CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 SƠ LƯỢC VỀ CƠ QUAN SINH DỤC NAM Cơ quan sinh dục nam được chia làm hai phần, phần ngoài bao gồm bìu và dương vật còn phần trong bao gồm các tuyến sinh dục sản xuất tinh trùng và các hormone sinh sản, các tuyến phụ như tuyến tiền liệt, túi tinh, tuyến hành – niệu đạo và các ống dẫn truyền tinh cùng với chất tiết từ các tuyến [20].1 iải phẫu phần trong của hệ sinh dục ở nam giới [20] 1. Cấu tạo và chức năng tinh hoàn Tinh hoàn là cơ quan sinh dục chính ở nam giới, vừa thực hiện được chức năng sinh sản, vừa thực hiện được chức năng nội tiết. Tinh hoàn thường được chứa trong bìu, nơi có nhiệt độ lý tưởng cho quá trình sinh tinh (thấp hơn nhiệt độ trung tâm của cơ thể từ 1 – 2OC) [20]. người trưởng thành, m i tinh hoàn nặng khoảng 20 g, dài 4,5 cm, rộng 2,5 cm.
Thường có 4 lớp theo thứ tự từ ngoài vào trong bao gồm: (1) lớp phúc mạc tạng (visceral tunica vaginalis), (2) lớp bao trắng (the tunica albuginea), (3) lớp bao mạch (the tunica vasculosa) và (4) nhu mô tinh hoàn (testicular parenchyma). Trong đó, lớp bao trắng chứa các tế bào cơ trơn giúp tinh hoàn co rút và tác động lên dòng chảy động mạch trong 4 tinh hoàn [20], [10]. Bên cạnh đó, lớp bao trắng còn tạo thành trung thất tinh hoàn – nơi đi qua của các ống dẫn. Các trung thất này chia m i tinh hoàn thành 250 thùy dạng hình nón với hai thành phần chính: Mô ống tinh hoàn và mô liên kết [10].
Mô ống tinh hoàn chiếm khoảng 0% thể tích tinh hoàn, nằm cuộn xoắn trong các phân thùy, là nơi trực tiếp sản sinh ra các tinh trùng. Đây được xem là nơi thực hiện chức năng ngoại tiết của tinh hoàn. Còn lại là mô liên kết nằm ngoài các ống sinh tinh, chiếm khoảng 20%, chứa các mạch máu thần kinh và các tế bào kẽ Leydig thực hiện chức năng nội tiết, cụ thể là tổng hợp hormon sinh dục nam, testosteron [9].2: Tinh hoàn và ống sinh tinh[20] 1. Cấu tạo ống sinh tinh M i tinh hoàn có từ 400 – 600 ống sinh tinh với chiều dài m i ống từ 30 – 80 cm và đường kính từ 150 – 200 μm.
Các ống sinh tinh uốn lượn tạo thành các vòng cung và cùng đổ vào mạng lưới tinh hoàn. Cứ từ 1 – 3 ống sinh tinh gộp lại sẽ tạo thành một thùy. Các thùy phân cách nhau bởi các vách xơ. Trong một thùy, ở giữa các ống sinh tinh là tổ chức liên kết lỏng lẻo chứa các mạch máu thần kinh và các tế bào Leydig (tế bào kẽ).
M i ống sinh tinh thường gồm 3 cấu trúc: (1) màng đáy đóng vai trò ngăn cách lớp biểu mô sinh tinh và lớp mô liên 5 kết, (2) lớp biểu mô sinh tinh cấu taọ từ các tế bào dòng tinh và các tế bào Sertoli có chức năng cung cấp chất dinh dưỡng và điều hòa sự phát triển của tế bào mầm; tại đây các tế bào mầm chèn chặt vào đáy của cấu trúc lõm ở tế bào Sertoli và thực hiện phân bào đẳng nhiễm để tạo thành tinh nguyên bào và cuối cùng là (3) hàng rào máu tinh hoàn ngăn chặn sự khuếch tán tự do của các dịch từ ống sinh tinh đi vào máu [10]. Quá trình sinh tinh uá trình sản xuất tinh trùng diễn ra liên tục trong lòng ống sinh tinh của tinh hoàn khi dậy thì đến cuối đời của người đàn ông. uá trình sinh tinh diễn ra trong khoảng 42 – 76 ngày và tạo ra được hàng trăm triệu tinh trùng m i ngày [46]. uá trình này có thể chia thành hai giai đoạn: Giai đoạn tạo tinh trùng và giai đoạn biệt hóa tinh trùng.
