ự hình thành, phát triển của giao tử và hiện tượng thụ tinh

Nghiên cứu về sự hình thành, phát triểncủa giao tử và hiện tợng thụ tinh là cơ sở, là nền tảng vững chắc cho các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản ra đời và phát triển.. Sự hình thành và phát tri

Đặt vấn đề

Lịch sử loài ngời đợc tiếp nối, xã hội loài ngời đợc tồn tại là nhờ có sựsinh sản Từ xa xưa con người đó quan tâm đến việc bảo tồn nòi giống củamình, qua đó để duy trì nòi giống loài ngời

Đứa trẻ là kết quả của sự kết hợp giữa giao tử đực (tinh trùng) - sinh ra từtinh hoàn của ngời đàn ông và giao tử cái (noãn) - sinh ra từ buồng trứng củangời phụ nữ qua hiện tợng thụ tinh Những cặp vợ chồng không thể sinh con

đợc thờng phải chịu nhiều áp lực của xã hội, nên loài ngời từ những buổi sơkhai đã quan tâm tìm kiếm phơng pháp hữu hiệu để điều trị vô sinh và có thểsinh con để “nối dõi tông đờng”

Cùng với sự tiến bộ không ngừng của nền văn minh xã hội loài ngời là sựphát triển vợt bậc của khoa học Nghiên cứu về sự hình thành, phát triểncủa giao tử và hiện tợng thụ tinh là cơ sở, là nền tảng vững chắc cho các

kỹ thuật hỗ trợ sinh sản ra đời và phát triển Thành tựu này đã mang lạiniềm hy vọng đợc làm cha làm mẹ cho các cặp vô sinh t ởng chừng nh vôvọng không thể thụ thai một cách tự nhiên khi họ có bất th ờng về chứcnăng sinh sản

1 Sự hình thành và phát triển của noãn bào

Vào tuần thứ 8 của thời kỳ phôi thai, buồng trứng đợc hình thành do quátrình biệt hoá của tuyến sinh dục trung tính Các nang noãn nguyên thuỷ đợchình thành từ các dây sinh dục vỏ của tuyến sinh dục trung tính Mỗi nangnoãn nguyên thuỷ gồm có noãn bào I đang ngừng ở cuối giai đoạn tiền kỳ I vàmột hàng tế bào nang dẹt vây xung quanh Buồng trứng có rất nhiều nang

noãn nguyên thuỷ, số lợng nang noãn này giảm rất nhanh theo thời gian ởtuần thứ 30 của thai nhi, cả 2 buồng trứng có khoảng 6.000.000 nang noãnnguyên thuỷ, đến tuổi dậy thì chỉ còn khoảng 40.000 nang Trong suốt thời kỳsinh sản (30 năm) chỉ có khoảng 400 – 500 nang này phát triển tới chín vàphóng noãn hàng tháng Số còn lại bị thoái hoá [5]

1.1 Sự hình thành và phát triển của dòng noãn (Oogenesis)

Sự phát triển của noãn là sự hình thành, lớn lên và trởng thành của noãn.Quá trình này bắt đầu từ rất sớm trong bào thai và chấm dứt vào tuổi mãn kinhcủa ngời phụ nữ, gồm có 4 giai đoạn:

- Nguồn gốc ngoài cơ quan sinh dục của tế bào mầm nguyên thủy và sự

di chuyển các tế bào mầm vào cơ quan sinh dục

- Sự gia tăng số lợng các tế bào mầm bằng gián phân

- Sự giảm chất liệu di truyền bằng giảm phân

- Sự trởng thành về cấu trúc và chức năng của noãn

Những noãn chứa trong các nang noãn là những tế bào sinh dục gọi làdòng noãn Từ đầu dòng đến cuối dòng có: noãn nguyên bào, noãn bào 1,noãn bào 2 và noãn chín [1]

Hình 1 Quá trình tạo noãn [1]

1.1.1 Noãn nguyên bào

Noãn nguyên bào là tế bào đầu dòng noãn phát sinh từ những tế bàosinh dục nguyên thuỷ Sau khi hình thành, một số noãn nguyên bào biệt hoáthành noãn bào 1 ở buồng trứng thai 7 tháng, đại đa số noãn nguyên bào đãbiến mất do thoái triển hoặc do đã biệt hoá thành noãn bào 1 Khi trẻ ra đời,những noãn nguyên bào hoàn toàn không thấy trong buồng trứng Đó là một

điểm khác với quá trình tạo tinh trùng [1], [3]

