نقش روی در تولید مثل انسان

نقش روی در تولید مثل انسان: سفری از اسپرماتوژنز اولیه تا زایمان

روی (Zn) یک عنصر کمیاب اساسی است که برای بسیاری از عملکردهای طبیعی بدن مورد نیاز است. هرگونه نقص یا کمبود روی می تواند باعث ناهنجاری در بدن انسان شود. کمبود روی در میان جمعیت­های مختلف در سراسر جهان شایع است. کمبود روی در طی مرحله رشد انسان منجر به اختلال به­دلیل عدم تعادل هورمونی شده و بر رشد و بلوغ غدد جنسی تأثیر می­گذارد. سازمان بهداشت جهانی (WHO) تخمین زده­است که یک سوم جمعیت جهان با کمبود روی روبرو هستند و این کمبود منجر به بیماری­های مختلف می­گردد.

روی برای قابلیت تولیدمثل مردان و زنان ضروری است زیرا برای لقاح طبیعی لازم می­باشد. نشان داده­شده­است که مقدار روی در منی 85 تا 90 برابر بیشتر از خون است؛ بنابراین سلول­های اسپرم را از حمله باکتری محافظت می­نماید. هنگام ورود اسپرم به دستگاه تولید مثل زنان، روی از سلول­های اسپرم مانند یک سپر محافظت نموده و آن­ها را از آسیب کروموزومی حفظ می­کند. مقدار قابل­توجهی از شواهد نشان می­دهد که روی سهم عمده­ای در اسپرماتوژنز اولیه (از سلول­های زایا به سلول­های اسپرم)، بلوغ سلول اسپرم در اپیدیدیم، تحرک اسپرم و حوادث قبل از لقاح در دستگاه تولیدمثل زنان دارد. این ماده معدنی عملکردهای خاص خود را در طی فرآیند قبل از لقاح دارد؛ مانند ظرفیت­یابی (capacitation) اسپرم، اتصال zona pellucida (ZP) اسپرم، فرآیند واکنش آکروزوم، نفوذ در محل ZP، مشارکت در فرآیند اتصال تخمک و اسپرم، فعال­سازی تخمک یا زیگوت و واکنش نهایی زونا.

علاوه­بر این، روی در مراحل مختلف از بعد از لقاح تا زایمان نقش مهمی دارد. غلظت کم روی در رژیم غذایی منجر به کیفیت پایین اسپرم و همچنین ناباروری ایدیوپاتیک در مردان می­شود. کاهش روی کمتر از 5-7 ppm منجر به اختلال در عملکرد تولیدمثل در مردان و زنان می­شود. همانطور که در مطالعات مختلف نشان داده­شده، روی یک فعالیت ضدالتهابی دارد و احتمالاً در اکسیداسیون نقش مهاری دارد. غلظت روی در بیضه در اوایل دوره اسپرماتوژنز افزایش می­یابد که با فعالیت­های تنظیم­کنندگی آن در تکثیر اسپرماتوگونی و نگهداری سلول­های زایا بدون آسیب در دوره میوز نشان داده می­شود. روی فعالیت تنظیمی را از طریق رونویسی تیمیدین کیناز (thymidine kinase)، آنزیمی مهم برای سنتز DNA، انجام می­دهد. هرگونه تغییر در تیمیدین کیناز به دلیل کمبود روی باعث اختلال در اسپرماتوژنز و توقف سلول­های زایا خواهد شد. روی نقشی مهم در رشد بیضه یک بزرگسال دارد که باعث عملکرد مناسب تولیدمثل می­شود. کمبود روی در بیضه­ها با هیپوگنادیسم، خصوصیات ثانویه جنسی نامناسب و سایر مشکلات تولیدمثل ارتباط دارد. پروستات در حین انزال روی بیشتری به داخل پلاسمای منی آزاد می­کند و عملکرد قابل توجهی در آزادسازی و تحرک اسپرم دارد. کاهش سطح روی در ترشحات وزیکول منی و پروستات بر خصوصیات انعقادی منی تأثیر می­گذارد. قوام مایع منی چسبناک است و معمولاً هایپرویسکوزیته مربوط به ترشح وزیکول منی است.

