Dẫn nhập Y học Sinh sản Sinh lý tượng thụ tinh Hợp tử giai đoạn từ sau thụ tinh đến trước làm tổ Sinh lý tượng thụ tinh Hợp tử giai đoạn từ sau thụ tinh đến trước làm tổ Đỗ Thị Ngọc Mỹ, Âu Nhựt Luân Mục tiêu giảng Sau học xong, sinh viên có khả năng: Mơ tả giai đoạn trình thụ tinh lồi người Trình bày phát triển hợp tử từ sau thụ tinh đến trước làm tổ Trình bày chế vận chuyển trứng thụ tinh vào bên buồng tử cung Trình bày thay đổi xảy nội mạc tử cung trước trứng thụ tinh đến làm tổ Giải thích chế số ứng dụng phổ biến hay số tượng thường gặp liên quan đến tượng thụ tinh TỪ ÂM ĐẠO ĐẾN VÒI FALLOPE Tinh trùng tồn trữ dạng bất hoạt túi tinh Sau rời khỏi ống sinh tinh, tinh trùng đưa đến mào tinh hoàn, vận chuyển đến túi tinh Trong hành trình này, tinh trùng “ngâm” vào dịch mào tinh, hồn thành tiến trình trưởng thành chức Dịch mào tinh có pH kiềm, chứa chất ức chế hoạt động tinh trùng, có nhiệm vụ giữ tinh trùng trạng thái bất hoạt phóng tinh Tinh dịch hỗn hợp tinh trùng tinh tương Các kích thích tình dục dẫn đến cương dương vật Các vịng phía trước sau niệu đạo tiền liệt tuyến co thắt, đóng chặt niệu đạo tạo nên buồng kín Tiền liệt tuyến đổ dịch vào buồng này, đồng thời túi tinh co bóp để hịa dịch túi tinh có chứa tinh trùng vào buồng kín Buồng kín trở thành buồng áp suất Khi đạt cực khối, vịng trước đột ngột mở ra, vòng sau niệu đạo tiền liệt tuyến đóng kín Niệu đạo co thắt, phóng tinh vào đồ sau âm đạo Tinh dịch lúc hỗn hợp gồm tinh trùng, dịch mào tinh có tính kiềm dịch tiền liệt tuyến có tính acid Về mặt lý tính, tinh dịch chất dịch đặc, mùi nồng, có tính kiểm nhẹ Tổng tinh trùng phóng lần xuất tinh thay đổi, khoảng 40x106 tinh trùng Tại thời điểm này, tinh trùng bọc chất ngăn cản khả thụ tinh, nên chúng chưa có khả thụ tinh cho nỗn Trong q trình bơi lên, tinh trùng va chạm với vào cấu trúc mạng lưới chất nhầy cổ tử cung, đồng thời tiếp xúc với hoạt chất đường sinh dục nữ Các kiện làm tinh trùng khả hóa, gây xuất lỗ nhỏ chóp đầu tinh trùng, cấu trúc vốn khơng bền vững Chỉ có tinh trùng khả hóa có khả xuyên thấu phá vỡ màng bao noãn để xâm nhập noãn bào Do tinh trùng di chuyển không định hướng, tuyến cổ tử cung lại có nhiều ngóc nghách nên nhiều tinh trùng bị lạc vào tuyến cụt, sau lại quay Hiện tượng lạc tồn trữ tuyến đảm bảo trì dịng tinh trùng lên liên tục, nhiều ngày, sau lần giao hợp Lượng tinh trùng có mặt tồn trữ cổ tử cung xấp xỉ 1x106 Sau vượt qua chất nhầy cổ tử cung, tinh trùng chọn lọc khả hóa Có khoảng 1x104 tinh trùng vào đến buồng tử cung Tinh trùng hoạt động trở lại sau tinh dịch bị ly giải Khi tiếp xúc với khơng khí với môi trường âm đạo, tinh dịch ly giải Sau ly giải, tinh trùng giải phóng khỏi chất ức chế, chúng trở lại dạng hoạt động Q trình lên ngược dịng kênh cổ tử cung có chức chọn lọc, hoạt hóa tích trữ tinh trùng Tại đồ sau âm đạo, tinh dịch ly giải tiếp xúc trực tiếp với chất nhầy cổ tử cung Ở giai đoạn tiền phóng noãn, chất nhầy nhiều, trong, loãng dai Khi tiếp xúc với chất nhầy thuận lợi, tinh trùng bắt đầu hành trình hướng đường sinh dục Chỉ có tinh trùng hoạt động di chuyển ngược lên Phần lớn tinh