بررسی اثرات سولفات مس برروی کیفیت پارامترهای اسپرم ، میزان قطعه قطعه شدن DNA و بافت بیضه موش های بالغ نژاد ویستار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه پژوهشی بیولوژی تولید مثل، واحد تحقیقات جهاددانشگاهی، قم،ایران

چکیده

سولفات مس یکی از مهم ترین آلاینده های زیست محیطی است که دارای توان تولید رادیکال‌های آزاد و استرس اکسیداتیو می‌باشد. هدف از این مطالعه بررسی اثرات سولفات مس برروی کیفیت پارامترهای اسپرم، میزان قطعه قطعه شدن DNA و بافت بیضه موش‌های بالغ نژاد ویستار می‌باشد.
روش کار: در این مطالعه تجربی، 30 موش‌های نژاد ویستار بالغ با وزن 250-200 گـرم اسـتفاده شد. موش‌های بالغ تصادفی در 3 گروه کنترل، دریافت کننده سولفات مس با غلظت(mg/kg100) و غلظت(mg/kg200) به مدت زمان 56 روز مورد تیمار قرار گرفتند. در پایان دوره تیمار، وزن بیضه، ثبت و پارامترهای اسپرم بر اساس(WHO2010) بررسی شد.کیفیت کروماتین اسپرم، توسط رنگ­آمیزی‌های هسته‌ای آکریدین اورانژ ارزیابی، سطح مالون دی آلدهید اندازه‌گیری و داده‌ها با روش آماریOne-Way ANOVA آنالیز شدند.
یافته ها: کیفیت پارامترهای اسپرم در سولفات مس با غلظت mg/kg200 کاهش معنی‌داری داشت(05/0>p < /strong>). وزن بیضه در دوز mg/kg200 کاهش معنی‌داری داشت(05/0>p < /strong>). قطر لوله‌های منی ساز، سطح هورمون تستوسترون، تعداد سلول های جنسی و میزان تکه‌تکه شدن DNA اسپرم در دوز mg/kg200 کاهش یافت(05/0>p < /strong>). غلظت مالون دی آلدهید با دوز mg/kg 200 سولفا ت مس به طور معنی داری افزایش داشت(05/0>p < /strong>).
نتیجه­گیری: این مطالعه نشان می‌دهد که سولفات مس در غلظت بالا باعث ایجاد اثرات مخرب بر روی کیفیت اسپرم و بافت بیضه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effects of copper sulfate on sperm quality parameters, DNA fragmentation rate and testicular tissue of adult rats of wistar breed

نویسندگان [English]

  • rahil jannatifar
  • hamid piroozmanesh
  • Leila naserpoor
Department of Reproductive Biology,Academic Center for Education,Culture and Research(ACECR),Qom,Iran
چکیده [English]

Aim:
Copper sulfate is one of the most important environmental pollutants that has the ability to produce free radicals and create oxidative stress. The aim of this study was to investigate the effects of copper sulfate on sperm quality parameters, DNA fragmentation rate and testicular tissue of adult Wistar rats.
Materials and Methods:
In this experimental study, 30 adult Wistar rats weighing 250-200 grams were used. Random adult mice were treated in 3 control groups, copper sulfate receptor with concentration (100 mg / kg) and concentration (200 mg / kg) for 56 days. At the end of the treatment period, testicular weight, sperm count and parameters were assessed based on (WHO2010). The quality of sperm chromatin was assessed by acridine uranium nuclear pigments. Malondialdehyde level was measured. Data were analyzed using the One-Way ANOVA statistical method.
Results:
The quality of sperm parameters in copper sulfate with a concentration of 200 mg / kg decreased significantly (P <0.05). The testicular weight was significantly reduced at a dose of 200 mg / kg (P <0.05). The diameter of the seminiferous tubules, testosterone levels,, germ cell count, and sperm DNA fragmentation rate decreased at a dose of 200 mg / kg (P <0.05). The concentration of malondialdehyde at a dose of 200 mg / kg sulfate copper was significantly increased (P <0.05).
Conclusion:
This study shows that high concentrations of copper sulfate cause destructive effects on sperm quality, testicular tissue.

