شكرًا لك على زيارة Nature.com.إصدار المتصفح الذي تستخدمه لديه دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة ، نوصي باستخدام مستعرض محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).في غضون ذلك ، لضمان استمرار الدعم ، سنعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
تعتمد خصوبة الطيور على قدرتها على تخزين ما يكفي من الحيوانات المنوية القابلة للحياة لفترة طويلة من الزمن في أنابيب تخزين الحيوانات المنوية (SST).تظل الآلية الدقيقة التي تدخل بها الحيوانات المنوية وتقيم فيها وتغادر SST مثيرة للجدل.أظهرت الحيوانات المنوية لدجاج الشركسي ميلًا كبيرًا إلى التراص ، وتشكيل حزم خيطية متنقلة تحتوي على العديد من الخلايا.نظرًا لصعوبة مراقبة حركية وسلوك الحيوانات المنوية في قناة فالوب غير الشفافة ، استخدمنا جهاز ميكروفلويديك مع مقطع عرضي متناهي الصغر يشبه ذلك الخاص بالحيوانات المنوية لدراسة تراص الحيوانات المنوية وحركتها.تناقش هذه الدراسة كيفية تكوين حزم الحيوانات المنوية ، وكيفية تحركها ، ودورها المحتمل في تمديد إقامة الحيوانات المنوية في SST.قمنا بفحص سرعة الحيوانات المنوية والسلوك الريولوجي عندما تم إنشاء تدفق السوائل داخل قناة ميكروفلويديك بواسطة الضغط الهيدروستاتيكي (معدل التدفق = 33 ميكرومتر / ثانية).تميل الحيوانات المنوية إلى السباحة عكس التيار (الريولوجيا الإيجابية) وتنخفض سرعة حزمة الحيوانات المنوية بشكل كبير مقارنة بالحيوانات المنوية المنفردة.لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تتحرك بشكل حلزوني وتزداد في الطول والسمك مع تجنيد المزيد من الحيوانات المنوية المفردة. لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تقترب وتلتصق بالجدران الجانبية لقنوات ميكروفلويديك لتجنب الانجراف بسرعة تدفق السوائل> 33 ميكرومتر / ثانية. لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تقترب وتلتصق بالجدران الجانبية لقنوات ميكروفلويديك لتجنب الانجراف بسرعة تدفق السوائل> 33 ميكرومتر / ثانية. ыло замечено ، то пучки сперматозоидов приблиаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюинкам базлам метания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تقترب وتلتصق بالجدران الجانبية لقنوات ميكروفلويديك لتجنب الانجراف بمعدلات تدفق السوائل> 33 ميكرومتر / ثانية.观察 到 精子 束 接近 并 粘附 在 微 流体 通道 的 侧壁 上 ， 以 避免 被 流体 流速> 33 ميكرومتر / ثانية 扫过。33 ميكرومتر / ثانية 扫过。 ыло замечено ، то пучки сперматозоидов приблипают к боковым стенкам барожидкостьть сметания потоком идкости со скоростью> 33 мкм / с. لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تقترب وتلتصق بالجدران الجانبية لقناة ميكروفلويديك لتجنب الانجراف بواسطة تدفق السوائل عند> 33 ميكرومتر / ثانية.أظهر الفحص المجهري الإلكتروني والمسح الضوئي أن حزم الحيوانات المنوية كانت مدعومة بمواد كثيفة وفيرة.توضح البيانات التي تم الحصول عليها الحركة الفريدة للحيوانات المنوية لدجاج Sharkazi ، وكذلك قدرة الحيوانات المنوية على التراص وتشكيل حزم متنقلة ، مما يساهم في فهم أفضل لتخزين الحيوانات المنوية على المدى الطويل في SMT.
لتحقيق الإخصاب في الإنسان ومعظم الحيوانات ، يجب أن تصل الحيوانات المنوية والبويضات إلى موقع الإخصاب في الوقت المناسب.لذلك ، يجب أن يحدث التزاوج قبل أو في وقت الإباضة.من ناحية أخرى ، تقوم بعض الثدييات ، مثل الكلاب ، وكذلك الأنواع غير الثديية ، مثل الحشرات والأسماك والزواحف والطيور ، بتخزين الحيوانات المنوية في أعضائها التناسلية لفترة طويلة من الوقت حتى يصبح بيضها جاهزًا للتخصيب (الإخصاب غير المتزامن 1).الطيور قادرة على الحفاظ على حيوية الحيوانات المنوية القادرة على تخصيب البيض لمدة 2-10 أسابيع 2.
