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抗氧化剂对哺乳动物精子冻存的影响
在之前的文章《培养液中不同浓度抗氧化剂对鼠胚体外发育的影响》,我们论述了抗氧化剂对鼠胚体外发育的正向效应。今天我们来了解下抗氧化剂对哺乳动物精子冻存的影响。
如大家所知,精子DNA包含了父方的全部的遗传物质,其DNA主要包括两部分,分别为核DNA和线粒体DNA(注 : 后代的线粒体DNA均来自母方)。在精子冻存的过程中容易受到损伤从而直接影响后代的健康状况。
其原因是哺乳动物的精子本身具有很复杂的氧化与还原系统,正常情况下在雄性动物体内能够保持氧化与还原的平衡。但是在冷冻保存过程中,由于受到很多因素的影响,一些抗氧化剂不可避免的失去抗氧化活性,从而打破原有的平衡造成紊乱。例如精子的抗氧化物质主要存在于精浆中,而在精子冻存的过程中需要去除精浆(注 : 在人精子冻存过程中去除精浆有助提高少精寡精症患者精子解冻后的成活率),加之实际操作中难免会对精子造成物理损伤并进一步形成过氧化物,因而产生大量的活性氧自由基(Reactive Oxygen Species 即 ROS)。大量的ROS首先能够介导DNA碎片的产生,从而增加了精子受损的机会,并进一步威胁到精子核DNA,其受氧化刺激后会出现修饰碱基、断裂DNA,从而导致基因突变或DNA丢失,造成受精率降低受孕困难,其次对精子产生毒害作用,即通过脂质过氧化作用抑制酶活性或者直接导致酶失去活性。

脂质过氧化作用是一种连锁反应,鉴于精子质膜上含有大量的多不饱和脂肪酸易产生该反应,形成一个恶性的过氧化链式反应,这种链式反应放大了ROS的作用,使得ROS通过脂质过氧化作用从三个方面对细胞产生侵害。
一、细胞膜上脂类的损伤使得膜性能改变和膜中所含酶类失去活性。
二、脂类过氧化产物活性氧对胞内酶和其余的细胞内容物也进行破坏。
三、连锁的过氧化小分子中间产物尤其是醛类对细胞有极大的毒害性。

故为了避免在冻存过程中对精子产生损伤,我们有必要在冻存液中添加抗氧化剂,从而减少ROS的产生。研究者选择了海藻糖和L-肉碱这两种抗氧化剂加入到冻存液中,观察其效果。
海藻糖 (Trehalose)
L-肉碱 (L-carnitine)
比较研究显示,联合添加了8.0mg/ml海藻糖和0.05mg/ml L-肉碱的实验组较未添加的对照组,其精子冷冻后的DNA状况处于精子核完整、DNA无损伤的精子数量,冻融后的CAT活性及T-AOC能力均显著提升,而MDA含量则相应降低,且两组的比较具有统计学意义(p<0.05)。

过氧化氧酶(即CAT)具有解毒作用,通过评价其活性,能够间接的表明精子的质量。
总抗氧化能力(即T-AOC)的强弱反映了精子抗氧化的能力,与精子的繁育性能密切相关。
丙二醛(即MDA)是脂质过氧化链式反应的最终产物,因此其含量可以间接反映精子的脂质过氧化程度。



因此,我们可以确认在精子冻存液中加入抗氧化剂有助于哺乳动物的精子保存,进而提高其解冻后复苏率,这也为人类精子冻存液的研发提供了进一步的理论基础。




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