trùng lại âm đạo Hiện tượng giúp chọn lọc tinh trùng hoạt động Hình 1: Khả hóa đầu tinh trùng Tinh trùng bọc chất ngăn khả thụ tinh Trong trình di chuyển, tinh trùng va chạm với cấu trúc lưới chất nhầy cổ tử cung hoạt chất khác, dẫn đến dỡ bỏ chất ức chế hình thành điểm yếu chóp, giúp phóng thích hyaluronidase Nguồn: researchgate.net Khoảng vài trăm tinh trùng hoạt hóa tăng động đến đoạn xa vòi Fallope Dẫn nhập Y học Sinh sản Sinh lý tượng thụ tinh Hợp tử giai đoạn từ sau thụ tinh đến trước làm tổ Sau vào đến buồng tử cung, tinh trùng tiếp tục hành trình đến ống dẫn trứng Khi tiếp tục di chuyển, chúng có cử động lắc lư sang hai bên với biên độ lắc lư đầu lớn dần Các tinh trùng tình trạng tăng động đến đoạn xa ống dẫn trứng Có khoảng 102 tinh trùng có mặt ống dẫn trứng Tuy nhiên, có vài mươi tinh trùng có mặt chung quanh nỗn bào nỗn bào bắt vào lòng ống dẫn trứng XUYÊN QUA CÁC MÀNG BAO NOÃN Tinh trùng dùng hoạt động roi đuôi hyaluronidase acrosome để làm tan rã khối tế bào hạt quanh noãn Những tinh trùng tiếp xúc với đám mây noãn dùng men hyaluronidase chóp đầu, cử động lắc lư sức đẩy roi đuôi để công phá làm tan rã tế bào hạt đám mây noãn Sau làm tan rã khối tế bào hạt, tinh trùng khơng cịn lượng khơng cịn hyaluronidase để xuyên thấu Các tinh trùng “đi tiên phong” dừng bước giai đoạn Cùng lúc đó, bào tương noãn, đầu tinh trùng nở lớn, giảm đậm độ, chuẩn bị để thành lập tiền nhân đực đơn bội Cơ chế đóng ZP đảm bảo cho trứng bị xâm nhập tinh trùng Trên bề mặt tế bào, dòng thác điện-ion làm vỡ tiểu thể màng phóng thích chất bên vào khoảng trống ZP Dưới ảnh hưởng chất phóng thích từ tiểu thể màng vào khoảng ZP, ZP bị đông đặc, trở thành bất khả xâm phạm với tinh trùng đến, cầm tù tinh trùng xâm nhập dang dở Cơ chế đóng ZP đảm bảo cho trứng bị xâm nhập tinh trùng nhất, tránh tượng thụ tinh đa tinh trùng, nhờ tránh tạo nên hợp tử đa bội Các tinh trùng kết dính với ZP nhờ vào ZP3, xuyên qua ZP nhờ hoạt động roi hyaluronidase chóp đầu Nỗn “bị bóc trần” khỏi tế bào hạt sau đợt công phá tinh trùng Liền sau đó, nỗn đón tiếp đợt cơng tinh trùng Các tinh trùng đến đối diện với ZP trần trụi Tinh trùng nhận diện protein ZP3 đặc trưng cho lồi, kết dính với protein bắt đầu xuyên qua ZP Tinh trùng xuyên qua ZP xốp theo phương tiếp tuyến, cách dùng men chóp đầu, cử động lắc lư sức đẩy roi Có nhiều tinh trùng gắn ZP, chạy đua để tinh trùng sớm vượt qua ZP Sau vượt qua ZP, tinh trùng nỗn bào đón tiếp chế thực bào Cuối có tinh trùng vượt qua ZP Tinh trùng khơng cịn khác ngồi phần đầu, khơng chóp, khơng roi Dù khơng cịn phương tiện khác, phần lại tinh trùng xâm nhập vào bào tương nỗn, nỗn tiếp nhận chế thực bào Noãn bào dùng chân giả để nuốt vào bào tương HIỆN TƯỢNG THỤ TINH CHÍNH DANH Sự xâm nhập tinh trùng vào bào tương nỗn gây dịng thác phản ứng nỗn bào, hồn thành phân bào II giảm nhiễm Sự diện đầu tinh trùng bên bào tương nỗn kích hoạt sau phản ứng mãnh liệt nỗn bào Một dịng thác điện-ion lan truyền khắp bề mặt màng bào tương nỗn, kích hoạt nỗn bào Nỗn bào nhanh chóng hồn thành giai đoạn cuối phân bào thứ nhì giảm nhiễm, tống xuất cực cầu