1.1. Cơ sở khoa học
1.1.6. Môi trường pha loãng tinh dịch bò
Nhờ pha loãng nên đã phát huy được tính ưu việt của thụ tinh nhân tạo như tăng khả năng chịu lạnh, tăng hiệu quả sử dụng tinh dịch bò. Môi trường pha loãng cần đảm bảo những tính chất sau đây:
1.1.6.1. Áp suất thẩm thấu
Áp suất thẩm thấu của một chất lỏng phụ thuộc vào nồng độ hòa tan của các phân tử và các ion có trong dung dịch đó. Để cho tinh trùng tồn tại được, áp suất thẩm thấu của môi trường (áp suất ngoại bào) phải tương đương
như áp suất thẩm thấu bên trong tinh trùng (áp suất nội bào), tức là có hiện tượng đẳng trương. Các dung dịch ưu trương (áp suất ngoại bào lớn hơn áp suất nội bào) sẽ làm cho tinh trùng teo lại. Các dung dịch nhược trương (áp suất ngoại bào thấp hơn áp suất nội bào) sẽ làm cho tinh trùng trương phồng lên và có thể gây vỡ màng tinh trùng (Nguyễn Tấn Anh, 1984) [1]. Tuy nhiên trong thực tế khả năng chịu đựng áp suất thẩm thấu của tinh trùng không chặt chẽ mà chúng chịu đựng và tồn tại được trong một khoảng giá trị áp suất thẩm thấu biến thiên nhất định dao động từ 250 đến 500 mosmol, nhờ khả năng thích ứng và độ bền thẩm thấu của màng tế bào (Innecda, 1995 trích từ Hà Văn Chiêu, 1999) [11]. Vì vậy nồng độ của các chất tan trong môi trường pha loãng cần tạo nên một áp suất thẩm thấu phù hợp với khả năng chịu đựng của tinh trùng.
1.1.6.2. pH và năng lực đệm của môi trường
pH của môi trường phụ thuộc vào nồng độ H+ có trong môi trường.
Nồng độ H+ càng tăng thì môi trường càng toan tính và ngược lại. Môi trường pha loãng tinh dịch phải có pH 6,2-6,8 (Nguyễn Tấn Anh và Nguyễn Quốc Đạt, 1997) [2]. Trong sản xuất để môi trường pha loãng tinh dịch có khả năng duy trì một cách ổn định độ pH ở mức thích hợp, người ta đưa vào môi trường loại hoá chất có tác dụng làm giảm khả năng kiềm hoá hoặc toan hoá của môi trường.
1.1.6.3. Chất điện giải và không điện giải trong môi trường
Chất không điện giải, làm giảm độ dẫn điện của môi trường giúp tinh trùng tránh được mất điện tích, ngăn ngừa hiện tượng tụ dính của tinh trùng và tạo điều kiện thuận lợi cho tinh trùng duy trì sự sống. Chất không điện giải giữ vai trò chất khử, gánh chịu sự tác động của oxy nên có tác dụng như chất chống oxy hoá và bảo vệ chất chống đông của tinh dịch khỏi bị oxy hoá. Tinh trùng rất mẫn cảm với dung dịch NaCl, nhưng vẫn phải đưa vào môi trường
pha loãng tinh dịch một lượng nhất định chất điện giải không độc và có anion hoá trị cao. Nếu tăng cation sẽ làm cho tinh trùng tụ dính, khi đông lạnh tinh trùng sẽ chóng chết, còn các anion tác động lên tinh trùng tốt hơn, vì nó chống được hiện tượng tụ dính của tinh trùng (Tsuyoshi, 1992) [73], các muối còn có tác dụng chống hiện tượng trương phồng coloid của nguyên sinh chất và màng tinh trùng, hạn chế ngộ độc bằng những sản phẩm toan tính, đồng thời duy trì năng lực đệm của môi trường pha loãng tinh dịch.
1.1.6.4. Tác dụng của Glycerol
Glycerol là một chất bảo vệ cần thiết, có tác dụng như một chất chống đóng băng cho tinh trùng (Hiroshi, 1992) [53].
a. Làm thay đổi đông lạnh và giải đông đối với thể vẩn tế bào
Glycerol có ảnh hưởng đến thể vẩn tế bào khi được đông lạnh rồi giải đông. Ví dụ nếu thể vẩn tinh trùng trong dung dịch Ringer được phết mỏng trên phiến kính, khi được làm lạnh nó bắt đầu đông lạnh ở 0-80C.
Các tinh thể băng có hình gậy dẹt, hình năm cạnh, ở biên độ nhiệt độ này nó lớn lên nhanh chóng.
Ở nhiệt độ khoảng -200C, tinh trùng bị đẩy đi do sự lớn lên của các tinh thể băng và buộc phải vào khoảng trống giữa các tinh thể băng khác. Làm ấm nhanh sẽ làm giảm số lượng tinh thể này và kích thích tăng nhanh số bọt khí và những vết nứt trên tinh thể băng. Khi băng tan tinh trùng nằm ở rìa các tinh thể. Tinh trùng lơ lửng trong dung dịch Ringer có chứa 15-20 % glycerol bắt đầu đông lạnh ở -100C đến -200C. Các tinh thể băng khi lớn lên có hình giống như một chiếc lông chim hoặc cây dương xỉ. Thậm chí ở -400C, với không gian khá chật giữa các tinh thể, tinh trùng vẫn lơ lửng giữa những khoảng hở này. Khi dung dịch được làm ấm lên, các tinh thể băng tan chảy chậm, nhưng không thay đổi nhanh chóng như trước đó. Bằng cách này, glycerol có tác dụng như là một chất hòa tan muối và làm giảm bớt những thay đổi vật lý học khi làm đông lạnh và giải đông (Hiroshi, 1992) [53].
b. Glycerol đi vào tế bào
Trong môi trường pha loãng tinh glycerol ngấm vào tinh trùng thay thế nước bị mất đi làm cho tế bào tinh trùng không bị teo. Glycerol làm cho nước đông băng ở dạng hạt nhỏ, loại trừ được sự dãn nở của tinh thể nước nội bào, chống được sự phá vỡ tế bào, nó còn giữ được sự ổn định nồng độ của các chất hoà tan, không làm thay đổi áp suất thẩm thấu, hạn chế việc phá vỡ các protein của tinh trùng (Hiroshi, 1992) [53].
1.1.6.5. Tác dụng của kháng sinh trong môi trường pha loãng
Trong môi trường pha loãng tinh dịch thường có một lượng kháng sinh nhất định, thường là Peniciline và Streptomycine. Peniciline có tác dụng ức chế tổng hợp các mucopeptid của vỏ tế bào vi khuẩn. Vi khuẩn trưởng thành, vỏ tế bào mỏng ra tại một số điểm để chuẩn bị phân bào, tại các điểm đó peniciline phong bế men chuyển hóa peptit, làm cho vỏ tế bào vi khuẩn không được bổ sung, trong lúc thể tích của nguyên sinh chất vẫn tăng làm tế bào vi khuẩn vỡ (Hoàng Tích Huyền, 1994) [18]. Vỏ tế bào vi khuẩn gram dương chứa 60 % mucopeptit, nên chịu tác động và phân hủy theo cơ chế của peniciline, các vi khuẩn gram âm chỉ có 10 % mucopeptit, nên không mẫn cảm với penicilin.
Steptomycine làm tổn hại đến ARN thông tin, làm cho ARN thông tin chọn nhầm các axít amin, tạo ra một đa peptit khác, protein đặc trưng không hình thành do đó vi khuẩn mới không được tạo nên (Hoàng Tích Huyền, 1994) [18].