اثر انواع محافظ ضد انجماد مایع منی اسب
اثر انواع محافظ ضد انجماد مایع منی اسب

اثر انواع محافظ ضد انجماد مایع منی اسب

هیچ کس نمی تواند استدلال کند که تلقیح مصنوعی (AI) اسب عملکرد تولیدمثل حیوان را تغییر نداده است. تلقیح مصنوعی اسب فرآیندهای زیر را فراهم آورده است:۱) انزال نر و تولید تعداد زیادی ماده ۲) انتقال ژنتیک بدون ضرورت حرکت اسب ۳) محدود کردن خطر جراحت هنگام جفت گیری اسب و ۴) محدود کردن انتقال بیماری اسب. با این حال، تلاش های اولیه برای ادغام تلقیح مصنوعی اسب در طرح های تولیدی با طول عمر عملکردی اسپرم های انزالی، محدود شد. بنابراین، استفاده گسترده از تلقیح مصنوعی اسب اسپرم منجمد اسب (AI) Cryopreservation به توانایی ذخیره سلول ها و حفظ یکپارچگی و زنده ماندن آنها در دمای زیر صفر تا زمان نیاز، ضروری است.

مانند برخی از بزرگترین کشفیات، انجماد مایع منی اسب در نتیجه یک خطای آزمایشگاهی خوش شانس بود. در سال ۱۹۴۹، پولگ و همکارانش بر تلاش برای استفاده از قندها به عنوان محافظ ضد انجماد مایع منی اسب (CPO) با استفاده از آنچه فکر می کردند، یک محلول موجود در فروکتوز است، متمرکز شده بودند.

تحقیقات پولگ، آغاز یک صنعت نیرومند بود و دهه ها بعد، ما هنوز در تلاش هستیم که پیشرفت هایی داشته باشیم.

محافظ ضد سرما (CPO) در انجماد مایع منی اسب

منی اسب بسیار فردگرایانه است، زیرا هیچ دو نریان دارای ترکیب شیمیایی یکسان نیستند، بنابراین هر یک به طور متفاوتی منجمد می شوند.

شناخته شده است که برخی از افراد نسبت به گلیسرول حساسیت نشان میدهند؛ در حالی که دیگران ممکن است به خوبی آن را تحمل کنند.

به دنبال تقاضای صنعت، طیف گسترده ای از محافظ ضد انجماد مایع منی اسب  CPO و همچنین بسیاری از عوامل محافظت در برابر انجماد (CPA)، موجود در بازار تجاری تولید شده است.

اتفاق نظر فعلی این است که محافظ ضد انجماد مایع منی اسب CPO با به حداقل رساندن قرار گرفتن در معرض فشارهای اسمزی، تثبیت بیولکول و ساختار، و محدود کردن اثرات گونه های فعال اکسیژن (ROS) عمل می کند (۲۰۱۳ ,.Oldenhof et al).

CPA ایده آل باعث از دست دادن آب از طریق فشار اسمزی سلول یا ایجاد شوک سرمایی نمی شود و غیر سمی است.

هدف از محافظ ضد انجماد مایع منی اسب CPO باید به حداقل رساندن انجماد درون سلولی، به حداقل رساندن اسیب سلول به دلیل محیط انجماد مایع منی اسب و زنده ماندن سلول پس از ذوب باشد.

نشان داده شده است که مقادیر بیشتری از غلظت CPA منجر به آسیب سلولی بیشتر می شود.

از آنجا که سلول هایی که در معرض املاح نافذ قرار می گیرند، دچار کم آبی شدید می شوند، در نتیجه هنگام برداشتن محافظ ضد انجماد مایع منی اسب CPO  احتمال ایجاد تورم سلولی بزرگ وجود دارد.

در نهایت این تغییرات بنیادی در حجم و اندازه می تواند منجر به آسیب و مرگ اسپرم شود (۲۰۰۴ ,.Woods et al).

اثر انواع محافظ ضد انجماد مایع منی اسب
اثر انواع محافظ ضد انجماد مایع منی اسب

طبقه بندی  CPO ها در انجماد مایع منی اسب

محافظ ضد سرما در انجماد مایع منی اسب دو دسته است : نفوذی و غیر نفوذی

که در صورت استفاده با هم، شانس سلول را برای زنده ماندن افزایش میدهد؛ در حالی که محتوای آب سلولی را کاهش داده تا از یخ زدگی داخل سلول، جلوگیری کند.

عوامل نفوذی، میکرومولکول هایی هستند که از طریق غشای پلاسمای سلول اسپرم اسب نفوذ می کنند.

با نفوذ در داخل سلول، عوامل نفوذی جایگزین آب سلولی میشوند، زیرا به منطقه خارج سلولی رانده شده و در نهایت از تشکیل بلورهای یخ داخلی جلوگیری کرده، که به طور بالقوه می تواند غشا را پاره کند.

نمونه هایی از عوامل نفوذی می تواند شامل DMSO، گلیسرول، متیل فرمامید (MF) و دی متیلفرمامید (DMF) باشد .

