QUÁ TRÌNH SINH TINH TRÙNG

QUÁ TRÌNH SINH TINH TRÙNG 1. Đại cương về quá trình sinh tinh trùng Ở người, tinh trùng là giao tử đực, mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội, 23 nhiễm sắc thể. Khi tinh trùng thụ tinh trứng, 23 nhiễm sắc thể của tinh trùng kết hợp với 23 nhiễm sắc thể của trứng, tạo thành hợp tử và 46 nhiễm sắc thể và phát triển thành một cá thể hoàn chỉnh. Tinh trùng được biệt hóa cao độ để thực hiện chức năng sinh sản là di chuyển trong đường sinh dục nữ, nhận biết trứng và thụ tinh trứng. Quá trình sinh tinh phụ thuộc trước hết vào sự hình thành và phát triển của tinh hoàn trong thời kỳ bào thai. Vào tuần lễ thứ 4 của bào thai, xuất hiện ụ sinh dục. Sự biệt hóa ụ sinh dục để hình thành tinh hoàn độc lập với sự hình thành các tế bào mầm sinh dục nguyên thủy. Các tế bào mầm sinh dục nguyên thủy này di cư tới ụ sinh dục. Sự kết hợp giữa các thành phần khởi thủy này với tế bào Sertoli để hình thành dây trục tinh hoàn nguyên thủy. Tại đây các tế bào mầm sinh dục nguyên thủy bắt đầu tăng sinh biệt hóa thành các tiền tinh nguyên bào và ngừng ở giai đoạn này. Vào thời gian từ khi sinh ra đến 6 tháng tuổi, các tiền tinh nguyên bào tăng sinh biệt hóa thành tinh nguyên bào và ngừng ở giai đoạn này. Đến tuổi dậy thì các tinh nguyên bào bắt đầu nhiều lần phân chia tế bào và biệt hóa để tạo ra các tinh bào. Tinh trùng được sinh ra từ các tinh bào trong các ống sinh tinh, sau đó chúng di chuyển vào mào tinh để trải qua giai đoạn trưởng thành cuối cùng trước khi xuất tinh. Trong quá trình xuất tinh, từ mào tinh hoàn, tinh trùng phóng theo ống dẫn tinh, sau đó được trộn lẫn với các dịch tiết của truyền tiết liệt (30%), túi tinh (60%) các tuyến hành miền đạo (10%) và cuối cùng được tống ra ngoài qua đường niệu đạo. Nếu không được xuất tinh, tinh trùng sẽ chết và được hấp thụ bởi biểu mô của mào tinh. Quá trình sinh tinh trùng bắt đầu từ khi dậy thì và tiếp diễn liên tục cho đến khi chết. Quá trình sinh tinh là một quá trình rất hiệu quả, mỗi ngày có từ vài chục đến vài trăm trên tinh trùng được sinh ra ở mỗi tinh hoàn. Nhưng quá trình thụ tinh là một quá trình không hiệu quả, khi hàng chục đến hàng trăm trên tinh trùng được phóng vào đường sinh dục nữ để cuối cùng chỉ có 1 tinh trùng thực sự thụ tinh với trứng. Vì vậy nếu quá trình sinh tinh bị suy giảm, có thể dẫn đến vô sinh, vì số lượng và chất lượng tinh trùng giảm. Các tinh nguyên bào, tinh bào thường xuyên ở trong trạng thái phân chia tế bào nên chúng rất nhậy cảm với những thay đổi về vật lý, hóa học và sinh học ở bên trong cũng như ở bên ngoài cơ thể. Việc nghiên cứu quá trình sinh tinh chẳng những để hiểu biết quá trình sinh sản ở người, nhằm mục đích điều trị bệnh lý vô sinh nam giới mà còn là cơ sở để nghiên cứu những biện pháp ngừa thai nam giới, góp phần thực hiện tốt kế hoạch hóa gia đình. Đây là lĩnh vực rất được quan tâm nghiên cứu trên thế giới hiện nay. 2. Cấu tạo của tinh hoàn. Tinh hoàn có 2 chức năng quan hệ chặt chẽ với nhau là sinh