II, thành lập tiền nhân đơn bội Hình 2: Gắn với Zona Pellucida xuyên qua Zona Pellucida Tinh trùng nhận diện ZP loài nhờ vào ZP3 Sau gắn vào ZP, tinh trùng khả hóa hoạt hóa xuyên qua ZP hyaluronidase cử động roi đuôi Khi vào đến khoảng ZP, tinh trùng cịn có phần đầu khơng chóp Noãn bào tiếp nhận đầu tinh trùng chế thực bào Nguồn: vcharkarn.com 18 sau thụ tinh, noãn thụ tinh giai đoạn hai tiền nhân (2 PN) tiền nhân cực cầu II dấu hiệu thụ tinh Giờ thứ 18 sau thụ tinh, noãn bào ta quan sát diện tiền nhân đực cái, với tiền nhân đực có kích thước nhỉnh chút1 Quan sát khoảng ZP, ta ghi nhận có cực cầu, sản phẩm lần phân bào giảm nhiễm noãn Hiện diện tiền nhân cực cầu xác nhận noãn thụ tinh Nếu thấy có tiền nhân thì, phần lớn trường hợp, kết thụ tinh đa tinh trùng Hiện tượng hậu tống xuất bất thường cực cầu II vài trường hợp hoi Ngay sau đó, xảy kết hợp hai tiền nhân, kết hình thành hợp tử Vài sau thành lập, hai tiền nhân tiến gần lại với nhau, hòa màng hợp nhân Các tiền nhân biến Do DNA bắt đầu nhân sớm tiền nhân đực, xem phần biến đổi thượng di truyền noãn bào thụ tinh Dẫn nhập Y học Sinh sản Sinh lý tượng thụ tinh Hợp tử giai đoạn từ sau thụ tinh đến trước làm tổ Nhân tế bào thành lập chứa nhiễm sắc thể lưỡng bội vừa khôi phục từ hai tiền nhân đơn bội Hiện tượng thụ tinh hoàn tất Tế bào gọi hợp tử Hình 4: Khử methyl tiền nhân kích hoạt gene hợp tử Ghi nhận khác mức độ tốc độ khử methyl tiền nhân Nguồn: Takashi Kohda The Royal Society Publishing 2012 CUỘC LỮ HÀNH TRONG VỊI FALLOPE CỦA PHƠI GIAI ĐOẠN PHÂN CHIA Hình 3: 18 sau thụ tinh, noãn bào giai đoạn tiền nhân tiền nhân thành lập khoảng 18 sau tinh trùng xâm nhập vào bào tương noãn Noãn bào hồn thành tống xuất cực cầu II Trên hình, quan sát thấy tiền nhân tiến lại gần nhau, chuẩn bị cho hợp nhân Trong khoảng ZP, tìm thấy cực cầu I II Hiện diện tiền nhân cực cầu tiêu chuẩn để xác nhận có tượng thụ tinh xảy Nguồn: hlwe.com Hợp tử bước vào phân chia nguyên nhiễm Ngay sau hình thành, hợp tử bước vào lần phân chia nguyên nhiễm Khi hợp tử vào lần phân chia đầu tiên, gene kích hoạt Sự kích hoạt gene tùy thuộc vào tiến trình khử methyl đảo CpG DNA Về mặt thượng di truyền, giai đoạn có tượng khử methyl đảo CpG DNA Khử methyl đảo CpG xảy với mức độ khác DNA nguồn gốc từ cha DNA nguồn gốc từ mẹ Hiện tượng khử methyl đảo CpG DNA tượng quan trọng cho mở gene, chuẩn bị cho lần phân bào tế bào gọi hợp tử Hiện tượng khử methyl không xảy đảo CpG DNA nguồn gốc từ cha đảo CpG DNA nguồn gốc từ mẹ Các đảo CpG DNA nguồn gốc từ cha khử methyl sớm với tốc độ nhanh Các đảo CpG có nguồn gốc từ mẹ khử methyl muộn với tốc độ chậm Về phương diện thượng di truyền, hệ tiến trình khử methyl không đồng đảo CpG DNA có nguồn gốc từ cha có nguồn gốc từ mẹ, nên gene hợp tử kích hoạt khơng Nếu tiến trình khử methyl phơi xảy cách bất thường, việc mở gene phôi xảy cách bất thường Dưới tác động estrogen, hợp tử vận chuyển đến tử cung nhờ nhu động vòi Fallope nhung mao Hiện tượng thụ tinh xảy đoạn bóng vịi Fallope Lúc này, tác dụng estrogen, vòi Fallope co thắt đẩy hợp tử dần phía Cùng tham gia vào việc vận chuyển hợp tử