عوامل غیرنفوذی یا ماکرو مولکول ها از افزایش غلظت آنها در مناطق خارج سلولی در مرحله اول انجماد مایع منی اسب ، استفاده می کنند. برخی از عوامل غیرنفوذی عبارتند از: زرده تخم مرغ، قندها، لیپوزوم ها، پروتئین های شیر و پلیمرها که می توانند پیوندهای هیدروژنی گسترده ای با آب ایجاد کنند. محافظ ضد انجماد مایع منی اسب CPO در انجماد مایع منی اسب به طور کلی ترکیبی از عوامل نفوذی و غیر نفوذی است که هر یک نقش ویژه ای در کمک به زنده ماندن سلول های اسپرم در طی فرآیند انجماد _ ذوب دارند

گلیسرول

استفاده از گلیسرول به عنوان محافظ ضد انجماد مایع منی اسب CPO برای منی نر برای اولین بار در سال ۱۹۵۰، توسط اسمیت و پولگ توصیف شد.

این فرمول، تقریبا بدون تغییر، از آن زمان تاکنون پایه اصلی صنعت انجماد بوده است.

این امر به عنوان مؤثرترین محافظ ضد انجماد مایع منی اسب CPA برای کاهش انجماد آب درون سلولی، در حالی که تنظیمات اسمولالیته را به CPO از طریق حفاظت حرارتی تهاجمی ارائه میدهد، مورد توجه قرار گرفته است.

تحقیقات برای درک مکانیسم های CPA منجر به کشف اثر گلیسرول در توانایی آن در جلوگیری از انتقال فازهای مختلف در هنگام یخ زدن از طریق افزایش نفوذپذیری آب و سیالیت غشای اسپرم شد.

با این حال، در حالی که گلیسرول، انجماد را برای گونه های مختلفی مجاز کرده است، ممکن است CPA ایده آل نباشد.

نتایج در گاوها از دست دادن باروری با اسپرم های مسن را نشان داده است.

بعلاوه، در حالی که گلیسرول به عنوان محافظ ضد انجماد مایع منی اسب CPO ممتاز، در بسیاری از گونه ها عمل می کند، اما در مورد گونه های اسب این چنین نیست.

در حالی که گلیسرول برای تقریبا ۲۰٪ از حیواناتی که به عنوان “منجمد کننده های خوب ” طبقه بندی می شوند، محافظت مطلوبی را ایجاد می کند، اما به دلیل گرانروی سنگین و وزن مولکولی، برای ۸۰٪ باقی مانده مضر است.

بعلاوه، اثبات شده است که گلیسرول برای اسپرم های غیر یخ زده، سمی است و اثرات پیشگیری از بارداری بر مادیان دارد.

در حالی که ماهیت سمیت گلیسرول منی به طور کامل مشخص نیست، برخی از داده ها نشان میدهد که استفاده از آن ممکن است منجر به دناتوراسیون پروتئین شود، به طور مستقیم غشای پلاسما و برهم کنش های اکتین را تغییر می دهد.

بعلاوه، حتی اگر گلیسرول یک عامل نفوذی باشد، در نفوذ غشای پلاسما بسیار کند است، که باعث ایجاد تنش اسمزی شده که ممکن است در نهایت علت سمیت آن باشد.

در تعدادی از مطالعات نشان داده شده است که افزودن و حذف گلیسرول عامل مهمی در کاهش تحرک پس از ذوب و زنده ماندن اسپرم اسب می باشد.

همچنین نشان داده شده که اسپرم های اسب دارای تحمل اسمزی محدود هستند، و گلیسرول با تغییرات شدیدتر در متغیرهای حرکت، زنده ماندن سلول و یکپارچگی آکروزومی، استرس اسمزی واضحی را ایجاد می کند.

مسائل مربوط به سمیت گلیسرول، منجر به تحقیق و آزمایش تعداد بیشمار CPA نافذ دیگر شده است، با ایده یافتن ماده ای که سمیت کمتری داشته باشد، در حالی که نتایج قابل مقایسه با کیفیت بهتری ارائه می دهند.

این دوره جدید از پایه های محافظ ضد انجماد مایع منی اسب CPO شامل ترکیبات CPA نافذ، به عنوان مثال گلیسرول و دی متیل فرمامید است. نتایج اولیه نشان میدهد که این ترکیبات دارای وزن مولکولی کمتر، افزایش حلالیت در آب و کمترین سمیت هستند که ثابت شده همه اینها برای حفظ ترکیب شیمیایی ظریف و ساختار غشای پلاسمایی منی نر، سودمند هستند .

 دی متیل سولفوکسید (DMSO) 

دی متیل سولفوکسید یک مولکول آلی حاوی گوگرد است که به راحتی از غشای سلولی عبور می کند.

ظرفیت نفوذ سریع DMSO به کاهش زمان لازم برای جابجایی آب از مایع داخل سلول به محیط خارج سلول کمک می کند.