Từ tuổi dậy thì đến tuổi mãn kinh, trong buồng trứng của ngời phụ nữ,hàng tháng thờng có một noãn bào 1 nằm trong nang noãn tiếp tục lần phânchia thứ nhất của quá trình giảm phân Kết quả là một noãn bào 1 sinh ra hai

tế bào có bộ nhiễm sắc thể đơn bội n = 22A + X, nhng có kích thớc và tácdụng khác nhau: một tế bào lớn gọi là noãn bào 2 có tác dụng sinh dục và một

tế bào nhỏ gọi là cực cầu 1 không có tác dụng sinh dục Đây cũng là một điểmkhác với quá trình tạo tinh trùng Lần phân chia này hoàn thành trớc khi xảy

ra sự phóng noãn [1], [3]

1.1.3 Noãn bào 2

Sau khi đợc sinh ra, noãn bào 2 tiến hành ngay lần phân chia thứ 2 củaquá trình giảm phân, song ngừng lại ở biến kỳ 2 Nếu có thụ tinh, sau khi tinhtrùng chui vào noãn, giảm phân 2 mới đợc hoàn tất Noãn chín và cực cầu 2 đ-

ợc hình thành Cực cầu 1 cũng phân chia tạo ra 2 cực cầu 2

Giai đoạn trớc khi chín, noãn là một tế bào hình tròn lớn có nhân tơng

đối to, có bộ NST đơn bội n = 22A + X Nhân này đợc gọi là nang mầm.Noãn bào đợc bao quanh bởi lớp trong suốt gọi là màng trong suốt Lớp tếbào hạt bao quanh màng trong suốt có hình trụ có các nhánh bào tơng ấn

sâu vào noãn bào là đờng vận chuyển thông tin và cung cấp chất dinh dỡng[1], [3].

1.1.4 Noãn chín

Noãn chín là tế bào lớn nhất trong cơ thể ngời, đờng kính tới 200 m vìbào tơng chứa nhiều chất dinh dỡng Trong bào tơng có nhiều không bào chứaalbumin và lipid, ti thể phong phú, phân bố khắp bào tơng, bộ Golgi, lới nộibào phát triển mạnh [1], [3]

1.2 Cấu trúc của nang noãn.

Hình 2 Sự phát triển của nang noãn trong chu kỳ kinh nguyệt [6] 1.2.1 Những nang noãn cha phát triển

Là những nang noãn nguyên thuỷ, thấy trong buồng trứng của thai nhisắp ra đời, của bé gái từ khi chào đời cho đến phụ nữ trởng thành đang ở lứatuổi sinh đẻ Cấu trúc rất đơn giản, bao gồm: một noãn bào 1 đang ngừng phânchia ở cuối tiền kỳ lần phân chia thứ nhất của quá trình giảm phân Một hàng

tế bào nang dẹt vây quanh noãn bào 1 Tế bào nang rất nghèo bào quan và liênkết với nhau bởi thể liên kết [1], [3]

1.2.2 Những nang noãn phát triển

Chỉ thấy từ khi dậy thì đến khi mãn kinh Quá trình phát triển trải quanhiều giai đoạn:

Nang noãn nguyên phát

Nang noãn nguyên phát lớn hơn nang noãn nguyên thuỷ, từ trong rangoài cấu tạo bởi: noãn bào 1 đang lớn lên và tiếp tục ngừng quá trình phânbào Màng trong suốt: nằm giữa noãn và các tế bào nang Một lớp tế bào nang

đã cao lên tạo thành biểu mô vuông đơn hay trụ đơn nằm ngoài màng trongsuốt Màng đáy lót ngoài nang noãn [1], [3]

Nang noãn thứ phát: tiến triển qua nhiều giai đoạn

Nang noãn đặc:

Từ trong ra ngoài có cấu tạo: noãn bào 1 nằm ở trung tâm đang tiếp tụclớn lên và vẫn ngừng quá trình phân bào Màng trong suốt rất rõ vì đã dày lên.Lớp tế bào hạt: gồm những tế bào nang hình đa diện tạo thành một biểu môtầng gồm nhiều hàng tế bào Màng đáy, vỏ liên kết mỏng: giới hạn bên ngoàikhó phân biệt với mô kẽ [1], [3]

Nang noãn có hốc:

Khi nang noãn có đờng kính 200 m và lớp hạt có 6 – 10 hàng tế bào,

ở một số nơi trong lớp tế bào nang xuất hiện nhiều khoảng trống nhỏ chứachất lỏng gọi là dịch nang Dịch nang là dịch thấm từ huyết tơng nhng cónhiều hyaluronate, những yếu tố phát triển, steroid và các hormon hớng sinhdục Lúc mới đầu những hốc này nhỏ và nhiều, sau đó họp lại thành nhữnghốc lớn hơn Noãn bào 1 chứa trong nang noãn lớn dần và vẫn tiếp tục ngừngphân bào Vỏ liên kết ngày càng rõ rệt [1], [3]