cịn có nhung mao niêm mạc vòi Fallope luồng dịch từ ổ bụng phía buồng tử cung Tiến trình vận chuyển hợp tử trì co thắt vòi Fallope bị ức chế diện độ đủ cao progesterone Như vậy, để vận chuyển hợp tử nhịp độ, cần phải có tác động hài hòa đồng hai steroid sinh dục, toàn vẹn hệ thống nhung mao niêm mạc toàn vẹn lớp trơn vòi Fallope Hai lần phân bào phôi giai đoạn phân chia tạo tế bào giống hệt mặt chức Hình 5: Phôi ngày Phôi kết lần phân bào Các tế bào giống hệt cấu trúc chức Nguồn: dallasfertility.com Dẫn nhập Y học Sinh sản Sinh lý tượng thụ tinh Hợp tử giai đoạn từ sau thụ tinh đến trước làm tổ ngày sau thụ tinh, phơi hồn tất lần phân bào Lúc này, phôi gọi phôi giai đoạn phân chia Các tế bào ngày giống hệt hình thái chức năng, hồn tồn thay cho Ngày thứ sau thụ tinh, tế bào phôi phân chia, xảy khác biệt kích hoạt gene quan trọng Lần phân chia thứ mốc quan trọng phát triển phôi Các tế bào không cịn hồn tồn đẳng lập Ở ngày 3, tế bào khơng cịn phân chia theo phương kinh tuyến vĩ tuyến nữa, mà theo đường chéo Kèm theo đó, tế bào, tiến trình khử methyl đảo CpG acetyl hóa histone DNA định chiều hướng điều hịa gene Tiến trình xảy khơng tế bào khác nhau, làm cho gien điều hòa lên hay điều hòa xuống khác nhau, gây phân hóa chức khả phát triển phôi Nhiều phôi giai đoạn phân chia bị dừng lại thời kỳ tiến trình điều hịa gien khơng thích hợp Nếu vượt qua ngày thứ ba, phơi có nhiều khả phát triển đến giai đoạn Cho đến ngày thứ ba, nằm ZP nên phôi phân chia khơng tăng kích thước sổ làm tổ đóng lại (nội mạc tử cung tiếp xúc q lâu với progesterone) khơng có tượng làm tổ Trong giai đoạn cửa sổ làm tổ, nội mạc tử cung, xảy điều hòa gene quan trọng chi phối nội mạc, làm cho nội mạc tiếp nhận phơi Lệch lạc điều hịa gene dẫn đến việc phơi khơng thể làm tổ Khi cửa sổ làm tổ mở, nồng độ cao progesterone đối kháng lại tác dụng co thắt estrogen vòi Fallope cửa vào tử cung Lối vào buồng tử cung mở phôi lọt vào buồng tử cung Lúc phôi đạt đến giai đoạn phôi nang Trong thời gian vận chuyển vịi Fallope, phơi bảo vệ dinh dưỡng thông qua ZP Trong sáu ngày đầu sau thụ tinh, vận chuyển lịng vịi Fallope để vào đến buồng tử cung, phơi giai đoạn phân chia bảo vệ ZP Mọi trao đổi chất với dịch vòi Fallope thực thẩm thấu qua ZP Môi trường nghèo oxy vịi Fallope có vai trị định phát triển phôi Phôi phân chia đến cửa ngõ tử cung giai đoạn phơi dâu Hình 6: Phôi ngày 4: Phôi dâu Các tế bào giống cấu trúc phân biệt chức Nguồn: blogs.discovermagazine.com Ngày thứ tư sau thụ tinh, phôi đạt đến tình trạng phơi dâu Phơi dâu khối phôi bào ken dầy, chặt Khi phôi dâu đến đoạn kẽ vòi Fallope, nồng độ progesterone cịn chưa đủ cao, đoạn kẽ co thắt, cửa vào tử cung cịn đóng chặt Phơi dâu dừng lại chờ đến cửa vào tử cung mở tác dụng progesterone Nồng độ thích hợp progesterone đảm trách việc chuẩn bị cửa sổ làm tổ mở cửa vào tử cung cho phơi dâu Vào ngày thứ năm sau phóng nỗn, hồng thể chế tiết lượng lớn progesterone Progesterone tăng cao tác động nội mạc tử cung làm cho nội mạc tử cung chứa đầy glycogen, dồi mạch máu dồi tế bào hệ thống miễn dịch bẩm sinh2, để sẵn sàng đón trứng