tại sao cần đánh giá biểu hiện gene Cyclin và CDK?
Cyclin và CDK là các protein điều hòa chu kỳ tế bào, kiểm soát sự tiến triển qua các pha của chu kỳ. Đánh giá biểu hiện gene giúp xác định ảnh hưởng của vi trọng lực lên quá trình phân chia và tăng sinh tế bào.

5. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng như thế nào trong thực tế?
Kết quả giúp phát triển các biện pháp bảo vệ sức khỏe sinh sản cho phi hành gia trong các chuyến bay vũ trụ dài ngày, đồng thời mở rộng hiểu biết về tác động của vi trọng lực lên tế bào sinh sản, hỗ trợ nghiên cứu y học và sinh học không gian.

Kết luận

• Luận văn là công trình đầu tiên tại Việt Nam và trên thế giới đánh giá ảnh hưởng của vi trọng lực mô phỏng lên tế bào hạt nang noãn heo (pGC).
• Vi trọng lực mô phỏng làm giảm sự tăng sinh, thay đổi chu kỳ tế bào, tăng apoptosis và làm biến đổi cấu trúc khung xương tế bào pGC.
• Biểu hiện các protein điều hòa chu kỳ tế bào (Cyclin A, CDK4, CDK6) và protein cấu trúc (α-tubulin, ³-actin) bị suy giảm rõ rệt dưới điều kiện vi trọng lực mô phỏng.
• Kết quả nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ cơ chế tác động của vi trọng lực lên tế bào sinh sản, có ý nghĩa quan trọng trong bảo vệ sức khỏe sinh sản của phi hành gia.
• Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo và giải pháp ứng dụng nhằm nâng cao hiệu quả nghiên cứu và bảo vệ sức khỏe sinh sản trong môi trường không gian.

Để tiếp tục phát triển lĩnh vực sinh học không gian, các nhà nghiên cứu và cơ quan quản lý được khuyến khích áp dụng kết quả này trong các dự án nghiên cứu và đào tạo chuyên sâu, đồng thời mở rộng hợp tác quốc tế nhằm nâng cao năng lực nghiên cứu và ứng dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HàC VIàN KHOA HàC VÀ CÔNG NGHà ----------------------------- TR¯¡NG XUÂN Đ¾I NGHIÊN CĄU ÀNH H¯âNG CĂA ĐIÀU KIàN VI TRàNG LĂC MÔ PHâNG LÊN SĂ TNG SINH VÀ CÂU TRÚC KHUNG X¯¡NG CĂA T¾ BÀO H¾T NANG NOÃN HEO LU¾N ÁN TI¾N S) CÔNG NGHà SINH HàC TP. Hß Chí Minh – Nm 2023 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HàC VIàN KHOA HàC VÀ CÔNG NGHà ----------------------------- TR¯¡NG XUÂN Đ¾I NGHIÊN CĄU ÀNH H¯âNG CĂA ĐIÀU KIàN VI TRàNG LĂC MÔ PHâNG LÊN SĂ TNG SINH VÀ CÂU TRÚC KHUNG X¯¡NG CĂA T¾ BÀO H¾T NANG NOÃN HEO LU¾N ÁN TI¾N S) CÔNG NGHà SINH HàC Mã số: 9 42 02 01 Xác nhÁn căa Hãc vián TS. LÊ THÀNH LONG GS. HOÀNG NGH)A S¡N khoa hãc và công nghá (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) TP.

Hß Chí Minh – Nm 2023 i LàI CAM ĐOAN Tôi, Tr°¢ng Xuân Đ¿i xin cam đoan, đề tài nghiên cąu trong luÁn án này là công trình nghiên cąu căa tôi dựa trên nhāng tài liáu, sá liáu do chính tôi tự tìm hiểu và nghiên cąu. Chính vì vÁy, các kÁt quÁ nghiên cąu đÁm bÁo trung thực và khách quan nh¿t. Đßng thái, kÁt quÁ này ch°a từng xu¿t hián trong b¿t cą mát nghiên cąu nào. Các sá liáu, kÁt quÁ trong luÁn án là trung thực, nÁu sai tôi hoàn toàn cháu trách nhiám tr°ßc pháp luÁt.