Nang noãn có hốc điển hình

Dịch trong các hốc nang noãn ngày càng nhiều, các hốc ngày càng lớnrồi thông với nhau thành một hốc duy nhất Các tế bào nang tạo thành hốcnang noãn, đám tế bào nang vây quanh noãn bào 1 tạo thành gò noãn lồi vàotrong hốc Noãn bào 1 tiếp tục lớn lên khi có đờng kính 100 m thì ngừng lại

Nó vẫn đợc ngăn cách với tế bào nang bởi màng trong suốt Hàng tế bào nangnằm sát màng trong suốt có hình trụ và đợc gọi là vòng tia Màng đáy bọcxung quanh lớp hạt Vỏ liên kết đợc phân chia làm 2 lớp rõ rệt:

- Lớp vỏ trong: cấu tạo bởi những tế bào hình thoi hay đa diện gọi là tếbào vỏ có đặc điểm cấu tạo của tế bào nội tiết có quan hệ mật thiết với hệthống lới mao mạch, tiết ra estrogen

- Lớp vỏ ngoài: cấu tạo bởi những tế bào và sợi liên kết xếp thành vòng

đồng tâm xen lẫn với một ít sợi cơ trơn để bọc quanh nang noãn [1], [3]

Nang noãn chín

Nang noãn chín có kích thớc khá lớn đờng kính có thể lên đến 20 mm,lồi lên bề mặt buồng trứng và có thể thấy bằng mắt thờng, cấu trúc tơng tự nhnang noãn có hốc điển hình, chỉ khác một vài đặc điểm: hốc chứa dịch nangrất lớn Lớp hạt thành của hốc nang noãn rất mỏng chỉ gồm vài hàng tế bàonang Gò noãn lồi hẳn vào trong hốc chứa dịch nang noãn và dính vào thànhhốc bởi 1 eo nhỏ cấu tạo bởi một ít tế bào nang Màng trong suốt rất dàykhoảng 30 – 40 m [1], [3]

1.3 Sinh lý sự phát triển nang noãn (Folliculogenesis)

Sự phát triển của nang noãn gồm một chuỗi các sự kiện xảy ra một cách

có trật tự dẫn tới sự phóng noãn ở giữa chu kỳ, bao gồm: sự huy động cácnang noãn (recruitment), sự chọn lọc nang noãn (selection), sự vợt trội củamột nang noãn (dominance), sự thoái hoá của nang noãn (atresia) và sự phóngnoãn (ovulation) [6]

Quá trình này bắt đầu từ sự phát triển của nang noãn nguyên thủy(primordial follicle), qua các giai đoạn nang noãn sơ cấp (preantral follicle),nang noãn thứ cấp (antral follicle) và nang trớc phóng noãn (Graafian folliclehay preovulatory follicle) (hình 2) Một chu kỳ phát triển nang noãn trungbình kéo dài 85 ngày (khoảng 3 chu kỳ kinh) và thông thờng chỉ có một nangtrởng thành và phóng noãn trong mỗi chu kỳ kinh [6]

1.3.1 Sự huy động các nang noãn (recruitment)

Mỗi chu kỳ, có khoảng vài trăm nang noãn nguyên thủy đợc huy độngvào nhóm nang noãn phát triển để sau khoảng 12 tuần có một nang noãn đạt

đến giai đoạn trởng thành và phóng noãn

Sự phát triển tiếp theo của các nang noãn nguyên thủy đợc huy động làmột quá trình phụ thuộc vào hormon ở cuối chu kỳ kinh nguyệt Sự thoái hoácủa hoàng thể dẫn tới sự tăng nồng độ FSH, khoảng 1 ngày trớc khi bắt đầuchu kỳ mới FSH tăng làm khởi phát sự phát triển của các nang noãn

Khi các nang noãn thứ cấp đã đợc huy động, các nang này sẽ phát triển

về kích thớc và chức năng chế tiết hormon Các tế bào hạt và các tế bào vỏ

nang bên ngoài của màng đáy gia tăng số lợng và có sự tạo khoang chứa dịchnang bên trong nang Các tế bào hạt chịu trách nhiệm dinh dỡng cho sự pháttriển của noãn và thành phần của dịch nang chủ yếu là các chất thấm từ huyếttơng vào.