هذه ميزة فريدة تميز الطيور عن الحيوانات الأخرى ، حيث توفر احتمالية عالية للإخصاب بعد تلقيح واحد لعدة أسابيع دون تزاوج وإباضة في وقت واحد.يقع العضو الرئيسي لتخزين الحيوانات المنوية ، والذي يسمى نبيب تخزين الحيوانات المنوية (SST) ، في الطيات المخاطية الداخلية عند تقاطع الرحم والمهبل.حتى الآن ، لا تزال الآليات التي تدخل الحيوانات المنوية وتقيمها وتخرج من بنك الحيوانات المنوية غير مفهومة تمامًا.بناءً على دراسات سابقة ، تم طرح العديد من الفرضيات ، لكن لم يتم تأكيد أي منها.
افترض Forman4 أن الحيوانات المنوية تحافظ على إقامتها في تجويف SST من خلال الحركة التذبذبية المستمرة ضد اتجاه تدفق السوائل عبر قنوات البروتين الموجودة على الخلايا الظهارية SST (الريولوجيا).يتم استنفاد ATP بسبب النشاط السوطي المستمر اللازم للحفاظ على الحيوانات المنوية في تجويف SST وتنخفض الحركة في النهاية حتى يتم إخراج الحيوانات المنوية من بنك الحيوانات المنوية عن طريق تدفق السوائل وتبدأ رحلة جديدة أسفل قناة فالوب الصاعدة لتخصيب الحيوانات المنوية.البيض (فورمان 4).يتم دعم هذا النموذج لتخزين الحيوانات المنوية من خلال الكشف عن طريق الكيمياء الخلوية المناعية للأكوابورينات 2 و 3 و 9 الموجودة في الخلايا الظهارية SST.حتى الآن ، لا توجد دراسات حول ريولوجيا السائل المنوي للدجاج ودوره في تخزين SST واختيار الحيوانات المنوية المهبلية ومنافسة الحيوانات المنوية.في الدجاج ، تدخل الحيوانات المنوية المهبل بعد التزاوج الطبيعي ، ولكن يتم إخراج أكثر من 80٪ من الحيوانات المنوية من المهبل بعد فترة وجيزة من التزاوج.يشير هذا إلى أن المهبل هو الموقع الأساسي لاختيار الحيوانات المنوية في الطيور.بالإضافة إلى ذلك ، تم الإبلاغ عن أن أقل من 1٪ من الحيوانات المنوية الملقحة في المهبل ينتهي بها المطاف في SSTs 2.في التلقيح الاصطناعي للكتاكيت في المهبل ، يميل عدد الحيوانات المنوية التي تصل إلى درجة حرارة سطح البحر إلى الزيادة بعد 24 ساعة من التلقيح.حتى الآن ، آلية اختيار الحيوانات المنوية خلال هذه العملية غير واضحة ، وقد تلعب حركة الحيوانات المنوية دورًا مهمًا في امتصاص الحيوانات المنوية.بسبب الجدران السميكة والمعتمة لقناتي فالوب ، من الصعب مراقبة حركة الحيوانات المنوية مباشرة في قناتي فالوب للطيور.لذلك ، نحن نفتقر إلى المعرفة الأساسية لكيفية انتقال الحيوانات المنوية إلى SST بعد الإخصاب.
تم التعرف على الريولوجيا مؤخرًا كعامل مهم للتحكم في نقل الحيوانات المنوية في الأعضاء التناسلية للثدييات.استنادًا إلى قدرة الحيوانات المنوية المتحركة على الهجرة بشكل معاكس ، استخدم ظافراني وزملاؤه نظام موائع جزيئية Corra لعزل الحيوانات المنوية المتحركة بشكل سلبي من عينات السائل المنوي المبلور.هذا النوع من فرز السائل المنوي ضروري لعلاج العقم الطبي والبحوث السريرية ، ويفضل على الطرق التقليدية التي تتطلب الكثير من الوقت والعمالة والتي يمكن أن تضر بمورفولوجيا الحيوانات المنوية وسلامتها الهيكلية.ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يتم إجراء أي دراسات حول تأثير إفرازات الأعضاء التناسلية للدجاج على حركة الحيوانات المنوية.
