انجماد شاخه‌ای از دانش انجماد زیستی است كه شامل نگهداری طولانی مدت سلول‌ها و بافت‌ها در حرارت بسيار پايين می‌باشد. اولین گزارش درباره انجماد مایع منی و اسپرم و لقاح مصنوعی به پژوهش‌هایی که یک کشیش و دانشمند ایتالیایی به نام اسپالانزایی در سال 1776 انجام داده برمی‌گردد. از آن پس مایع منی بسیاری از گونه‌ها یخ‌زده شد و امروزه این فرآیند به صورت یک روش منظم انجام می‌شود. آماده سازی اسپرم و محافظت انجمادی آن نیازمند روش‌های خیلی ظریفی است. اسپرم نسبت به عوامل تنش‌زای محیطی حساس می‌باشد بنابراین، روش‌های آزمایشگاهی باید در جهت به حداقل رساندن این شرایط مضر برای این سلول‌ها فراهم باشند.
مهم‌ترین عوامل ایجاد تغییرات ساختاری در اسپرم
تنش‌های اسمزی، شیمیایی و مکانیکی طی فرآیندهای انجماد یخگشایی مهم‌ترین دلایلی هستند که تغييرات فراساختاری، بيوشيميایی و عملکردی را در اسپرم به وجود می‌آورند. در نتيجه آن سلول اسپرم تحت تأثیر این فرآیند قرار گرفته و مجموعه‌ای از عوامل به صورت آبشاری منجر به کاهش باروری اسپرم می‌شود.
امروزه تلاش‌های قابل ملاحظه‌ای برای توسعه فناوری انجماد اسپرم درحال انجام است. مهم‌ترین مسئله در یخ‌زدن مایع منی، متوقف نمودن فعالیت‌های متابولیکی اسپرم در مدت یخ زدن است به گونه‌ای که جنبش اسپرم تا زمان یخگشایی و فرآیند لقاح به تعویق بیافتد. سرما و فرآیند انجماد و ایجاد کریستال‌های یخ درون سلولی می‌تواند برای اسپرم زیان‌بار باشد. مقدار آثار سوء این فرآیند در گونه‌های مختلف متفاوت است.
عملکرد ساختار اسپرم و تاثیر آسیب های وارد بر آن درناباروری مردان
ساختار ویژه غشای پلاسمایی اسپرم که دارای اسیدهای چرب غیراشباع زیادی است منجر به حساسیت غشا نسبت به آسیب‌های ایجاد شده توسط پراکسیداسیون لیپید می‌شود. همچنین کاهش فسفریلاسیون پروتئین‌های آکسونم که برای جابه جایی اسپرم ضروری هستند موجب کاهش تحرک اسپرم در حین حفاظت انجمادی می‌شوند. رادیکال‌های آزاد را می‌توان اصلی‌ترین عامل تنش شیمیایی یا تنش اکسیداتیو طی فرآیند انجماد یخگشایی دانست.
مقادیر اندک انواع گونه‌های واکنش پذیر اکسیژن از نظر فیزیولوژیکی برای توانایی لقاح و واکنش آکروزومی و ظرفیت پذیری اسپرم نیاز است، هر چند مقادیر زیاد آن موجب آسیب به اسپرم می‌شود. گونه‌های واکنش پذیر اکسیژن از فعالیت آنزیم‌های مؤثر در فرآیندهای فسفریلاسیون اکسیداتیو، گلیکولیز یا دیگر مسیرهای تولید کننده ATP برای سلول اسپرم جلوگیری می‌کنند.
ادامه مجموعه این عوامل باعث تنش اکسیداتیو خواهند شد که نتیجه آن در فاز اول، پراكسيداسيون لیپیدهای غشا است و سپس تخریب و عبور از غشای سلول و در نهایت دسترسی به اندامک‌های درون سلولی و تأثیر بر فعالیت‌های آنها و تغییر برهمکنش‌های بیوشیمیایی در داخل سلول و نیز ايجاد شكستگی در DNA سلول‌های اسپرم، كه منجر به کاهش توان باروری اسپرم می‌شود.
