حفظ السائل المنوي بالتبريد

تجميد السائل المنوي (المعروف أيضًا باسم حفظ الحيوانات المنوية أو تجميدها ) هو إجراء لحفظ الحيوانات المنوية. يمكن استخدام السائل المنوي بنجاح إلى أجل غير مسمى بعد تجميده . يُستخدم للتبرع بالحيوانات المنوية عندما يرغب المتلقي في تلقي العلاج في وقت أو مكان مختلفين، أو كوسيلة للحفاظ على الخصوبة للرجال الذين يخضعون لعملية قطع القناة الدافقة أو علاجات قد تؤثر على خصوبتهم، مثل العلاج الكيميائي أو الإشعاعي أو الجراحة. كما يُستخدم غالبًا من قبل النساء المتحولات جنسيًا قبل الخضوع لعمليات تحول طبي تؤثر على الخصوبة، مثل العلاج الهرموني الأنثوي واستئصال الخصيتين .

أكثر المواد الحافظة للسائل المنوي شيوعًا هي الجلسرين (10% في وسط الاستنبات). غالبًا ما يُضاف السكروز أو غيره من السكريات الثنائية أو الثلاثية إلى محلول الجلسرين. يمكن إضافة صفار البيض أو ليسيثين الصويا إلى وسط الاستنبات، حيث لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية بينهما فيما يتعلق بالحركة، أو الشكل، أو القدرة على الارتباط بالهيالورونات في المختبر، أو سلامة الحمض النووي بعد الذوبان. ^{[ 1 ]}

يمكن استخدام مواد واقية إضافية من التجميد لزيادة حيوية الحيوانات المنوية ومعدلات الخصوبة بعد التجميد. وقد أظهرت معالجة الحيوانات المنوية ببروتينات ربط الهيبارين قبل التجميد انخفاضًا في تلف الحيوانات المنوية الناتج عن التجميد وتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية. ^{[ 2 ]} كما أن إضافة عامل نمو الأعصاب كمادة واقية من التجميد يقلل من معدلات موت خلايا الحيوانات المنوية ويزيد من حركتها بعد إذابة التجميد. ^{[ 3 ]} كذلك، فإن دمج الكوليسترول في أغشية خلايا الحيوانات المنوية باستخدام السيكلودكسترينات قبل التجميد يزيد من حيوية الحيوانات المنوية. ^{[ 4 ]}

توجد تقنيات مختلفة لتجميد عينات السائل المنوي:

• التجميد التدريجي (البطيء): تُغسل العينة أولاً، ثم يُضاف إليها محلول واقٍ من التجمد. يُضاف هذا المحلول إلى الحيوانات المنوية لحمايتها من التلف المحتمل أثناء التجميد والإذابة. يساعد هذا المحلول على منع تكوّن بلورات الثلج داخل الحيوانات المنوية، والتي قد تُلحق الضرر بالغشاء الخلوي وتؤثر على حيويتها. تُقسّم الحيوانات المنوية إلى أجزاء صغيرة وتُجمّد تدريجياً، ثم تُغمر في النيتروجين السائل وتُخزّن في بنوك الحيوانات المنوية . إنها عملية بطيئة.
• التجميد السريع على شكل أقراص: هي نفس العملية، ولكن يتم تخزينها الآن على شكل أقراص ثاني أكسيد الكربون _. ثم توضع الأقراص في حصص صغيرة وتوضع في النيتروجين _وتُخزن .

يتم ذلك إذا اعتبرت عينات السائل المنوي ذات قيمة، على سبيل المثال إذا كانت العينة من شخص يرغب في إجراء عملية الحقن المجهري للبويضة أو التلقيح الصناعي، لأن هذا سيسمح بتحسين السائل المنوي، حيث يسمح بإذابة العينة تدريجياً.

• التزجيج (فائق السرعة): إجراء مكلف للغاية. يُعدّ تزجيج الحيوانات المنوية طريقةً فائقة السرعة لحفظها بالتبريد، وتتضمن تعريضها مباشرةً للنيتروجين السائل. وبهذه الطريقة، يتم تجنب تبلور الماء داخل الخلايا وتلفها الناتج عن التجميد، دون استخدام مواد حافظة للتجميد قابلة للنفاذ، والتي قد تنطوي على خطر حدوث طفرات جينية.