بغض النظر عن الآلية التي تحافظ على الحيوانات المنوية المخزنة في SST ، فقد لاحظ العديد من الباحثين أن الحيوانات المنوية المقيمة تتلصق وجهاً لوجه في SST للدجاج 9 و 10 و السمان 2 والديك الرومي 11 لتشكيل حزم الحيوانات المنوية المتراكمة.يقترح المؤلفون أن هناك صلة بين هذا التراص والتخزين طويل الأمد للحيوانات المنوية في SST.
أبلغت Tingari و Lake 12 عن ارتباط قوي بين الحيوانات المنوية في الغدة المستقبلة للحيوانات المنوية للدجاج وتساءلت عما إذا كانت الحيوانات المنوية للطيور تتراكم بنفس طريقة الحيوانات المنوية للثدييات.يعتقدون أن الروابط العميقة بين الحيوانات المنوية في الأسهر قد تكون بسبب الإجهاد الناجم عن وجود عدد كبير من الحيوانات المنوية في مساحة صغيرة.
عند تقييم سلوك الحيوانات المنوية على شرائح زجاجية معلقة جديدة ، يمكن رؤية علامات تراص عابرة ، خاصة عند حواف قطرات السائل المنوي.ومع ذلك ، غالبًا ما كان التراص مضطربًا بفعل الدوران المرتبط بالحركة المستمرة ، مما يفسر الطبيعة العابرة لهذه الظاهرة.لاحظ الباحثون أيضًا أنه عند إضافة المادة المخففة إلى السائل المنوي ، ظهرت تكتلات من الخلايا "تشبه الخيط".
تم إجراء محاولات مبكرة لتقليد الحيوانات المنوية عن طريق إزالة سلك رفيع من قطرة معلقة ، مما أدى إلى ظهور حويصلة طويلة تشبه الحيوانات المنوية من قطرة السائل المنوي.اصطفت الحيوانات المنوية على الفور بطريقة موازية داخل الحويصلة ، لكن سرعان ما اختفت الوحدة بأكملها بسبب القيود ثلاثية الأبعاد.لذلك ، لدراسة تراص الحيوانات المنوية ، من الضروري مراقبة حركية وسلوك الحيوانات المنوية مباشرة في أنابيب تخزين الحيوانات المنوية المعزولة ، وهو أمر يصعب تحقيقه.لذلك ، من الضروري تطوير أداة تحاكي الحيوانات المنوية لدعم دراسات حركة الحيوانات المنوية وسلوك التراص.ذكر Brillard وزملاؤه 13 أن متوسط ​​طول أنابيب تخزين الحيوانات المنوية في الكتاكيت البالغة 400-600 ميكرومتر ، ولكن يمكن أن يصل طول بعض أنابيب تخزين الحيوانات المنوية إلى 2000 ميكرومتر.قسم ميرو وأوغاساوارا الغدد المنوية إلى نبيبات تخزين الحيوانات المنوية متضخمة وغير متضخمة ، وكلاهما كان بنفس الطول (حوالي 500 ميكرومتر) وعرض العنق (حوالي 38 ميكرومتر) ، لكن متوسط ​​قطر التجويف للأنابيب كان 56.6 و 56.6 ميكرومتر..، 11.2 ميكرومتر على التوالي.في الدراسة الحالية ، استخدمنا جهاز موائع جزيئية بحجم قناة 200 ميكرومتر × 20 ميكرومتر (W × H) ، مقطعه العرضي قريب إلى حد ما من SST المضخم.بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بفحص حركة الحيوانات المنوية وسلوك التراص في تدفق السائل ، وهو ما يتوافق مع فرضية فورمان بأن السائل الذي تنتجه الخلايا الظهارية SST يحافظ على الحيوانات المنوية في التجويف في اتجاه معاكس (الريولوجي).
الهدف من هذه الدراسة هو التغلب على مشاكل مراقبة حركة الحيوانات المنوية في قناة فالوب وتجنب صعوبات دراسة الانسيابية وسلوك الحيوانات المنوية في بيئة ديناميكية.تم استخدام جهاز ميكروفلويديك يولد ضغطًا هيدروستاتيكيًا لمحاكاة حركة الحيوانات المنوية في الأعضاء التناسلية للدجاجة.