این امر سبب می‌شود که محققین اقدام به استفاده از آنتی اكسيدان‌های سنتتیک در محیط‌های انجماد اسپرم به منظور جمع آوری رادیکال‌های آزاد فعال و سپس خنثی سازی آنان در داخل و خارج سلول‌ها نمایند اما آنچه که تاکنون نشان داده شده است این است که راهکار کاربرد آنتی اکسیدان‌ها در راستای رفع صدمات وارد به سلول‌ها و به خصوص کاهش صدمات ناشی از فرآیند انجماد یخگشایی در اسپرم کافی نبوده است، زیرا که اسپرم قادر است تنها از مقدار اندکی از آنتی اکسیدان‌های اضافه شده به رقیق کننده‌ها استفاده و از همه مهم‌تر اینکه آنتی اکسیدان‌های استفاده شده طی زمان فرآوری و سردسازی اسپرم خصوصیات حفاظتی خود را از دست می‌دهند.
این موضوع سبب شده است که محققین استفاده از روش‌های مکمل آنتی اکسیدانی را به عنوان یکی از راهکارهای نوین برای آماده سازی اسپرم در مقابل صدمات ناشی از فرآیند انجماد یخگشایی به کار ببرند.
روش‌های بهبود فرایند انجماد
زنده ماندن و سلامت تمام سلول‌ها به پاسخ‌های فیزیولوژیکی مناسب در مقابل تنش‌ها و چالش‌های محیطی که می‌توانند تعادل سلول را بر هم بزنند بستگی دارد. به طور معمول روش‌هایی که در بهبود فرآیند انجماد استفاده می‌شود بیشتر ازتهاجمی بودن، حالت دفاعی دارند. استفاده از انواع آنتی اکسیدان عصاره‌های گیاهی، اسیدهای آمینه، آنزیم‌ها و مواد محافظ به عنوان روش‌های دفاعی مطرح می‌باشد. پیشرفت‌های اخیر در زمینه روش‌های کمک باروری (ART) محققین را قادر ساخته تا بتوانند روش‌های نوینی را ارائه دهند.
در چند سال اخیر روش‌هایی ارائه شده است که برخلاف رویه قبلی حالت تهاجمی-کنترلی دارند و با اعمال یک نیروی منفی سعی در کاهش حساسیت و به کار انداختن ساز و کارهای دفاعی در مواجهه با تنش‌های بعدی که سلول با آن رو در رو خواهد شد را دارد. به کار بردن تنش برای آماده سازی سلول‌ها، موضوعی می‌باشد که اخیرا مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات نشان می‌دهد که با به کارگیری یک عامل تنش‌زا که به خوبی تعریف شده، می‌توان فراسنج‌های کیفی اسپرم را بهبود بخشید.
این پدیده که یک تنش زیر حد کشندگی است که موجب القای یک پاسخ، همراه با افزایش موقت مقاومت نسبت به تنش‌های بعدی می‌شود تقریبا در تمام سطح زندگی موجودات از باکتری‌ها گرفته تا ارگانیسم‌های چندسلولی مشاهده شده است. درسطح سلولی عکس العمل موجود از سه مرحله حساس شدن، ارزیابی و سپس خنثی کردن آسیب وارد شده توسط تنش و در نتیجه افزایش موقتی مقاومت به چنین آسیب‌هایی تشکیل شده است.
نتیجه گیری
مطالعات نشان داده که پروتئین‌های ویژه‌ای(استرس پروتئین‌ها) در تنش‌های ساده و زیر حدکشندگی در اسپرم آزاد می‌شود که می‌تواند از مرگ برنامه ریزی شده در اسپرم جلوگیری کند. اگر چه هنوز ساز و کار فیزیولوژیکی دقیقی برای این موضوع مشخص نشده است و اهمیت مولکولی افزایش سطح این پروتئین‌ها به خوبی روشن نیست اما می‌تواند راهکار مناسبی برای افزایش کارایی و باروری اسپرم‌های منجمد شده بعد از فرآیند انجماد یخگشایی باشد.
مطالعات در این زمینه جدید می‌باشد و نیاز به درک بیشتر اثرات این پروتئین‌ها در نگهداری و زنده ماندن اسپرم‌ها با اعمال تنش‌های ملایم در زمان حفاظت انجمادی دارد. به نظر می‌رسد تنش‌های هیدروستاتیک، اسمزی و حتی تنش‌های اکسیداتیو از جمله راهکارهایی باشند که با بررسی میزان و زمان تنش آنها به اسپرم راهکاری برای افزایش راندمان باروری باشد.
جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید صفحه ما را در اینستاگرام دنبال نمایید.