روی سهم عمده­ای در تولید، ذخیره و حمل­ونقل هورمون­های جنسی اصلی، به ویژه تستوسترون دارد. انتقال و ترکیب آن­ها توسط یون­های روی موجود در پروستازوم­ها و یون­های داخل سلولی انجام می­شود. کمبود روی با افزایش روند مرگ سلول­ها و بافت­ها همراه است، پدیده ای که به عنوان آپوپتوز شناخته می­شود. ثابت شده­است که این موضوع یکی از دلایل عمده مرگ سلولی مرتبط با کمبود روی است. مکمل روی ظرفیت آنتی­اکسیدانی را بازیابی می­کند. نشان داده شده است که مکمل خوراکی روی در مواردی مانند انزال زودرس و اختلال در نعوظ موثر است.

نقش روی در تنظیم دستگاه نولیدمثل زنان

هنگامی که اسپرم وارد دستگاه تولیدمثل زنان می­شود، پاسخ­های ایمنی بی­شماری در برابر ورود سلول اسپرم فعال می­شوند. وجود روی به کاهش این پاسخ­ها کمک نموده و سیگنالی ارسال می­کند که نشان دهد این امر برای عمل تولیدمثل است و نباید مزاحمتی ایجاد شود. دلیل این موضوع این است که روی به­عنوان یک فاکتور برای بسیاری از پروتئین­ها در دستگاه تولید مثل زنان عمل کرده و آنها را فعال می­نماید و درنتیجه توانایی لقاح کامل را فراهم می­کند. یون­های روی یک پارامتر اصلی در ظرفیت­یابی (capacitation) اسپرم در دستگاه تولیدمثل زنان بوده و به عنوان یک عامل تنظیم­کننده در سایر وقایع مهم عمل می­کنند و در یک لقاح موثر نقش مهمی دارند. جریان روی برای Ca²⁺ مهم است و این فرآیند برای ظرفیت­یابی اجباری است. هرگونه سوءعملکرد یا نقص در روند جریان یون روی، ظرفیت­یابی را کاهش می­دهد.

برای فعل­وانفعالات موثر اسپرم-تخمک جهت رشد جنین به آنتی­پلی­اسپرمی (anti-polyspermy) نیاز است؛ که از ورود بیش از یک سلول اسپرم به سیتوپلاسم تخمک در زمان لقاح جلوگیری می­کند. مکانیسم دفاعی آنتی­پلی­اسپرمی بسیار پیچیده است و درک بالایی از مکانیسم زمینه­ای آن مورد نیاز است. مرگ رویان پلی­پلوئیدی علت پلی­اسپرمی در حین لقاح است. دو مکانیسم اصلی اتفاق می­افتد که به عنوان سدی در برابر پلی­اسپرمی عمل می­کند. اولین مورد دپولاریزاسیون غشایی و دوم اگزوسیتوز کورتیکال است. یون­های Zn²⁺ که از ناحیه کورتکس تخمک آزاد می­شوند، به نظارت بر این دو مکانیسم کمک می­کنند و از طریق آن­ها از فرآیند پلی­اسپرمی جلوگیری می­شود. این آزادسازی، جرقه­های روی (Zn sparks) نام داشته و اهمیت آن در دستگاه تناسلی زنان توسط بسیاری از دانشمندان نشان داده­شده­است. روی با استفاده از ظرفیت آنتی­پلی­اسپرمی در این مرحله در تخمک­های تازه بارورشده، ورود اسپرم را به درون تخمک­ها تنظیم می­کند. روی می­تواند در غیرفعال­سازی (decapacitation) دیگر اسپرم­های موجود در نزدیکی تخمک بارورشده نقش مهمی داشته­باشد. این فرآیند سپر روی (zinc shield) نامیده می­شود و برای جلوگیری از بارداری به­واسطه­ی پلی­اسپرم کاربرد دارد. شواهد دیگر نشان می­دهد که یون های Zn²⁺ وقتی به اجزای محیط IVF اضافه شوند می­توانند روند لقاح را مهار کنند. نقش روی در مکانیسم زونا پلوسیدا (zona pellucida) پیچیده­است و سازوکار این فرآیند هنوز روشن نشده­است. نقش روی در مراحل مختلف فعل­وانفعالات اسپرم- تخمک در شکل 1 نشان داده­شده­است.