کلیدواژه‌ها [English]

  • copper sulfate
  • Sperm quality
  • Testicular tissue
  • DNA Fragmentation

مقدمه

 

مس به عنوان یک عنصر اساسی در حفظ عملکرد موجودات زنده ضروری است. حیوانات در طول کل زندگی خود در معرض مس و مشتقات صنعتی آن از طریق مواد غذایی یا آلودگی‌های زیست محیطی قرار می‌گیرند(10، 2). تظاهرات بالینی مرتبط با مسمومیت مس در قسمت‌های مختلف بدن شامل کبد، کلیه، طحال، ریه و روده مشاهده می‌شود(16). جذب مس از طریق دستگاه گوارش تحت تأثیر تعدادی از ترکیبات نظیر(اکسیدها، هیدروکسیدها، سیترات‌ها و سولفات‌ها) انجام می‌شود(2). سولفات مس متداول ترین نمک مس می‌باشد؛ با این حال، دیگر نمک‌ های مس شامل کربنات، سیانید، اکسید و سولفید نیز وجود دارند(1). هم­چنین یون مس و مشتقات صنعتی در غلظت‌های مختلف در سیستم تولید مثل زن و مرد وجود دارد(23، 5). قرار گرفتن در معرض آلاینده های زیست محیطی باعث ایجاد اثرات مخرب پاتوفیزیولوژی در باروری از جمله کاهش کیفیت پارامترهای اسپرم، تغییر در وضعیت پاتولوژی بافت بیضه و افزایش شیوع ناهنجاری‌های تکاملی دستگاه تولید مثل مردان می‌شود(23). جذب بیش از حد مس باعث ایجاد افزایش ROS شده ودر نهایت منجر به ایجاد استرس و آسیب های اکسیداتیو در بافت بیضه می‌شود(18). نتایج برخی از مطالعات نشان می‌دهد، افزایش یون مس به عنوان یک فلز سنگین وآلاینده زیست محیطی می‌تواند موجب کاهش تعداد اسپرم، حیات و مورفولوژی اسپرم شود(27، 26). درمطالعه دیگر نشان داده شد که مصرف طولانی مدت سولفات مس باعث کاهش کیفیت اسپرم، کاهش وزن بیضه و بدن در موش‌های صحرایی نر بالغ می‌شود(6). سولفات مس از طریق مکانیسم‌های فیزیولوژیک باعث کاهش غلظت FSH، LH و تستوسترون و اختلال در عملکرد غدد جنسی و اختلالات در اسپرماتوژنز می‌شود(15). در مطالعات سال‌های اخیر برخی از پژوهشگران اثبات کرده‌اند که وجود عوامل محیطی نظیر آلودگی محیط زیستی، فلزات سنگین وغیره می‌توانند بر روی سیستم تولید مثل اثرات مخربی داشته باشند. در برخی از مطالعات، فلزات سنگین را به عنوان آلاینده‌های زیست محیطی معرفی می‌کنند. نقش بیولوژیکی مس شامل: کاتالیز انتقال الکترون با استفاده از حالت اکسیداسیون می‌باشد. هم­چنین مس به عنوان یکی از مهم‌ترین مواد معدنی، برای برخی از پاسخ‌های ایمنی بدن لازم و ضروری می‌باشد(7). اگرچه مقادیر کم غلظت مس برای برقراری شرایط متعادل فیزیولوژیکی ضروری است، اما نتایج مطالعات متعدد اثبات می‌کند که غلظت بیش از حد یا ناکافی این عنصر باعث ایجاد سمیت و ایجاد اثرات جبران ناپذیر خواهد شد(4). به نظر می‌رسد نقش مس در ظرفیت تولید مثل مردان تا حد زیادی ناشناخته است، اما این فلز سنگین موجب تغییر ساختار و عملکرد اسپرم و هم­چنین تغییر در گیرنده‌های هیپوفیز شده و در نهایت سبب کاهش ترشح هورمون مردانه و در نهایت موجب آسیب به سیستم تولید مثلی می‌شود(24، 20).

ضرورت انجام مطالعه

با توجه به این­که سولفات مس یکی از مهم ترین آلاینده های زیست محیطی است و قادر به تولید رادیکال­های آزاد و به دنبال آن ایجاد استرس اکسیداتیو می باشد بنابر این ممکن است غلظت های بالای سولفات مس موجب آسیب به انواع مختلف سلول ها و بافت ها شود. لذا در این مطالعه غلظت های مختلف سولفات مس را برروی سیستم تولید مثلی رت های بالغ بررسی گردید. در مطالعه حال حاضر اثرات سولفات مس برروی کیفیت پارامترهای اسپرمی، تغییرات هیستوپاتولوژیکی و هورمون جنسی(تستوسترون) ومیزان MDA به عنوان نشانگرهای اکسید کننده استرس مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روش ها