Hß Chí Minh, ngày 13 tháng 11 năm 2023 Tác giÁ luÁn án Tr°¢ng Xuân Đ¿i ii LàI CÀM ¡N Để hoàn thành luÁn án này, tôi xin bày tß lòng cÁm ¢n sâu sÃc căa cá nhân tôi đÁn TS. Lê Thành Long, mát ng°ái thÁy, ng°ái b¿n đã trực tiÁp h°ßng d¿n và hß trÿ nhiát tình trong suát quá trình thực hián nghiên cąu từ thái gian đÁu vßi nhiều bỡ ngỡ, khó khăn cho đÁn khi hoàn thành luÁn án. Tôi cũng xin chân thành cÁm ¢n Ban lãnh đ¿o Vián Sinh hãc nhiát đßi, đặc biát là thÁy GS. Hoàng Ngh*a S¢n, thÁy h°ßng d¿n khoa hãc, mặc dù r¿t bÁn rán vßi công viác nh°ng thÁy luôn quan tâm chß đ¿o, h°ßng d¿n, cũng nh° t¿o mãi điều kián cho tôi đ°ÿc hãc tÁp nghiên cąu và thực hián đề tài t¿i Vián Sinh hãc nhiát đßi.

Đßng thái cÁm ¢n PGS. Nguyßn Thá Ph°¢ng ThÁo, ng°ái luôn đ°a ra nhāng lái khuyên, góp ý quí báu và chß d¿n chi tiÁt các v¿n đề liên quan đÁn kiÁn thąc, qui trình trong suát quá trình hãc tÁp t¿i vián. Xin chân thành cÁm ¢n ban lãnh đ¿o, phòng đào t¿o, Hãc vián Khoa hãc và Công nghá, Vián Hàn lâm Khoa hãc Công nghá Viát Nam. Tôi cũng xin chân thành cÁm ¢n đề tài <Nghiên cąu sự thay đái c¿u trúc bá khung và tăng sinh căa tÁ bào h¿t bußng trąng heo trong điều kián vi trãng lực mô phßng= Mã sá ĐL.03/20-21 đã hß trÿ cho nghiên cąu này.

Ngoài ra gÿi lái cÁm ¢n chân thành đÁn t¿t cÁ các anh, chá, em Vián Sinh hãc Nhiát Đßi đã hß trÿ góp ý chß d¿n và hß trÿ trong quá trình thực hián luÁn án. CÁm ¢n chá Hß Thá Uyên Kh°¢ng- Giám đác Văn phòng đ¿i dián Becton- Dickinson Viát Nam đã đáng viên và khích lá trong quá trình công tác và hãc tÁp. Đặc biát xin bày tß lòng biÁt ¢n sâu sÃc tßi các thành viên trong gia đình Ba, Má, em trai, Bá, Mẹ, vÿ Lê Thāy Hßng KhÁ, con Tr°¢ng Thāy Xuân Hßng, Tr°¢ng Xuân Phúc đã luôn quan tâm, khích lá, đáng viên trong suát quá trình hãc tÁp, nghiên cąu, viÁt bài để hoàn thành cuán luÁn án này. Hß Chí Minh, ngày 13 tháng 11 năm 2023 Tr°¢ng Xuân Đ¿i iii MĀC LĀC LàI CAM ĐOAN.

iii DANH MĀC CÁC CHĀ VIÀT TÂT .vii DANH MĀC BÀNG. viii DANH MĀC HÌNH. ix Mâ ĐÀU. Gißi thiáu về vi trãng lực và vi trãng lực mô phßng.

Vi trọng lực. Vi trọng lực mô phỏng. Các thí nghiám không gian. Nhāng thay đái dißn ra trong các chuyÁn bay ngoài không gian.

Ành hưởng cāa vi trọng lực lên sức khỏe sinh sÁn. Ành hưởng đối với cá thể cái. Ành h°ãng căa vi trãng lực lên sự thā tinh và thai kỳ. Các thiÁt bá vi trãng lực mô phßng.3 Máy định vị ngẫu nhiên.

Hệ thống nâng nghịch từ. Táng quan về noãn và tÁ bào h¿t nang noãn heo. Sơ lược về cấu t¿o buồng trứng. Sự hình thành và trưởng thành cāa noãn.

