Tiêm tinh trùng vào bào tương trứng (intracytoplasmic sperm injection _ICSI) là một trong những phương pháp hỗ trợ sinh sản có sử dụng đến máy móc trong đó toàn bộ một tinh trùng hay chỉ riêng phần đầu của tinh trùng được tiêm vào bào tương trứng. Bởi vì ICSI chỉ cần số lượng ít tinh trùng hơn là các phương pháp thụ tinh in vitro khác (IVF), nên nó có được đánh giá là có giá trị cao trong điều trị vô sinh, đặc biệt khi số lượng tinh trùng từ nguồn cung cấp bị giới hạn. [28]
Ưu điểm của kỹ thuật ICSI
ICSI có thể thực hiện được trong một số trường hợp không thể tiến hành IVF hoặc IUI. Ngoài ra các trường hợp vô sinh đặc biệt liên quan tới nam giới: số lượng tinh trùng thấp, độ di động không cao, không có tinh trùng trong tinh dịch, tổn thương hay thiếu các ống dẫn tinh, các yếu tố miễn dịch (như số lượng các tế bào bạch cầu cao trong tinh dịch), sự xuất tinh bị thoái hóa, việc cắt bỏ ống dẫn tinh không thể phục hồi … cũng có thể giải quyết bằng phương pháp ICSI. [5, 28, 35]
Riêng với trứng đông lạnh, do quá trình đông lạnh làm tổn thương đến zona pellucida khiến cho các phản ứng gắn của tinh trùng lên zona pellucida bị ảnh hưởng, điều này khiến cho phương pháp thụ tinh bằng IVF trở nên kém hiệu
quả. Trong khi đó ICSI đã loại được rào cản này, mở ra cơ hội nâng cao hiệu quả thụ tinh. [5, 28, 30]
Nhược điểm của kỹ thuật ICSI
ICSI là phương pháp sử dụng một tinh trùng để thụ tinh với trứng, sự chọn lọc này thông qua một số thao tác chọn lọc dựa trên độ di động và cảm quan của kỹ thuật viên. Cho nên việc chọn lọc ra tinh trùng khỏe mạnh nhất sẽ không ưu việt như trong thụ tinh tự nhiên. Bởi thế tinh trùng được sử dụng trong ICSI có thể có chất lượng kém hơn, xấu hơn, các khiếm khuyết đồng thời có thể xuất hiện cao hơn trong tự nhiên cũng như các phương pháp hổ trợ sinh sản khác. [5, 28, 30]
1.3.2.2. Quá trình thụ tinh xảy ra trong ICSI
ICSI liên quan đến một cơ chế tương tác giữa trứng và tinh trùng khác hẳn với thụ tinh theo cơ chế bình thường và sự tương tác của các giao tử cũng theo một quy tắc riêng biệt. Bởi vì ICSI là một phương pháp không tự nhiên, trong đó các rào cản như lớp tế bào hạt xung quanh noãn, màng thụ tinh, màng bào tương trúng không còn tác động chọn lọc tinh trùng. Vì vậy, hàng loạt các sự kiện theo thụ tinh bình thường đều không xảy ra như: (1) tinh trùng xuyên qua lớp tế bào hạt, (2) tinh trùng gắn với thụ thể ZP3 trên màng thụ tinh của trứng và xâm nhập vào màng, (3) tinh trùng gắn với màng bào tương và giải phóng nội quan vào bào tương trứng. Diễn tiến các quá trình thụ tinh xảy ra trong thụ tinh bằng phương pháp ICSI như sau: [5, 28, 32]
Phản ứng cực đầu xảy ra trong bào tương noãn sau ICSI
Sau khi tiêm tinh trùng nguyên vẹn vào trong bào tương trứng, cực đầu của tinh trùng sẽ tồn tại nguyên vẹn từ 6-12 giờ, đồng thời nhiễm sắc chất vẫn chưa giải xoắn, phản ứng cực đầu bắt đầu xảy ra với sự phồng lên của cực đầu vào 16-24 giờ sau ICSI, cực đầu của tinh trùng xuất hiện những lỗ. Ngoài ra phản
ứng cực đầu trong thụ tinh bằng phương pháp ICSI có thể diễn tiến lâu hơn quá trình thụ tinh tự nhiên do tinh trùng không được khả năng hóa đầy đủ trong quá trình chuẩn bị tinh trùng hay do các tổn thương của trứng trong quá trình đông lạnh. [35]
Cực đầu bị loại bỏ sau ICSI
