Hồ sơ kim loại vi lượng trước khi thụ thai ở các cặp vợ chồng: Một lĩnh vực mới trong việc tối ưu hóa kết quả phôi IVF

Những điểm nổi bật của nghiên cứu

Nghiên cứu này chứng minh rằng nồng độ kim loại vi lượng trong huyết tương trước khi thụ thai của cả hai bên đều ảnh hưởng đáng kể đến kết quả phôi IVF sớm. Các kết quả chính bao gồm:

• Phơi nhiễm cao với hỗn hợp kim loại vi lượng ở các cặp vợ chồng và người chồng liên quan đến việc giảm số lượng phôi chất lượng tốt nhất và số lượng phôi nang.
• Các yếu tố riêng lẻ cụ thể cho thấy tác động phân kỳ: Sắt (Fe), Lithium (Li), Strontium (Sr) và Molypđen (Mo) có liên quan tích cực đến kết quả phôi tốt.
• Ngược lại, Bạc (Ag) và Thallium (Tl) được xác định là các yếu tố có hại, ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình thụ tinh và phát triển phôi.
• Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của cách tiếp cận dựa trên cặp vợ chồng, thay vì chỉ tập trung vào sức khỏe của người mẹ, để tối ưu hóa sự thành công của công nghệ hỗ trợ sinh sản (ART).

Bối cảnh: Yếu tố môi trường trong hỗ trợ sinh sản

Khi tỷ lệ vô sinh tăng lên toàn cầu, Hỗ trợ Sinh sản Y học (MAR), đặc biệt là Thụ tinh Trong ống nghiệm (IVF), đã trở thành một trụ cột của y học sinh sản. Tuy nhiên, tỷ lệ thành công vẫn biến đổi, thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm kiếm các yếu tố môi trường và lối sống ngoài các dấu hiệu lâm sàng truyền thống. Trong số đó, phơi nhiễm với các yếu tố kim loại vi lượng—cả thiết yếu và không thiết yếu—đã nổi lên như một yếu tố quan trọng.

Kim loại vi lượng phổ biến trong môi trường, xâm nhập vào cơ thể con người qua chế độ ăn uống, nước uống và phơi nhiễm nghề nghiệp. Trong khi các yếu tố thiết yếu như sắt và molypđen là cần thiết cho chuyển hóa tế bào và chức năng enzym, các kim loại nặng không thiết yếu có thể hoạt động như chất gây rối loạn nội tiết hoặc gây ra stress oxy hóa. Lịch sử nghiên cứu chủ yếu tập trung vào phơi nhiễm của người mẹ trong thai kỳ hoặc giai đoạn tiền thụ thai ngay lập tức. Tuy nhiên, đóng góp của người cha đối với bộ gen và epigenome của phôi sớm ngày càng được công nhận. Nghiên cứu này giải quyết một khoảng trống lớn trong văn献 bằng cách đánh giá tác động chung và độc lập của hỗn hợp kim loại vi lượng ở cả hai bên đối với kết quả IVF sớm.

Thiết kế và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này là một nghiên cứu cohort triển vọng dựa trên cặp vợ chồng, được thực hiện tại một trung tâm sinh sản có quy mô lớn, bao gồm 1071 cặp vợ chồng đã trải qua 1369 chu kỳ điều trị IVF từ tháng 12 năm 2020 đến tháng 8 năm 2023. Phương pháp được thiết kế để cung cấp cái nhìn toàn diện về mối quan hệ giữa kim loại và khả năng sinh sản.

Nồng độ của 21 yếu tố kim loại vi lượng trong huyết tương được đo bằng kỹ thuật phổ khối plasma cảm ứng điện (ICP-MS), một kỹ thuật nhạy cảm cao có khả năng phát hiện các yếu tố ở nồng độ thấp. Các điểm cuối chính bao gồm bốn kết quả phôi IVF sớm: số lượng hợp tử hai pronucleus (2PN), số lượng phôi chất lượng tốt nhất, tỷ lệ thụ tinh và số lượng phôi nang.

Để xử lý sự phức tạp của phơi nhiễm đa kim loại, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mô hình thống kê tinh vi. Phân tích hồi quy mạng đàn hồi (elastic net regression) được sử dụng để chọn yếu tố, trong khi phân cụm K-medoids xác định các mẫu phơi nhiễm khác biệt. Ngoài ra, Phân tích G-computation dựa trên quantile (QGC) và Phân tích tổng hợp trọng lượng nhóm (groupWQS) được sử dụng để đánh giá tác động chung của hỗn hợp kim loại, tính đến sự tương quan giữa các yếu tố khác nhau.

Kết quả chính: Tác động của hỗn hợp kim loại và các yếu tố riêng lẻ

Độ tuổi trung bình của nhóm nghiên cứu là 32.60 tuổi cho nữ và 33.79 tuổi cho nam. Phân tích cho thấy hầu hết các kim loại vi lượng đều có thể phát hiện được ở hơn 90% người tham gia, cho thấy sự phơi nhiễm rộng rãi.