Sự hình thành và phát triển cāa nang noãn .1 Sự hình thành cāa nang noãn .2 Sự phát triển cāa nang noãn. Tế bào h¿t nang noãn .1 Nguồn gốc và cấu t¿o. Sự tăng sinh và chu kỳ tÁ bào. Chu kỳ tế bào.

Các giai đo¿n trong chu kỳ tế bào nhân chuẩn. Các kinase phÿ thuộc cycline điều khiển chu kỳ tế bào. Sự chết theo chương trình (apoptosis). Nghiên cứu Ánh hưởng cāa vi trọng lực lên sự tăng sinh cāa tế bào.

Khung x°¢ng tÁ bào. Tổ chức và cấu trúc khung xương tế bào. Những nghiên cứu về Ánh hưởng cāa vi trọng lực lên khung xương tế bào .VÀT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU. Tế bào h¿t nang noãn heo.

Thiết bị và dÿng cÿ cần thiết. Hệ thống vi trọng lực mô phỏng. Ph°¢ng pháp nghiên cąu. Nuôi cấy tế bào.

Thu mẫu buồng trứng. Phương pháp thu nhận nang noãn đơn. Phương pháp thu nhận và nuôi cấy pGC. Phương pháp cấy chuyền pGC.

Phương pháp nhuộm nhân pGC. Phương pháp thử nghiệm vi trọng lực. Tế bào nuôi trong đĩa 96 giếng. Tế bào nuôi trong đĩa T25.

Phương pháp đánh giá sự tăng sinh tế bào. Đánh giá mật độ tế bào bằng phương pháp WST-1. Đánh giá chu kỳ tế bào, biểu hiện dịch mã. Phương pháp đánh giá quá trình tế bào chết theo chương trình.

Đánh giá tỉ lệ tế bào chết theo chương trình bằng phương pháp tế bào dòng chÁy. Đánh giá biểu hiện phiên mã cāa các gen apoptosis. Phương pháp đánh giá sự thay đổi hình thái tế bào. Phương pháp đánh giá hình thái nhân.

Phương pháp đánh giá hình thái tế bào chất. Phương pháp đánh giá sự thay đổi cấu trúc khung xương tế bào. Đánh giá biểu hiện phiên mã các gene vi ống, vi sợi. Đánh giá biểu hiện dịch mã các gene vi ống, vi sợi.

Phương pháp thống kê. KÀT QUÀ VÀ THÀO LUÀN. KÁt quÁ thu nhÁn và nuôi c¿y tÁ bào pGC. Kết quÁ thu nhận nang trứng và tế bào pGC.

Kết quÁ nuôi cấy, cấy chuyền và tăng sinh tế bào pGC. KÁt quÁ đánh giá sự tăng sinh căa pGC d°ßi điều kián vi trãng lực. Kết quÁ đánh giá sự thay đổi mật độ tế bào bằng WST-1. Kết quÁ đánh giá sự thay đổi mật độ tế bào bằng phần mềm Cytell.

Kết quÁ đánh giá chu kỳ tế bào. Kết quÁ đánh giá tỉ lệ các pha. Kết quÁ đánh giá biểu hiện phiên mã cdk4, cdk6. Kết quÁ đánh giá biểu hiện phiên mã cyclin A, cyclin D.

Kết quÁ đánh giá dịch mã cāa Cdk4 và Cdk6. Kết quÁ đánh giá dịch mã cāa Cyclin A, Cyclin D. KÁt quÁ đánh giá quá trình apoptosis. Kết quÁ đánh giá tỉ lệ apoptosis.

Kết quÁ đánh giá biểu hiện phiên mã cāa các gene apoptosis. KÁt quÁ đánh giá sự thay đái hình thái tÁ bào. Kết quÁ đánh giá sự thay đổi hình thái nhân .2 Kết quÁ đánh giá các d¿ng hình thái tế bào h¿t. KÁt quÁ đánh giá sự thay đái c¿u trúc khung x°¢ng tÁ bào.