دراین مطالعه تجربی تعداد 30 موش صحرایی نژاد ویستار نر با محدوده وزنی 250-200 گرم از بخش حیوانات انستیتو پاستور تهران تهیه شد. موش‌ها در یک محیط کنترل شده، در دمای 26 -22 درجه سانتی گراد و رطوبت 55-45 درصد و 12 ساعت روشنایی و 12 ساعت تاریکی قرار گرفتند. تمام موش‌ها به مدت یک هفته برای سازش با محیط به صورت جداگانه نگهداری و با غذای استاندارد تغذیه شدند. پس از این مدت موش‌های نر بر اساس وزن، به 3 گروه 10تایی تقسیم شدند. پس از بررسی مقادیر مورد نیاز سولفات مس موش صحرایی، غذای استاندارد به همراه دو دوز متفاوت از سولفات مس(mg/kg100 و mg/kg200) به مدت 56 روز در اختیار موش‌ها قرار گرفت.گروه کنترل غذای استاندارد بدون سولفات مس و گروه‌های تجربی به ترتیب mg/kg100 و mg/kg200 غذای استاندارد دریافت کردند(22). پس از پایان دوره تیمار، حیوانات، وزن شده و توسط دی اتیل اتر، بیهوش و سرانجام کشته شدند؛ سپس ناحیه دمی اپیدیدیم چپ آن‌ها جدا شده و برای آنالیز پارامترهای اسپرم، مورد استفاده قرار گرفت؛ هم­چنین بیضه چپ، خارج شد؛ وزن آن ثبت شد و از آن برای بررسی‌های بافت شناسی استفاده شد.

بررسی تعداد اسپرم

 برای بررسی تعداد اسپرم ابتدا اپیدیدیم جداشد. سپس ناحیه دمی اپیدیدم درظرف حاوی محیط کشت Ham’s F10 منتقل گردید و برای خروج اسپرم‌ها، به چند قطعه برش داده شد. ده دقیقه بعد،100 میکرولیتر سوسپانسیون محیط کشت حاوی اسپرم، با900 میکرولیتر فیکساتیو فرمالین  %2 با نسبت(1:9) رقیق شد. سپس تعداد اسپرم‌ها با استفاده ازلام نئوبار، در زیرمیکروسکوپ با بزرگنمایی 400، شمارش شد. شمارش اسپرم بر اساس دستورالعمل سازمان بهداشت جهانی(WHO 2010) انجام شد(17) و تعداد اسپرم در میلی لیتر مکعب محاسبه گردید.

بررسی قابلیت تحرک اسپرم

سنجش تحرک اسپرم بر اساس دستورالعمل( WHO2010) انجام شد؛ بدین ترتیب که ابتدا  µl 10از سوسپانسیون محیط کشت و اسپرم روی لام نئوبار منتقل و حداقل 200 اسپرم و 5 میدان دید برای تعیین درصد تحرک در زیر میکروسکوپ نوری با بزرگنمایی 100× مورد بررسی قرار گرفت. پس از بررسی، درصد تحرک اسپرم محاسبه گردید.

بررسی قابلیت حیات اسپرم

برای سنجش قابلیت حیات اسپرم، بر اساس دستورالعمل سازمان بهداشت جهانی(WHO 2010) و رنگ آمیزی ائوزین-نکروزین انجام گرفت. بدین منظور ابتدا نسبت یک حجم سوسپانسیون اسپرم و دو حجم ائوزین، در میکروتیوب مخلوط و پس از 30 ثانیه نگهداری در انکوباتور 37 درجه سانتی گراد، حجم مساوی از محلول نکروزین به آن اضافه شد و گسترش نازکی از نمونه بر روی لام ایجاد گردید. پس از خشک شدن گسترش، با استفاده از میکروسکوپ معمولی با عدسی ،1000X تعداد 100اسپرم شمارش شد و نسبت درصد اسپرم در گروه‌های مختلف محاسبه گردید. در این رنگ آمیزی، سر اسپرم‌های زنده، سفید و سر اسپرم‌های مرده، قرمز رنگ شد.

بررسی مورفولوژیکی اسپرم

برای بررسی مورفولوژی اسپرم ها از همـان نمونـه ای که برای بررسی تحرک اسپرم تهیه شـده بـود اسـتفاده گردید بدین صورت که گستره ای بر روی لام تهیه شـد، و بعد در مجاورت هوا خشک گردید. سپس یک­بار به آرامی با آب مقطـر شستشـو داده شـد و دوبـاره در مجـاورت هـوا خشک گردیـد. سـپس زیـر میکروسـکوپ نـوری بـا دیـد ۴۰ مورد بررسـی قـرار گرفـت. در هـر نمونـه تعـداد ۳۰۰ اسپرم بطور دقیق بررسی شدند(9). اسـپرم­ها بـر اسـاس شــکل ظــاهری بــه ۵ گــروه تقســیم شــدند: ۱ -طبیعــی ۲ -بدون دم ۳ -ناهنجاری سر بـا دم سـالم ۴ -ناهنجـاری دم با سر سالم ۵ -ناهنجاری توام سر و دم.