Vì vậy, mỗi noãn đợc bao quanh bởi một môi trờng đồng nhất Songsong với sự phát triển về kích thớc, chức năng chế tiết hormon của các nangnoãn cũng đợc phát triển FSH chủ yếu tác dụng trên tế bào hạt, trong khi LHtác dụng chủ yếu trên tế bào vỏ và một phần trên tế bào hạt Thụ thể của LHhiện diện trên tế bào vỏ LH gắn vào thụ thể của nó trên tế bào vỏ kích thích tếbào vỏ sản xuất androgen (chủ yếu là androstenedion và testosteron) từcholesterole Androgen đợc sản xuất từ tế bào vỏ đợc hấp thu vào dịch nang vàsau đó đợc tế bào hạt chuyển hoá thành estradiol [6]

1.3.2 Sự chọn lọc nang noãn (selection).

Khoảng ngày 7 của chu kỳ, sự chọn lọc của nang noãn đợc tiến hành.Một số nang noãn trong số các nang thứ cấp sẽ đợc chọn lọc để chuẩn bị cho

sự phóng noãn sau này Các nang noãn này thờng là các nang đáp ứng tốt với tácdụng của FSH, có nhiều thụ thể của FSH trên các tế bào hạt và chế tiết nhiềuestradiol [6]

1.3.3 Sự vợt trội của một nang noãn (dominance).

Khoảng ngày 8 - 10 của chu kỳ, một nang noãn đã đợc chọn lọc sẽ vợttrội hơn những nang khác đó là do: estradiol tăng sẽ hạn chế giải phóng FSH

từ tuyến yên, từ đó làm hạn chế sản xuất estradiol Bằng cách này, estradiol đã

tự hạn chế sự tổng hợp chính nó (hồi tác âm tính) Vì vậy sự phát triển của cácnang bị hạn chế mà chỉ có một nang trội có thể tiếp tục phát triển với nồng độFSH thấp hơn do có sự tăng về số lợng các thụ cảm với FSH [6]

1.3.4 Sự thoái hoá của nang noãn (atresia)

Trong nang noãn vợt trội, hoạt động chế tiết ra estradiol tăng rất nhanh,

đồng thời dới tác dụng của FSH, nang noãn vợt trội tiết ra inhibin Inhibin ứcchế sự chế tiết FSH của tuyến yên, làm cho các nang khác thiếu FSH, làmgiảm khả năng chế tiết estradiol của các nang khác, dẫn đến sự tích lũy củaandrogen và thoái hoá của các nang khác [6]

1.3.5 Sự chín muồi của nang noãn, phóng noãn (ovulation)

Sự phát triển của nang trội sẽ đảm bảo lợng estradiol tăng liên tục Sau đócác thụ cảm của LH xuất hiện trên tế bào hạt Khi lợng estradiol trong máutăng trên mức cố định trong vài giờ thì cơ chế hồi tác âm tính lên tuyến yênthay đổi thành hồi tác dơng tính Nói cách khác, estradiol không còn hạn chế

đợc sự giải phóng LH lâu mà còn kích thích chế tiết LH Do vậy, xung lợng

LH cũng tăng lên cả về tần số và biên độ, sự giải phóng LH tăng lên dẫn đếnhiện tợng phân bào giảm nhiễm (sự trởng thành noãn) Hơn nữa, sự sản xuấtestradiol giảm nhanh và các tế bào hạt đợc kích thích sản xuất progesteron vàcác yếu tố cần thiết cho phóng noãn

Dới tác dụng của LH, nang noãn càng chín nhanh, lồi ra phần ngoại vicủa buồng trứng rồi vỡ, phóng noãn ra ngoài Sự phóng noãn bắt đầu khoảng

10 - 12 giờ sau đỉnh LH đạt tới mức cao nhất của LH (gấp 6 - 10 lần so vớithời điểm 16 giờ trớc phóng noãn) và 34 - 36 giờ sau mức LH bắt đầu tăng.Sau khi LH đạt tới mức cao nhất, lợng LH tụt nhanh xuống ngang với mức LH

ở thời điểm bắt đầu chu kỳ kinh nguyệt [6]

2 Sự hình thành và phát triển của tinh trùng

2.1 Cấu tạo vi thể của tinh hoàn

Hình 3 Cấu tạo vi thể của tinh hoàn [2].

2.1.1 Mô kẽ (interstitial tissue)

Mô kẽ tinh hoàn là nơi quan trọng sản xuất ra các androgen Là mô liênkết tha xen vào giữa các ống sinh tinh chứa những tế bào trung mô kém biệt

hoá, tế bào sợi, đại thực bào, dỡng bào và các tế bào đa diện hay hình cầu đợcgọi là tế bào kẽ tinh hoàn (tế bào Leydig), hoặc đứng cô độc hoặc họp thành

đám, chúng có quan hệ mật thiết với các mao mạch máu để tạo ra tuyến nộitiết kiểu tản mát gọi là tuyến kẽ tinh hoàn Tuyến này tiết ra testosterone nhờtác dụng kích thích của hormon LH của tuyến yên Testosteron có tác dụngkích thích quá trình tạo tinh trùng, duy trì sự hoạt động của các tuyến phụthuộc đờng dẫn tinh và phát triển giới tính nam thứ phát: mọc râu, giọng nóitrầm Testosteron đợc tổng hợp bởi các men có trong ti thể và lới nội bàokhông hạt của tế bào kẽ [2]

Tế bào Sertoli có các chức năng sau:

- Nâng đỡ, bảo vệ và điều hoà dinh dỡng cho các tinh trùng

- Thực bào: các hạt bào tơng cặn trong quá trình biệt hoá tinh tử đợc thựcbào và tiêu hoá bởi lysosom của các tế bào Sertoli

+ Chuyển đổi testosterone thành estradiol, chế tiết peptid inhibin có vaitrò ức chế sự tổng hợp và giải phóng FSH ở thuỳ trớc tuyến yên.