شکل 1. نقش­های مختلف یون روی در طی فعل­و­انفعالات اسپرم-تخمک.

مکمل روی در باروری مردان

یون­های Zn²⁺ در مایع منی یک پارامتر اصلی در تقویت باروری مردان هستند. هرگونه کمبود یا کاهش غلظت Zn²⁺ در پلاسمای منی منجر به تعداد اسپرم کم و همچنین کیفیت کم آن می­شود. بسیاری از محققان ارتباط مثبتی بین غلظت یون روی و غلظت اسپرم و همچنین مورفولوژی طبیعی سلول­های اسپرم نشان داده­اند. مصرف مکمل روی در موش و مردان اورمیک منجر به افزایش عملکرد جنسی و کاهش اختلال جنسی می­شود. به­دنبال مصرف مکمل روی با فولات، افزایش تعداد اسپرم در بیماران اولیگوسپرمی مشاهده شد. مکمل روی می­تواند با مهار ROS در منی و سرم، ظرفیت آنتی­اکسیدانی روی را بازیابی کند. تأمین خون وریدهای آلت تناسلی مرد در زمان نعوظ با یک فرآیند به واسطه­ی روی کنترل می­شود. مکمل خوراکی روی در موارد انزال زودرس و برای بیماران مبتلا به اختلال نعوظ موثر است.

مصرف روی در رژیم غذایی برای تقویت باروری از نظر علمی ثابت نشده­است. با این­حال، طی نظارت بذ رژیم غذایی مشاهده­شد درصد سلول­های اسپرم ظرفیت­نیافته (non-capacitated sperm) در طول انزال افزایش­یافت. سازوکار علمی مسئول این فرآیند روشن نشده­است. اگرچه بسیاری از محققان اثرات مکمل خوراکی روی را بر عملکرد تولید مثل زن و مرد شناسایی کرده­اند و از روی­درمانی به عنوان ابزاری برای افزایش عملکرد جنسی استفاده نمودند، شواهدی وجود دارد که نشان می­دهد مصرف روی بالاتر از 100 میلی­گرم در روز با سرطان پروستات ارتباط دارد. هیچ مدرکی وجود ندارد که نشان­دهد روی به­عنوان یک سرطان­زا عمل کند، اما محققان ادعا کردهاند که مصرف روی باید محدودیتی داشته باشد؛ زیرا افزایش ناگهانی مصرف روی می­تواند منجر به سرطان پروستات شود. مصرف روی تا 100 میلی­گرم در روز با خطر سرطان پروستات ارتباط ندارد اما مکمل روی بیش از 100 میلی­گرم در روز ممکن است منجر به ریسک سرطان پروستات شود.

نقش روی در مراقبت بارداری، پیش از بارداری و پس از زایمان

در سطح جهانی، کاهش میزان مرگ­ومیر پری­ناتال، نوزادی و کودکی بزرگ­ترین چالش محققان و پزشکان است. نظارت صحیح بر مصرف مایعات و ریزمغذی­ها و مصرف مکمل برای زنان می­تواند میزان مرگ­ومیر را کاهش­دهد. این فرایند در کشورهای در حال توسعه به مراتب بیشتر از کشورهای پیشرفته انجام می­شود. روی یک عامل مهم در بقای مادر، شیرخوار و نوزاد دارد. اهمیت روی در دوران بارداری و تولد به خوبی روشن نشده­است. میانگین مصرف روی در رژیم غذایی در کشورهای در حال توسعه طی دوره بارداری در محدوده 8-12 میلی­گرم در روز است. در سراسر جهان، میزان دریافت روی رژیم غذایی برای مادران باردار و شیرده متفاوت است، اما متوسط ​​دریافت بین 6.6 تا 11.2 میلی­گرم در روز است. میزان مصرف روی اندکی با نوشیدن آب افزایش می­یابد، اما میزان مصرف باید حداقل 4 لیتر در روز باشد.

