بررسی ذخیره سازی و انجماد اسپرم گوسفند
بررسی ذخیره سازی و انجماد اسپرم گوسفند
یدالله بهرامی
چکیده
رقيق كننده هايي كه براي انجماد اسپرم استفاده مي شوند، داراي خواص ويژه اي هستند كه آنها را از رقيق كننده هاي ديگر متمايز ميسازد. بنابراين براي استفاده مفيد از فناوري تلقيح مصنوعي درگوسفند و بز مطالعه تركيبات رقيق كننده و نحوه رقيق سازي مني گوسفند براي نگهداري طولانی مدت به صورت منجمد ضروري است. انجماد مني روش مهمي است كه مزاياي خاصي در صنعت دامپروري مخصوصاً در ارتباط با انتشار مواد ژنتيكي دارد كه گسترش بيماري هاي جنسي را محدود مي كند و موجب بهبود برنامه هاي توليد مثل مي شود. علي رغم مطالعات جامع در مورد انجماد اسپرم گوسفند، ميزان باروري به طور قابل توجهي به دنبال لقاح گردني با استفاه از اسپرم منجمد در مقايسه با مني تازه، كاهش مي يابد. تحقيق عميق فيزيولوژي و بيوشيميايي مني گوسفند براي غلبه بر ميزان باروري كم ، لازم است.
کلمات کلیدی: اسپرم، انجماد، گوسفند
مقدمه
لازمه استفاده بهینه از تلقیح مصنوعی، امکان ذخیره سازی اسپرم بصورت مایع و منجمد می باشد، امّا محدودیت های زمانی ذخیره سازی بصورت مایع موجب گرایش بسوی انجماد اسپرم شده است. نگهداری طولانی مدت و حمل و نقل آسان، ایجاد بانک ژنوم برای نژادهای بومی، برتر و گونههای در حال انقراض، عدم نیاز به نگهداری دام نر در واحد های پرورشی و کاهش انتقال بیماری ها از اهداف اصلی انجماد اسپرم می باشد. با توجه به ضرورت نگهداری طولانی مدت اسپرم نیاز به تحقیقات بیشتر جهت بهینه نمودن کیفیّت اسپرم منجمد ضروری به نظر می رسد. در مقاله مروری حاضر سعی شده است جنبه های مختلف ذخیره و انجماد و عوامل موثر بر اسپرم گوسفند، مورد بررسی قرارگیرد.
نتایج و بحث
پلاسمای منی عوامل کافی برای نگهداری اسپرم انزال شده را برای مدت زمان کوتاهی در خود دارد. رقیق کننده ها شرایطی را تامین می کنند که به اسپرم اجازه می دهد تا شرایط غیر طبیعی مرتبط با نگهداری و تلقیح مصنوعی را تحمل کنند. نوع رقیق کننده استفاده شده برای رقیق سازی منی بعنوان یکی از عوامل مهم و موثر بر نگهداری موفقیت آمیز اسپرماتوزوآ است. رقیق کننده ها مهمترین قسمت تکنیک انجماد منی هستند.
در بيشتر كشورها، اسپرمهايي كه براي تلقيح مصنوعي بكار برده مي شوند به شكل يخ زده فرآوري مي شوند، اما مرگ و مير اسپرم هنگام یخ زدن و پس از يخگشايي و تعداد دوز تلقيح را كه از هر انزال به دست مي آيد، كاهش مي دهد. براي بهبود روش هاي ارزيابي كيغيت اسپرم يخ زده، ويژگي هاي گوناگوني مانند جنبايي، سرعت حركت، قدرت نفوذ اسپرم در مايع مخاطي سرويكس، فعاليت متابوليكي، آنزيم ها و ليپيدهاي سلولي و پيوستگي ساختار غشاهاي سيتوپلاسمي و آكروزومي مورد توجه قرار گرفته اند.
