สเปิร์ม (SPERM) : โครงสร้างและความสามารถในการเจริญพันธุ์ (Structure and ItsReproductive Capacity) จัดทำขึ้นเพื่อรวบรวมข้อมูลองค์ความรู้ ทั้งส่วนที่เป็นความรู้พื้นฐานทั่วไปในโครงสร้างของสเปิร์ม และความสามารถในการเจริญพันธุ์ในภาวะปกติ และในส่วนที่เป็นองค์ความรู้และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับสเปิร์ม ทั้งในส่วนที่เป็นสภาพปัญหาอันนำไปสู่ภาวะการมีบุตรยากในเพศชาย อันมีสาเหตุมาจากความผิดปกติในโครงสร้างและความสามารถในการเจริญพันธุ์ของสเปิร์ม และการใช้สเปิร์มในเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ (Assisted Reproduction Technology;ART) ในรูปแบบต่างๆ เพื่อช่วยแก้ปัญหาภาวะการมีบุตรยากในคนที่มีอยู่ในปัจจุบัน
นอกจากนี้ในหนังสือเล่มนี้ยังเป็นการรวบรวมผลงานวิจัยของผู้แต่งและคณะผู้ร่วมวิจัย ที่ได้ทำการศึกษาความเป็นพิษของสารเสพติดชนิดต่าง ๆ ที่มีผลต่อกระบวนการสร้างสเปิร์มและคุณภาพของสเปิร์ม ทำให้ได้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการช่วยวินิจฉัย หรือกำหนดแนวทางการแก้ไข หรือป้องกันความบกพร่องในความสามารถของสเปิร์มในการเจริญพันธุ์ในคนกลุ่มเสี่ยงที่มีการใช้สารเสพติดดังกล่าว และเป็นข้อมูลที่สะท้อนผลร้ายของการใช้สารเสพติด หรือการได้รับยาที่มีส่วนผสมของสารเสพติดชนิดต่างๆ อย่างต่อเนื่องที่อาจส่งผลต่อความสามารถในการเจริญพันธุ์ นอกเหนือจากผลกระทบที่มีต่อระบบประสาทที่ทราบกันเป็นอย่างดีอยู่แล้ว
บทที่ 1 อวัยวะสืบพันธุ์เพศชาย (Male Reproductive Organs)
อวัยวะสืบพันธุ์เพศชาย (Male reproductive organs) อวัยวะสืบพันธุ์เพศชาย ประกอบด้วยโครงสร้างหลัก ดังต่อไปนี้
– อัณฑะ (Testis)
– ถุงอัณฑะ (Scrotum)
– ท่อพักอสุจิ (Epididymis)
– หลอดน้ำอสุจิ (Vas deferens)
– ท่อฉีดอสุจิ (Ejaculatory duct)
– ต่อมสร้างน้ำเลี้ยงอสุจิ (Seminal vesicle)
– ต่อมลูกหมาก (Prostate gland)
– ต่อมคาวเปอร์ (Cowper’s gland)
– องคชาต (Penis)
บทที่ 2 กระบวนการสร้างสเปิร์ม (Spermatogenesis)
กระบวนการสร้างสเปิร์ม (Spermatogenesis) เกิดขึ้นภายในท่อสร้างสเปิร์ม (Seminiferoustubule) ที่อยู่ภายในอัณฑะ (Testis) (รูปที่ 2) เป็นการสร้างสเปิร์มจากเซลล์เริ่มต้น ที่เรียกว่าSpermatogonia ที่มีจำนวนโครโมโซม 2N และจะมีการแบ่งเซลล์ในขั้นตอนต่างๆ จนในที่สุดได้เซลล์สเปิร์ม(Sperm หรือ Spermatozoa) จำนวน 4 เซลล์ ที่มีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง (1N)
กระบวนการสร้างสเปิร์มเป็นกระบวนการที่อาศัยการควบคุมที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการควบคุมผ่านกระบวนการ DNA methylation และ Histone modification โดยกระบวนการสร้างสเปิร์มจะเริ่มต้นเมื่อผู้ชายเข้าสู่วัยรุ่น (Puberty) และจะสร้างอย่างต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ ทั้งนี้อัตราการสร้างสเปิร์มจะลดลงตามอายุที่เพิ่มขึ้น กระบวนการสร้างสเปิร์มในมนุษย์จะมีการสร้างสเปิร์มได้เฉลี่ยประมาณ200 ถึง 300 ล้านเซลล์ต่อวัน โดยใช้เวลาตลอดกระบวนการประมาณ 74 วันภายในอัณฑะ และใช้เวลาในการเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่จะเกิดการปฏิสนธิกับเซลล์ไข่อีกประมาณ 3 เดือน
