[Article Snippet – Heat stress 2] Cơ chế làm mát cục bộ tại buồng trứng và hệ quả đối với tác động của stress nhiệt lên sinh sản

Tác giả: F. Lopez-Gatius, R.H.F. Hunter
Ngày đăng online: 27 tháng 3 năm 2020

===== Tóm tắt (lược dịch)

Ảnh hưởng của mùa vụ đối với khả năng sinh sản của bò sữa cùng với tác động của stress chuyển hoá từ quá trình tiết sữa đã được hiểu rõ. Trong báo cáo này, bò sữa được sử dụng như một mô hình so sánh để minh hoạ cho vấn đề này. Báo cáo tổng hợp kết quả các nghiên cứu gần đây về tác động của stress nhiệt (heat stress – HS) đới với nang trứng trước khi rụng (pre-ovulatory follicle). Từ những nghiên cứu này, chúng tôi thu nhận thông tin liên quan tới cơ chế hình thành một thang nhiệt độ ở các mô bào cơ quan sinh sản. Báo cáo được kết thúc bằng một thảo luận về các cách tiếp cận được thiết kế nhằm làm giảm tác động tiêu cực của HS dựa trên các hệ thống làm mát triển khai trước khi rụng trứng hoặc xung quanh thời điểm động dục.

===== Tóm lược nội dung theo từng phần

1. Giới thiệu

Chức năng sinh lý của động vật có vú bị rối loạn khi thân nhiệt tăng cao (hyperthermia) vượt quá ngưỡng đẳng nhiệt (hay còn gọi là stress nhiệt). 
Trong khi những kiến thức hiện nay về phương thức mà các mùa khí hậu nóng gây ảnh hưởng tới hiệu quả sinh sản đang được mở rộng nhanh chóng, thì các chiến lược quản lý nhằm hạn chế tác hại tiêu cực của stress nhiệt trên đàn bò sữa cao sản vẫn còn nhiều khoảng trống để tìm hiểu. 
Cơ chế làm mát cục bộ tại cơ quan sinh sản con cái, đặc biệt của mô buồng trứng, diễn ra gần với thời điểm rụng trứng, hỗ trợ quá cho hoạt động của tế bào trứng và tinh trùng.
Báo cáo này tổng hợp các kết quả mới về ảnh hưởng của stress nhiệt đới với nang trứng trước khi rụng, và cơ chế nền tảng giúp hình thành thang nhiệt độ tại các mô bào cơ quan sinh sản. Bên cạnh đó, bài báo cũng thảo luận để các cách tiếp cận giúp hạn chế tác động của stress nhiệt dựa theo các phương pháp làm mát được thực hiện gần hoặc tại thời điểm động dục.

2. Cơ chế làm mát cục bộ của hệ sinh sản

2.1. Buồng trứng
Các nghiên cứu đã cho thấy nhiệt độ của nang trứng trước khi rụng có thể mát hơn khoảng 1.0^oC so với mô buồng trứng ở xung quanh trên động vật đẳng nhiệt. Sự làm mát nang trứng được chứng minh là cần thiết để quá trình rụng trứng xảy ra cũng như liên quan tới khả năng mang thai trên bò sữa. Trong một nghiên cứu đo nhiệt độ dịch nang trứng của các nang trứng trước rụng trên bò sữa, nhiệt độ thấp hơn được ghi nhận ở tất cả các nang mà sự rụng trứng diễn ra, trong khi đó những nang không có sự chênh lệch nhiệt độ với mô bào xung quanh thì không rụng. 

2.2. Ống dẫn trứng
Phần cuối của đoạn eo ống dẫn trứng (isthmus) được xác định là vị trí chứa tinh trùng sau khi di chuyển vào từ tử cung trên bò (tương ứng với giai đoạn trước rụng ở nang trứng) và sẽ ở đây cho tới khi sự rụng trứng diễn ra. Nhiệt độ ở vị trí này thấp hơn từ 1 – 2^oC so với đoạn phễu của ống dẫn trứng (ampulla). Thang nhiệt độ tại ống dẫn trứng trước thời điểm thụ tinh (fertilization) được cho rằng có vai trò định hướng sự di chuyển của tinh trùng tới vị trí ấm hơn để gặp tế bào trứng.