tinh trùng và sản xuất ra các nội tiết tố sinh dục nam. Trong các nội tiết tố sinh dục nam (còn được gọi là androgen), quan trọng nhất là testosterone. Testosterone điều hòa sự phát triển của tinh trùng và hoạt động của các tuyến sinh dục phụ. Ngoài ra, testosterone có ảnh hưởng quyết định đến sự phát triển các đặc tính sinh dục thứ phát và ham muốn tình dục. Mỗi tinh hoàn có từ 400 đến 600 ống sinh tinh. Chiều dài của 1 ống sinh tinh từ 30 đến 80 cm và đường kính của chúng từ 150 đến 200 µm. Các ống sinh tinh tạo thành các vòng cung, nối với nhau ở 1 đầu và đầu còn lại đổ vào mào tinh. Các ống sinh tinh cuộn lại và từ 1 đến 3 sống sinh tinh tạo thành 1 thùy. Các thùy phân cách nhau bởi các vách xơ. Trong 1 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, các tế bào Leydig sản xuất ra testosterone (95% lượng testosterone trong cơ thể), đảm bảo chức năng nội tiết của tinh hoàn. 2.1. Ống sinh tinh. Ống sinh tinh gồm có màng đáy, biểu mô sinh tinh và tế bào sertoli. Đây là nơi diễn ra quá trình sinh tinh trùng. * Màng đáng được tạo nên bởi tổ chức xơ và 1 ít tế bào cơ, vì thế màng đáy rất ít chun giãn. Màng đáng phân cách lớp biểu mô của ống sinh tinh với tổ chức liên kết lỏng lẻo giữa các ống sinh tinh. * Lớp biểu mô sinh tinh bao gồm 5 đến 8 hàng tế bào biểu mô lát tầng, trong đó có 2 loại tế bào: tế bào sertoli và tế bào sinh tinh. Tế bào sertoli không phân chia và chỉ có 1 loại tế bào. Các tế bào sertoli nằm giữa các tế bào sinh tinh và trải dài từ màng đáy đến sát lòng ống sinh tinh. Các tế bào sinh tinh luôn phân chia và bao gồm nhiều loại tế bào ở các giai đoạn phát triển khác nhau. Các tế bào non nhất ở gần màng đáy, các tế bào trưởng thành hơn nằm gần lòng ống sinh tinh hơn. Các tế bào sinh tinh có 3 loại: tinh nguyên bào, tinh bào và tiền tinh trùng. Sự liên kết giữa các tế bào sertoli chia biểu mô sinh tinh làm 2 phần: phần nền và phần ống, phần nền gồm tinh nguyên bào và tinh bào non. Phần ống bao gồm các tinh bào và tiền tinh trùng. Sự phân chia này tạo điều kiện cho các tinh nguyên bào gián phân và biệt hóa. Các tinh bào non từ phần nền, được sinh ra từ lần gián phân của tinh nguyên bào, phải vượt qua phức hợp liên kết giữa các tế bào sertoli để biệt hóa và đi vào lòng ống sinh tinh. * Tế bào Sertoli hình tháp. Đáy của tế bào sertoli nằm trên màng đáy hoặc hướng về phía màng đáy, đỉnh của nó hướng về lòng ống sinh tinh. Tế bào sertoli có bộ Golgi phát triển mạnh và có rất nhiều ty lạp thể lyzosom. Nhân tế bào hình trứng, bào tương thường cuộn lại nhiều. Tế bào sertoli có 3 chức năng: + Tạo khung chống đỡ và bảo vệ các tế bào dòng tinh. + Thực bào: Trong quá trình sinh tinh, lượng bào tương không cần dùng tới của tiền tinh trùng sẽ bị thải ra như là các chất cặn bã. Những mảnh bào tương này sẽ bị thực bào bởi các lyzosom của tế bào sertoli. + Tạo dịch tiết. Tế bào sertoli liên tục tạo ra dịch tiết để đổ vào lòng ống sinh tinh. Lượng dịch này chảy thẳng vào hệ thống ống dẫn tinh, giúp cho tinh trùng di chuyển được thuận lợi. Tế bào sertoli còn sản xuất ra 1 loại protein gắn với androgen. Phức hợp này giúp cho việc vận chuyển testosterone từ ngoài vào trong lòng ống sinh tinh đạt tới nồng độ rất cao, một nồng độ cần thiết cho quá trình sinh tinh diễn ra bình thường. 