บทที่ 3 สเปิร์มกับการปฏิสนธิ (Sperm and Fertilization)
ลักษณะทางกายวิภาคของสเปิร์ม (Sperm anatomy)
สเปิร์มประกอบไปด้วยโครงสร้าง 3 ส่วน ดังนี้ (รูปที่ 3)
1. ส่วนหัว (Head) เป็นส่วนที่ประกอบไปด้วยนิวเคลียส (Nucleus) ซึ่งมีลักษณะเป็น Haploidnucleus (1N) มีส่วนที่คลุมทางด้านหน้าของส่วนหัวของสเปิร์มด้วยโครงสร้างที่เรียกว่า Acrosome ที่มีลักษณะเป็นผนังชั้นเดียว (Single membrane sac) ภายในบรรจุเอ็นไซม์ที่สำคัญต่อกระบวนการปฏิสนธิ และมีโครงสร้างที่เรียกว่า Centriole 1 คู่ วางตัวอยู่ทางด้านหลังต่อนิวเคลียส ซึ่งจะพัฒนาไปเป็นส่วนหาง (Tail) ของสเปิร์มต่อไป
2. ส่วนกลาง (Midpiece) เป็นส่วนที่ประกอบด้วย Mitochondria เป็นส่วนใหญ่ วางตัวเป็นเกลียวตลอดความยาวของส่วน Midpiece ทำหน้าที่สร้างพลังงาน (ATP) เพื่อใช้ในการเคลื่อนที่ของสเปิร์ม
3. ส่วนหาง (Tail) ประกอบด้วยโครงสร้างที่เรียกว่า Flagellum ซึ่งประกอบไปด้วย Axoneme หรือ Microtubules เพื่อทำหน้าที่ในการเคลื่อนที่ของสเปิร์ม
บทที่ 4 การตรวจวิเคราะห์น้ำอสุจิ (Semen Analysis)
การหลั่งน้ำอสุจิ (Ejaculation) เป็นการหลั่งให้น้ำอสุจิ (Semen) ออกจากทางเดินระบบสืบพันธุ์เพศชาย ซึ่งจะเกิดขึ้นในขณะที่ฝ่ายชายเข้าสู่ภาวะถึงจุดสุดยอด (Orgasm) บางกรณีอาจเกิดขึ้นโดยไม่รู้ตัวในขณะที่นอนหลับ หรือที่นิยมเรียกกันว่า ฝันเปียก (Wet dream) ในบางกรณีการหลั่งน้ำอสุจิอาจมีความผิดปกติ อันเนื่องมาจากจากความผิดปกติที่เกิดขึ้นในต่อมลูกหมาก (Prostatic disease)หรือบางกรณีฝ่ายชายอาจจะไม่สามารถหลั่งน้ำอสุจิได้เลย จะเรียกภาวะนี้ว่า Anejaculation ส่วนกรณีที่มีการหลั่งน้ำอสุจิได้ แต่ไม่คล่องตัว หรือมีความเจ็บปวดร่วมขณะหลั่งน้ำอสุจิ เรียกภาวะนี้ว่า Dys-ejaculation
บทที่ 5 การได้มาของสเปิร์มเพื่อใช้ในเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ (Sperm Retrieval for ART)
ภาวะการมีบุตรยาก (Infertility)
ภาวะการมีบุตรยาก (Infertility) หมายถึง การที่คู่สมรสที่ฝ่ายหญิงมีอายุต่ำกว่า 35 ปี ไม่สามารถมีบุตรได้หลังจากการมีเพศสัมพันธ์กับฝ่ายชายอย่างสมำเสมอโดยไม่ได้คุมกำเนิดเป็นเวลาอย่างน้อย12 เดือน หรือในกรณีที่คู่สมรสที่ฝ่ายหญิงอายุตั้งแต่ 35 ปีขึ้นไปไม่สามารถมีบุตรได้ ภายในเวลา 6 เดือนภายหลังจากการมีเพศสัมพันธ์กับฝ่ายชายอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ได้คุมกำเนิดเช่นกัน [1] ทั้งนี้โดยปกติคู่สมรสที่มีเพศสัมพันธ์โดยไม่ได้คุมกำเนิด จะมีโอกาสตั้งครรภ์ประมาณร้อยละ 85 ภายในระยะเวลา 12 เดือน [2]
สาเหตุของภาวะการมีบุตรยาก สามารถจำแนกที่มาของสาเหตุ ได้ดังนี้ [8]
– มีสาเหตุมาจากเพศชายประมาณร้อยละ 20-30
– มีสาเหตุจากเพศหญิงประมาณร้อยละ 40-55
– มีสาเหตุจากทั้งเพศชายและหญิงร่วมกันประมาณร้อยละ 20-30
– ไม่ทราบสาเหตุอีกประมาณร้อยละ 10-20