chuột, quá trình này được chia thành 14 giai đoạn và trải qua khoảng 60 ngày [51]. Giai đoạn tạo tinh trùng: uá trình tạo tinh trùng bao gồm sự nguyên phân và giảm phân của các tế bào mầm sinh dục. uá trình này chuẩn bị từ 4 – 6 tuần thai kì dưới tự tác động của tế bào Sertoli và tế bào Leydig. Từ lúc sinh đến 6 tháng tuổi,các tế bào mầm bắt đầu nguyên phân tạo thành các tinh nguyên bào lưỡng bội.
Có ba loại tinh nguyên bào: Tinh nguyên bào A đậm màu có hình vòm, nhỏ, nhân chứa nhiều chất dị nhiễm sắc. Tinh nguyên bào A đậm màu nguyên phân tạo thành hai tế bào giống nhau, một là tế bào dự trữ, còn lại là tinh nguyên bào A nhạt màu (do nhân có nhiều chất đồng nhiễm sắc hơn). Testosteron tác động làm tinh nguyên bào A nhạt màu nguyên phân tạo thành hai tinh nguyên bào B [10]. Khi cơ thể bước vào tuổi dậy thì, quá trình sinh tinh bắt đầu khi các tinh nguyên bào B tiến hành nguyên phân lần cuối tạo thành các tinh bào I.
Tinh bào I có bộ NST lưỡng bội trải qua giảm phân I, tạo thành các tinh bào II đơn bội. Các tinh bào II tiếp tục trải qua giảm phân II cho ra bốn tế bào đơn bội gọi là tiền tinh trùng. Các tiền tinh trùng này chưa có chức năng, không thể di động và có quá nhiều chất không cần thiết cho quá trình sinh sản. Chính vì thế, chúng bắt đầu biến đổi và biệt hóa thành tinh trùng hoàn chỉnh [10].
6 Giai đoạn biệt hóa tinh trùng: Các tiền tinh trùng là những tế bào tròn, đơn nhân, bào tương chứa nhiều lưới nội chất hạt, ty thể, thể olgi. uá trình tiền tinh trùng loại bỏ bào tương, sắp xếp lại bào quan, hình thành đuôi và thực hiện được chức năng gọi là quá trình phát triển và biệt hóa tinh trùng. Tinh trùng phát triển và biệt hóa qua bốn pha [10]: Pha Golgi: Thể golgi đóng gói những sản phẩm của lưới nội chất hạt là men hydrolytic tạo thành những hạt tiền thể cực đầu nằm về một phía của nhân, trung thể về phía đối diện. Một trung tử hình thành trục đuôi.
Pha mũ: Nhân cô đặc, túi thể cực đầu tăng kích thước đến cực đại gọi là thể cực đầu. Thể cực đầu chứa enzyme hydrolytic giúp tinh trùng xâm nhập vào trứng. Pha cực đầu: Tinh tử thay đổi hình dạng, NST xoắn chặt cực đại làm giảm thể tích nhân, nhân trở nên dài và dẹt. Phần đầu hướng về màng đáy và liên kết với các tế bào Sertoli, còn các siêu ống ở đối diện tiếp tục dài ra để hình thành đuôi tinh trùng.
Các ty thể tập trung thành vòng ở gốc đuôi tinh trùng để chuẩn bị cung cấp năng lượng cho tinh trùng di chuyển. Pha trưởng thành: Những phần bào tương dư thừa của tiền tinh trùng bị loại bỏ để hình thành nên tinh trùng hoàn chỉnh và phóng thích tinh trùng vào lòng ống sinh tinh. Các tế bào Sertoli thực bào và xử lí các sản phẩm loại bỏ đó của tinh trùng. Tinh trùng mới hình thành chưa thể di động để thực hiện chức năng.