- Sản xuất hormon kháng Muller ức chế sự phát triển ống Muller (ốngcận trung thận) ở thai nam [2]

*Tế bào dòng tinh: là những tế bào có khả năng sinh sản, biệt hoá và

tiến triển để cuối cùng tạo ra tinh trùng Các tế bào dòng tinh gồm có: tinhnguyên bào, tinh bào 1, tinh bào 2, tiền tinh trùng và tinh trùng [2]

2.2 Quá trình hình thành và phát triển của tinh trùng

2.2.1 Quá trình sinh tinh trùng

Ở tuổi dậy thì, với sự kích thích của tế bào Sertoli, tế bào mầm nguyênthuỷ bắt đầu biệt hoá thành tinh nguyên bào Sự sinh tinh trùng là quá trìnhbiến đổi tinh nguyên bào thành tinh trùng, quá trình này liên tục cho tới cuối

đời ngời [2]

*Tinh nguyên bào (spermatogonium)

Tinh nguyên bào là những tế bào nhỏ (đờng kính 9 – 15 m), nằm ởvùng ngoại vi biểu mô tinh, xen giữa màng đáy với tế bào Sertoli Tinh nguyênbào có bộ nhiễm sắc lỡng bội 2n = 44A + XY Bào tơng chứa ít bào quan Dựavào đặc điểm của nhân để phân biệt 2 loại tinh nguyên bào:

- Tinh nguyên bào A (type A spermatogonia): có nhân tròn hay hìnhtrứng, chất nhiễm sắc mịn, có 1 hoặc 2 hạt nhân, là những tế bào gốc, chúnggián phân nhiều lần sinh ra tinh nguyên bào cùng loại, một số khác biệt hoáthành tinh nguyên bào loại B

- Tinh nguyên bào loại B (type B spermatogonia): có nhân tròn, chấtnhiễm sắc dạng hạt kích thớc khác nhau, chỉ có 1 hạt nhân nằm ở trung tâmnhân Là những tế bào đang biệt hoá không còn khả năng tái biệt hoá Tinhnguyên bào loại B biệt hoá tạo ra tinh bào 1 [2]

*Tinh bào 1 (primary spermatocyte)

Tinh bào 1 có bộ nhiễm sắc lỡng bội 2n = 44A + XY Sau khi sinh ra, nólớn lên do tích luỹ chất dinh dỡng Là tế bào lớn (đờng kính khoảng 25 m),nằm xa màng đáy và cách màng đáy bởi một hàng tinh nguyên bào Nhânhình cầu, chất nhiễm sắc phân bố đều, hạt nhân thờng thấy Bào tơng chứanhiều bào quan nh ti thể, bộ Golgi Ngay sau khi đợc hình thành, các tinh bào

1 bớc vào giảm phân I để sinh ra hai tinh bào 2 Do kỳ đầu giảm phân I kéo

dài trong 22 ngày nên hầu hết các tinh bào quan sát đợc trong tiêu bản mô học

đều là các tinh bào ở giai đoạn tinh bào 1 [2]

*Tinh bào 2 (secondary spermatocyte)

Mỗi tinh bào 2 có bộ nhiễm sắc đơn bội n = 23 và có 2 loại tinh bào 2: 1loại mang thể nhiễm sắc X và 1 loại mang thể nhiễm sắc Y với tỷ lệ 1/1 Cáctinh bào 2 khó nhận ra trong các tiêu bản mô học do chúng có đời sống rấtngắn, chỉ tồn tại trong giai đoạn nghỉ (interphase) rồi nhanh chóng bớc vào lầnphân chia thứ hai của quá trình giảm phân để sinh ra 2 tế bào có 23 nhiễm sắcthể (tiền tinh trùng hay tinh tử ) [2]

*Tiền tinh trùng (tinh tử – spermatid)