บทที่ 6 สเปิร์มกับเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์: การฉีดน้ำอสุจิเข้าสู่โพรงมดลูกโดยตรง (Intrauterine Insemination; IUI)
Intrauterine insemination (IUI) หรือการฉีดน้ำอสุจิเข้าสู่โพรงมดลูกโดยตรง (รูปที่ 31)เป็นการนำน้ำอสุจิที่ได้รับการคัดแยกแล้วมาฉีดเข้าไปในโพรงมดลูกในช่วงเวลาที่มีการตกไข่ เพื่อให้ตัวสเปิร์มว่ายจากโพรงมดลูกไปตามท่อน้ำไข่และปฏิสนธิกับเซลล์ไข่ด้วยตัวเองต่อไป วิธีนี้จะใกล้เคียงกับการปฏิสนธิโดยธรรมชาติมากที่สุด อย่างไรก็ตามเพื่อเพิ่มโอกาสการตั้งครรภ์ให้มากขึ้น แพทย์สามารถใช้ยากระตุ้นให้ฝ่ายหญิงมีไข่ตกมากกว่าหนึ่งใบได้ โดยแพทย์จะนัดให้มาทำการตรวจอัลตราซาวนด์เพื่อตรวจสอบขนาดของไข่เพื่อกน้ำหนดวันฉีดยากระตุ้นให้ไข่ตก และวันสำหรับฉีดน้ำอสุจิเข้าสู่โพรงมดลูกหลังจากฉีดน้ำอสุจิเข้าสู่โพรงมดลูกแล้ว โดยแพทย์จะนัดมาตรวจเพื่อตรวจสอบการตั้งครรภ์หลังจากนั้นประมาณ 12 ถึง 14 วัน [3, 4]
บทที่ 7 สเปิร์มกับเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์: In vitro Fertilization and Embryonic Transfer (IVF-ET) หรือเด็กหลอดแก้ว
In vitro fertilization and embryonic transfer (IVF-ET) หรือเด็กหลอดแก้ว (รูปที่ 4) เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้เกิดการปฏิสนธิระหว่างเซลล์ไข่และสเปิร์มภายนอกร่างกาย เป็นการแก้ปัญหาภาวะการมีบุตรยาก ด้วยการนำเซลล์ไข่ออกมาจากร่างกายของฝ่ายหญิง และนำเอาสเปิร์มของฝ่ายชายมาทำการปฏิสนธิกันภายในภาชนะบรรจุของเหลว เสร็จแล้วจึงนำเซลล์ไข่ที่มีการปฏิสนธิแล้ว หรือตัวอ่อน(Embryo) ใส่เข้าไปยังโพรงมดลูกของฝ่ายหญิงเพื่อทำให้เกิดการฝังตัวต่อไป
บทที่ 8 สเปิร์มกับเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์: Gamete Intrafallopian Transfer (GIFT) และ Zygote Intrafallopian Transfer (ZIFT)
Gamete intrafallopian transfer หรือ GIFT เป็นเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ ซึ่งใช้วิธีการย้ายสเปิร์มและเซลล์ไข่ที่ยังไม่ได้เกิดการปฏิสนธิเข้าสู่ท่อนำไข่ โดยวิธีการทำ GIFT สำเร็จเป็นครั้งแรกในปี 1984 [5] ในการรักษาผู้มีบุตรยากซึ่งหาสาเหตุไม่พบ (Unexplained infertility) ซึ่งหลังจากนั้นวิธีการทำ GIFT ก็ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในสหรัฐอเมริกา ต่อมามีพัฒนาไปใช้ Laparoscopyในการเก็บเซลล์ไข่ แต่ในช่วงแรกโอกาสสำเร็จของการทำเด็กหลอดแก้วค่อนข้างต่ำ และวิธีการยุ่งยากทำ ใหมี้สถาบนั ที่ทำเด็กหลอดแก้ว มีจำนวนไม่มากนัก ในระยะต่อ มาเมื่อ มีการพัฒนาทางเทคโนโลยีมากขึ้นโดยเฉพาะการพัฒนาวิธีการเก็บไข่ จนสามารถเก็บไข่ผ่านทางช่องคลอดภายใต้การตรวจด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง ทำให้ขั้นตอนในการทำเด็กหลอดแก้วมีความยุ่งยากน้อยลง
บทที่ 9 สเปิร์มกับเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์: Intra Cytoplasmic Sperm Injection (ICSI)
