Tin tức | Các nhà khoa học phát hiện “công tắc năng lượng” của tinh trùng, mở ra hướng phát triển biện pháp tránh thai nam
Các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Michigan đã phát hiện một “công tắc” phân tử kiểm soát những đợt bùng phát năng lượng trong tinh trùng, nhanh chóng làm tăng khả năng di động của chúng khi tiến đến trứng. Các nhà nghiên cứu cho rằng phát hiện này có thể giúp hiểu sâu hơn về quá trình thụ tinh và mở ra hướng mới để phát triển các biện pháp tránh thai nam an toàn, không nội tiết tố.
Kết quả nghiên cứu được công bố trên Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Tinh trùng trải qua “đợt bùng nổ năng lượng” trước khi thụ tinh
Nhóm nghiên cứu phát hiện tinh trùng động vật có vú nhìn chung ở trạng thái năng lượng tương đối thấp trước khi xuất tinh. Tuy nhiên, khi vào đường sinh dục nữ, tinh trùng nhanh chóng trải qua một số thay đổi, bao gồm:
Tốc độ bơi tăng rõ rệt
Cấu trúc màng ngoài của tinh trùng thay đổi để chuẩn bị liên kết với trứng
Những thay đổi này đòi hỏi tế bào phải tăng đáng kể hoạt động sản xuất năng lượng trong thời gian ngắn.
Tác giả liên hệ Melanie Balbach, trợ lý giáo sư tại Khoa Hóa sinh và Sinh học phân tử của Đại học bang Michigan, cho biết: “Chuyển hóa của tinh trùng rất chuyên biệt. Quá trình này gần như tập trung hoàn toàn vào một mục tiêu—sản xuất đủ năng lượng để thụ tinh.”
Bà lưu ý rằng nhiều tế bào nhanh chóng chuyển từ trạng thái năng lượng thấp sang cao trong những điều kiện khác nhau, khiến tinh trùng trở thành mô hình lý tưởng để nghiên cứu quá trình tái lập trình chuyển hóa này.
Theo dõi cách tinh trùng sử dụng glucose
Để xác định nguồn gốc của đợt bùng nổ năng lượng ở tinh trùng, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp theo dõi cách tinh trùng sử dụng glucose, một phân tử nhiên liệu quan trọng.
Tinh trùng hấp thụ glucose từ môi trường xung quanh và chuyển hóa glucose thành năng lượng có thể sử dụng thông qua một loạt phản ứng chuyển hóa. Bằng cách đánh dấu các phân tử glucose và theo dõi các con đường chuyển hóa của chúng trong tế bào, các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ chi tiết quá trình sản xuất năng lượng của tinh trùng.
Balbach ví quá trình này như theo dõi lộ trình của một chiếc xe: “Giống như sơn nóc xe màu hồng sáng rồi dùng máy bay không người lái để theo dõi chiếc xe giữa dòng giao thông.”
Bà giải thích rằng ở tinh trùng đang hoạt động, các nhà nghiên cứu quan sát thấy “nhiên liệu được đánh dấu” di chuyển nhanh hơn nhiều qua các con đường chuyển hóa và đi theo những lộ trình cụ thể để hoàn tất quá trình chuyển đổi năng lượng.
Enzyme chủ chốt aldolase thúc đẩy giải phóng năng lượng
Nghiên cứu cho thấy enzyme có tên aldolase đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển hóa năng lượng của tinh trùng. Enzyme này giúp phân giải glucose thành các phân tử được sử dụng để tạo năng lượng, cung cấp năng lượng cần thiết cho tinh trùng di chuyển nhanh.
Đồng thời, khi hoạt động, tinh trùng cũng huy động các nguồn năng lượng dự trữ. Các enzyme khác hoạt động như “bộ điều phối giao thông”, điều chỉnh dòng nhiên liệu qua những con đường chuyển hóa khác nhau và ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất năng lượng.
Sử dụng các nguồn lực nghiên cứu, trong đó có Trung tâm Khối phổ và Chuyển hóa học của Đại học bang Michigan, cuối cùng nhóm đã lập bản đồ quá trình chuyển hóa nhiều bước, cần nhiều năng lượng mà tinh trùng sử dụng để thụ tinh.
Hướng tiếp cận mới cho biện pháp tránh thai nam không nội tiết tố
Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện này có nhiều ý nghĩa đối với y học sinh sản.
Khoảng một trong sáu người trên toàn thế giới gặp tình trạng vô sinh. Nghiên cứu chuyển hóa năng lượng của tinh trùng có thể góp phần phát triển các công cụ chẩn đoán mới và cải thiện kỹ thuật hỗ trợ sinh sản.