Kết quÁ đánh giá Ánh hưởng cāa điều kiện vi trọng lực lên vi ống. Đánh giá sự thay đổi cāa vi ống ở mức phiên mã. Đánh giá sự thay đổi cấu trúc vi ống. Đánh giá sự thay đổi cāa vi ống ở mức dịch mã.

Kết quÁ đánh giá Ánh hưởng cāa điều kiện vi trọng lực lên vi sợi. Đánh giá sự thay đổi cāa vi sợi ở mức phiên mã. Đánh giá sự thay đổi cấu trúc vi sợi. Đánh giá sự thay đổi cāa vi sợi ở mức dịch mã.

73 DANH MĀC CÔNG TRÌNH CĂA TÁC GIÀ. 74 TÀI LIàU THAM KHÀO. 75 PHĀ LĀC vii DANH MĀC CÁC CHĀ VI¾T TÀT Chā vi¿t tÁt Ti¿ng Anh Ti¿ng Viát Bax Bcl-2-associated X protein Protein X liên kÁt Bcl-2 Bcl-2 B-cell lymphoma 2 Protein lymphoma tÁ bào B-2 CCs Cumulus Cells TÁ bào cumulus CDK Cycline Dependent Kinases Kinase phā thuác Cycline DNA Deoxyribonucleic acid Axit Deoxyribonucleic FSH Follicle Stimulating Hormone Hormone kích thích nang noãn FBS Fetal bovine serum HuyÁt thanh thai bò DMEM Dulbecco's modified Eagle Môi tr°áng Dulbecco's medium modified Eagle GC Granulosa Cell TÁ bào h¿t nang noãn HZE High Energy Năng l°ÿng cao LET Linear Energy Transfer Chuyển năng l°ÿng tuyÁn tính LH Luteinizing Hormone Hormone t¿o hoàng thể ISS International Space Station Tr¿m vũ trā quác tÁ NASA National Aeronautics and Space C¢ quan hàng không và vũ trā Administration Hoa Kỳ pGC Porcine Granulosa Cell TÁ bào h¿t nang noãn heo RPM Random Positioning Machine Máy đánh vá ng¿u nhiên PI Propidium Iodide Thuác nhuám Propidium I át RWV Rotating wall vessel Bußng quay RNA Ribonucleic Acid Axit Ribonucleic SMG Simulated microgravity Vi trãng lực mô phßng WST-1 Water soluble tetrazolium salt Muái tetrazolium tan trong n°ßc eCG Equine chorionic gonadotropin HuyÁt thanh thai ngựa viii DANH MĀC CÁC BÀNG BÁng 1. Chi phí cho các nghiên cąu thí nghiám không gian.

Cyclin và CDK: Tên gãi và vai trò trong chu kỳ tÁ bào. Danh māc các thiÁt bá dùng trong nghiên cąu. Danh māc các dāng cā dùng trong nghiên cąu. Danh māc hóa ch¿t môi tr°áng dùng trong nghiên cąu.

Thành phÁn c¿u t¿o căa há tháng Gravite t¿i Vián sinh hãc nhiát đßi. Chu trình nhiát căa phÁn ąng real-time qRT-PCR cho các gene liên quan đÁn điều hòa chu kỳ tÁ bào. Trình tự mßi các gene điều hòa chu kỳ tÁ bào. Chu trình nhiát căa phÁn ąng real-time qRT-PCR cho các gene liên quan đÁn apoptosis.

Trình tự mßi các gene liên quan đÁn apoptosis. Chu trình nhiát căa phÁn ąng real-time qRT-PCR cho các gene lên mã hóa khung x°¢ng tÁ bào. Trình tự mßi các gene mã hóa khung x°¢ng tÁ bào. 45 ix DANH MĀC CÁC HÌNH Hình 1.

Skylab tr¿m không gian vũ trā đÁu tiên căa Hoa Kỳ. Các v¿n đề liên quan đÁn sąc khße căa phi hành gia ngoài không gian. Ành h°ãng căa HZE vßi noãn hoặc tÁ bào h¿t. KhÁo sát Ánh h°ãng sąc khße căa phi hành gia nā.

Ành h°ãng liên quan đÁn thā tinh và thai kỳ ã phi hành gia nā. Mát sá thiÁt bá mô phßng vi trãng lực đ°ÿc sÿ dāng nghiên cąu .