تمنع هذه العملية تكوّن بلورات الثلج، وهي السبب الرئيسي للتلف غير القابل للإصلاح أو موت الخلايا. ومن خلالها، نضمن احتفاظ العينات بقدرتها على الإخصاب وسلوكها المشابه للعينات الطازجة. كما تُحسّن عملية التزجيج من حركة الخلايا وقدرتها على البقاء بعد الذوبان. ^{[ 5 ]} تُستخدم هذه التقنية الحديثة، التي ابتكرها اليابانيون، في أفضل المراكز حول العالم. وتتميز بسرعتها الفائقة (-23000 درجة مئوية/دقيقة)، مما يمنع ظهور بلورات الثلج الصغيرة، وبالتالي يحول دون حدوث تأثير "السكين".

تُعدّ طريقة التغليف جانبًا بالغ الأهمية في عمليات الحفظ بالتبريد، إذ تؤثر بشكل مباشر على الاستقرار الحراري، وسعة التخزين، وكفاءة إذابة العينات. وتُستخدم تقنيات تغليف متعددة لحفظ الحيوانات المنوية بالتبريد، ولكل منها مزاياها وعيوبها.

أغطية التجميد (أنابيب التجميد أو أنابيب التجميد)

المزايا:

• توفير سطح جيد لتحديد هوية العينات.
• توفر استقرارًا حراريًا أكبر أثناء العملية.

العيوب:

• قد يتلامس النيتروجين مع المواد المخزنة.
• يتطلب مساحة تخزين أكبر.
• يُظهر معدل تجميد أقل انتظامًا.

كؤوس

المزايا:

• تكلفة منخفضة.
• اسمح بإذابة جزئية للعينات.
• تأكد من التجميد المتجانس.

العيوب:

• يتلامس النيتروجين مع العينة.
• تكون الحبوب المخزنة في هذه الأجهزة أكثر حساسية لتغيرات درجة الحرارة.

المصاصات

المزايا:

• تتطلب مساحة تخزين أقل.
• تفعيل معدل تجميد أكثر انتظاماً.
• اترك الثلج يذوب بسرعة.

العيوب:

• أكثر حساسية لتغيرات درجة الحرارة.
• وفر مساحة أصغر للتعرف على الهوية.
• تكلفة معدات التعبئة والتغليف مرتفعة.

يبدو أن إذابة الحيوانات المنوية عند درجة حرارة 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت) تُحسّن حركتها. من جهة أخرى، يبدو أن درجة حرارة الإذابة الدقيقة لها تأثير طفيف فقط على حيوية الحيوانات المنوية، وحالة الأكروسوم، ومحتوى الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، والحمض النووي (DNA). ^{[ 6 ]} وكما هو الحال مع التجميد، طُوّرت تقنيات مختلفة لعملية الإذابة، وقد ناقشها دي سانتو وآخرون. ^{[ 7 ]}  

فيما يتعلق بمستوى تفتت الحمض النووي للحيوانات المنوية ، يمكن إجراء ما يصل إلى ثلاث دورات من التجميد والإذابة دون التسبب في مستوى خطر أعلى بكثير من دورة واحدة. ويشترط لذلك إعادة تجميد العينات في محلول الحماية الأصلي من التجميد ، وعدم غسل الحيوانات المنوية أو إجراء أي تغيير آخر عليها بين دورات التجميد والإذابة، وفصلها باستخدام الطرد المركزي بتدرج الكثافة أو تقنية الفصل بالطفو قبل استخدامها في تقنيات التلقيح المساعد . ^{[ 8 ]}

تشير بعض الأدلة إلى زيادة في انقطاعات السلسلة المفردة ، وتكثيف وتفتت الحمض النووي في الحيوانات المنوية بعد التجميد. وهذا قد يزيد من خطر حدوث طفرات في الحمض النووي للنسل. وقد تُحسّن مضادات الأكسدة واستخدام أنظمة تبريد مضبوطة جيدًا من النتائج. ^{[ 9 ]}

في دراسات المتابعة طويلة الأمد، لم يتم العثور على أي دليل على زيادة في العيوب الخلقية أو التشوهات الكروموسومية لدى الأشخاص الذين تم الحمل بهم من حيوانات منوية مجمدة مقارنة بعامة السكان. ^{[ 9 ]}

• حفظ الموارد الوراثية الحيوانية بالتبريد §  السائل المنوي
• السائل المنوي البقري المجمد
• حفظ البويضات بالتجميد