میتوکندری اسپرم بر تحرک و باروری در اسب ها چه اثری دارد ؟
میتوکندری اسپرم بر تحرک و باروری در اسب ها چه اثری دارد ؟
۵/۵ - (۴ امتیاز)

میتوکندری اسپرم بر تحرک و باروری در اسب ها چه اثری دارد؟

این بررسی بر عملکرد و ساختار میتوکندری اسپرم و نقش آنها بر تحرک و مورفولوژی اسپرم در درجه اول در نریان متمرکز شده است. درک بیشتر از تاثیرات منفی و مثبت بر تحرک اسپرم و مورفولوژی غیرطبیعی که در نریان بسیار متغیر است، برای صنعت تولیدمثل، به ویژه برای مدیریت نریان سود زیادی خواهد داشت. 

ماهیت بیولوژیک کاهش باروری وابسته به سن در نرها از هر گونه، از جمله نریان، دست نیافتنی است. در اسب، هزینه های اقتصادی تولیدمثل اغلب سرسام آور می باشد. عملکرد میتوکندری در اسپرم انزالی، توسط تولید آدنوزین تری فسفات (ATP). بازده اکسیداتیو میتوکندری و تولید گونه های فعال اکسیژن (ROS) نشان داده میشود. تعادل این عوامل ممکن است در نرهای پیر به خطر بیفتد. انرژی تحرک اسپرم، تحت تاثیر ATP تولید شده توسط مجموعه ای از سیستم های آنزیمی میتوکندری از جمله زنجیره انتقال الکترون ( ETC )میباشد. به همین ترتیب، نیروگاه سلول، میتوکندری، احتمالا پایه پاتوفیزیولوژی و ساختار اسپرم است.

تفاوت گونه ها در نیاز به انرژی برای میتوکندری جهت عملکرد مطلوب اسپرم، مشهود می باشد. اصلاحات محیط کشت برای پردازش و ذخیره سازی اسپرم ممکن است به منظور تهیه بسترهای انرژی مناسب برای به حداقل رساندن آسیب به اسپرم و بهبود طول عمر اسپرم پس از انجماد، الزم باشد. در حقیقت، آسیب به میتوکندری اسپرم، یکی از بارزترین تغییرات اندامک در طی انجماد و احتمالا عامل اصلی کاهش تحرک و باروری پس از انجماد است. درک صحیح از انرژی زیستی میتوکندریایی اسپرم، منطقی قوی برای ایجاد پیشرفت چشمگیر در روشهای تولیدمثل میباشد. میتوکندری نیز ژنوم خاص خود را دارد و بررسی DNA میتوکندری ممکن است برای شناسایی علل ناشناخته موجود در اسپرم مفید باشد (۲۰۱۶., al et Darr.)

آناتومی و فیزیولوژی میتوکندری اسپرم

اسپرم اسب دارای ۵۰-۴۰ میتوکندری مرکب، متشکل از میتوکندری های منفرد در میانه اسپرم است که در طی اسپرمیوژنز تا انتهای تاژک اسپرم، قرار میگیرند. عملکردهای میتوکندری در اسپرم شامل: تولید ATP برای تحرک اسپرم، تولید گونه های فعال اکسیژن، آپوپتوز و هومئوستازی کلسیم است. اسپرم اسب دارای تشکیالتی برای فرایندهای سلولی گلیکولیز، چرخه اسیدسیتریک و فسفوریالسیون اکسیداتیو (OxPhos) است، تا نیاز انرژی بسیار که اسپرم برای تحرک و لقاح تخمک لازم دارد، تامین کند. بعلاوه، نشان داده شده است که میتوکندری اسپرم در بیوژنز لیپیدها، تکثیر DNA ژنوم خود و تولید پروتئین و هورمون نقش دارد (۲۰۱۸, Meyers and Moraes.)