رقيق كننده هايي كه براي انجماد اسپرم استفاده مي شوند، داراي خواص ويژه اي هستند بنابراين براي استفاده مفيد از فناوري تلقيح مصنوعي در گوسفند و بز مطالعه تركيبات رقيق كننده و نحوه رقيق سازي مني براي نگهداري طولانی مدت به صورت منجمد ضروري است. نتايج بررسي لطیفيان و همكاران در سال 1377 مشخص شده كه بين درصد تحرك اسپرم در مني رقيق شده قبل از انجماد و بين كليه صفات پس از انجماد و ذوب همبستگي وجود دارد. درصد تحرك اسپرم رابطه غير مستقيم با سن دام دارد، چرا كه نتايج نشان داد در سنين پائينتر اسپرم تحرك مطلوبتري دارد. فاكتورهاي مختلف بويژه سن دام و نوع رقيق كننده بر كيفيت تحرك اسپرم اثر معنيدار داشتند. هاييز و همكاران (1990) نشان دادند كه تاثير سن و پرش بر كيفيت اسپرم كاملاً معنيدار ميباشد. بر اساس نتايج مطالعه فوق نگهداري دام نر در سن بالاتر از سه سال در واحد دامداري جهت اخذ اسپرم يا جفتگيري طبيعي علاوه بر اينكه نياز به جيره نگهداري را افزایش می دهد. در مجموع اهداف انجماد اسپرم به این شرح است: الف)کمک به جلوگیری ار انقراض نسل گونه های در معرض خطر، ب) کمک به تکثیر گونه هائی که در شرایط طبیعی، همزمانی رسیدگی جنسی در آنها کمتر دیده می شود، ج) کمک به در اختیار بودن اسپرم برای تمام طول سال، د) کاهش اثرات استرس حمل و نقل بر مولدین نر و در نتیجه جلوگیری از کاهش کارآئی اسپرم و هدف مهم تر، تهیه بانک اسپرم بصورت بانک ژنی برای نگهداری اسپرم ها حتی پس از مرگ جانور است.
روشهای انجماد اسپرم به 2 صورت می باشد: روشهای کوتاه مدت،1) نگهداری در یخچال های معمولی (معمولا دمای 4 درجه سانتی گراد) تا 70 ساعت، 2) استفاده از تغییر فشار اسمزی مثلا با قرار دادن اسپرم در محلول های نمکی، 3) استفاده از محلول مشتمل بر پتاسیم، 4) پائین آوردن درجه حرارت و سرد کردن البته ضمن استفاده از اکسیژن، 5) کاربرد آنتی بیوتیک ها، 6) استفاده از محلول های رقیق کننده ای مانند مخلوط اوره و کلرور سدیم که این روش ها در واقع تحرک اسپرم ها را محدود می سازد. روش بلند مدت در انجماد اسپرم: در این روش می توان اسپرم ها را حتی تا 2 سال هم نگهداری کرد. روش کار به این شکل است که ابتدا اسپرم ها را با محیط های مختلف رقیق کننده چون دی متیل سولفوکساید مخلوط کرده که این مواد بعنوان مواد محافظ سرما در ازت مایع عمل می کنند و سبب انجماد سریع اسپرم ها می گردد و در نهایت این اسپرم های منجمد را در ازت مایع با دمای 196- درجه سانتی گراد بطور سالم نگهداری می کنند. لازم به ذکر است که در مورد محافظ سرمائی، مسمومیت کم و قابلیت حل شدگی بالا حائز اهمیت است و در صورت مسمومیت این محافظها، مرگ و میر در گامت ها بعد از انجماد زدائی اتفاق می افتد. اما سرد کردن با نیتروژن مایع برای انجماد جنین روش قابل اعتمادی نمی باشد و این روش را در زمینه انجماد اسپرم باید برای تمام انواع گونه ها آزمایش کرد زیرا گونه ها شامل انواع مختلفی از سلولها هستند که این سلول ها، گونه ها را با هم متفاوت می سازد پس انجماد آنها با هم متفاوت است. باید عنوان کرد که صدمات زیادی هم در ارتباط با انجماد و انجمادزدائی می تواند صورت بگیرد و بسیاری از این صدمات در محدوده دمائی 0 تا 40- درجه اتفاق می افتد و دلیل این صدمات برداشت حرارت و ایجاد شوک سرمائی و تشکیل کریستال یخی و نیز بکار بردن محافظهای سرمائی در سلول ها و سمیت آنها و همچنین نوسان pH که در نتیجه انجماد و یا اضافه کردن محافظ های سرمائی اتفاق می افتد. خصوصیّات فنوتیپی اسپرم، انعکاسی از ویژگی های ژنتیکی حیوان است. بطوری که از نظر متابولیسم، توانایی انجماد، قدرت باروری، سیّالیّت غشاء، غلظت ATP، تحرک و زنده مانی در هنگام نگهداری، در بین حیوانات تفاوت گونه ای وجود دارد.
روشهاي گوناگوني براي بهتر شدن كيفيت اسپرم هاي يخ زده به كار رفته اند كه از ميان آنها، افزايش غلظت مواد محافظ براي افزايش توان زنده ماني و بهتر شدن كيفيت اسپرم يخ زده نتايج بهتري داشته است. از جمله مواد افزوده شده به رقيق كننده، بيوتيلاتد هايدروكسي تالوئن (BHT) است. به تازگي، بررسي ها نشان داده است، BHT در چندين رقيق كننده، موجب محافظت سرمايي اسپرم در برابر شوك سرمايي و آسيبهاي ناشي از يخ زدن مي شود.