Tác động bất lợi của hỗn hợp kim loại

Phân tích tổng hợp cho thấy việc phơi nhiễm ở mức cao với một số hỗn hợp kim loại nhất định ở các cặp vợ chồng, đặc biệt là ở người chồng, có liên quan đáng kể đến sự giảm số lượng phôi đạt chất lượng tốt nhất và phôi nang. Điều này gợi ý một tác động cộng hưởng tiêu cực, trong đó gánh nặng tích lũy của nhiều kim loại làm suy yếu các giai đoạn sớm của quá trình phân chia phôi và hình thành phôi nang. Đáng chú ý, mối tương quan âm giữa đặc điểm kim loại của người cha và các kết cục này mạnh hơn so với giả định trước đây, qua đó củng cố thêm vai trò then chốt của chất lượng tinh trùng cũng như môi trường vi lượng trong tinh dịch và huyết tương đối với sự phát triển sớm.

Fig. Associations between ENR-selected trace metal element mixtures and early IVF embryological outcomes in couples.

Fig. Associations between ENR-selected individual trace metal elements and early IVF embryological outcomes among 1071 couples with 1369 IVF cycles.

Nguyên tố có lợi và nguyên tố có hại

Khi phân tích từng nguyên tố riêng lẻ, nghiên cứu cho thấy một bức tranh tác động sinh học phức tạp:

• Tương quan dương: Sắt (Fe), lithi (Li), stronti (Sr) và molypden (Mo) thường liên quan đến các kết cục được cải thiện. Ví dụ, sắt đóng vai trò thiết yếu đối với tổng hợp DNA và chức năng ty thể của noãn bào, trong khi molypden là đồng yếu tố của các enzyme tham gia duy trì cân bằng oxy hóa–khử.

• Tương quan âm: Bạc (Ag) và thallium (Tl) được xác định là những mối đe dọa đáng kể. Ngay cả ở nồng độ thấp, thallium đã được biết là có thể can thiệp vào các quá trình phụ thuộc kali và gây rối loạn chức năng ty thể, điều này đặc biệt tai hại đối với các quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng như thụ tinh và phân bào sớm.

Ý nghĩa lâm sàng và nhận định chuyên gia

Một trong những thông điệp quan trọng nhất của nghiên cứu là sự chuyển dịch từ cách tiếp cận chỉ tập trung vào sức khỏe người mẹ sang cách tiếp cận dựa trên cặp vợ chồng. Đối với các bác sĩ lâm sàng, những phát hiện này cho thấy giai đoạn tiền thụ thai là “cửa sổ” then chốt để can thiệp cho cả hai bên.

Về mặt cơ chế, tác hại của các kim loại như thallium và bạc có thể bắt nguồn từ việc cảm ứng các loại oxy phản ứng (ROS). Sự dư thừa ROS có thể dẫn đến phân mảnh DNA ở tinh trùng và noãn bào, cũng như làm suy giảm sinh năng lượng ty thể trong phôi đang phát triển. Ngược lại, tác dụng tích cực của các nguyên tố như stronti và lithi có thể liên quan đến việc điều hòa các con đường tín hiệu quan trọng đối với sự trưởng thành của noãn và quá trình làm tổ của phôi.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng có một số hạn chế cần được xem xét thận trọng. Việc dựa vào đo lường huyết tương tại một thời điểm duy nhất có thể không phản ánh đầy đủ động thái phơi nhiễm dài hạn hoặc sự biến thiên nồng độ kim loại trong suốt chu kỳ sinh tinh hoặc sinh noãn. Ngoài ra, nghiên cứu tập trung vào các chu kỳ chuyển phôi tươi, vì vậy kết quả có thể không hoàn toàn áp dụng cho các chu kỳ đông lạnh–rã đông hoặc cho quần thể chung không tìm kiếm điều trị hỗ trợ sinh sản.

Kết luận

Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng môi trường vi lượng kim loại của cả hai vợ chồng ảnh hưởng đến thành công của IVF ngay từ những giai đoạn sớm nhất của thụ tinh. Kết quả ủng hộ việc đưa sàng lọc vi lượng kim loại tiền thụ thai trở thành một phần tiêu chuẩn trong đánh giá sinh sản. Bằng cách phát hiện và điều chỉnh sự thiếu hụt các nguyên tố thiết yếu như sắt hoặc molypden, đồng thời giảm phơi nhiễm với các nguyên tố độc hại như thallium, các bác sĩ lâm sàng có thể tiềm năng cải thiện số lượng phôi chất lượng cao và nâng cao tỷ lệ thành công chung của các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản (MAR).

Thông tin tài trợ và thử nghiệm lâm sàng

Công trình này được tài trợ bởi Chương trình Nghiên cứu & Phát triển Trọng điểm Quốc gia Trung Quốc (mã số 2018YFC1004201), Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc (mã số 82304159), Quỹ Nghiên cứu Mở của Phòng thí nghiệm Trọng điểm về Phòng ngừa Dị tật Bẩm sinh thuộc Ủy ban Y tế Quốc gia, cùng Phòng thí nghiệm Trọng điểm về Phòng ngừa Dị tật Dân số tỉnh Hà Nam (mã số ZD202310). Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.

Reference：

Cao Y, Bao S, Yang Q, Sun Y, Tang Y, Ju W, Liu J, Fang W, Wang X, Wu C, Li C, Zhu P, Shao S, Tao F, Pan G. Association between trace metal element concentrations in human blood plasma and early MAR embryological outcomes: a couple-based prospective cohort study. Hum Reprod Open. 2025 Jun 10;2025(3):hoaf034. doi: 10.1093/hropen/hoaf034 IF: 11.1 Q1 B2. PMID: 40747136 IF: 11.1 Q1 B2; PMCID: PMC12311266 IF: 11.1 Q1 B2.