thụ tinh làm tổ Giai đoạn sẵn sàng đón nhận trứng thụ tinh đến làm tổ gọi sổ làm tổ Cửa sổ làm tổ có độ dài ngắn, khoảng 72 Nếu phôi đến nội mạc tử cung trước sổ làm tổ mở (nội mạc tử cung chưa có progesterone) hay sau cửa Uterine Natural Killer cell (uNK), tế bào (DC) Hình 7: Cuộc lữ hành của hợp tử từ vòi Fallope vào buồng tử cung Hiện tượng thụ tinh xảy đoạn xa vòi Fallope Trong suốt ngày đầu sau thụ tinh, phơi giai đoạn trước làm tổ, với kích thước không đổi, bảo vệ ZP dinh dưỡng thơng qua ZP, vận chuyển vào phía nhờ co thắt vòi Fallope hoạt động nhung mao Estrogen đảm nhận vai trò quan trọng vận chuyển Lúc này, chưa có tác động progesterone Phôi dâu, đến cửa ngõ vào tử cung dừng lại, chờ tác động mở cửa buồng tử cung progesterone Cửa vào tử cung mở nồng độ progesterone đủ cao, chuẩn bị nội mạc tử cung cho làm tổ Cửa sổ làm tổ mở để đón phơi Nguồn: liberalvaluesblog.com Dẫn nhập Y học Sinh sản Sinh lý tượng thụ tinh Hợp tử giai đoạn từ sau thụ tinh đến trước làm tổ THOÁT KHỎI ZONA PELLUCIDA Khi đến buồng tử cung, phôi giai đoạn phôi nang gồm khối tế bào: khối tế bào ngoại bì ni Phơi nang gồm khối tế bào: Một khối tế bào trung tâm, đậm đặc, sau trở thành phôi thai Một lớp tế bào tráng bên lòng ZP gọi ngoại bì ni, tiền thân thai cấu trúc ngồi phơi Các khối tế bào có hoạt động khác Hình 8: Phơi nang Phôi gồm khối tế bào: khối tế bào (ICM) ngoiại bì ni (trophectoderm) ICM trở thành phôi thai sau Trophectoderm trở thành phần phụ thai Nguồn: 4.bp.blogspot.com Sáu ngày sau thụ tinh Lúc phôi hẳn buồng tử cung, cửa sổ làm tổ mở, tử cung trạng thái thư giãn, ZP trở nên chật chội so với phôi cung cấp dinh dưỡng thơng qua ZP trở nên khơng cịn thích hợp Phôi cần phải làm tổ Màng ZP bị mỏng ví trí, qua đó, phơi nang ngoài, trở nên tự buồng tử cung, sẵn sàng cho tiến trình làm tổ Hiện tượng gọi tượng phơi màng Các tế bào trích xuất từ lớp ngoại bì ni phơi nang dùng để khảo sát di truyền phơi Phơi bào lớp ngoại bì ni phơi nang dùng để khảo sát bệnh lý di truyền phôi Khảo sát gọi khảo sát di truyền tiền làm tổ Do sinh thiết tiến hành phôi bào từ khối ngoại bì ni nên khảo sát không ảnh hưởng đến phát triển sau bào thai Sinh thiết phơi thực phục vụ cho mục tiêu tầm soát hay phục vụ cho mục tiêu chẩn đoán Tùy theo mục tiêu khảo sát tầm soát chẩn đoán mà blastomere sinh thiết khảo sát phương tiện khác nhau, từ đơn giản (BOBS, GWAS) phức tạp (như giải trình tự gene) Từ khảo sát phơi bào sinh thiết được, người ta có kết luận đáng tin cậy bất thường di truyền học phôi, bao gồm lệch bội bệnh lý di truyền thalassemia, di truyền liên kết với nhiễm sắc thể X Cũng sinh thiết thực phôi bào thuộc khối ngoại bì ni, nên xảy khác biệt kết có thực trạng khối tế bào trong3 Thường dạng khảm, thường thấy tế bào thuộc ngoại bì ni Ngày thứ sáu sau thụ tinh, phơi nang khỏi zona pellucida chuẩn bị làm tổ TÀI LIỆU ĐỌC THÊM Yen & Jaffe's reproductive endocrinology, 8th edition Tác giả Jerome F Strauss III Robert L Barbieri Nhà xuất Saunders Elsevier 2018 Obstetrics and gynecology 8th edition Tác giả Beckmann Hợp tác xuất với ACOG Nhà xuất Wolters Kluwer Health 2019