عندما تم تحميل قطرة من عينة الحيوانات المنوية المخففة (1:40) في جهاز القناة الدقيقة ، يمكن التعرف على نوعين من حركة الحيوانات المنوية (الحيوانات المنوية المعزولة والحيوانات المنوية المقيدة).بالإضافة إلى ذلك ، تميل الحيوانات المنوية إلى السباحة عكس التيار (الريولوجيا الإيجابية ؛ فيديو 1 ، 2). على الرغم من أن سرعة حزم الحيوانات المنوية أقل من سرعة الحيوانات المنوية الوحيدة (P <0.001) ، إلا أنها زادت النسبة المئوية للحيوانات المنوية التي تظهر انجذابًا إيجابيًا (p <0.001 ؛ الجدول 2). على الرغم من أن سرعة حزم الحيوانات المنوية أقل من سرعة الحيوانات المنوية الوحيدة (P <0.001) ، إلا أنها زادت النسبة المئوية للحيوانات المنوية التي تظهر انجذابًا إيجابيًا (p <0.001 ؛ الجدول 2). отя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость، чем у одиночных сперматозоидов (p <0،001)، онидов (p <0،001)، онидов (p <0،001)، онидов матозоидов، демонстрирующих положительный реотаксис (p <0،001؛ таблица 2). على الرغم من أن حزم الحيوانات المنوية كانت ذات سرعة أقل من تلك الخاصة بالحيوانات المنوية المنفردة (P <0.001) ، فقد زادت النسبة المئوية للحيوانات المنوية التي تظهر انعكاسًا إيجابيًا (p <0.001 ؛ الجدول 2).尽管 精子 束 的 速度 低于 孤独 精子 的 速度 （p <0.001） ， 但 它们 增加 了 显示 阳性 流 变性 的 精子 百分比 （p <0.001 ； 表 2）。尽管 精子 束 的 速度 低于 孤独 的 速度 （p <0.001） ， 但 增加 了 显示 阳性 流 变性 精子 百分比 （p <0.001 ； 2 。。。。。。）））））） отя скорость пучков сперматозоидов была ниже، ем у одиночных сперматозоидов (ص <0،001) ов с положительной реологией (p <0،001 ؛ таблица 2). على الرغم من أن سرعة حزم الحيوانات المنوية كانت أقل من سرعة الحيوانات المنوية المنفردة (P <0.001) ، إلا أنها زادت نسبة الحيوانات المنوية ذات الريولوجيا الإيجابية (P <0.001 ؛ الجدول 2).تقدر الانسيابية الإيجابية للحيوانات المنوية المنفردة والخصل بحوالي 53٪ و 85٪ على التوالي.
وقد لوحظ أن الحيوانات المنوية لدجاج الشركاسي بعد القذف مباشرة تشكل حزمًا خطية تتكون من عشرات الأفراد.تزداد هذه الخصلات في الطول والسمك بمرور الوقت وقد تبقى في المختبر لعدة ساعات قبل أن تتبدد (فيديو 3).تتشكل هذه الحزم الخيطية مثل الحيوانات المنوية إيكيدنا التي تتشكل في نهاية البربخ.تم العثور على السائل المنوي لدجاج القرشاشي لديه ميل كبير للتلصيق وتشكيل حزمة شبكية في أقل من دقيقة واحدة بعد جمعها.هذه الحزم ديناميكية وقادرة على الالتصاق بأي جدران أو أجسام ثابتة قريبة.على الرغم من أن حزم الحيوانات المنوية تقلل من سرعة خلايا الحيوانات المنوية ، فمن الواضح أنها تزيد من خطيتها بشكل مجهري.يختلف طول الحزم باختلاف عدد الحيوانات المنوية التي يتم جمعها في حزم.تم عزل جزئين من الحزمة: الجزء الأول ، بما في ذلك الرأس الحر للحيوانات المنوية المتراصة ، والجزء النهائي ، بما في ذلك الذيل والنهاية البعيدة للحيوان المنوي.باستخدام كاميرا عالية السرعة (950 إطارًا في الثانية) ، لوحظ وجود رؤوس خالية من الحيوانات المنوية الملتصقة في الجزء الأول من الحزمة ، وهي المسؤولة عن حركة الحزمة بسبب حركتها التذبذبية ، وسحب الباقي إلى الحزمة بحركة حلزونية (فيديو 4).ومع ذلك ، في الخصل الطويلة ، لوحظ أن بعض رؤوس الحيوانات المنوية الحرة ملتصقة بالجسم والجزء النهائي من الخصلة يعمل كريش للمساعدة في دفع الخصلة.