برگزاری سمپوزیوم جهانی شتر در کویر مرکزی ایران

در طی فرآیند اسپرمیوژنز، میتوکندری ها به گونه ای سازمان یافته میشوند که به شکل مارپیچی در اطراف دستگاه تاژک میانی اسپرم، خاتمه مییابند؛ به گونهای که به نظر میرسد از عملکردهای دینامیک ادغام و شکافتن میتوکندری جلوگیری میکند. این عملکردها در میتوکندری سلول سوماتیک ذاتی است، که در آن ممکن است این اندامک شگفت انگیز با تغییرات فیزیولوژیک سازگار شود. در نتیجه میتوکندریها جسمی قادر به تکثیر، کاهش و تلفیق خود هستند؛ اما به نظر نمیرسد میتوکندری اسپرم تحت این فرآیندها، قرار گرفته باشد. غلاف میتوکندری، همانطور که شناخته شده است، توسط غلاف رشته ای اسپرم پوشانده شده و این لنگرگاه ممکن است حداقل تا حدی مسئول عدم شکافتن، ادغام و سازماندهی مجدد باشد. (Meyers et al., 2019)

میتوکندری از دو غشای داخلی و خارجی تشکیل شده است. غشای داخلی میتوکندری برای عملکرد کامل میتوکندری اسپرم، باید سالم و غیرقابل نفوذ باشد. یک شیب پروتون، غشای میتوکندریایی را ایجاد میکند، که به طور بالقوه از عبور الکترون ها در امتداد زنجیره انتقال الکترون تشکیل شده و سپس توسط ATP سنتاز برای تولید ATP ،استفاده میشود.

دپولاریزاسیون غشایی، منجر به کاهش پتانسیل غشا میشود و نشان دهنده آسیب میتوکندری و عدم توانایی سلول در تامین انرژی است. برعکس، هایپرپولاریزاسیون میتواند منجر به افزایش آسیب سلولی از طریق تولید گونه های فعال اکسیژن و لیپید پراکسیداسیون شود.

اسپرم اسب
آناتومی و فیزیولوژی میتوکندری اسپرم

عملکرد میتوکندری اسپرم

یک مطالعه اخیر گزارش داده است که، تولید ATP اسپرم اسب برای تحرک اسپرم، به طور عمده، توسط فسفوریلاسیون اکسیداتیو انجام میشود تا گلیکولیز. این از متابولیسم در گونه های دیگر مانند انسان و نخستینی های غیرانسانی متفاوت است.

منطقی است که در نظر بگیریم، هنگامی که میتوکندری به دلیل تغییر وضعیت فیزیولوژیک اسپرم، از کارآیی کمتری برخوردار می شود، ممکن است یک تغییر متابولیک به سمت گلیکولیز همراه با افزایش سن و انجماد منی وجود داشته باشد.

از آنجا که گلیکولیز نسبت به OxPhos (با تولید دو ATP در هر مولکول گلوکز در حالیکه ۳۰ ،ATP در OxPhos در هر چرخه ETC تولید میکند) کارایی کمتری دارد، این حداقل میتواند تا حدی کاهش تحرک را که هم در انجماد و هم در افزایش سن دیده میشود، توضیح دهد. در بیضه پیری که ظرفیت بافر آنتیاکسیدانی کاهش یافته است، فعالیت آنزیم های سوپراکسید دیسموتاز و همچنین کاتالاز و پراکسیداز درون میتوکندری، کمتر فعال است. این باعث میشود اسپرم بیشتر در معرض آسیب DNA سلول های اکسیداتیو باشد که میتواند منجر به کاهش OxPhos شود.

نظری اجمالی به اهمیت اسب در اسلام

انجماد غالبا منجر به آسیب قابل توجه غشایی و اندامک های اسپرماتوزوئیدها پس از ذوب، میشود؛ اما علل و اهداف دقیق آسیب انجماد، مشخص نشده است.

علل احتمالی شامل تولید ROS و آپوپتوز و اهداف بالقوه شامل غشاهای پالسما و میتوکندری و محتوای باالی اسیدهای چرب اشباع نشده (PUFA) می باشد.

تحرک اسپرم پس از ذوب به طور معمول کمتر از ۵۰ ٪ از تحرک اولیه است و این نسبت در نریان نسبت به سایر گونهها کمتر و متغیر است. میتوکندری مسئول بیشتر ROS است که میتواند باعث آسیب سلول های اکسیداتیو در طی انجماد شود.

بازده روزانه ROS میتواند به ۱۰۷ مولکول آنیون سوپراکسید در هر میتوکندری برسد، و اثرات منفی بر اسپرم شامل کاهش باروری، تحرک، مورفولوژی، زنده ماندن، تغییر پتانسیل غشا و آسیب mtDNA است. تنوع بالای بین نرها، به ویژه در نریان، یک مشکل در صنعت است و ممکن است از میتوکندری اسپرم نشات گرفته باشد (۲۰۱۹., al et Meyers.)