Cực đầu có thể được loại bỏ trước hay trong khi tinh trùng giải cô đặc nên phản ứng cực đầu có thể xảy ra trong bào tương noãn trong suốt quá trình hợp nhất tinh trùng và trứng hay cực đầu có thể được loại bỏ trước khi hình thành tiền nhân đực. Nhiễm sắc chất tinh trùng sẽ được giải xoắn và màng nhân mới được tạo ra bởi lưới nội chất nhám của trứng. Màng mới được tạo ra bên ngoài màng ban đầu. Dịch cực đầu được giải phóng vào trứng. Các phần còn lại của cực đầu được từ từ loại bỏ bởi lớp màng trong cực đầu thay vì được giải phóng bơi sự tạo thành túi trên màng [5, 28, 35]
Các sự kiện trong hoạt hóa trứng
Một cách tổng quát người ta cho rằng chính khi có sự kết hợp giữa trứng và tinh trùng sẽ kích thích một lượng lớn Ca2+ nội bào được giải phóng từ các bào quan bên trong trứng như mạng lưới nội chất… Sự giải phóng Ca2+ sẽ khởi đầu cho sự thay đổi nồng độ Na+/H+ từ đó làm thay đổi pH nội bào. Khi pH thay đổi, có thể giải phóng các protein ức chế, kết quả là hoạt hóa không thuận nghịch các con đường oxi hóa khử, sinh tổng hợp lipid và cuối cùng là tổng hợp DNA và protein. Đây là những bước cơ bản cho sự phát triển của trứng. [28, 35]
Người ta đưa ra giả thuyết về các sự kiện xảy ra trong quá trình thụ tinh bằng ICSI. Màng tinh trùng bị phá vỡ trước khi ICSI là một trong những điều kiện tiên quyết cho hoạt hóa trứng. Các tổn thương màng tinh trùng giúp nhân tinh trùng tiếp xúc với các nhân tố giải cô đặc nhân tinh trùng (sperm nucleus decondéning factor _ SNDF) trong trứng, làm cho nhân tinh trùng phồng lên.
Đồng thời khi màng bị vỡ, nhân tố hoạt hóa trứng liên quan đến tinh trùng (sperm-asociated oocyte activating factor _ SAOAF) sẽ được giải phóng vào bào tương trứng. Việc giải phóng SAOAF là một quá trình thụ động, tùy vào tương tác của tinh trùng và trứng. Một tinh trùng chứa lượng SAOAF đủ cho hoạt hóa một trứng. Do vậy, nhân tinh trùng phồng lên sau ICSI không phụ thuộc vào sự hoạt hóa trứng và SNDF khởi động việc giải phóng SAOAF. [28, 36, 44]
Sự hợp nhất tinh trùng và hình thành tiền nhân sau ICSI
Sự hợp nhất của tinh trùng kèm theo giải cô đặc nhiễm sắc chất thường xảy ra trong tế bào chất của trứng trưởng thành, trong đó tiền nhân đực về sau thường ở trung tâm hơn, còn tiền nhân cái ở gần thể cực hơn. Phần còn lại của màng cực đầu vẫn còn dính với đầu tinh trùng 3-6 giờ sau ICSI. Sau đó màng nhân tinh trùng phồng lên để lộ 2 màng. Tiền nhân đực và cái có thể được thấy vào khoảng 5-6 giờ sau ICSI, sớm hơn so với tinh trùng bình thường. Có thể nhận thấy 3 tiền nhân, thường do thể cực thứ 2 chưa tách ra khỏi. [28, 36, 44]
Tiền nhân đực và cái có cấu trúc bình thường sau khi tiêm chỉ một tinh trùng vào một trứng. Tiêm nhiều tinh trùng vào một trứng thì nhiều tiền nhân đực được nhận ra sau 24 giờ cho thấy các giai đoạn khác nhau của quá trình giải cô đặc nhiễm sắc chất nhưng không có cực đầu nào của tinh trùng có trong vùng quanh tiền nhân. Sự hợp nhất tinh trùng bất thường hay chậm được thấy trong các trứng không hình thành tiền nhân và nhiễm sắc chất tinh trùng vẫn chỉ được giải cô đặc một phần. Thoi vô sắc bất thường của tinh trùng liên quan đến việc không hình thành tiền nhân và việc dừng phát triển ở giai đoạn tiền nhân cũng có thể xảy ra. [28, 36, 44]