2.3. Tử cung và âm đạo
Một nghiên cứu đã phát hiện một thang nhiệt độ tăng dần theo hướng từ âm đạo, cổ tử cung, thân tử cung tới sừng tử cung trên bò thịt; ngoài ra, nhiệt độ trong pha thể vàng cũng cao hơn so với giai đoạn khác trong chu kỳ động dục. Trên cừu, lợn và bò, lưu lượng máu tử cung lớn hơn trong pha nang trứng, đặc biệt trước và tại thời điểm rụng trứng; đồng thời chịu sự kiểm soát chính của tỷ lệ estrogen/progesterone trong máu động mạch tới tử cung. 
Lưu lượng máu tử cung đặc biệt nhạy cảm với stress nhiệt; khi này, lưu lượng máu tới tử cung được ghi nhận là giảm sút trên bò. Trong giai đoạn thai kỳ, stress nhiệt có ảnh hưởng nghiêm trọng tới trạng thái sinh lý của bò mẹ, sự phát triển của phôi/thai (embryo/fetus) và sự phát triển của bê con sau khi ra đời.

2.4. Cơ chế làm mát cơ quan sinh dục từ góc nhìn sinh lý học
Sự trao đổi nhiệt giữa các cơ quan cạnh nhau có thể đóng vai trò quan trọng để duy trì nhiệt độ ổn định ở buồng trứng và ống sinh dục, ngược lại các dịch sinh học trong hệ sinh sản sẽ thúc đẩy cả phản ứng hấp thụ nhiệt (endothermic reactions) và làm mát cục bộ.
Đối với nang trứng, có những ghi nhận về khả năng hấp thụ nhiệt của dịch nang với sự gia tăng tỷ lệ thể tích dịch nang/thể tích tế bào hạt (granulosa cells), giúp làm giảm nhiệt nội nang và tạo thành một thang nhiệt tại buồng trứng. Ngoài ra, cơ chế trao đổi nhiệt ngược dòng (counter-current transfer of heat) từ máu tĩnh mạch, dịch kẽ và dịch bạch huyết tới máu động mạch có thể tham gia hỗ trợ duy trì thang nhiệt độ này.
Dịch nhày được hình thành trong ống sinh dục cũng tham gia vào quá trình làm mát cục bộ tại cơ quan sinh dục. Trong khi đó tại ống dẫn trứng, sự tích tụ của các glycoproteins tại màng nhày trong của ống dẫn trứng (endosalpinx) có vai trò hấp thụ nhiệt, kết hợp cùng cơ chế trao đổi nhiệt ngược dòng cục bộ tại đây.

3. Chiến lược làm mát ở quy mô đàn

Trong một vài thập kỷ gần đây, các hệ thống làm mát trong chuồng trại hiệu quả đều được phát triển tại Israel sau đó phổ biến trên khắp thế giới. Các hệ thống này chủ yếu dựa trên việc phun nước kết hợp với quá trình làm bay hơi nước bề mặt. Mặc dù, hệ thống này giúp duy trì sản lượng sữa tương đương với mùa đông, nhưng các chỉ tiêu sinh sản trong điều kiện stress nhiệt vẫn bị giảm sút. Điều này có thể giải thích bởi stress nhiệt gây ra cả tác động ngắn hạn (như giảm cường độ, thời gian động dục) và dài hạn (ức chế vòng đời phát triển của tế bào trứng) đối với sinh lý sinh sản của bò.
Khả năng sống và năng suất của bê trong chu kỳ sữa đầu tiên có thể được cải thiện bởi hệ thống làm mát chuồng trại hiệu quả trong 6 tuần cuối cùng của thai kỳ.
Tại một trang trại bò công nghiệp, khoảng thời gian gây stress lớn nhất cho đàn bò diễn ra khi chờ vắt sữa. Khi này không chỉ tác động bởi stress nhiệt, mà còn chịu tác động bởi stress gây ra từ các cá thể khác trong đàn (physical and social stress). Một giải pháp để hạn chế tác động này là sử dụng hệ thống làm mát trực tiếp hướng không khí lạnh vào phần đầu mặt của các cá thể bò, còn được biết tới là phương pháp làm mát não (brain cooling).

=====

Nguồn: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0093691X20301953

Hình 1. Hình ảnh cảm biến hồng ngoại buồng trứng lợn. Các nang Graafian đường kính 7 – 10 mm (màu hồng – khoảng 35.3^oC) có nhiệt độ thấp hơn so với mô bào xung quanh (màu cam – khoảng 37.8^oC)

Hình 2. Mô tả quy trình đo nhiệt độ nội nang trứng với thiết bị sử dụng trong kỹ thuật OVP (ovum pick-up), với một cảm biến nhiệt độ ở đầu kim. Màu sắc thay đổi từ hồng nhạt (nhiệt độ thấp) tới hồng đậm (nhiệt độ cao hơn) mô tả cho sự gia tăng nhiệt độ dần từ âm đạo tới ống dẫn trứng. Đoạn đuôi của phần eo ống dẫn trứng (vị trí mát nhất ở ống dẫn trứng, là nơi tích luỹ tinh trùng trước khi rụng trứng).

TS Vương Tuấn Phong
Nhật Bản