Tiền tinh trùng có bộ nhiễm sắc đơn bội n = 23 và có 2 loại tiền tinh trùng:loại mang thể nhiễm sắc X và loại mang thể nhiễm sắc Y Chúng xếp thànhnhiều hàng gần lòng ống sinh tinh, hình hơi dài Nhân sáng, có 1 hạt nhân lớn.Bào tơng chứa nhiều bào quan Tiền tinh trùng không có khả năng sinh sản màqua quá trình biệt hoá rất phức tạp để thành tinh trùng [2],[8]

Hình 4 Sơ đồ quá trình tạo tinh trùng [8]

2.3 Sự biệt hoá tinh tử (spermiogenesis)

Là khâu cuối cùng của quá trình tạo tinh trùng Sự biệt hoá tinh tửchuyển dạng các tinh tử thành tinh trùng là tế bào biệt hoá cao để có thể

chuyển DNA của ngời nam sang noãn của ngời nữ (không có xảy ra sự phânbào trong suốt giai đoạn này) Sự biệt hoá tinh tử là một quá trình phức tạp,gồm 3 giai đoạn sau:

2.3.1 Giai đoạn bộ Golgi

Trong bào tơng các tinh tử có bộ Golgi (ở cạnh nhân) ti thể, một cặptrung tử, các ribosom tự do và lới nội bào không hạt, các hạt bắt màu nhuộmPAS dơng tính xuất hiện nhiều bên trong bộ Golgi đợc gọi là các hạt tiền cực

đầu (proacrosomal granule), kết hợp lại thành một hạt cực đầu (acromalgranule) duy nhất nằm bên trong túi cực đầu (acrosomal vesicle) là bọc màngbào tơng Các trung tử di chuyển đến sát màng bào tơng ở phía đối diện vớicực đầu Sợi trục của tiêm mao bắt đầu hình thành, các trung tử di chuyển theohớng ngợc lại, tiến về phía nhân, khi di chuyển kéo dài thêm sợi trục mao [2],[4], [8]

2.3.2 Giai đoạn cực đầu

Túi cực đầu và hạt cực đầu dài ra, bao phủ một nửa nhân và đợc gọi là cực

đầu (acrosome) Cực đầu có chứa một số men nh hyaluronidase, neuraminidase,phosphatase acid và một protease hoạt tính giống trypsin Do vậy cực đầu cóvai trò lysosom đặc biệt Các men này phá vỡ sự liên kết gắn của các tế bào ởvòng tia và tiêu huỷ màng trong suốt của noãn Khi tinh trùng gặp noãn, màngbào tơng của cực đầu sáp nhập vào màng bào tơng của noãn, giải phóng cácmen cực đầu ra ngoài Quá trình này gọi là phản ứng cực đầu (acrosomalreaction), bớc đầu tiên của quá trình thụ tinh

Trong giai đoạn cực đầu, nhân của tinh tử hớng về mặt đáy biểu mô tinhcòn sợi trục tiêm mao hớng về phía lòng ống sinh tinh Ngoài ra, nhân tinh tửdài ra và cô đặc lại Cùng lúc này, một trung tử phát triển tạo nên tiêm mao(flagellum) hay đuôi tinh trùng Các ti thể tập hợp lại xung quanh đoạn gầncủa đuôi tinh trùng tạo nên một đoạn dày gọi là đoạn trung gian (middlepiece), nơi tạo chuyển động của đuôi tinh trùng [2], [8]

2.3.3 Giai đoạn trởng thành

Bào tơng thừa bong ra và đợc thực bào bởi các tế bào Sertoli, sau đó tinhtrùng đi vào lòng ống sinh tinh

Hình 5 Sự biệt hoá tinh tử và cấu tạo của tinh trùng [2]

2.4 Cấu tạo tinh trùng

2.4.1 Tinh trùng bình thờng

Nằm ở lòng ống sinh tinh và có 2 loại: loại mang thể nhiễm sắc X và loạimang thể nhiễm sắc Y Từ một tinh bào 1 qua 2 lần phân chia của quá trìnhgiảm phân sinh ra 4 tinh trùng Tinh trùng có cấu tạo bình thờng dài khoảng

60 m và gồm 3 đoạn là đầu, cổ và đuôi

● Đầu

Đầu hình bầu dục, hơi dẹt, dài 4-5 m, rộng 2 m Nhân lớn chiếm gầnhết đầu tinh trùng nằm ở phần phình phía giáp với cổ Đoạn 2/3 trớc của nhân