آماده سازی نمونه برای بررسی بافت بیضه

بیضه چپ، بعد از خروج از بدن موش، در فیکساتیو MDF قرار داده شد. سپس برش‌گیری و پاساژ بافتی انجام شد. سرانجام به منظور بررسی تغییرات مورفولوژیکی بافت بیضه، لام‌های 5 میکرونی با روش هماتوکسیلین – ائوزین(H&E ) رنگ آمیزی شدند. تعداد سلول‌های اسپرماتوگونی و قطرلوله‌های منی‌ساز در هر نمونه لوله منی‌ساز با بزرگنمایی X1000 میکروسکوپ نوری بررسی گردید.

روش اندازه گیری هورمون تستوسترون

تستوسترون با استفاده از کیت الیزا شرکت(DRGآلمان) اندازه‌گیری گردید. به طور خلاصه نمونه‌ها در چاهک ریخته شده و سپس محلول تستوسترون و محلول آنتی تستوسترون اضافه شد و به مدت 90دقیقه در 37درجه سانتی­گراد انکوبه گردید. چاهک‌ها سپس با آب دیونیزه شستشو و سوبسترا به هر چاهک افزوده و برای مدت 20دقیقه انکوبه گردید. واکنش با افزودن محلول متوقف کننده، متوقف و جذب در طول موج 450 نانومتر اندازه گیری شد.

روش اندازه‌گیری پراکسیداسیون لیپیدی( MDA)

انـدازه گیـری میزان مــالون دی آلدئیــد( MDA ) بــا اســتفاده از روش Buege و Aust صـورت پـذیرفت(7). در ایـن روش ابتـدا 1 ml از سـرم را به1 ml از تـری کلرواسـتیک اسـید، افزوده و پس از مخلوط شدن، در دور 2000g به مدت 15 دقیقه سانتریفوژ گردیـد. سـپس3/0 محلول تیوباربیتوریـک اسـید را به 5/1ml از محلول رویی سانتریفوژ شده افزوده شد و به مدت 15 دقیقه در حرارت 100 درجه سـانتی گراد انکوبه شد. پس از خـارج نمـودن، لولـه‌هـا را خنـک نمـوده و جذب آن­ها در طول مـوج nm 535 بررسی گردید.

روش آماری آنالیز داده‌ها

داده‌های حاصل،توسط نرم افزار SPSS ویرایش(22) و با استفاده از روش آماری آنالیز واریانس یکطرفهOne way ANOVA و آزمون متعاقب،Tukey مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت و تفاوت میانگین‌ها در سطح(05/0>P)معنی‌دار در نظر گرفته شد.

نتایج

بررسی اثر غلظت‌های مختلف سولفات مس برروی وزن بیضه

نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد که کاهش معنی‌داری در وزن بیضه دربین گروه دریافت کننده سولفات مس mg/kg200 نسبت به دو گروه دیگر وجود دارد( جدول1)(05/0>P).

تغییرات هیستوپاتولوژیکی

لوله‌های منی‌ساز در موش‌های گروه کنترل از لحاظ شکل ظاهری دارای مورفولوژی سالم و هیچ گونه آتروفی مشاهده نشد هم­چنین در داخل لوله‌های منی ساز، اسپرم با مورفولوژی طبیعی نیز وجود داشت(شکل1). بیضه‌ گروه‌های تحت درمان با سولفات مس، با درجات مختلفی از آتروفی همراه بود. در روز 56، تقریباً تمام لوله‌های منی‌ساز به طور کامل تخریب شدند و فقط یک لایه از سلول‌های سرتولی و اسپرماتوگونی حضور داشتند(شکل1). بررسی‌های بافت شناسی بافت بیضه موش‌های تحت تیمار نشان داد که قطر لوله منی ساز در گروهی که سولفات مس را با دوزmg/kg 200 را در 56 روز دریافت کرده اند نسبت به گروه کنترل و گروهی که ‌ mg/kg 100 دریافت کرده بود کاهش معنی‌داری داشت(05/0>P)(جدول 2). میانگین تعداد اسپرماتوگونی، اسپرماتوسیت اولیه و اسپرماتید در موش‌های گروه کنترل و سولفات مس در روز 56 پس از شروع مصرف سولفات مس در جدول(2) نشان داده شده است. میانگین تعداد سلول‌های اسپرماتوگونی، اسپرماتوسیت اولیه و اسپرماتید در در گروه mg/kg200 و مدت زمان 56 روز نسبت به گروه کنترل کاهش معنی‌داری یافت(05/0>P). در مطالعه حال حاضر، هم­چنین میانگین تعداد سلول‌های اسپرم در دوز mg/kg 200 در روز 56 کاهش معنی‌داری داشت(جدول2). بررسی اثر غلظت‌های مختلف مس سولفات برروی میزان غلظت هورمون تستوسترون سرم خون

مقایسه میزان غلظت هورمون تستوسترون موجود در سرم خون گروه(mg/kg 200) در مدت زمان 56 روز نسبت به گروه کنترل کاهش معنی‌داری داشت(05/0>P). این در صورتی است که در گروه(mg/kg 100) در مدت زمان 56 هیچ گونه اختلاف معنی داری نسبت به گروه کنترل مشاهده نشد(05/0≤P).