2.2. Hàng rào máu – tinh hoàn. Trong lớp biểu mô sinh tinh, các tế bào sertoli liên kết với nhau 1 cách bền vững, theo kiểu liên kết cầu tế bào (dermosome), tạo thành hàng rào máu – tinh hoàn (Blood – testis barierr). Hàng rào này ngăn cản không cho tinh trùng và các sản phẩm thoái hóa của nó tiếp xúc với máu của cơ thể, tách biệt môi trường của ống sinh tinh và máu. Khi hàng rào máu – tinh hoàn bị tổn thương, tinh trùng và các sản phẩm thoái hóa của nó đi vào máu, tiếp xúc với các tế bào có thẩm quyền miễn dịch, gây mẫn cảm của tế bào này và tạo ra kháng thể chống tinh trùng. Đây là một trong các nguyên nhân dẫn đến vô sinh. 3. Quá trình sinh tinh. Quá trình sinh tinh là quá trình phát triển của các tinh nguyên bào từ giai đoạn lưỡng bội (2n), chưa biệt hóa, thành tế bào tinh trùng đơn bội (1n), dạng biệt hóa cao để thực hiện chức năng sinh sản. Trong quá trình sinh tinh, mỗi tinh nguyên bào phải trải qua 3 giai đoạn. + Giai đoạn sinh tinh bào. Các tinh nguyên bào phân chia liên tiếp để tạo ra nhiều thế hệ tế bào và cuối cùng tạo thành tinh bào. + Giai đoạn tiền tinh trùng. Các tinh bào phân chia giảm nhiễm 2 lần liên tiếp để tạo ra các tiền tinh trùng. + Giai đoạn tạo tinh trùng. Các tiền tinh trùng biệt hóa để có cấu trúc đặc trưng của tinh trùng. Ở bất kỳ thời điểm nào, tất cả các giai đoạn trên đều diễn ra đồng thời tại các ống sinh tinh của tinh hoàn. 3.1. Giai đoạn sinh tinh bào. Trong giai đoạn này, các tinh nguyên bào nằm sát màng đáy của biểu mô sinh tinh phân chia tế bào nguyên nhiễm liên tục để tạo ra các thế hệ tế bào cùng cấp cho quá trình sinh tinh. Theo hình dạng, người ta chia ra 3 loại tinh nguyên bào: + Loại A đậm màu: đóng vai trò dự trữ khi có sự thiếu hụt tinh nguyên bào, tinh nguyên bào loại A đảm bảo sẽ phân chia nguyên nhiễm tạo ra tinh nguyên bào loại A nhạt màu. + Loại A nhạt màu phân chia tế bào nguyên nhiễm liên tục để tạo ra tinh nguyên bào loại B. + Loại B phân chia tế bào nguyên nhiễm liên tục để tạo ra tinh bào 1. 3.2. Giai đoạn sinh tiền tinh trùng Tinh bào 1 phân chia tế bào giảm nhiễm lần 1 để tạo ra 2 tinh bào 2. Mỗi tinh bào 2 phân chia tế bào giảm nhiễm lần 2 để tạo ra 2 tiền tinh trùng. Như vậy từ 1 tinh bào 1 qua 2 lần phân chia tế bào giảm nhiễm để tạo ra 4 tiền tinh trùng (2 tiền tinh trùng đực và 2 tiền tinh trùng cái). Mỗi tiền tinh trùng mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội (1n), 23 nhiễm sắc thể. Trong quá trình phân chia tế bào giảm nhiễm có 2 hiện tượng quan trọng diễn ra đó là sự giảm số lượng nhiễm sắc thể và sự tái tổ hợp chất liệu di truyền giữa các chromatid. Giảm phân lần 1 thường kéo dài trong nhiều ngày, trong khi giảm phân lần 2 diễn ra rất nhanh, trong vòng vài giờ ngay sau khi hoàn tất giảm phân lần 1. 