Hiện tượng ựông băng nội bào
Tinh trùng bị chết hoặc mất năng lực hoạt ựộng, khi cấu tạo nội bào bị phá vỡ do việc hình thành tinh thể nước nội bàọ Nếu tinh trùng nằm trong dung dịch muối sinh lý có thể loại trừ được hiện tượng này vì được các phân tử nước dạng lỏng bao quanh, mặc dù dung dịch ngoại bào bắt đầu đơng băng ở nhiệt ựộ - 20C hoặc -50C. Như vậy q trình đơng băng sẽ khơng làm hại tới tế bào tinh trùng cho đến khi nước nội bào đơng lạnh mặc dù dung dịch môi trường bao quanh đã đơng lạnh (Mazur)[25].
Sự mất nước của tế bào tinh trùng
Nếu nước nội bào thốt ra ngồi, tinh trùng sẽ bị teo lại, nhưng vẫn có tinh trùng sống ựược ở nhiệt ựộ thấp hoặc siêu thấp chẳng hạn -1960C. Trong quá trình làm lạnh, nước ngoại bào đơng băng làm áp suất thẩm thấu chênh lệch, nước nội bào thoát ra khỏi tinh trùng và tiếp tục đơng băng phần ngoại bàọ Có 80% nước nội bào bị đơng lạnh ở -150C và được thốt ra ngồi do đó ngăn ngừa ựược hiện tượng ựơng băng nội bào (Hà Văn Chiêu)[8].
Phần lớn nước nội bào thoát ra khỏi tinh trùng ở -300C. Tinh trùng có thể chịu lạnh ở -300C, có thể tồn tại được ở -1960C, cịn tế bào bình thường thì bị
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 29 phá hủy, tuy nhiên cũng có tinh trùng khơng có khả năng chịu lạnh do các biến đổi lý - hố - sinh xảy rạ Những biến ựổi lý - hóa - sinh có thể xảy ra trong tế bào bị phá hủy ở nhiệt ựộ thấp, thay ựổi trong cấu trúc nội bào là do thay ựổi liên kết hydro ở chuỗi polymẹ Sự đơng đặc hóa khơng thể quay trở lại như cũ và sự kết tủa protein do mất nước của nguyên sinh chất.
Hiện tượng đơng băng ngoại bào
Trong khi ựông lạnh ngoại bào, sẽ xảy ra hiện tượng nồng ựộ chất hòa tan kèm theo áp suất thẩm thấu tăng lên và kéo theo những thay ựổi về ựộ pH. Các chất điện giải như Natri và Kali có nhiều nhất trong tinh thanh và chúng tồn tại ở dạng Natri clorua, Kali cloruạ Ở ựiểm eutectic, nồng ựộ các muối này cao nhất, là khi nhiệt ựộ -21,20C ựối với Natri clorua và -11,10C ựối với Kali clorua và biên độ nhiệt độ này có hại cho tinh trùng. Do có sự tăng nồng độ chất hịa tan đi kèm với tăng áp suất thẩm thấu cũng như pH thay ựổi tất cả xảy ra trong biên ựộ nhiệt độ này, mà người ta khơng rõ cái gì có tác hại nhất ựến tinh trùng (Hà Văn Chiêu)[8].
Chuyển ựộng của nước và sự dãn nở của tinh thể nước gây ra huỷ hoại cơ học ựối với tinh trùng
Hiện tượng giải đơng giống như đơng lạnh có ảnh hưởng đến tinh trùng do chênh lệch áp suất thẩm thấu, sự di chuyển của nước qua màng tế bào tinh trùng và sự dãn nở của các tinh thể nước ựá trong q trình đơng lạnh hoặc tan băng có thể gây tổn thương tinh trùng. Bọt khắ tồn tại trong tinh thể băng cũng có thể gây tổn hại tinh trùng trong quá trình này (Hà Văn Chiêu)[8].
Các tổn thương trên có thể loại trừ được bằng cách giảm kắch cỡ các tinh thể băng và làm tăng số lượng tinh thể nhỏ hơn. Tốc ựộ làm lạnh nhanh có thể làm tăng tinh thể nhỏ đó khi đơng lạnh. Nói cách khác là khi làm lạnh nhanh sẽ ngăn chăn ựược sự lớn lên của các tinh thể băng trong dung dịch và tạo điều kiện đơng lạnh giống như thủy tinh hóạ Tuy vậy, băng thủy tinh gồm các tinh thể băng sẽ khơng ổn định ở nhiệt ựộ trên -1290C và sự chuyển ựộng
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 30 và tái tinh thể hóa của chúng sẽ gây tổn hại tế bào tinh trùng. Chuyển ựộng sẽ tăng lên ở trên -400C và dễ gây tổn hại tinh trùng ựặc biệt là ở khoảng -200C. (Hiroshi)[19].
Những ảnh hưởng trên có thể gây biến đổi hình thái tinh trùng, đặc biệt là sự dị hình acrosome; gây rị rỉ lipide ra khỏi thể đỉnh, ở tinh trùng bị đực thấy rõ hiện tượng rò rỉ choline plasmalogen, lecithin và sphingomielin, gây ra phá hủy màng sinh chất và giảm nguồn năng lượng cho tế bào tinh trùng; gây hiện tượng thấm qua của các hợp chất vơ cơ, với tinh trùng bị ựực ion K+ và Mg2+ ra khỏi tế bào cịn ion Na+ và Ca2+ thì ở lại; các hợp chất cao phân tử thoát khỏi tinh trùng như các enzyme gồm: Hyaluronidase, lactic ựehyrogenase, glutamic-oxaloacetic transaminase và alkaline phosphatasẹ Nói chung, hiện tượng đơng băng làm giảm sức sống, sức vận ựộng và trao đổi chất, có khoảng từ 10% đến 50% số tinh trùng trong tinh dịch bị chết, mặc dù ựã ựược pha vào mơi trường có chứa glyceryl. Tuy nhiên, các tinh trùng sống có cả các tinh trùng vận ựộng và trao ựổi chất kém. Sự giảm trao ựổi chất của tinh trùng thấy rõ ở quá trình glycolysis hơn là quá trình hơ hấp (Hiroshi)[19].