Phát hiện này cũng có thể mở ra hướng mới cho việc phát triển biện pháp tránh thai nam.
Balbach lưu ý rằng phần lớn các nghiên cứu trước đây về tránh thai nam tập trung vào việc ức chế sản xuất tinh trùng. Cách tiếp cận này thường có những hạn chế, trong đó có việc không tạo ra tác dụng tránh thai ngay lập tức, và nhiều phương pháp dựa vào can thiệp nội tiết tố có thể gây ra tác dụng phụ đáng kể.
Ngược lại, việc ức chế chuyển hóa năng lượng của tinh trùng có thể tạm thời làm giảm chức năng của tinh trùng mà không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất tinh trùng.
Bà cho biết: “Nếu có thể nhắm mục tiêu an toàn vào các enzyme chủ chốt điều hòa quá trình chuyển hóa của tinh trùng, chúng ta có thể phát triển một biện pháp tránh thai không nội tiết tố, tạm thời ức chế chức năng của tinh trùng khi cần.”
Mở rộng lựa chọn sinh sản cho nam giới
Các nhà nghiên cứu cho rằng nếu những nghiên cứu trong tương lai có thể áp dụng cơ chế này vào tinh trùng người, chiến lược này có thể mang đến cho nam giới nhiều lựa chọn hơn trong việc quản lý khả năng sinh sản.
Balbach cho biết khoảng một nửa số thai kỳ trên toàn thế giới hiện nay là ngoài ý muốn, vì vậy việc mở rộng các lựa chọn tránh thai nam là rất quan trọng.
Bà nói: “Điều này không chỉ có thể giúp nam giới chủ động hơn trong các quyết định sinh sản mà còn giảm tác dụng phụ của biện pháp tránh thai, vốn hiện chủ yếu do phụ nữ gánh chịu và thường liên quan đến hormone.”
Nhóm nghiên cứu dự định tiếp tục tìm hiểu cách tinh trùng sử dụng các nguồn nhiên liệu khác nhau, chẳng hạn như glucose và fructose, để đáp ứng nhu cầu năng lượng, đồng thời tiếp tục xác thực các cơ chế này trên tinh trùng người.
Tin tức | Các nhà khoa học phát hiện “công tắc năng lượng” của tinh trùng, mở ra hướng phát triển biện pháp tránh thai nam
Tin tức | Các nhà khoa học phát hiện “công tắc năng lượng” của tinh trùng, mở ra hướng phát triển biện pháp tránh thai nam
Các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Michigan đã phát hiện một “công tắc” phân tử kiểm soát những đợt bùng phát năng lượng trong tinh trùng, nhanh chóng làm tăng khả năng di động của chúng khi tiến đến trứng. Các nhà nghiên cứu cho rằng phát hiện này có thể giúp hiểu sâu hơn về quá trình thụ tinh và mở ra hướng mới để phát triển các biện pháp tránh thai nam an toàn, không nội tiết tố.
Kết quả nghiên cứu được công bố trên Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Tinh trùng trải qua “đợt bùng nổ năng lượng” trước khi thụ tinh
Nhóm nghiên cứu phát hiện tinh trùng động vật có vú nhìn chung ở trạng thái năng lượng tương đối thấp trước khi xuất tinh. Tuy nhiên, khi vào đường sinh dục nữ, tinh trùng nhanh chóng trải qua một số thay đổi, bao gồm:
Tốc độ bơi tăng rõ rệt
Cấu trúc màng ngoài của tinh trùng thay đổi để chuẩn bị liên kết với trứng
Những thay đổi này đòi hỏi tế bào phải tăng đáng kể hoạt động sản xuất năng lượng trong thời gian ngắn.
Tác giả liên hệ Melanie Balbach, trợ lý giáo sư tại Khoa Hóa sinh và Sinh học phân tử của Đại học bang Michigan, cho biết: “Chuyển hóa của tinh trùng rất chuyên biệt. Quá trình này gần như tập trung hoàn toàn vào một mục tiêu—sản xuất đủ năng lượng để thụ tinh.”
Bà lưu ý rằng nhiều tế bào nhanh chóng chuyển từ trạng thái năng lượng thấp sang cao trong những điều kiện khác nhau, khiến tinh trùng trở thành mô hình lý tưởng để nghiên cứu quá trình tái lập trình chuyển hóa này.
Theo dõi cách tinh trùng sử dụng glucose
Để xác định nguồn gốc của đợt bùng nổ năng lượng ở tinh trùng, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp theo dõi cách tinh trùng sử dụng glucose, một phân tử nhiên liệu quan trọng.