การทำ ICSI (Intracytoplasmic sperm injection) เป็นเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์สำหรับผู้มีบุตรยากที่นิยมมากในปัจจุบัน โดย ICSI เป็นการคัดสเปิร์มที่มีคุณภาพดีที่สุดหนึ่งตัวมาผสมกับเซลล์ไข่ที่อยู่ในระยะที่เหมาะสมในการปฏิสนธิหนึ่งใบ โดยทำการฉีดสเปิร์มเข้าไปภายในเซลล์ไข่โดยตรง (รูปที่ 5) วิธีการนี้ทำให้อัตราการปฏิสนธิค่อนข้างสูง และช่วยลดปัญหาการปฏิสนธิแบบผิดปกติอันเนื่องมาจากเซลล์ไข่และสเปิร์มที่ผิดปกติได้ เช่น การผสมด้วยสเปิร์มหลายตัว (Polyspermy) หรือสเปิร์มไม่สามารถเจาะผ่านผนังของเซลล์ไข่ส่วน Zona pellucida (ZP) ได้ เป็นวิธีการที่พัฒนาต่อเนื่องมาจากเทคนิค Partialzona dissection (PZD) ที่มีการเจาะเปิดชั้น Zona pellucida บางส่วนเพื่อให้สเปิร์มสามารถเจาะผ่านได้ง่ายขึ้น ซึ่งก็พบข้อเสียคือทำให้เกิดภาวะปฏิสนธิซ้ำซ้อน (Polysperm) ในอัตราที่สูง และเทคนิคSubzonal insemination (SUZI) ที่ใช้การเจาะเข็มผ่าน Zona pellucida เข้าไปในบริเวณ Perivitellinespace แล้วปล่อยสเปิร์มที่บริเวณดังกล่าวเพื่อให้สเปิร์มทำการเคลื่อนที่ไปปฏิสนธิกับนิวเคลียสของเซลล์ไข่ [6] ซึ่งภายหลังจากที่มีการทำ ICSI วิธีการทั้งสองนี้ก็ไม่ได้รับความนิยมอีกต่อไป
บทที่ 10 การเลือกเพศบุตร
การเลือกเพศบุตร (Gender Selection)
การเลือกเพศบุตร (Gender Selection) หรือการกำหนดเพศบุตร จะมีความสำคัญมากในกรณีที่พ่อแม่ หรือบรรพบุรุษมีโรคทางพันธุกรรม ที่สามารถถ่ายทอดไปยังลูกได้ โดยการถ่ายทอดจะมีความจำเพาะต่อเพศใดเพศหนึ่ง เช่น โรคสังข์ทอง (Anhidrotic ectodermal dysplasia) โรคเลือด G6PD โรคดาวน์ซินโดรม (Down’s syndrome) โรคผิวหนังบางประเภท (Sex-linked Ichthyosis) เป็นต้นถ้าพ่อแม่หรือคนในครอบครัว เช่น ปู่ย่า ตายาย เคยมีประวัติเป็นโรคเหล่านี้มาก่อน ลูกที่คลอดออกมาที่เป็นเพศชายจะมีโอกาสเป็นโรคเหล่านี้ได้ ในขณะที่ลูกสาวจะไม่เป็น จึงเป็นเหตุสำคัญให้บางครอบครัวมีความจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการมีลูกชาย เป็นต้น
บทที่ 11 สารเสพติดกับความเป็นพิษต่อคุณภาพของสเปิร์ม (Addictive Substances and Toxicity to Sperm Quality)
เป็นที่ทราบกันดีว่าสารเสพติดเมทแอมเฟตามีน (Methamphetamine) หรือที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่า “ยาบ้า” นั้น มีผลต่อระบบประสาทและทำให้การทำงานของระบบประสาทสูญเสียหากได้รับสารเสพติดนี้อย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามยังมีรายงานวิจัยที่ผ่านมาพบว่าสารเสพติดเมทแอมเฟตามีนยังมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างและการทำงานของระบบสืบพันธุ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเพศชายโดยมีรายงานระบุว่าเมทแอมเฟตามีนเหนี่ยวนำให้เกิดการตายของเซลล์ในรูปแบบ Apoptosis ของเซลล์ภายในท่อสร้างสเปิร์ม (Seminiferous tubule) ในหนูทดลอง [7] (Yamamoto et al., 2002) นอกจากนี้ยังพบว่าหากสัตว์ทดลองได้รับเมทแอมเฟตามีนที่ความเข้มข้นสูง จะมีผลทำให้สเปิร์มมีความสามารถในการเคลื่อนไหว (Sperm motility) ลดลง และส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการสร้างฮอร์โมนเพศชายที่ผิดปกติไป [8, 9]