đợc chụp bởi túi cực đầu có hình cái mũ Thành túi có cấu tạo màng kép, gồm

2 lá ngoài và trong Lòng túi chứa nhiều enzym có tác dụng tiêu huỷ các ớng ngại vật bao quanh noãn chín để tinh trùng tiến vào bào tơng của noãn khithụ tinh: Hyaluronidase, neuramidase, acrosin

ch-Ở lá ngoài của túi cực đầu và phần bào tơng phía trớc lá này có một loạiprotein đặc hiệu gọi là protein gắn vào noãn nguyên phát (primary oocytebinding protein) có tác dụng gây ra kết dính giữa đầu tinh trùng và màng trongsuốt bọc noãn trong quá trình thụ tinh ở lá trong của túi cực đầu có một loạiprotein đặc hiệu khác gọi là protein gắn vào noãn thứ phát (secondary oocytebinding protein) có tác dụng gắn màng kép của túi cực đầu với màng trongsuốt bọc noãn khi lớp bào tơng mỏng ở phía trớc túi cực đầu đã bị tiêu huỷ

và lá ngoài của túi cực đầu bị rách trong quá trình tiếp xúc với màng trongsuốt Những protein này mang tính đặc hiệu cho loài, do đó sự gắn kết giữa

tinh trùng và màng trong suốt của noãn chỉ xảy ra ở động vật cùng loài [ 2],[8].

● Cổ: là đoạn ngắn và hẹp, gắn thẳng trục với đầu

Ở cổ có tấm đáy, hố cắm, tiểu thể trung tâm và 9 cột chia đoạn xếp thànhhình ống Dây trục nằm chính giữa cổ chạy suốt từ cổ đến tận cùng của đuôi

Có 9 sợi đặc nối tiếp với 9 cột chia đoạn và tiến về phía đuôi tinh trùng.Những ti thể hình que dài, xếp thành một hàng nằm ở phía bên ngoài và songsong với cột chia đoạn ở đoạn trên cổ và sợi đặc ở đoạn đuôi [2], [8]

● Đuôi: dài khoảng 55 m, chia làm 3 đoạn:

- Đoạn trung gian: dài khoảng 4 – 5 m Giữa đoạn trung gian và đoạnchính, màng tế bào dày lên tạo thành vòng Zensen Đoạn trung gian có dâytrục nằm chính giữa, 9 sợi đặc bao xung quanh Bao ti thể đợc cấu tạo bởinhững ti thể xếp với nhau theo kiểu xoắn ốc, cuốn quanh dây trục, đợc bọc bởimàng tế bào

- Đoạn chính: dài nhất, khoảng 45 m, gồm một dây trục nằm ở trungtâm, vây quanh bởi một bao sợi xơ và bọc ngoài bởi màng tế bào Từ trungtâm ra ngoại vi gồm: dây trục, 9 sợi đặc, bao xơ, màng tế bào

- Đoạn cuối: dài khoảng 2 -3 m, tạo thành bởi dây trục đợc bọc bởimàng tế bào [2], [8]

2.4.2 Tinh trùng bất thờng:

Tinh trùng có cấu trúc bất thờng chiếm <70% trong tinh dịch bình thờng

và gồm những loại chính sau:

- Tinh trùng cha trởng thành: có khá nhiều bào tơng ở đầu, cổ và đuôi

- Tinh trùng có cấu tạo hình thái học bất thờng: đầu to hay nhỏ, trònhay nhọn

- Tinh trùng già: đầu lỗ rỗ vì bào tơng có nhiều không bào chứa sắc tố

- Tinh trùng thoái hoá: đầu bị biến dạng hay bị teo hoặc có 2 đầu, 2 đuôi [4]

Hình 6 Hình ảnh tinh trùng bình thờng và bất thờng [4].

2.4.3 Tinh dịch

Tinh dịch khởi đầu là một dịch quánh đặc Nhờ men phân huỷ protein ởtiền liệt tuyến, tinh dịch hoá lỏng ở nhiệt độ bình thờng sau 10 – 30 phút.Tinh dịch bao gồm 2 thành phần:

- Tinh trùng do tinh hoàn sản xuất ra chiếm khoảng 10% thể tích

- Tinh dịch là môi trờng nuôi dỡng tinh trùng, chiếm 90% thể tích:1/3 lợngtinh dịch do tiền liệt tuyến tiết ra (chứa acid citric, phosphatase acid, kẽm và có

PH thấp) và 2/3 do túi tinh tiết ra (chất nhày chứa fructose và có pH cao)

Hàng ngày có hàng triệu tinh trùng đợc sản xuất ra Chúng đợc tích trữlại ở mào tinh và giải phóng theo từng khoảng thời gian đều đặn (sự phóngtinh) Khi tinh trùng rời khỏi tinh hoàn, cha có khả năng thụ tinh đợc mà phảiqua một thời gian trởng thành ở đờng sinh dục nam hoặc nữ

Nếu trên 5 ngày mà không phóng tinh toàn bộ chất lợng của tinh trùng

sẽ giảm xuống Có nhiều giả thuyết về nguyên nhân của hiện tợng này: có một

đáp ứng ngợc từ mào tinh đến ống dẫn tinh, sẽ ngăn cản sự sản xuất tinh trùnghoặc có thể là mào tinh hoàn sẽ thu lại các tinh trùng Hiện tợng phóng tinh sẽ

tự xảy ra sau một thời gian dài không đợc phóng tinh và lúc đó tinh dịch chứalợng tinh trùng già cỗi [4]

