精液冷凍貯藏

精液冷凍貯藏（Semen cryopreservation）是指以低溫保存精子細胞活性的程序。精液可以透過深低溫保存永久保存。若考慮以人類精液進行冷凍貯藏，之後又成功受孕的案例，據文獻記載貯藏最長達24年[1]。精液冷凍貯藏可以用在捐精（精子銀行），可能捐精者和需要精子者相距距離較遠，或是在捐精後一段時間才需要精子，若男性接受输精管切除术或是像化学疗法、放射線療法等會影響生育能力的手術前，也可能會先將精液冷凍貯藏，保留日後再養育後代的可能性。在1954年時就已有用冷凍精液解凍後成功受孕的例子[2]。

精液冷凍儲藏技術廣泛應用於男性不孕症患者，及畜牧業的人工繁殖上。對於即將進行化學治療等細胞毒殺治療的患者，該技術也能事先保存患者的生殖能力[3]。

保存方法

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冷凍

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最常用的精液冷凍保護劑是甘油（佔冷凍保護劑溶液的10%），而甘油溶液中也常加入蔗糖、其他的雙醣或三醣。冷凍保護劑溶液會加入蛋黄或大豆卵磷脂，比較使用這兩種物質，精液在解凍後，在精子活動力、變形程度、在體外和玻尿酸盐結合的能力以及其DNA的完整性上，兩者沒有顯著的差異[4]。

冷凍保護劑中的其他成份可以增加精子在冷凍後的存活率及受孕率。在冷凍貯藏前，用肝素結合蛋白來處理精子，可以減少精子的冷凍傷害，也減少自由基（Reactive oxygen species）的生成[5]。在冷凍保護劑中加入神經成長因子（英语：nerve growth factor）可以減少精子的死亡速率，增加精子解凍後的活動力[6]。若在冷凍前，用環糊精將膽固醇摻入精子細胞膜中，也可以增加精子活動力[7]。

精液的冷凍會用控制速率的慢速冷卻（深低溫保存，簡稱SPF），另一種冷卻方式是較新式的快速冷卻，稱為玻璃化（vitrification）。玻璃化的解凍後活動力以及冷凍存活比例都比慢速深低溫保存要高[8]。

解凍

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最理想的解凍溫度是40 °C，不過解凍溫度的細微調整對精子活動力、頂體狀態、ATP含量以及DNA完整性的影響不大[9]。精液冷凍後的解凍也有許多不同的技術，在Di Santo等人2012年的文獻中都有提到[10]。

再冷凍

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比較冷凍再解凍一次和三次的精液，在DNA片段化的風險差異不大。前提是精液和其原始的冷凍保護劑一起再冷凍，中間沒有經過精子洗滌或其他類似程序，而用來進行人工受精（英语：assisted reproduction technology）前，會先用密度梯度離心（英语：density gradient centrifugation）或swim-up（英语：swim-up）進行分離[11]。

對於精子品質的影響

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有些證據證實精子在冷凍後，單股斷裂、DNA縮合（英语：DNA condensation）及片段化的比例增加，這也會增加後代DNA突變的風險。使用抗氧化剂以及良好的冷凍控溫可能可以改善此情形[12]。

在長期的追蹤研究中，用冷凍後精液受孕的人和一般人比較，其先天性障碍或染色体畸变的比例相近，還沒有證據支持用冷凍後精液受孕的人有較高的風險[12]。

歷史

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對於精液冷凍儲藏的歷史能夠追溯到1776年，義大利人拉扎羅·斯帕蘭札尼嘗試使用冰雪保存精子[3]。1949年克利斯朵夫·波尔吉利用甘油冷凍保護的特性[13]，大幅改善了精液保存技術。自此，人們開始成功以冷凍儲藏的精液，進行各種物種的人工受精[3]。