بررسی اثر غلظت‌های مختلف مس سولفات برروی میزان غلظت پراکسیداسیون لیپیدی

مقایسه میزان پراکسیداسیون لیپیدی در سرم خون گروه mg/kg 200 در مدت زمان 56 روز نسبت به گروه کنترل و گروه  mg/kg100، افزایش معنی‌داری داشت(05/0>P).

بررسی اثر غلظت های مختلف سولفات مس برروی پارامترهای اسپرم

نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد که تحرک و مورفولوژی اسپرم در گروه mg/kg 200 در مدت زمان 56 روز کاهش معنی داری نسبت به گروه کنترل و mg/kg 100 داشت(05/0>P)(جدول 5). میانگین درصد اسپرم‌های زنده(قابلیت حیات) در گروه mg/kg 200 نسبت به گروه کنترل و mg/kg100 کاهش معنی‌داری یافت(05/0>P)(جدول 5). بررسی میزان یک­پارچگی و شکست DNA اسپرم با رنگ آمیزی AO نشان داد که در گروه mg/kg 200 در مدت زمان 56 نسبت به گروه کنترل افزایش معنی‌داری داشت(جدول 3 و شکل 2).

 

 

جدول 1- مقایسه بین وزن بیضه(وزن / گرم) در گروه های مختلف *(05/0>P)

 

نتایج  وزن بیضه (gr)

 

گروه ها

56 روز

گروه کنترل

16/32 ±1354

100mg/kg

98/29 ±54/1216

200mg/kg

                *89/27 ±54/1179

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2- مقایسه بین قطر لوله‌های منی ساز، سلول‌های جنسی در گروه‌های مختلف * (05/0>P)

                                  گروه ها 

پارامترها  

کنترل

         mg/kg 100

mg/kg 200

قطر لوله های منی ساز(μ)

169/2 ±6/63

766/1 ±8/58

*234/2 ±4/53

تعداد سلول های اسپرماتوگونی(106(

236/1±4/45

80/1±3/38

*675/1±3/38

تعداد سلولهای اسپرماتوسیت اولیه(106(

1.284 ± 45.6

1.26 ± 42.95

*80/1 ± 38.3

تعداد سلول های اسپرماتید (106(

1.934 ± 47.1

2.06 ± 43.3

*65/ ±1 39.35

تعدادسلول های اسپرم (106(

1.716 ± 53.9

2.1 ± 48.8

*15/2 ± 36.05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1- تصاویر میکروسکوپی از بافت بیضه موش‌های بالغ در گروه‌های مختلف تیمارشده

 برش‌های 5 میکرونی، هماتوکسیلین- ائوزین، بزرگنمایی ×1000نشان دهنده(A ، B): تصویر لوله‌‌ی منی‌ساز رت‌های گروه کنترل که مورفولوژی طبیعی را نشان می‌دهند. (C ، D): تصویر لوله‌ی منی ساز رت های گروه دریافت کننده سولفات مس با دوز(mg/kg 100) در 56 روز می‌باشد.( لوله‌های منی ساز در این گروه دژنره شده و همراه با کاهش ضخامت اپیتلیوم زایشی می‌باشد. (E،F ): تصویر بخش‌هایی از لوله‌های منی‌ساز رت‌های گروه دریافت کننده سولفات مس با دوز(mg/kg 200) در 56 روز می‌باشد. در این گروه که لوله‌های منی ساز دژنره شده، ضخامت اپیتلیوم زایشی کاهش پیدا کرده و به خوبی فقدان کاملاً سلول­های اسپرم و کاهش سلول‌های سرتولی را نشان می‌دهد.(نشان‌دهنده ارتفاع اپیتلیوم زایشی)(نشان‌دهنده سلول‌های‌ اسپرم نابالغ اسپرماتید).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نمودار1 - مقایسه غلظت های مختلف تستوسترون دربین گروه‌های مختلف * (05/0>P)

 

 

نمودار 2- مقایسه غلظت پراکسیداسیون لیپیدی در بین گروه های مختلف  * (05/0>P)

 

 

 

جدول 3- مقایسه پارامترهای اسپرم در بین گروه های مختلف *(05/0>P)

گروه ها

 

پارامترها

کنترل

100mg/kg

200mg/kg

تحرک (%)

4/6± 68

19/6 ± 60

*31/5 ± 35

مورفولوژی(%)

9/1 ± 93

1/5 ± 4/98

*3/2 ± 99

قابلیت حیات(%)

7/3 ± 73

9/2 ± 69

5/2 ± 62

شکستDNA (%)

7/4 ± 98

1/5 ± 94

*3/7 ± 76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل2- تأثیر مخرب سولفات مس بر میزان شکستگی DNA اسپرم را نشان می دهد.

