Chỉ số phân mảnh DNA của tinh trùng nói lên được điều gì?

Một phân tích tinh dịch đồ cho phép đo nồng độ, sự chuyển động và hình thái tinh trùng, và được xem như một tiêu chuẩn vàng để xác định khả năng sinh sản của nam giới. Tuy nhiên, xét nghiệm này không cung cấp bất kỳ thông tin nào về cấu trúc di truyền của tinh trùng, đây là điều rất cần thiết cho sự phát triển phôi bình thường. Mức độ tổn thương DNA cao trong tế bào tinh trùng có thể là nguyên nhân gây vô sinh ở nam giới mà các xét nghiệm thông thường không thể phát hiện được.

Sự phân mảnh DNA của tinh trùng cao hơn rõ rệt ở nam giới bị vô sinh và cả ở nam giới có chỉ số tinh trùng kém. Điều đáng kinh ngạc hơn là ngay cả ở nam giới có tinh dịch đồ bình thường bị vô sinh không rõ nguyên nhân thì sự phân mãnh DNA của tinh trùng cũng rất cao.

Chỉ số phân mảnh DNA thường được biểu thị bằng %DFI (DNA fragmentation index: % tế bào tinh trùng có DNA  bị hư hỏng). Kết quả % DFI thường được chia làm 4 nhóm thống kê theo khả năng mang thai tự nhiên và mang thai nhờ phương pháp hỗ trợ sinh sản IUI (bơm tinh trùng vào tử cung):

• ≤ 15% DFI: độ toàn vẹn DNA của tinh trùng ở mức tốt đến rất tốt 
• > 15% đến < 25% DFI: độ toàn vẹn DNA của tinh trùng ở mức trung bình đến tốt 
• > 25% đến < 50% DFI: độ toàn vẹn DNA của tinh trùng kém
• ≥ 50% DFI: độ toàn vẹn DNA của tinh trùng rất kém 

Ngưỡng DFI > 25 % có ý nghĩa thống kê về tình trạng vô sinh của nam giới.

DFI càng cao thì thời gian thai kỳ càng rút ngắn và tỷ lệ sẩy thai càng cao. Theo y văn, khi DFI > 25%, bệnh nhân cần được giảm tỷ lệ DFI bằng can thiệp y tế hoặc thay đổi lối sống, hoặc áp dụng ngay IVF hay  ICSI  mà không tiến hành IUI để đạt tỷ lệ mang thai thành công cao nhất.

Phân mảnh DNA có thể xảy ra trong tinh hoàn, trong mào tinh và sau khi phóng tinh. Tuy nhiên mức độ phân mảnh lớn xảy ra trong giai đoạn tinh trùng ở trong mào tinh, và sau khi phóng tinh. Tổn thương này có thể do các yếu tố nội tại như apoptosis thất bại, tái tổ hợp bị khiếm khuyết, sự mất cân bằng protamine hoặc stress oxy hóa; hoặc cũng có thể do các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ tinh hoàn quá cao, điều kiện cất giữ tinh trùng sau phóng tinh, nhiễm trùng và phản ứng với thuốc hoặc tình trạng stress oxy hóa ở giai đoạn sau tinh hoàn,….

Tỷ lệ DFI tăng đi kèm với thất bại mang thai, lâu có thai, kết cục xấu sau khi bơm tinh trùng vào tử cung, phôi kém phát triển, tỷ lệ sẩy thai cao hơn và tăng nguy cơ mất thai sau khi thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) hay tiêm tinh trùng vào nội bào tương.

Mang thai tự nhiên và mang thai nhờ kỹ thuật hỗ trợ sinh sản IVF đều có thể xảy ra với sự phân mãnh DNA bất thường của tinh trùng, nhưng tỷ lệ phân mãnh DNA càng cao thì càng tăng nguy cơ sẩy thai, tăng các bất thường ở thai nhi và tăng tính nhạy cảm đối với với các bệnh ung thư ở trẻ em.

Nguyên nhân chính gây phân mãnh DNA của tinh trùng

Là do tình trạng stress oxy hóa bởi các gốc oxy tự do phản ứng (ROS). Tinh trùng người dễ bị tấn công bởi các gốc tự do và tạo ra sự phân mãnh DNA qua quá trình stress oxy hóa. Như đã nói ở trên, các tinh trùng có DNA bị phân mãnh vẫn có khả năng thụ tinh. Và hợp tử có một cơ hội để sửa chữa các tổn thương DNA do tinh trùng đưa vào trong noãn tại thời điểm ngay sau khi thụ tinh và trước khi quá trình phân bào nguyên nhiễm đầu tiên được bắt đầu.