Tinh trùng hấp thụ glucose từ môi trường xung quanh và chuyển hóa glucose thành năng lượng có thể sử dụng thông qua một loạt phản ứng chuyển hóa. Bằng cách đánh dấu các phân tử glucose và theo dõi các con đường chuyển hóa của chúng trong tế bào, các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ chi tiết quá trình sản xuất năng lượng của tinh trùng.
Balbach ví quá trình này như theo dõi lộ trình của một chiếc xe: “Giống như sơn nóc xe màu hồng sáng rồi dùng máy bay không người lái để theo dõi chiếc xe giữa dòng giao thông.”
Bà giải thích rằng ở tinh trùng đang hoạt động, các nhà nghiên cứu quan sát thấy “nhiên liệu được đánh dấu” di chuyển nhanh hơn nhiều qua các con đường chuyển hóa và đi theo những lộ trình cụ thể để hoàn tất quá trình chuyển đổi năng lượng.
Enzyme chủ chốt aldolase thúc đẩy giải phóng năng lượng
Nghiên cứu cho thấy enzyme có tên aldolase đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển hóa năng lượng của tinh trùng. Enzyme này giúp phân giải glucose thành các phân tử được sử dụng để tạo năng lượng, cung cấp năng lượng cần thiết cho tinh trùng di chuyển nhanh.
Đồng thời, khi hoạt động, tinh trùng cũng huy động các nguồn năng lượng dự trữ. Các enzyme khác hoạt động như “bộ điều phối giao thông”, điều chỉnh dòng nhiên liệu qua những con đường chuyển hóa khác nhau và ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất năng lượng.
Sử dụng các nguồn lực nghiên cứu, trong đó có Trung tâm Khối phổ và Chuyển hóa học của Đại học bang Michigan, cuối cùng nhóm đã lập bản đồ quá trình chuyển hóa nhiều bước, cần nhiều năng lượng mà tinh trùng sử dụng để thụ tinh.
Hướng tiếp cận mới cho biện pháp tránh thai nam không nội tiết tố
Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện này có nhiều ý nghĩa đối với y học sinh sản.
Khoảng một trong sáu người trên toàn thế giới gặp tình trạng vô sinh. Nghiên cứu chuyển hóa năng lượng của tinh trùng có thể góp phần phát triển các công cụ chẩn đoán mới và cải thiện kỹ thuật hỗ trợ sinh sản.
Phát hiện này cũng có thể mở ra hướng mới cho việc phát triển biện pháp tránh thai nam.
Balbach lưu ý rằng phần lớn các nghiên cứu trước đây về tránh thai nam tập trung vào việc ức chế sản xuất tinh trùng. Cách tiếp cận này thường có những hạn chế, trong đó có việc không tạo ra tác dụng tránh thai ngay lập tức, và nhiều phương pháp dựa vào can thiệp nội tiết tố có thể gây ra tác dụng phụ đáng kể.
Ngược lại, việc ức chế chuyển hóa năng lượng của tinh trùng có thể tạm thời làm giảm chức năng của tinh trùng mà không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất tinh trùng.
Bà cho biết: “Nếu có thể nhắm mục tiêu an toàn vào các enzyme chủ chốt điều hòa quá trình chuyển hóa của tinh trùng, chúng ta có thể phát triển một biện pháp tránh thai không nội tiết tố, tạm thời ức chế chức năng của tinh trùng khi cần.”
Mở rộng lựa chọn sinh sản cho nam giới
Các nhà nghiên cứu cho rằng nếu những nghiên cứu trong tương lai có thể áp dụng cơ chế này vào tinh trùng người, chiến lược này có thể mang đến cho nam giới nhiều lựa chọn hơn trong việc quản lý khả năng sinh sản.
Balbach cho biết khoảng một nửa số thai kỳ trên toàn thế giới hiện nay là ngoài ý muốn, vì vậy việc mở rộng các lựa chọn tránh thai nam là rất quan trọng.
Bà nói: “Điều này không chỉ có thể giúp nam giới chủ động hơn trong các quyết định sinh sản mà còn giảm tác dụng phụ của biện pháp tránh thai, vốn hiện chủ yếu do phụ nữ gánh chịu và thường liên quan đến hormone.”
Nhóm nghiên cứu dự định tiếp tục tìm hiểu cách tinh trùng sử dụng các nguồn nhiên liệu khác nhau, chẳng hạn như glucose và fructose, để đáp ứng nhu cầu năng lượng, đồng thời tiếp tục xác thực các cơ chế này trên tinh trùng người.
Nguồn bài viết:
Tổng hợp trực tuyến