أثناء التدفق البطيء للسائل ، تتحرك حزم الحيوانات المنوية بالتوازي مع بعضها البعض ، ومع ذلك ، فإنها تبدأ في التداخل والالتصاق بكل ما هو لا يزال ، حتى لا يتم غسلها بالتدفق الحالي مع زيادة سرعة التدفق.تتشكل الحزم عندما تقترب مجموعة من خلايا الحيوانات المنوية من بعضها البعض ، تبدأ في التحرك بشكل متزامن وتلتف حول بعضها البعض ، ثم تلتصق بمادة لزجة.يوضح الشكلان 1 و 2 كيفية اقتراب الحيوانات المنوية من بعضها البعض ، وتشكيل تقاطع بينما يلتف الذيلان حول بعضهما البعض.
طبق الباحثون الضغط الهيدروستاتيكي لإنشاء تدفق السوائل في قناة دقيقة لدراسة ريولوجيا الحيوانات المنوية.تم استخدام قناة صغيرة بحجم 200 ميكرومتر × 20 ميكرومتر (عرض × ارتفاع) وطول 3.6 ميكرومتر.استخدم الأقنية الدقيقة بين الحاويات مع المحاقن المجهزة في النهايات.تم استخدام ألوان الطعام لجعل القنوات أكثر وضوحًا.
اربط الكابلات والملحقات المتصلة بالحائط.تم التقاط الفيديو باستخدام مجهر تباين الطور.مع كل صورة ، يتم عرض المجهر الطوري ورسم الخرائط.(أ) الاتصال بين تيارين يقاوم التدفق بسبب الحركة الحلزونية (السهم الأحمر).(ب) الاتصال بين حزمة الأنبوب وجدار القناة (الأسهم الحمراء) ، وفي نفس الوقت يتم توصيلهما بحزمتين أخريين (الأسهم الصفراء).(ج) تبدأ حزم الحيوانات المنوية في قناة ميكروفلويديك بالتواصل مع بعضها البعض (الأسهم الحمراء) ، وتشكل شبكة من حزم الحيوانات المنوية.(د) تكوين شبكة من حزم الحيوانات المنوية.
عندما تم تحميل قطرة من الحيوانات المنوية المخففة في جهاز ميكروفلويديك وتم إنشاء تدفق ، لوحظ أن شعاع الحيوانات المنوية يتحرك عكس اتجاه التدفق.تتلاءم الحزم بإحكام مع جدران القنوات الصغيرة ، وتتناسب الرؤوس الحرة في الجزء الأول من الحزم بشكل مريح معها (فيديو 5).كما أنها تلتصق بأي جسيمات ثابتة في مسارها ، مثل الحطام ، لمقاومة انجراف التيار بعيدًا عنها.بمرور الوقت ، تصبح هذه الخصلات شعيرات طويلة تحبس الحيوانات المنوية المنفردة الأخرى وخصلات أقصر (فيديو 6).عندما يبدأ التدفق في التباطؤ ، تبدأ خطوط طويلة من الحيوانات المنوية في تشكيل شبكة من خطوط الحيوانات المنوية (فيديو 7 ؛ الشكل 2).
عند سرعة التدفق العالية (V> 33 ميكرومتر / ثانية) ، يتم زيادة الحركات الحلزونية للخيوط كمحاولة للقبض على العديد من حزم تكوين الحيوانات المنوية الفردية التي تقاوم بشكل أفضل قوة الانجراف للتدفق. عند سرعة التدفق العالية (V> 33 ميكرومتر / ثانية) ، يتم زيادة الحركات الحلزونية للخيوط كمحاولة للقبض على العديد من حزم تكوين الحيوانات المنوية الفردية التي تقاوم بشكل أفضل قوة الانجراف للتدفق. ри высокой скорости потока (V> 33 мкм / с) спиралевидные нитей усиливаются، поскольку онися отдельных сперматозоидов، образующих пучки، лучше противостоят дрейфующей силе потока. في معدلات التدفق العالية (V> 33 ميكرومتر / ثانية) ، تزداد الحركات الحلزونية للخيوط لأنها تحاول التقاط العديد من حزم الحيوانات المنوية الفردية التي تكون أكثر قدرة على مقاومة قوة الانجراف للتدفق.在 高 流速 (V> 33 ميكرومتر / ثانية) 时 ， 螺纹 的 螺旋 运动 增加 ， 以 试图 捕捉 许多 形成 束 的 单个 精子 ， 从而 更好 地 的 漂移 力。在 高 流速 (v> 33 ميكرومتر / ثانية) 时 ， 的 螺旋 运动 增加 ， 以 试图 许多 形成 束 单 个 精子 ， 从而 更 地 抵抗 的 的 漂移 力 。。。。。。。。。。 ри высоких скоростях потока (V> 33 мкм / с) спиральное движение нитей увеличивается в поптке зается в попытестьтьтьть перматозоидов، образующих пучки، тобы лучше сопротивляться силам дрейфа потока. في معدلات التدفق العالية (V> 33 ميكرومتر / ثانية) ، تزداد الحركة الحلزونية للخيوط في محاولة لالتقاط العديد من حزم الحيوانات المنوية الفردية التي تشكل حزمًا لمقاومة قوى الانجراف للتدفق بشكل أفضل.كما حاولوا ربط القنوات الصغيرة بالجدران الجانبية.