در این روش  اسپرم موش هایی که اسپرم دارای کروماتین سالم و طبیعی (سبز) (A) و اسپرم دارای کروماتین آسیب دیده (زرد-نارنجی)(B) می باشد .

 

 

بحث و نتیجه گیری

 

در این مطالعه سعی شده است که اثرات مخرب مصرف سولفات مس با دوز( mg/kg 200-100) را بر روی بیضه موش‌های بالغ نژاد ویستار در مدت زمان56 روز را نشان دهد. در مطالعه حال حاضر وزن بیضه گروه تیمار شده با دوز mg/kg 200 سولفات مس در مدت زمان 56 روز کاهش معنی‌داری یافته است اما تفاوت معنی داری در دوز mg/kg 100 دراین مدت زمان مشاهده نشد. در مطالعه حال حاضر، سطح تستوسترون سرم خون در گروه تیمار شده با دوز mg/kg 200  سولفات مس کاهش معنی‌داری داشت. سولفات مس با تاثیر مخرب برروی عملکرد غده هیپوفیز موجب کنترل ترشح هورمون LH و در نهایت کاهش سطح تستوسترون خون می‌شود. در بسیاری از مطالعات به خوبی نشان داده شده است که هورمون‌های آزاد کننده گنادوتروپین از غده هیپوفیز(LH ، FSH) موجب تکامل سیستم تولید مثلی جنس نر خواهد شد(4). بنابر این کاهش ترشح LH از غده هیپوفیز، موجب کاهش سطح تستوسترون و در نهایت آتروفی بیضه می‌شود(13). بنابر این کاهش وزن بیضه و کاهش میزان تستوسترون سرم خون می‌تواند ناشی از افزایش غلظت سولفات مس در بدن و هم چنین اثرات مخرب آن باشد. در بسیاری از مطالعات به خوبی نشان داده شده است که غلظت‌های بالای مس موجب تولید گونه‌های واکنش پذیر اکسیژن(ROS) خواهد شد. گونه‌های واکنش پذیر اکسیژن(ROS) در حداقل میزان خود سبب ایفای نقش‌های مختلف فیزیولوژیکی از جمله تکامل در ساختار و عملکرد اسپرم‌ها می‌شود. اما افزایش میزان استرس اکسیداتیو و به دنبال آن افزایش تولید رادیکال های آزاد موجب تخریب بافت بیضه و در نهایت موجب آتروفی بیضه و کاهش کیفیت اسپرم می‌گردد(21). افزایش غلظت مس، موجب کاهش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی موجود در مایع منی خواهد شد(8). در مطالعه حال حاضر، به خوبی نشان داده شده است که افزایش غلظت مس موجب افزایش غلظت MDA به عنوان شاخص سنجش لیپید پراکسیداسیون می‌شود که این عمل بدین منظور است که وجود غلظت‌های بالای مس موجب اختلال در عملکرد آنزیم های آنتی‌اکسیدانی می‌شود و افزایش سطح MDA می‌شود(3). افزایش ROS موجب تحریک آپوپتوزیس و قطعه‌قطعه شدنDNA  در سلول‌های اسپرماتوژنیک بیضه می‌شود که این امر موجب کاهش تعداد اسپرم و افزایش مرگ سلولی خواهد شد(11). نتایج مطالعه حال حاضر به خوبی نشان می‌دهد که قرار گرفتن در معرض سولفات مس باعث کاهش کیفیت اسپرم و مهار اسپرماتوژنز می‌شود. در برخی از مطالعات که به منظور بررسی اثر سولفات مس بر روی پارامترهای اسپرم و یک­پارچگی اسپرم DNA انجام شده است، ارتباط معنی داری بین افزایش غلظت مس در پلاسمای منی و کاهش تعداد، تحرک و مورفولوژی اسپرم طبیعی نشان می دهد(12). در مطالعه حال حاضر، کاهش معنی‌داری در تعداد اسپرم، تحرک و مورفولوژی اسپرم در گروه دریافت کننده سولفات مس با دوز mg/kg 200 پس از 56 روز مشاهده شد. نقش فیزیولوژیکی مس در اسپرم هنوزمشخص نیست، اما آنچه به نظر می رسد این است که حضور مس در تحرک اسپرم نقش مهمی بر عهده داشته باشد و هم چنین باعث کنترل ترشح هورمون LH از گیرنده‌های هیپوفیز می‌شود(25). هم چنین افزایش پراکسیداسیون لیپیدی(MDA) می‌تواند اثرات مخربی بروی عملکرد اسپرم از طریق اختلال در متابولیسم، تحرک و تخریب DNA اسپرم ها داشته باشد(14). در یک مطالعه دیگر، نشان داده‌ شد که بین غلظت یون مس موجود در مایع منی و تعداد اسپرم، تحرک و مورفولوژی طبیعی ارتباط معنی‌داری وجود دارد(19). نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می‌دهد که تیمار موش‌ها با سولفات مس با دوز mg/kg 200 به مدت 8 هفته باعث آتروفی بیضه می‌شود. هم چنین تیمار با این دوز موجب کاهش تعداد اسپرم در لوله‌های منی‌ساز، کاهش تحرک، ایجاد ناهنجاری‌های مورفولوژی اسپرم، قابلیت حیات اسپرم ها و افزایش آسیب به DNA اسپرم می‌شود. نتایج مطالعه حال حاضر نشان می‌دهد که افزایش غلظت سولفات مس موجب کاهش قطر لوله‌های منی‌ساز، کاهش تستوسترون و به دنبال آن باعث آتروفی بیضه وکاهش تعداد سلول اسپرماتوگونی، اسپرماتوسیت اولیه و اسپرماتید می‌شود. کاهش تعداد سلول‌های اسپرماتوگونی در نهایت موجب کاهش تعداد سلول‌های اسپرم نیز می‌شود. در پایان، این مطالعه شواهدی در مورد اثرات مخرب سولفات مس بر روی ساختمان بیضه‌ها و کیفیت اسپرم ارائه داد. افزایش غلظت سولفات مس، سلول‌های مختلفی مانند اسپرماتوگونی و سلول‌های اسپرم را تحت تأثیر قرار داده و منجر به کاهش درصد اسپرماتوژنز و کیفیت پارامترهای اسپرم می‌شود. سولفات مس، به عنوان یک آلاینده زیست محیطی اثرات مخرب بر تعداد، قابلیت تحرک، قابلیت حیات، مورفولوژی طبیعی اسپرم و هم چنین قطر لوله های منی ساز، تعداد سلول های جنسی(اسپرماتوگونی، اسپرماتوسیت اولیه، اسپرماتید و اسپرم )دارد. هم چنین کاهش قابلیت حیات و باعث افزایش میزان شکستگی DNA اسپرم خواهد شد. لذا به نظر می رسد که کاهش دادن هورمـون هـای گنـادوتروپینی توانسـته است منجر به تغییرات پارامترهای اسپرم گـردد. بنـابراین به نظـر می رسد که دوز بالای سولفات مس باعث اخـتلال در محـور هورمـونی هیپـوفیز ــ بیضه ای می شود که می تواند عامل ایجاد اختلال در رونـد اسپرماتوژنز و پارامترهای اسپرم گردد. البته فاکتور های استرس اکسیداتیو نیز به همراه اخـتلال هورمـونی روی پارامترهای اسپرم تاثیر دارند. بررسی هـای آینـده در مورد شناخت عوامل دیگـر فاکتورهـای بقـاء سـلول هـای زاینده در زمان افزایش دوز آلاینده های سمی مثل سولفات مس می تواند دانش مـا را در مورد تظاهرات این یون کامل تر کند.