3.3. Giai đoạn tạo tinh trùng. Các tiền tinh trùng phải trải qua một quá trình biệt hóa phức tạp, bao gồm quá trình hình thành cực đầu, tụ đặc và kéo dài nhân, phát triển dây trục và mất đi phần lớn lượng bào tương để cuối cùng tạo được 1 tinh trùng trưởng thành. Tế bào tinh trùng này được giải phóng vào lòng ống sinh tinh. Toàn bộ quá trình hình thành tinh trùng từ tinh nguyên bào đến tinh trùng mất khoảng 70 ngày, nhưng để trưởng thành hoàn toàn về mặt chức năng, tinh trùng phải trải qua một giai đoạn cuối cùng tại mào tinh, khoảng từ 12 đến 21 ngày. 3.4. Quá trình trưởng thành của tinh trùng ở mào tinh. Trong quá trình di chuyển trong mào tinh, tinh trùng trải qua một quá trình trưởng thành với nhiều biến đổi về hình thái, sinh thái, sinh lý và chuyển hóa. * Về hình thái: Tinh trùng mất đi các túi bào tương thừa. Hình thái và kích thước của đầu ổn định. * Về sinh hóa: Cấu trúc glycoprotein của màng tinh trùng thay đổi để dễ nhân diện trứng và xúc tiến các phản ứng khi gặp trứng. * Về chuyển hóa: Tăng chuyển hóa trong tinh trùng vì tinh trùng tăng vận động. Ở tinh hoàn, tinh trùng di chuyển chậm, không có định hướng. Ở mào tinh, tinh trùng di chuyển nhanh hơn và có định hướng. Vận động của tinh trùng tăng dần trong thời gian tinh trùng di chuyển dọc theo mào tinh. * Về sinh lý: Tinh trùng ở đuôi mào tinh có khả năng thụ tinh cao hơn tinh trùng ở đầu mào tinh. Sự trưởng thành của tinh trùng trong mào tinh là khả năng di chuyển, khả năng nhận diện và thụ tinh trứng trong đường sinh dục nữ. 4. Tinh trùng. Tinh trùng dài khoảng 50 - 60 µm và có 3 phần: đầu, cổ và đuôi. 4.1. Đầu tinh trùng: Giống như giọt nước dẹt. Đầu tinh trùng chứa nhân. Nhân chứa bộ nhiễm sắc thể đơn bội (1n), 23 nhiễm sắc thể trong đó có 1 nhiễm sắc thể giới tính (X hoặc Y). Mỗi tinh trùng có 1 bộ gen riêng biệt. Mặc dù bộ gen này có thể giống 1 bộ gen của 1 tinh trùng khác, nhưng chúng không bao giờ giống nhau hoàn toàn. Phía trên nhân có túi cực đầu hình mũ. Túi cực đầu chứa nhiều enzyme như hyaluronidase, neuramidase và các proterase khác, các enzyme này có tác dụng tiêu hủy các chướng ngại vật xung quanh trứng và lớp màng ngoài của trứng để tinh trùng xâm nhập vào bên trong trứng và thụ tinh trứng. 4.2. Cổ tinh trùng Giữa đầu và đuôi là cổ tinh trùng. Theo hướng từ phía đầu xuống đuôi, cổ tinh trùng có các cấu trúc: hố lõm, tâm đáy, tiểu thể trung tâm , 9 cột chia đoạn xếp thành hình ống, 9 sợi đặc nối tiếp với 9 cột chia đoạn và đi về phía đuôi tinh trùng, các mitochondri và cặp sợi trục nằm ở giữa, chạy suốt từ cổ đến chỗ tận cùng của đuôi tinh trùng. Cổ tinh trùng mềm mại, có thể làm cho đầu tinh trùng quay từ bên nọ sang bên kia như 1 phần của động tác bơi. 4.3. Đuôi tinh trùng Đuôi tinh trùng được tạo thành bởi các sợi dày dài bao gồm 1 cặp dây trung tâm được bao quanh bởi 2 vòng, mỗi vòng có 9 dây. Đuôi được chia thành 3 đoạn: đoạn giữa (middle priece) đoạn chính (principhal priece) và đoạn cuối (end priece). Đoạn giữa