وجود گلیسرول در رقیق کننده برای استفاده در شرایط انجماد یک از ویژگی های متمایز آن نسبت به شرایط مایع است اما گلیسرول اثرات نامطلوب بر متابولیسم و بیوانرژتیک اسپرم در طول تغییرات دمایی مراحل مختلف انجماد دارد. مهمترین اثر ناخوشایند گلیسرول بر اسپرم منجمد، کاهش باروری پس از تلقیح می باشد بطوری که مشاهده شده است در صورت حذف گلیسرول باروری افزایش می یابد. گلیسرول موجب افزایش نفوذپذیری غشاء به یونها و در نتیجه افزایش مصرف ATP در جهت تعادل یونی می شود و این خود بالانس بیوانرژتیک اسپرم را تحت تأثیر قرار می دهد و از طرفی از طریق فعال نمودن گلیسرول کنیاز و فسفاتازها مصرف انرژی را افزایش می دهد با وجود اثرات منفی محافظت کننده های انجماد، برای جلوگیری از اثرات شوک سرمایی بر اسپرم استفاده از آنها در فرایند انجماد ضروری می باشد.
متابولیتها، آنتی بیوتیک ها و داروها نیز جزئی از رقیق کننده می باشند. اسپرم بصورت طبیعی خود دارای آنتی اکسیدانهای مختلفی می باشد، ولی این آنتی اکسیدانها برای نگهداری طولانی مدت کافی نیستند. افزودن ویتامین E به رقیق کننده اسپرم بوقلمون اثری بر میزان فسفولیپید و مالون دی آلدهید ندارد ولی موجب افزایش تحرک اسپرم مایع پس از 48 ساعت نسبت به نمونه های بدون ویتامین E می شود، که به نظر می رسد این اثرات مثبت به دلیل کاهش اکسیداسیون لیپیدی در نتیجه عمل آنتی اکسیدانی ویتامین E نیست، بلکه ناشی از اثر آن بر استحکام غشاء و فعالیّت حفاظتی از چرخه تنفسی میتوکندری می باشد. داروهایی مانند کافئین و پنتکسی فیلین هیچ اثری بر اسپرم که بصورت مایع ذخیره شده بود نداشتند. استفاده از آنتی بیوتیک ها موجب کاهش فلور باکتریایی منی گوسفند می شود، جنتامایسین مهمترین آنتی بیوتیک در کاهش جمعیّت های میکروبی منی می باشد، ولی استفاده از مخلوط آنتی بیوتیک های مختلف نیز اثرات مثبتی بر این کاهش دارد. با توجه به شواهد مثبت در مورد اثرات مواد افزودنی به رقیق کننده ها، انجام تحقیقات بیشتر براي بهبود پارامترهاي بعد از آب شدن اسپرم و فعاليت آنتي اكسيداني در هنگام استفاده از اسپرم منجمد- آب شده گوسفند، در این زمینه ضروری می باشد.
نتیجه گیری
خلاصه ای بر روشهای و عوامل موثر بر ذخیره سازی و انجماد اسپرم می باشد که هنوز هم به مطالعات زیادی در این زمینه نیاز می باشد و اعتقاد بر این است که با انجام اصلاحات لازم در این تکنیک ها می توان میزان بقاء را در این سلولها بمیزان بیشتری افزایش داد.
منابع
1- لطیفيان، ف.، ي. جعفري آهنگري و م. ر. ملاصالحي. 1377. انجماد اسپرم گاو در رقيق كننده شير نيمه پس چرخ. مركز اصلاح نژاد دام كشور. معاونت دام جهاد سازندگي.
Haese, H., Bxch, S. and Schone, P. 1990. Evaluation of the morphological testing of semen for young bulls at the beginning of their use for semen production. J. Vet. Med., 45: 431-434.
Storage and cryopreservation of sperm sheep
Abstract
Thinners which are used for sperm cryopreservation, have special properties that make them distinct from other makes thinners. Therefore useful for the use of artificial insemination technology Drgvsfnd thinners and goats studied compounds and how semen dilution of sheep for long-term frozen storage is necessary.Semen cryopreservation is an important way in which certain advantages, particularly in relation to animal husbandry industry with the release of genetic material that is spread sexually transmitted diseases limits and improved reproductive plans are. Despite comprehensive studies on sperm cryopreservation of sheep fertility rate significantly following fertilization of sperm Astfah neck with frozen compared with fresh semen, decrease. Profound physiological and biochemical research're sheep to overcome the low fertility rate, is required.
Key Word: sperm, cryopreservation, sheep