تم تحديد حزم الحيوانات المنوية على أنها مجموعات من رؤوس الحيوانات المنوية وذيول الشباك باستخدام الفحص المجهري الضوئي (LM).تم تحديد حزم الحيوانات المنوية ذات الركام المختلف أيضًا على أنها رؤوس ملتوية ومجموعات سوطية ، وذيول حيوانات منوية متعددة مدمجة ، ورؤوس حيوانات منوية متصلة بالذيل ، ورؤوس حيوانات منوية ذات نوى منحنية كنواة مدمجة متعددة.المجهر الإلكتروني النافذ (TEM).أظهر الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) أن حزم الحيوانات المنوية كانت عبارة عن تجمعات مغلفة لرؤوس الحيوانات المنوية وأظهرت تجمعات الحيوانات المنوية شبكة متصلة من ذيول ملفوفة.
تمت دراسة التشكل والبنية التحتية للحيوانات المنوية ، وتشكيل حزم الحيوانات المنوية باستخدام المجهر الضوئي (نصف قسم) ، والمسح المجهري الإلكتروني (SEM) والمجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) ، وتم تلوين مسحات الحيوانات المنوية ببرتقال أكريدين وفحصها باستخدام الفحص المجهري epifluorescence.
أظهر تلطيخ مسحة الحيوانات المنوية ببرتقال أكريدين (الشكل 3 ب) أن رؤوس الحيوانات المنوية كانت عالقة معًا ومغطاة بمادة إفرازية ، مما أدى إلى تكوين خصلات كبيرة (الشكل ثلاثي الأبعاد).تتكون حزم الحيوانات المنوية من مجاميع الحيوانات المنوية مع شبكة من ذيول متصلة (الشكل 4 أ-ج).تتكون حزم الحيوانات المنوية من ذيول العديد من الحيوانات المنوية الملتصقة معًا (الشكل 4 د).غطت الأسرار (الشكل 4E ، F) رؤوس حزم الحيوانات المنوية.
تكوين حزمة الحيوانات المنوية باستخدام الفحص المجهري الطوري ومسحات الحيوانات المنوية الملطخة بالبرتقال أكريدين ، أظهر أن رؤوس الحيوانات المنوية تلتصق ببعضها البعض.(أ) يبدأ تكوين خصلة الحيوانات المنوية المبكرة بحيوان منوي (دائرة بيضاء) وثلاثة حيوانات منوية (دائرة صفراء) ، مع بدء اللولب عند الذيل وينتهي عند الرأس.(ب) صورة مجهرية لطخة الحيوانات المنوية الملطخة بالبرتقال أكريدين تظهر رؤوس الحيوانات المنوية الملتصقة (الأسهم).يغطي التفريغ الرأس (الرؤوس).التكبير × 1000. (C) تطوير شعاع كبير يتم نقله عن طريق التدفق في قناة ميكروفلويديك (باستخدام كاميرا عالية السرعة بسرعة 950 إطارًا في الثانية).(د) صورة مجهرية لمسحة الحيوانات المنوية ملطخة بالبرتقال أكريدين تظهر خصلات كبيرة (أسهم).التكبير: × 200.