Bất kỳ sự bất cập  nào trong quá trình sửa chữa và nhân đôi các nhân tố di truyền có thể đem lại những hậu quả nghiêm trọng cho phôi như ngưng phát triển hay sẩy thai. Bất kỳ thông tin di truyền được truyền đi lệch lạc qua lần phân chia đầu tiên của tế bào sẽ được nhân lên tiếp tục trong quá trình phát triển phôi thai và sẽ có tiềm năng tạo ra các đột biến gen ở thai nhi, tăng tính nhạy cảm đối với ung thư ở trẻ em và tác động sâu sắc đến sức khoẻ của con cháu.

Một nghiên cứu lớn của Thụy Điển dựa trên 1633 chu kỳ IVF hoặc ICSI cho thấy sự giảm tỷ lệ thụ tinh, chất lượng phôi và tỉ lệ sống sau sinh khi IVF sử dụng tinh trùng có độ phân mãnh DNA cao.

Các tinh tử đặc biệt dễ bị stress do oxy hóa vì khả năng phòng chống các phản ứng oxy hoá của chúng bị hạn chế bởi sự loại bỏ phần lớn tế bào chất trong quá trình sinh tinh và đưa đến hậu quả là giảm các chất chống oxy hoá trong bào tương như catalase hoặc superoxide dismutase.

Các chất có thuộc tính chống oxy hóa sẽ giúp ngăn ngừa phân mãnh DNA

Sự mất cân bằng giữa các chất chống oxy hóa (antioxidant) và các gốc ROS trong cơ thể vừa gây phân mảnh DNA còn làm tổn thương màng tế bào tinh trùng làm cho tinh trùng bị tử vong hay giảm khả năng sinh sản cũng như khả năng đậu thai. Quan sát từ các nghiên cứu cũng chứng minh cho cơ sở khoa học trên: trong tinh dịch của nam giới khó có con và vô sinh thì lượng các chất gây oxy hóa tăng khá cao, và khả năng chống oxy hóa của tinh dịch và tinh trùng trưởng thành của nam giới không bị vô sinh cao hơn, hiệu quả hơn so với nam giới bị vô sinh, hiếm muộn. 

Việc bổ sung thêm các antioxidant giúp cơ thể duy trì mức cân bằng giữa các ROS và chất chống oxy hóa, từ đó giúp cải thiện  chất lượng tinh trùng, kể cả tính toàn vẹn của tinh trùng. Nhiều nghiên cứu cho thấy tần suất tinh trùng bị dị bội sẽ giảm thấp rõ rệt khi nam giới được bổ sung liều cao các chất chống oxy hóa qua chế độ ăn uống hay thực phẩm bổ sung so với nam giới được cung cấp các chất chống oxy hóa với lượng thấp. 

Trong thế kỷ 19 - 20 đã có rất nhiều nghiên cứu trên in vitro và in vivo cho thấy sự phối hợp 2 hay nhiều chất chống oxy hóa hay có hoạt tính chống oxy hóa như: vitamin C, coenzyme Q10, Selen, N-acetyl- cysteine (NAC), Kẽm, Carnitin, Vitamin E sẽ giúp ngăn ngừa stress oxy hóa và cải thiện sự phân mãnh DNA tinh trùng cho những đối tượng nam giới khó có con hay bị vô sinh.

Độ phân mảnh DNA của tinh trùng giúp tiên lượng khả năng thai có thể tồn tại và phát triển trong tử cung của người mẹ. Đối với những nam giới đang cố gắng có con hay đang điều trị vô sinh nên bổ sung các chất chống oxy hóa để tăng tỷ lệ mang thai thành công và tăng cơ hội được làm cha.

Proxeed Plus với L-Carnitin và các chất chống oxy hoá như Vitamin C, Coenezym Q10, Kẽm, Selen, v.v giúp bảo vệ tính toàn vẹn của tinh trùng và ngăn ngừa tổn thương DNA và cải thiện được các chỉ số của tinh trùng (bao gồm về hình dạng, khả năng chuyển động, số lượng tinh trùng.

Tài liệu tham khảo:

1. https://tdlpathology.com/services-divisions/tdl-andrology/sperm-dna-fragmentation/ 
2. Marín et al. Types, Causes, Detection and Repair of DNA Fragmentation in Animal and Human Sperm Cells. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 14026-14052; doi:10.3390/ijms131114026
3. Coughlan et al. Sperm DNA fragmentation, recurrent implantation failure and recurrent miscarriage. Asian Journal of Andrology (2015) 17, 681–685
4. http://www.reproductivehealthgroup.co.uk/fertility-and-assisted-conception/sperm-dna-fragmentation/
5. Gavriliouk D, Aitken R.(2015) Damage to Sperm DNA Mediated by Reactive Oxygen Species: Its Impact on Human Reproduction and the Health Trajectory of Offspring. Adv Exp Med Biol 868:23-47