کمبود ناچیز روی در دوران بارداری با وزن کمتر نوزاد در هنگام تولد همراه است و کمبود روی شدید می­تواند منجر به سقط خودبخودی و ناهنجاری­های مختلف، به ویژه مادرزادی شود. کمبود خفیف روی در زنان باردار می­تواند در مراحل 1 و 2 زایمان به عوارض زیادی منجر شود، مانند پارگی زودرس غشا که گاهی اوقات اقدامات جراحی در زایمان را ضروری می­کند. ترشح اکسی­توسین با استفاده از روی قابل مانیتور است و در این مورد به عنوان یک کوفاکتور عمل می­کند. این عوارض در ادامه منجر به سپسیس نوزادی، آسفکسی نوزادی و ناراحتی تنفسی می­شود. کمبود روی در مادر می­تواند توسط نوزاد به ارث برسد. این نوزادان ممکن است علائمی مانند آلوپسی، کاهش اشتها، اسهال، اختلال در عملکرد ایمنی و درماتیت را نشان دهند. این نوع کمبود روی در نوزادان نارس مشاهده شده و در شیرخواران به­علت کمبود روی در شیر مادر رخ می­دهد. تجزیه­و­تحلیل شجره­نامه نشان­دهنده­ی الگوی وراثتی کمبود روی از مادر (شیر مادر دچار کمبود روی) به نوزادان می­باشد. همچنین مشخص شد که مکمل روی مادر میزان روی را در شیر مادر افزایش نمی­دهد.

نتیجه­‌گیری

مصرف روی از طریق رژیم غذایی نقشی اساسی در توانایی تولید مثل زنان و مردان دارد. بدن انسان نمی­تواند روی را ذخیره کند، بنابراین رژیم غذایی تنها راه برای حفظ متابولیسم بدن است؛ به­ویژه برای مردان و زنان در سن باروری. سازمان بهداشت جهانی بیماری­ یا سندرم­های جهانی مرتبط با کمبود روی را گزارش نموده­است. زنان در مقایسه با مردان در سنین باروری و در دوران زایمان به مصرف روی بیشتری در رژیم غذایی نیاز دارند.

انتقال­دهنده­های روی در سراسر دستگاه تناسلی یافت می­شوند؛ بنابراین روی در تمام مراحل تولید اسپرم، از سلولهای زایا گرفته تا سلول­های اسپرم بالغ جذب می­شود. طی اسپرماتوژنز مقدار کمی روی کافی است، اما با رسیدن به بلوغ نیاز به روی افزایش می­یابد؛ یعنی در زمان گذر از اپیدیدیم. پس از این فرآیند، ترشحات روی پروستات بر اسپرماتوزوئید غلبه کرده و در زمان انزال به عنوان یک دفاع عمل می­کنند. هنگامی­که به دستگاه تولیدمثل زن برسد، هم روی موجود در منی و هم روی موجود در دستگاه تولیدمثل زنان، دارای اثری ترکیبی برای حصول اطمینان از یک لقاح مناسب هستند. روی موجود در منی به عنوان یک کوفاکتور برای پروتئین سمنوگلین (semenogelin) عمل نموده و به تشکیل ژل یا مایع­سازی کمک می­کند. روی با ترکیب پروستازوم­ها با غشاهای اسپرماتوز و انتقال تمام اجزای ضروری، به تحرک، به ویژه تحرک رو به جلو کمک می­کند. روی از طریق مکانیسم­های متعدد ظرفیت­یابی و اتصال ZP را تسهیل می­نماید. در ترشحات دستگاه تناسلی فوقانی، روی واسطه­ی فرآیند قبل از لقاح می­باشد، اما سازوکار آن هنوز به خوبی درک نشده­است.

روی نقشی اساسی در نفوذ اسپرم به تخمک­ها برای تشکیل یک زیگوت بالغ و همچنین در دوره پس از لقاح دارد. مصرف مکمل روی در دوران بارداری، پری­ناتال و نوزادی به خوبی مورد بحث قرار گرفته­است. به­طور کلی، مکمل روی منجر به نتایج موفقیت­آمیزی در بیش از 50٪ موارد ناباروری می­شود. مکمل روی برای مردان و زنان تحت درمان ناباروری ضروری است. همبستگی مثبتی بین مصرف مکمل روی به عنوان بخشی از درمان و نتایج حاملگی در روش­های ART (تکنولوژی کمکی تولیدمثل) وجود دارد. اگرچه سازوکاری این موضوع توضیح داده نشده­است، بسیاری از مراکز ART ترجیح می­دهند از مکمل روی استفاده کنند.