مسح صورة مجهرية إلكترونية لشعاع الحيوانات المنوية ومسحة الحيوانات المنوية الملطخة بالبرتقال أكريدين.(A ، B ، D ، E) عبارة عن صورة مجهرية إلكترونية لمسح الألوان الرقمية للحيوانات المنوية ، و C و F عبارة عن صورة مجهرية من مسحات الحيوانات المنوية الملونة بالبرتقال أكريدين والتي تُظهر ارتباط العديد من الحيوانات المنوية التي تغلف الشبكة الذيلية.(AC) تظهر مجاميع الحيوانات المنوية كشبكة من ذيول متصلة (أسهم).(د) التصاق عدة حيوانات منوية (بمادة لاصقة ، مخطط وردي ، سهم) يلتف حول الذيل.(E و F) مجاميع رأس الحيوانات المنوية (مؤشرات) مغطاة بمادة لاصقة (مؤشرات).شكلت الحيوانات المنوية حزمًا ذات هياكل تشبه الدوامة (F).(ج) × 400 و (F) × 200 تكبير.
باستخدام المجهر الإلكتروني للإرسال ، وجدنا أن حزم الحيوانات المنوية لها ذيول متصلة (الشكل 6 أ ، ج) ، أو رؤوس متصلة بذيول (الشكل 6 ب) ، أو رؤوس متصلة بذيول (الشكل 6 د).رؤوس الحيوانات المنوية في الحزمة منحنية ، وتظهر في القسمين منطقتين نوويتين (الشكل 6 د).في حزمة الشق ، كان للحيوانات المنوية رأس ملتوي مع منطقتين نوويتين ومناطق سوطية متعددة (الشكل 5 أ).
صورة مجهرية الكترونية رقمية ملونة توضح الذيل الموصلة في حزمة الحيوانات المنوية والمواد التراصية التي تربط رؤوس الحيوانات المنوية.(أ) يعلق ذيل عدد كبير من الحيوانات المنوية.لاحظ كيف يبدو الذيل في الإسقاط الرأسي (السهم) والأفقي (السهم).(ب) رأس (السهم) للحيوان المنوي متصل بالذيل (السهم).(ج) يتم إرفاق العديد من ذيول الحيوانات المنوية (الأسهم).(د) مادة التراص (AS ، زرقاء) تربط أربعة رؤوس للحيوانات المنوية (أرجوانية).
تم استخدام الفحص المجهري الإلكتروني للكشف عن رؤوس الحيوانات المنوية في حزم الحيوانات المنوية المغطاة بإفرازات أو أغشية (الشكل 6 ب) ، مما يشير إلى أن حزم الحيوانات المنوية كانت مثبتة بمواد خارج الخلية.تم تركيز المادة الملتصقة في رأس الحيوان المنوي (مجموعة تشبه رأس قنديل البحر ؛ الشكل 5 ب) وتمدد بشكل بعيد ، مما يعطي مظهرًا أصفر لامعًا تحت الفحص المجهري الفلوري عند تلطيخه ببرتقال أكريدين (الشكل 6 ج).هذه المادة مرئية بوضوح تحت مجهر المسح وتعتبر مادة رابطة.المقاطع شبه الرقيقة (الشكل 5 ج) ومسحات الحيوانات المنوية الملطخة بالبرتقال أكريدين أظهرت حزمًا من الحيوانات المنوية تحتوي على رؤوس معبأة بكثافة وذيول ملتفة (الشكل 5 د).
صور مجهرية مختلفة توضح تجميع رؤوس الحيوانات المنوية وذيولها باستخدام طرق مختلفة.(أ) صورة مجهرية رقمية مقطعية للإرسال بالألوان الرقمية لحزمة الحيوانات المنوية تظهر رأس حيوان منوي ملفوف مع نواة من جزأين (أزرق) وعدة أجزاء سوطية (خضراء).(ب) صورة مجهرية رقمية لمسح الألوان الرقمية تظهر مجموعة من رؤوس الحيوانات المنوية الشبيهة بقنديل البحر (الأسهم) التي يبدو أنها مغطاة.(ج) مقطع شبه رقيق يظهر رؤوس الحيوانات المنوية المجمعة (الأسهم) وذيول ملتوية (الأسهم).(د) صورة مجهرية لطخة الحيوانات المنوية ملطخة بالبرتقال أكريدين تظهر مجاميع رؤوس الحيوانات المنوية (الأسهم) وذيول ملتصقة (الأسهم).لاحظ أن مادة لزجة (S) تغطي رأس الحيوان المنوي.(د) تكبير 1000 ×.