تشکر و قدردانی

این مقاله، حاصل از طرح جامع تحقیقاتی تصویب شده از سوی سازمان جهاد دانشگاهی واحد استان قم بود. بنابرین ازمسؤولین مربوطه تشکر به عمل می‌آید؛ هم چنین از کمک‌های ارزشمند سرکار خانم لیلا ناصر پور در این مطالعه صمیمانه سپاسگزاری می‌شود.

1.Al-Fartusie, FS., Mohssan, SN. (2017). Essential trace elements and their vital roles in human body. Indian J Adv Chem Sci, 5(3);127-36.

2.Aliasgharpour, M. (2020). Trace elements in human nutrition (II)–an update. international Journal of Preventive Medicine, 1(1); 2-11. 3.Alonso, C., Casero, E., Román, E., Campos, SF-P., de Mele MFL. (2016). Effective inhibition of the early copper ion burst release by purine adsorption in simulated uterine fluids. Electrochimica Acta, 189; 54-63.

4.Ammar, O., Houas, Z., Mehdi, M. (2019). The association between iron, calcium, and oxidative stress in seminal plasma and sperm quality. Environmental Science and Pollution Research, 26(14); 14097-105.

5.Asif M. (2017). Role of heavy metals in human health and particularly in respect to diabetic patients. TANG [HUMANITAS MEDICINE], 7(1); 1.-.10.