相關條目

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參考資料

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  1. ^ Planer NEWS and Press Releases > Child born after 22 year semen storage using Planer controlled rate freezer 14/10/2004
  2. ^ Fatherhood After Death Has Now Been Proved Possible. Cedar Rapids Gazette. 1954-04-09. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Hezavehei, Maryam; Sharafi, Mohsen; Kouchesfahani, Homa Mohseni; Henkel, Ralf; Agarwal, Ashok; Esmaeili, Vahid; Shahverdi, Abdolhossein. Sperm cryopreservation: A review on current molecular cryobiology and advanced approaches. Reproductive BioMedicine Online. 2018-09, 37 (3): 327–339 [2020-02-19]. doi:10.1016/j.rbmo.2018.05.012. （原始内容存档于2022-06-18） （英语）. 
  4. ^ Reed ML; et al. Soy lecithin replaces egg yolk for cryopreservation of human sperm without adversely affecting postthaw motility, morphology, sperm DNA integrity, or sperm binding to hyaluronate. Fertility and Sterility. 2009, 92 (5): 1787–1790. doi:10.1016/j.fertnstert.2009.05.026. 
  5. ^ Patel, M., Gandotra, V. K., Cheema, R. S., Bansal, A. K., & Kumar, A. (2016). Seminal Plasma Heparin Binding Proteins Improve Semen Quality by Reducing Oxidative Stress during Cryopreservation of Cattle Bull Semen. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 29(9), 1247–1255.
  6. ^ Saeednia S, Bahadoran H, Amidi F, Asadi MH, Naji M, Fallahi P, Nejad NA. Nerve growth factor in human semen: Effect of nerve growth factor on the normozoospermic men during cryopreservation process. Iranian Journal of Basic Medical Sciences. 2015, 18 (3): 292–299. 
  7. ^ Purdy PH, Graham JK. Effect of cholesterol-loaded cyclodextrin on the cryosurvival of bull sperm. Cryobiology. 2004a, 48: 36–45. doi:10.1016/j.cryobiol.2003.12.001. 
  8. ^ Vutyavanich T, Piromlertamorn W, Nunta S. Rapid freezing versus slow programmable freezing of human spermatozoa. Fertil. Steril. April 2010, 93 (6): 1921–8. PMID 19243759. doi:10.1016/j.fertnstert.2008.04.076. 
  9. ^ Calamera JC, Buffone MG, Doncel GF, et al. Effect of thawing temperature on the motility recovery of cryopreserved human spermatozoa. Fertil. Steril. December 2008, 93 (3): 789–794. PMID 19059590. doi:10.1016/j.fertnstert.2008.10.021. 
  10. ^ Di Santo M, Tarozzi N, Nadalini M, and Borini A. Human Sperm Cryopreservation: Update on Techniques, Effect on DNA Integrity, and Implications for ART (Review). Adv. Urology. 2012, 2012: 854837 [2019-07-12]. PMC 3238352 可免费查阅. PMID 22194740. doi:10.1155/2012/854837. （原始内容存档于2018-06-02）. 
  11. ^ Thomson LK, Fleming SD, Barone K, Zieschang JA, Clark AM. The effect of repeated freezing and thawing on human sperm DNA fragmentation. Fertil Steril. March 2010, 93 (4): 1147–1156. PMID 19135665. doi:10.1016/j.fertnstert.2008.11.023. 
  12. ^ 12.0 12.1 Kopeika, J.; Thornhill, A.; Khalaf, Y. The effect of cryopreservation on the genome of gametes and embryos: principles of cryobiology and critical appraisal of the evidence. Human Reproduction Update. 2014, 21 (2): 209–227. ISSN 1355-4786. PMID 25519143. doi:10.1093/humupd/dmu063. 
  13. ^ Polge, C.; Smith, A. U.; Parkes, A. S. Revival of Spermatozoa after Vitrification and Dehydration at Low Temperatures. Nature. 1949-10, 164 (4172): 666–666 [2020-02-19]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/164666a0. （原始内容存档于2022-06-18） （英语）.