Tinh trùng sau khi được hình thành sẽ đi vào lòng ống sinh tinh và đi đến mào tinh. Tại mào tinh, cấu trúc và khả năng di chuyển cũng như khả năng thụ tinh của tinh trùng được hoàn thiện hơn. Dọc theo Hình 1.3: Quá trình sinh tinh [25] ống mào tinh, nồng độ các chất điện giải và các chất phân tử lượng nhỏ bị thay đổi dần mức độ thẩm thấu. Một số protein 7 (như forward – motility protein, zona pellucida binding protein, yếu tố ổn định và ức chế thể cực đầu) do ống sinh tinh và mào tinh tiết ra được gắn vào màng tinh trùng để làm tăng khả năng thụ tinh của tinh trùng.
Phần đuôi tinh trùng được cấu tạo từ các vi ống và các ty thể sản sinh ra năng lượng giúp tinh trùng di chuyển [9]. Trong suốt quá trình hình thành và phát triển tinh trùng, tế bào chất của các tế bào mầm sinh dục sau nguyên phân và giảm phân không được phân chia hoàn toàn cho các tế bào. Chính vì vậy, giữa các tế bào sau khi được sinh ra sẽ nối tiếp nhau qua một cầu nối tế bào chất, tạo thành hợp bào. Hợp bào này được cung cấp chất dinh dưỡng từ bên ngoài hàng rào máu tinh hoàn nhờ tế bào Sertoli.
Các cầu nối tế bào chất này sẽ tồn tại cho đến khi tinh trùng biệt hóa xong và được giải phóng vào lòng ống sinh tinh [25]. Hình thái tinh trùng Tinh trùng điển hình có cấu trúc đặc biệt, nhỏ gọn và có thể di chuyển để thực hiện chức năng thụ tinh cho trứng. Tinh trùng người dài 65 μm, cấu trúc gồm hai phần: Phần đầu với nhân đơn bộ và phần đuôi giúp đẩy tinh trùng về phía trước [25], [10]. Phần đầu tinh trùng gồm nhân và thể đầu cực.
Bên trong thể đầu cực chứa enzyme thủy phân là hydrolytic. Khi tinh trùng tiếp xúc với trứng, phản ứng thể đầu cực diễn ra, đầu tinh trùng giải phóng enzyme làm lớp zona của noãn bị phân hủy. Từ đó, tinh trùng xâm nhập vào noãn bào. Trong phần đầu tinh trùng còn có một số protein giúp kết dính màng tinh trùng vào màng noãn bào [25].
Nhân tinh trùng mang bộ NST đơn bội. Trong suốt quá trình phát triển và biệt hóa tinh trùng cho đến khi tinh trùng gặp trứng, NST bên trong nhân được nén chặt lại để bảo toàn cấu trúc và chức năng của gen trên NST. 8 Phần đuôi tinh trùng được chia thành bốn đoạn: Cổ là trung tử gốc, đoạn giữa chứa nhiều ty thể, đoạn chính là phức hợp sợi trục có màng bao sợi và đoạn cuối chỉ có phức hợp sợi trục [10]. Phức hợp sợi trục ở đuôi tinh trùng có cấu tạo từ 2 vi ống đơn trung tâm, bao xung quanh là 9 vi ống đôi cách đều nhau.
Sự chuyển động đuôi tinh trùng được tạo ra nhờ các vi ống này trượt vào nhau. Tuy nhiên, các vi ống này lại dày đặc, cứng và không có tính đàn hồi. Vì thế, các vi ống này cần có sự thúc đẩy vận động Hình 1. 4: Cấu tạo tinh trùng [25] của dynein, một loại protein vận động có trong đuôi tinh trùng.
Các dynein này sử dụng năng lượng ATP do ty thể ở đoạn giữa tạo ra, giúp các vi ống trượt lên nhau, tạo ra chuyển động đuôi tinh trùng [25]. Những khiếm khuyết về hình thái tinh trùng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh trùng tham gia thụ tinh. Tổn thương phần đầu tinh trùng sẽ khiến tinh trùng liên kết kém với lớp zona của noãn bào. Những khuyết tật về đuôi tinh trùng như đuôi ngắn, không có đuôi hoặc gấp đuôi, hoặc không có dynein sẽ làm cho tinh trùng không thể di chuyển được [68].