راهکارهایی برای بهبود کیفیت نمونه های ذخیره شده در بانک اسپرم
انجماد، شاخه اي از دانش انجماد زیستي است كه شامل نگهداري طولاني مدت سلول ها و بافت ها در حرارت بسيار پايين می باشد. اولین گزارش درباره ی انجماد مایع منی و لقاح مصنوعی به پژوهش هایی که یک کشیش و دانشمند ایتالیایی به نام اسپالانزایی در سال 1776 انجام داده برمی گردد. از آن پس مایع منی بسیاری از گونه ها یخ‌زده شد و امروزه این فرآیند به صورت یک روش منظم انجام می شود.
آماده سازی اسپرم و محافظت انجمادی آن نیازمند روش های خیلی ظریفی است. اسپرم نسبت به عوامل تنش زای محیطی حساس می باشد بنابراین، روش های آزمایشگاهی باید در جهت به حداقل رساندن این شرایط مضر برای این سلول ها فراهم باشند.
تنش های اسمزی، شیمیایی و مکانیکی طی فرآیندهای انجماد- یخگشایی مهمترین دلایلی هستند که تغييرات فراساختاري، بيوشيميايي و عملکردي را در اسپرم به وجود مي آورند. در نتيجه آن سلول اسپرم تحت تأثیر این فرآیند قرار گرفته و مجموعه ای ازعوامل به صورت آبشاری منجر به کاهش باروری اسپرم می شود. امروزه تلاش هاي قابل ملاحظه اي برای توسعه فناوری انجماد اسپرم در حال انجام است.
مهمترین مسئله در یخ‌زدن مایع منی، متوقف نمودن فعالیت های متابولیکی اسپرم در مدت یخ‌زدن است به گونه ای که جنبش اسپرم تا زمان یخگشایی و فرآیند لقاح به تعویق بیافتد. سرما و فرآیند انجماد و ایجاد کریستالهای یخ درون سلولی می تواند برای اسپرم زیان بار باشد. مقدار آثار سوء این فرآیند در گونه های مختلف متفاوت است.
ساختار ویژه غشای پلاسمایی اسپرم که دارای اسیدهای چرب غیراشباع زیادی است منجر به حساسیت غشا نسبت به آسیب های ایجاد شده توسط پراکسیداسیون لیپید می شود. همچنین کاهش فسفریلاسیون پروتئین های آکسونم که برای جابه جایی اسپرم ضروری هستند موجب کاهش تحرک اسپرم در حین حفاظت انجمادی می شوند.
رادیکال های آزاد را می توان اصلی ترین عامل تنش شیمیایی یا تنش اکسیداتیو طی فرآیند انجماد- یخگشایی دانست. مقادیر اندک انواع گونه های واکنش پذیر اکسیژن از نظر فیزیولوژیکی برای توانایی لقاح و واکنش آکروزومی و ظرفیت پذیری اسپرم نیاز است، هرچند مقادیر زیاد آن موجب آسیب به اسپرم می شود. گونه های واکنش پذیر اکسیژن از فعالیت آنزیم های مؤثر در فرآیندهای فسفریلاسیون اکسیداتیو، گلیکولیز یا دیگر مسیرهای تولید کننده ATP برای سلول اسپرم جلوگیری می کنند.
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 اندامک های درون سلولی و تأثیر بر فعالیت های آنها و تغییر برهمکنش های بیوشیمیایی در داخل سلول و نیز ايجاد شكستگي در DNA سلولهاي اسپرم، كه منجر به کاهش توان باروری اسپرم می شود. این امر سبب می شود که محققین اقدام به استفاده از آنتي اكسيدانهای سنتتیک در محیط های انجماد اسپرم به منظور جمع آوري رادیکال های آزاد فعال و سپس خنثي سازي آنان در داخل و خارج سلول ها نمایند اما آنچه که تاکنون نشان داده شده است این است که راهکار کاربرد آنتی اکسیدان ها 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 اکسیدان های اضافه شده به رقیق کننده ها استفاده و از همه مهم تر اینکه آنتی اکسیدان های استفاده شده طی زمان فرآوری و سرد سازی اسپرم خصوصیات حفاظتی خود را از دست می دهند.
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.
زنده ماندن و سلامت تمام سلول ها به پاسخ های فیزیولوژیکی مناسب در مقابل تنش ها و چالش های محیطی که می توانند تعادل سلول را بر هم بزنند بستگی دارد. به طور معمول روش هایی که در بهبود فرآیند انجماد استفاده می شود بیشتر ازتهاجمی بودن، حالت دفاعی دارند. استفاده از انواع آنتی اکسیدان عصاره های گیاهی، اسیدهای آمینه، آنزیم ها و مواد محافظ به عنوان روش های دفاعی مطرح می باشد. پیشرفت های اخیر در زمینه ی روش های 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 سازوکارهای دفاعی در مواجهه با تنش های بعدی که سلول با آن رودررو خواهد شد را دارد. به کار بردن تنش برای آماده سازی سلول ها، موضوعی می باشد که اخیراً مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات نشان می دهد که با به کارگیری یک عامل تنش زا که به خوبی تعریف شده، می توان فراسنج های 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 تنش های بعدی می شود تقریبا در تمام سطح زندگی موجودات از باکتری ها گرفته تا ارگانیسمهای چندسلولی مشاهده شده است.
درسطح سلولی عکس العمل موجود از سه مرحله ی حساس شدن، ارزیابی و سپس خنثی کردن آسیب وارد شده توسط تنش و در نتیجه افزایش موقتی مقاومت به چنین آسیب هایی تشکیل شده است.
مطالعات نشان داده که پروتئینهای ویژه ای (استرس پروتئین ها) در تنش های ساده و زیر حد کشندگی در اسپرم آزاد می شود که می تواند از مرگ برنامه ریزی شده در اسپرم جلوگیری کند. اگر چه هنوز سازوکار فیزیولوژیکی دقیقی برای این موضوع مشخص نشده است و اهمیت مولکولی افزایش سطح این پروتئینها به خوبی روشن نیست اما می تواند راهکار مناسبی برای افزایش کارایی و باروری اسپرم های منجمد شده بعد از فرآیند انجماد- یخگشایی باشد. مطالعات در این زمینه جدید می باشد و نیاز به درک بیشتر اثرات این پروتئینها در نگهداری و زنده ماندن اسپرم ها با اعمال تنش های ملایم در زمان حفاظت انجمادی دارد. به نظر می رسد تنش های هیدروستاتیک، اسمزی و حتی تنش های اکسیداتیو از جمله راهکارهایی باشند که با بررسی میزان و زمان تنش آنها به اسپرم راهکاری برای افزایش راندمان باروری باشد.