là đoạn to nhất của đuôi. Đây là nơi có nhiều ty thể. Các ty thể sử dụng đường glucose và fructose để tạo thành năng lượng dưới dạng ATP (adenorine triphosphate) cung cấp cho tinh trùng hoạt động (di chuyển). Ở đoạn cuối, nhưng sợi đặc và bao đuôi mỏng dần cho tới khi chúng chỉ còn là 1 lớp màng tế bào mỏng bao bọc phần cuối của đuôi. Đuôi mỏng dần và thon giúp cho tinh trùng có thể quẫy đuôi và di chuyển được thuận lợi. 5. Các nội tiết tố ảnh hưởng tới quá trình sinh tinh Các nội tiết tố ảnh hưởng tới quá trình sinh tinh bao gồm GnRH, LH, FSH, Testosterone, prolactin, inhibin… * Vùng dưới đồi là nơi sản xuất ra GnRH (Gonadotropin Releasing Horemone). GnRH kích thích tuyến yên tiết ra LH và FSH. * LH (Luteinizing Hormone) kích thích tế bào Leydig ở khoảng kẽ (giữa các ống sinh tinh) của tinh hoàn tiết ra testosterone. Testosternone có tác dụng chủ yếu đến các hoạt động tình dục. Nó còn kích thích quá trình sinh tinh bằng cách tác động trực tiếp lên tế bào sertoli và tê bào sertoli đóng vai trò điều phối quá trình sinh tinh. * FSH (Follicle Stimulating hormone) Có 3 tác dụng + Kích thích phát triển ống sinh tinh + Kích thích tế bào sertoli bài tiết ra 1 protein gắn với androgen (ABP). Protein này gắn với testosteron, vận chuyển nội tiết này vào dịch trong lòng ống sinh tinh để giúp cho tinh trùng trưởng thành và phát triển. + Kích thích tế bào sertoli bài tiết dịch để nuôi dưỡng tinh trùng. * Prolactin ít có tác dụng lên tế bào Leydig, nhưng nó tăng cường tác dụng của LH lên tế bào Leydig. * Tinh hoàn còn sản xuất ra các nội tiết tố không sterroid như inhibin, activin, Follistatin. Các nội tiết tố này tham gia điều tiết việc sản xuất các protein và các yếu tố phát triển tinh hoàn trong quá trình sinh tinh. 6. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sinh tinh. Trên lâm sàng rất khó, đối với đa số các trường hợp, rất khó xác định rõ ràng nguyên nhân gây ra giảm số lượng, chất lượng tinh trùng. Mặc dù vậy những hiểu biết về quá trình sinh tinh đã giúp cho việc điều trị vô sinh nam ngày một tốt hơn. 6.1. Chế độ ăn uống. Chế độ ăn thiếu chất, ví dụ thiếu vitaminA, vitamin E, một số acid béo, acid amin và kẽm có thể ảnh hưởng trực tiếp lên quá trình sinh tinh và làm giảm số lượng và chất lượng tinh trùng. 6.2. Môi trường sống Nghiện rượu, nghiện ma túy, hút nhiều thuốc lá, nhiễm độc chì, thủy ngân… đều gây ra giảm sinh tinh và có thể dẫn đến vô sinh. Các thuốc trừ sâu, diệt cỏ, đặc biệt là Dioxin có tác động lên quá trình sinh tinh, làm giảm sinh tinh, có thể gây ra vô sinh hoặc gây biến đổi nhiễm sắc thể và gây ra dị dạng. 6.3. Nhiệt độ Thông thường nhiệt độ ở bìu thấp hơn nhiệt độ cơ thể khoảng 2 o C. Đây là điều kiện để quá trình sinh tinh diễn ra bình thường. Ở những người bị tinh hoàn ẩn, nếu không được mổ sớm (từ 1 đến 3 tuổi) để đưa tinh hoàn đến xuống bìu, cấu trúc mô học của tinh hoàn sẽ bị thay đổi, thậm chí các ống sinh tinh bị teo đét. Quá trình sinh tinh bị ngừng lại hoặc không còn. Nhiều nghiên cứu