3 Hiện tợng thụ tinh

3.1 Sinh lý hiện tợng thụ tinh

Sau phóng tinh, nhờ sự di động của tinh trùng cùng với sự co bóp của cơ

tử cung và vòi tử cung dới tác dụng của prostaglandin, tinh trùng di chuyểnqua tử cung đến vòi tử cung Sau mỗi lần giao hợp, tại âm đạo có khoảng nửa

tỷ tinh trùng nhng chỉ có khoảng vài ngàn tinh trùng di chuyển đến đợc vòi tửcung Sự thụ tinh thờng xảy ra ở khoảng 1/3 ngoài của vòi tử cung Tinh trùngmuốn xâm nhập vào trong noãn, trớc hết phải xuyên qua đợc lớp tế bào hạtbao quanh noãn để tiến tới vỏ ngoài của noãn Sau đó tinh trùng phải gắn vàxuyên qua đợc màng trong suốt [3], [9]

Cơ chế xâm nhập vào noãn của tinh trùng đợc giải thích nh sau:

Khi tinh trùng còn ở trong tinh dịch, có một lợng lớn cholesterol bọcquanh đầu tinh trùng làm bền vững màng bao bọc quanh đầu tinh trùng vàngăn chặn sự giải phóng enzym Sau khi phóng tinh, tinh trùng di chuyểntrong đờng sinh dục nữ, lớp cholesterol bọc đầu tinh trùng bị mất, màng tinhtrùng trở nên yếu và tăng tính thấm đối với ion Ca++ Nồng độ ion Ca++ caotrong bào tơng của đầu tinh trùng một mặt làm tăng vận động của tinh trùng,mặt khác làm giải phóng các enzym từ đầu tinh trùng

Đầu tinh trùng dự trữ một lợng lớn hyaluronidase và các enzym thuỷphân protein Dới tác dụng của enzym hyaluronidase và các enzym thuỷ phânprotein, các chất gắn liên kết các tế bào hạt bao quanh noãn bị phá huỷ Sau

đó nhờ enzym phân giải protein mà tinh trùng có thể chọc thủng màng trongsuốt của noãn và tiếp cận với lớp vỏ bao quanh noãn Tại đây có các receptor

để cố định màng trớc của tinh trùng vào lớp vỏ của noãn Rất nhanh, màng

tr-ớc tinh trùng bị tiêu đi, tinh trùng giải phóng enzym và mở đờng để xâm nhậpvào lòng noãn Màng của đầu tinh trùng tan ra và vật chất di truyền của đầutinh trùng đã xâm nhập vào noãn gây ra hiện tợng thụ tinh [3], [4], [9]

Trong quá trình thụ tinh, thờng chỉ có một tinh trùng xâm nhập vào noãn.Hiện tợng này có thể đợc giải thích:

- Một vài tinh trùng di chuyển đợc tới vòi tử cung nhng tốc độ di chuyểnrất khác nhau

- Sau khi tinh trùng đã xuyên qua màng bào tơng, ion Ca++ thấm quamàng bào tơng của noãn và gây ra phản ứng vỏ Các hạt vỏ này giải phóng racác chất có tác dụng ngăn cản không cho tinh trùng gắn vào màng noãn thậmchí còn đẩy tinh trùng ra xa màng

- Sau khi tinh trùng thâm nhập vào trong noãn sẽ làm khử cực màng và

đẩy xa tinh trùng ra

Khi tinh trùng đã lọt vào bào tơng của noãn, bào tơng của tinh trùng sẽhoà lẫn với bào tơng của noãn Nhân của noãn đợc gọi là tiền nhân cái, nhâncủa tinh trùng đợc gọi là tiền nhân đực Do mỗi tiền nhân cái hoặc tiền nhân

đực chỉ chứa 1n ADN nên chúng phải tăng lợng ADN lên gấp đôi Ngay sau

đó màng nhân của tiền nhân cái và tiền nhân đực mất đi, các thể nhiễm sắcxoắn lại, ngắn và dày lên Các thể nhiễm sắc này đợc giải phóng vào bào tơng,sắp xếp lại tạo ra một đờng xích đạo cách đều 2 cực Rồi mỗi thể nhiễm sắccon tiến về một cực tế bào Trên bề mặt noãn xuất hiện một rãnh phân chiangày càng rõ [4]

Hình 7 Hình ảnh của noãn bào thụ tinh bình thờng

có 2 tiền nhân (2PN) sau 18 giờ thụ tinh [4].