จากการศึกษาวิจัยของผู้แต่งและคณะผู้วิจัย ณ คณะวิทยาศาสตร์การแพทย์ มหาวิทยาลัยนเรศวรในการศึกษาเปรียบเทียบในหนูทดลองที่ได้รับเมทแอมเฟตามีน (Methamphetamine) แบบต่อเนื่อง(Sub-chronic dose; 4 mg/kg-14 วัน) และแบบเฉียบพลัน (Acute dose; 8 mg/kg-1 ครั้ง) [10] พบว่า ความเข้มข้นของสเปิร์มลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติในทั้ง 2 กลุ่ม เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมอีกทั้งจำนวนของสเปิร์มที่มีโครงสร้างปกติ (Normal sperm morphology) จะลดลงในหนูทดลองที่ได้รับเมทแอมเฟตามีนแบบเฉียบพลัน (Acute dose) รวมทั้งพบการตายของเซลล์ภายในท่อสร้างสเปิร์มแบบ Apoptosis สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ในหนูทดลองที่ได้รับเมทแอมเฟตามีนแบบเฉียบพลัน (Acute dose) เช่นกัน สะท้อนให้เห็นถึงผลของสารเสพติดชนิดเมทแอมเฟตามีนต่อกระบวนการสร้างสเปิร์มและคุณภาพของสเปิร์มได้อย่างเป็นรูปธรรม
ผู้เขียน
รองศาสตราจารย์ ดร.เสมอ ถาน้อย
เอกสารอ้างอิง
1. Practice Committee of American Society for Reproductive Medicine.Definitions of infertility and recurrent pregnancy loss. Fertil Steril.2008; 90(5 Suppl): S60.
2. Guttmacher A.F. Factors affecting normal expectancy of conception.Journal of the American Medical Association. 1956; 161(9): 855-60.
3. โอภาส เศรษฐบุตร. การปั่นล้างสเปิร์มและฉีดเข้าไปในโพรงมดลูก (Intrauterineinsemination; IUI). สืบค้นเมื่อ 7 มกราคม 2561, จาก http://www.med.cmu.ac.th/dept/obgyn/2011/index.php?option=com_content&view=article&id=397:intrauterine-insemination&catid=40&Itemid=482
4. Martinez A.R., Bernardus R.E., Vermeiden J.P., Schoemaker J. Basic questions on intrauterine insemination: an update. Obstet Gynecol Surv. 1993; 48(12): 811-28.
5. โอภาส เศรษฐบุตร. การทำ GIFT. ใน: เทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์. เชียงใหม่:นพบุรีการพิมพ์. 2003; 103-109.
6. Tarín J.J. Subzonal insemination, partial zona dissection or intracytoplasmic sperm injection? An easy decision? Hum Reprod. 1995; 10(1): 165-70.
7. Arlas T.R., Pederzolli C.D., Terraciano P.B., Trein C.R., Bustamante-Filho I.C., Castro F.S.Sperm quality is improved feeding stallions with a rice oil supplement.Anim Reprod Sci. 2008; 107: 306.
8. Dluzen D.E., Anderson L.I., Pilati C.F. Methamphetamine–gonadal steroid hormonalinteractions: effects upon acute toxicity and striatal dopamine concentrations.Neurotoxicol Teratol. 2002; 24: 267–273.
9. Yamamoto Y., Yamamoto K., Hayase T. Effect of methamphetamine on malemice fertility. J Obstet Gynaecol Res. 1999; 25: 353–358
10. Nudmamud-Thanoi S., Thanoi S. Methamphetamine induces abnormalsperm morphology, low sperm concentration and apoptosis in the testisof male rats. Andrologia. 2011; 43(4): 278-282.