cho biết nhiệt độ tăng làm giảm quá trình sinh tinh và làm tăng tỷ lệ tinh trùng dị dạng. 6.4. Nhiễm khuẩn Trong các bệnh viêm cơ quan sinh dục như viên tinh hoàn (do biến chứng của bệnh quai bị hay do vi khuẩn), viêm mào tinh hoàn, viêm đường sinh dục do lậu, giang mai…, biểu mô sinh tinh bị huỷ hoại có thể trực tiếp do quá trình viêm, quá trình tăng nhiệt độ hoặc gián tiếp do hình thành kháng thể chống tinh trùng mà hậu quả cuối cùng là tinh hoàn bị teo đét, người bệnh bị vô sinh. 6.5. Phóng xạ và từ trường Các tế bào sinh tinh phân chia tế bào liên tục. Chúng rất nhạy cảm với phóng xạ. Khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ có cường độ cao, các tinh nguyên bào bị huỷ hoại, có thể đến vô tinh không hồi phục. Ngoài ra phóng xạ còn gây tổn thương nhiễm sắc thể và gây nên những dị dạng ở thế hệ tiếp theo. Trong môi trường sống, từ trường được tạo ra do các thiết bị điện gia dụng, các thiết bị điện công nghiệp, các đường dẫn truyền điện. Từ trường với tần số thấp và cường độ cao có thể gây tổn thương quá trình sinh tinh. 6.6. Các bệnh toàn thân và một số thuốc. Các bệnh toàn thân đều có ảnh hưởng tới hoạt động của tinh hoàn. * Các bệnh cấp tính như bỏng, chấn thương, các bệnh cấp cứu ngoại khoa phải mổ, đều ức chế quá trình sinh tinh. * Các bệnh mạn tính như suy thận, suy gan, các bệnh nội tiết…đều làm giảm quá trình sinh tinh. * Các bệnh ung thư do có thể bị phẫu thuật, xa trị hoặc hóa trị, quá trình sinh tinh giảm mạnh hoặc ngừng hoàn toàn. Một số thuốc được ghi nhận ảnh hưởng đến quá trình sinh tinh trùng như nội tiết tố, cimetidine, sulphasalazine, spironolactone, nitrofurantoin, clochichiru các hóa chất điều trị ung thư,…. 7. Kết luận Quá trình sinh tinh, tạo ra tinh trùng là một quá trình sinh lý quan trọng nhằm đảm bảo quá trình sinh sản duy trì nòi giống và đa dạng hóa kiểu di truyền. Quá trình sinh tinh diễn ra ở tinh hoàn, liên tục bắt đầu từ lúc dậy thì cho đến khi chết. Đây là một quá trình phức tạp, bao gồm nhiều giai đoạn, được điều hòa bởi nhiều cơ chế tại chỗ và toàn thân, các tế bào sinh tinh rất nhậy cảm với tác động của các yếu tố sinh học, vật lý, hóa học ở bên trong cũng như bên ngoài cơ thể. Hiểu biết quá trình sinh tinh chẳng những giúp ích cho việc điều trị vô sinh nam giới, mà chúng còn là cơ sở để nghiên cứu các biện pháp ngừa thai, giúp cho việc thực hiện tốt kế hoạch hóa gia đình. . luận Quá trình sinh tinh, tạo ra tinh trùng là một quá trình sinh lý quan trọng nhằm đảm bảo quá trình sinh sản duy trì nòi giống và đa dạng hóa kiểu di truyền. Quá trình sinh tinh diễn ra ở tinh. xuất tinh, tinh trùng sẽ chết và được hấp thụ bởi biểu mô của mào tinh. Quá trình sinh tinh trùng bắt đầu từ khi dậy thì và tiếp diễn liên tục cho đến khi chết. Quá trình sinh tinh là một quá trình. QUÁ TRÌNH SINH TINH TRÙNG 1. Đại cương về quá trình sinh tinh trùng Ở người, tinh trùng là giao tử đực, mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội, 23 nhiễm sắc thể. Khi tinh trùng thụ tinh trứng,