کلسیم و تحرک اسپرم

مطالعات اخیر ما نشان داده است که تحرک اسپرم نریان در درجه اول توسط ATP تولید شده در میتوکندری تامین میشود، و با فرآیند انجماد، عملکرد و تحرک میتوکندری به طور قابل توجهی کاهش مییابد.

علاوه بر این، انجماد برای تغییر سیگنالینگ کلسیم اسپرم نریان و هومئوستازی شناخته شده است، که نقش مهمی در تحرک اسپرم دارد.

از آنجا که اسپرم بالغ فاقد شبکه آندوپالسمی است (در اکثر انواع سلولها محل ذخیره کلسیم درون سلولی است)، قبال اعتقاد بر این بود که ورود کلسیم خارج سلولی، تنها منبع کلسیم است. با این حال، اکنون شواهدی وجود دارد که منابع کلسیم درون سلولی در اسپرم چندین گونه از جمله انسان، موش و گاو وجود دارد؛ اما منابع کلسیم هنوز در اسپرم نریان شناسایی یا مشخص نشده اند.

در انواع دیگر سلول ها، میتوکندری علاوه بر شبکه آندوپلاسمی، به عنوان ذخیره کلسیم نیز شناخته میشود و نقش مهمی در حفظ هومئوستازی کلسیم دارد.

بنیان گذار تبارنامه اسب اصیل ایران (مری لیلی قراگوزلو)

به طور خاص، افزایش فعالیت OxPhos به احتمال زیاد باعث جذب کلسیم میتوکندری uniporter (mCu) طریق از +mitochondrial Ca2 شده و در نتیجه باعث افزایش ذخایر کلسیم میشود که منجر به افزایش عملکرد اکسیداتیو میتوکندری و تولید ATP میگردد (۲۰۱۲., al et Rodriguez.)

اثرات ROS بر مورفولوژی اسپرم

علیرغم اینکه به طور گسترده ای به عنوان شاخص منفی سلامت اسپرم در اکثر گونه ها پذیرفته شده، درباره پیامدهای افزایش ROS در اسپرم نریان بسیار بحث شده است. سوخت تحرک اسپرم نریان تقریبا از طریق ATP تولید شده در میتوکندری، برخالف اکثر گونه ها که در درجه اول از مسیرهای گلیکولیتیک برای تولید ATP استفاده می کنند، تامین میشود. افزایش عملکرد میتوکندری و جریان الکترون زنجیره انتقال الکترون (ETC) منجر به افزایش نشت الکترون غیرفعال، افزایش تولید ROS و تنش اکسیداتیو، همراه با افزایش فعالیت میتوکندری است.

پیشنهاد شده است که اسپرم در انزالی که سطح باالیی از ROS را تولید میکند، معیوب نیست؛ اما در واقع ممکن است اسپرم بسیار متحرک و قوی تر باشد. نشانگرهای زیستی تنش اکسیداتیو، شاخص مثبتی برای باروری نریان هستند. در نریان ها، همبستگی مثبتی بین میزان آبستنی و درصد اسپرم طبیعی از نظرمورفولوژیک مشاهده شده و همچنین همبستگی منفی بین میزان آبستنی و ناهنجاری های میانی یا دم اسپرم، گزارش شده است.

تولید ROS در اسپرم انسان با مورفولوژی های غیرطبیعی اسپرم از جمله سرهای غیر طبیعی، قطرات سیتوپالسمی، ناهنجاریهای میانی و دم ارتباط مثبت دارد.

اگر ناهنجاری های مورفولوژیک با افزایش سطح ROS در اسپرم نریان، ارتباط داشته باشد، ROS به عنوان یک نشانگر زیستی منفی از عملکرد اسپرم و باروری در نریان ها درگیر خواهد شد. پیشرفت های اخیر فناوری در تصویربرداری فلوسیتومتری، از جمله ابزار ImageStream ،نویدبخشی قوی برای ارزیابی منی نریان را نشان میدهد.

میتوکندری اسپرم بر تحرک و باروری در اسب ها چه اثری دارد ؟

اشتراک گذاری

امتیاز شما به این مطلب

5/5 - (4 امتیاز)

منبع: نشریه دنیای دام و طیور

برای کپی کلیک کنید

دیدگاهتان را بنویسید

سه × پنج =