با توجه به تنوعی که در نطفه نریان مشاهده می شود، مقدار کمی از این ترکیب قوی اغلب همراه با گلیسرول یا CPA دیگر به عنوان یک جز سرعت اضافه و برای کمک به تثبیت سلول قبل از انجماد استفاده می شود.

با این حال در بعضی از گونه ها DMSO مورد علاقه است و در نسبت خیلی بیشتر از حد لازم برای دام ها استفاده می شود. گونه هایی که بعد از انجماد با DSMO، منی آنها عملکرد بهتری دارد، ممکن است این کار را انجام دهند؛ زیرا گلیسرول به عنوان پیشگیری از بارداری برای آنها عمل می کند.

چند گونه که به عنوان CPA اولیه از DMSO بهره مند شده اند عبارتند از: موش، خرگوش، انواع ماهیها.

به نظر می رسد با نسبت قابل توجهی از DSMO در ارتباط با گلیسرول برای انجماد بهتر عمل می کند. برخی تحقیقات نشان میدهد که این می تواند به دلیل کمبود پروتئین آکواپورین ۷ ( (AQP7 باشد که به طور تصادفی به عنوان یک انتقال دهنده گلیسرول عمل می کند. DMSO همچنین برای انجماد مایع منی در برخی از اعضای خانواده نخستینیهای غیرانسانی استفاده شده است

آمیدها

ثابت شده است که امیدها CPA بسیار مفیدی هستند، زیرا در مقایسه با نتایج بدست آمده از گلیسرول که فقط به عنوان CPO استفاده می شود، نتایج مخرب را کاهش میدهد.

طبقه بندی نریان در کلاس های مختلف انجماد، منجمد کننده های ضعیف، به کار اساسی نیاز دارند.

آمیدها پتانسیل انجماد این کلاس را افزایش داده و در نتیجه نتایج مخرب کلی ناشی از گلیسرول را کاهش میدهند.

در حالی که گلیسرول هنوز CPA اصلی است که برای اسپرم نریان استفاده می شود، افزودن آمیدها، تا حدی به دلیل ویسکوزیته پایین و وزن مولکولی، ممکن است آسیب سلول اسپرم را کاهش دهد.

نشان داده شده است که BMF باعث تقویت تحرک پس از ذوب و حفظ غشای سلولی می شود که پتانسیل انجماد مایع را افزایش میدهد.  با وزن مولکولی کمتر، هر دو DMF و MF قادر به نفوذ در اسپرم هستند، کارامدتر از گلیسرول، که منجر به کاهش تورم در هنگام تعادل در رقیق کننده های حاوی مقادیر کم شده و به اندازه گلیسرول سمی نیست.

بیشتر بدانید : روش های مؤثر بر بهبود باروری گوسفند

با این حال، به نظر می رسد DMF و MF تنها آمیدهایی هستند که اثرات برودتی احتمالی دارند.

مطالعات نشان داده است که سایر آمیدها اثرات مخربی بر روی محافظت کردن منی دارند .

همانطور که قبلا بحث شد، اسپرم تریان بسیار فردی است، به همین دلیل، تحقیقات در مورد CPA اضافی که به حفظ منی منجمد کمک می کند، شکوفا شده است.

کشف MF و DMF به عنوان محافظهای سرمایی، بیش از آن که برای صنعت مفید باشد و تحقیقات دیگر، عوامل جایگزین را برانگیخته است.

کاهش آسیب انجماد و ذوب، بهبود یکپارچگی غشا و افزایش تحرک پیش رونده، هدف محققان کرایوبیولوژی اسب طی ۳۰ سال گذشته بوده است.

اخیرا، کار با افزودن لیپوزومها، که باعث جوش خوردن غشای پلاسمای اسپرم و همچنین اتصال برگشت پذیر فسفولیپیدهای برونزا می شود، نشان داده است که اسپرم از آسیب، محافظت می کند.

نشان داده شده است که کلسترول و متیل – بتاسیکلودترین دمای انتقال غشا را کاهش می دهد، در نتیجه باعث کاهش انجماد، نگهداری غشای سلولی و بهبود تحرک پس از ذوب می گردد.

لیپیدها

مطالعات قبلی نشان داده است که انجماد می تواند منجر به از بین رفتن غشا، پراکسیداسیون و در ادامه تشکیل گونه های فعال اکسیژن شود.

افزایش پراکسیداسیون به نوبه خود ممکن است بر تحرک و فعالیت آکروزومی تاثیر بگذارد.

اسپرم ها به دلیل استرس اسمزی و دمای نسبی، مستعد آسیب شوک ناشی از سرما هستند که به نوبه خود ممکن است منجر به آسیب اساسی به یکپارچگی غشا شوند.

مطالعات بیشتر برای تعیین دقیق نقش چربیها در محافظت از اسپرماتوزوئیدها در طی یخ زدایی مشخص نیست.

اثر انواع محافظ ضد انجماد مایع منی اسب

اشتراک گذاری

امتیاز شما به این مطلب

منبع: نشریه دنیای دام و طیور

برای کپی کلیک کنید

دیدگاهتان را بنویسید