6.Bataineh, H., Al-Hamood, M., Elbetieha, A. (1998). Assessment of aggression, sexual behavior and fertility in adult male rat following long-term ingestion of four industrial metals salts. Human & Experimental Toxicology, 17(10); 570-6.

7.D’souza, D., Subhas, BG., Shetty, SR., Balan, P. (2012). Estimation of serum malondialdehyde in potentially malignant disorders and post-antioxidant treated patients: A biochemical study. Contemporary Clinical Dentistry, 3(4); 448.

8.El-Hak, HNG., Mobarak, YM. (2020). Copper oxychloride–induced testicular damage of adult albino rats and the possible role of curcumin in healing the damage. Environmental Science and Pollution Research, 1-14.

9.Eliasson, R. (2010). Semen analysis with regard to sperm number, sperm morphology and functional aspects. Asian Journal of Andrology. 12(1);26.

10.Fraga, CG. (2005). Relevance, essentiality and toxicity of trace elements in human health. Molecular Aspects of Medicine, 26(4-5); 235-44.

11.Ghaniei, A., Eslami, M., BabaeiMarzango, SS. (2018). Determination of calcium, magnesium, phosphorus, iron, and copper contents in rooster seminal plasma and their effects on semen quality. Comparative Clinical Pathology, 27(2); 427-31.

12.Hultberg, B., Andersson, A., Isaksson, A. (1997). The cell-damaging effects of low amounts of homocysteine and copper ions in human cell line cultures are caused by oxidative stress. Toxicology, 123(1-2); 33-40.

13.Kilic, M. (2007). Effect of fatiguing bicycle exercise on thyroid hormone and testosterone levels in sedentary males supplemented with oral zinc. Neuroendocrinology Letters, 28(5); 681-5.

14.Kňažická, Z., Lukáčová, J., Greń, A., Formicki, G., Massányi, P., Lukáč, N. (2020). Relationship between level of copper in bovine seminal plasma and spermatozoa motility. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 9(6); 1351-62.

15.Knazicka, Z., Tvrda, E., Bardos, L., Lukac, N. (2012). Dose-and time-dependent effect of copper ions on the viability of bull spermatozoa in different media. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 47(9); 1294-300.

16.Naozuka, J. (2018). Elemental enrichment of foods: essentiality and toxicity. Nutri Food Sci Int, 4; 1-5.

17.Organization, WH. (2010). World health statistics 2010: World Health Organization, 2-10.

18.Ribas-Maynou, J., Yeste, M. (2020). Oxidative stress in male infertility: causes, effects in assisted reproductive techniques, and protective support of antioxidants. Biology, 9(4); 77.

19.Saleh, BOM. (2008). Status of zinc and copper concentrations in seminal plasma of male infertility and their correlation with various sperm parameters. Iraqi Academic Scientific Journal, 7(1); 76-80.

20.Shi, L., Song, R., Yao, X., Ren, Y. (2017). Effects of selenium on the proliferation, apoptosis and testosterone production of sheep Leydig Cells in Vitro. Theriogenology, 93; 24-32.

21.Slivkova, J., Popelkova, M., Massanyi, P., Toporcerova, S., Stawarz, R., Formicki, G. (2009). Concentration of trace elements in human semen and relation to spermatozoa quality. Journal of Environmental Science and Health Part A, 44(4); 370-5.

22.Sokol, RJ., Deverbaux, M., Mierau, GW., Hambidge, KM., Shikes, RH. (1990). Oxidant injury to hepatic mitochondrial lipids in rats with dietary copper overload: modification by vitamin E deficiency. Gastroenterology, 99(4); 1061-71.

23.Taylor, CT. (2001). Antioxidants and reactive oxygen species in human fertility. Environmental Toxicology and Pharmacology, 10(4); 189-98.

24.Torabi, F., Shafaroudi, MM., Rezaei, N. (2017). Combined protective effect of zinc oxide nanoparticles and melatonin on cyclophosphamide-induced toxicity in testicular histology and sperm parameters in adult Wistar rats. International Journal of Reproductive BioMedicine, 15(7); 403.

25.Victor, S., Richmond, RH. (2005). Effect of copper on fertilization success in the reef coral Acropora surculosa. Marine Pollution Bulletin. 50(11); 1448-51.

26.Wagner, H., Cheng, JW., Ko, EY. (2018). Role of reactive oxygen species in male infertility: An updated review of literature. Arab Journal of Urology, 16(1); 35-43.

27.Wu, W., Zhang, Y., Zhang, F. (1996). Studies on semen quality in workers exposed to manganese and electric welding. Zhonghua Yu Fang Yi Xue Za Zhi [Chinese Journal of Preventive Medicine], 30(5);266-8.