باستخدام المجهر الإلكتروني للإرسال (الشكل 7 أ) ، لوحظ أيضًا أن رؤوس الحيوانات المنوية كانت ملتوية وأن النواة لها شكل حلزوني ، كما تؤكده مسحات الحيوانات المنوية الملطخة ببرتقال أكريدين وتم فحصها باستخدام الفحص المجهري الفلوري (الشكل 7 ب).
(أ) صورة مجهرية إلكترونية رقمية لنقل الألوان و (ب) مسحة نطاف ملطخة باللون البرتقالي من أكريدين تظهر الرؤوس الملتفة وربط رؤوس الحيوانات المنوية وذيولها (الأسهم).(ب) × 1000 تكبير.
اكتشاف مثير للاهتمام هو أن الحيوانات المنوية لشركازي تتجمع لتشكيل حزم خيطية متحركة.تسمح لنا خصائص هذه الحزم بفهم دورها المحتمل في امتصاص الحيوانات المنوية وتخزينها في SST.
بعد التزاوج ، تدخل الحيوانات المنوية المهبل وتخضع لعملية اختيار مكثفة ، مما يؤدي إلى دخول عدد محدود فقط من الحيوانات المنوية إلى SST.حتى الآن ، الآليات التي تدخل الحيوانات المنوية وتخرج منها غير واضحة.في الدواجن ، يتم تخزين الحيوانات المنوية في SST لفترة ممتدة من 2 إلى 10 أسابيع ، اعتمادًا على النوع 6.لا يزال الجدل قائما حول حالة السائل المنوي أثناء التخزين في طائرة أسرع من الصوت.هل هم في حالة حركة أم في حالة راحة؟بمعنى آخر ، كيف تحافظ خلايا الحيوانات المنوية على وضعها في طائرة أسرع من الصوت لمدة طويلة؟
اقترح Forman4 أنه يمكن تفسير إقامة وطرد SST من حيث حركة الحيوانات المنوية.يفترض المؤلفون أن الحيوانات المنوية تحافظ على موقعها عن طريق السباحة ضد تدفق السائل الناتج عن ظهارة طائرة أسرع من الصوت ، وأن الحيوانات المنوية يتم إخراجها من طائرة أسرع من الصوت عندما تنخفض سرعتها إلى ما دون النقطة التي تبدأ عندها في التحرك للخلف بسبب نقص الطاقة.أكد Zaniboni5 وجود الأكوابورينات 2 و 3 و 9 في الجزء القمي من الخلايا الظهارية SST ، والتي قد تدعم بشكل غير مباشر نموذج فورمان لتخزين الحيوانات المنوية.في الدراسة الحالية ، وجدنا أن ما يقرب من نصف الحيوانات المنوية لشركاشي تظهر ريولوجيا إيجابية في السائل المتدفق ، وأن حزم الحيوانات المنوية المتراكمة تزيد من عدد الحيوانات المنوية التي تظهر ريولوجيا إيجابية ، على الرغم من أن التراص يبطئها.لا تزال كيفية انتقال الحيوانات المنوية عبر قناة فالوب إلى موقع الإخصاب غير مفهومة تمامًا.في الثدييات ، يقوم السائل الجرابي الكيميائي بجذب الحيوانات المنوية.ومع ذلك ، يُعتقد أن الجاذبات الكيميائية توجه الحيوانات المنوية للاقتراب من مسافات طويلة.لذلك ، هناك آليات أخرى مسؤولة عن نقل الحيوانات المنوية.تم الإبلاغ عن قدرة الحيوانات المنوية على التوجيه والتدفق ضد سائل قناة فالوب الذي تم إطلاقه بعد التزاوج كعامل رئيسي في استهداف الحيوانات المنوية في الفئران.اقترح باركر 17 أن الحيوانات المنوية تعبر قناة البيض عن طريق السباحة ضد التيار الهدبي في الطيور والزواحف.على الرغم من أنه لم يتم إثباته تجريبياً في الطيور ، إلا أن Adolphi كان أول من اكتشف أن الحيوانات المنوية للطيور تعطي نتائج إيجابية عندما يتم إنشاء طبقة رقيقة من السائل بين ساترة وشريحة بشريط من ورق الترشيح.الريولوجيا.وضع هينو وياناجيماتشي [19] مركبًا مبيضًا وبوقيًا ورحميًا لفأرًا في حلقة نضح وحقنا 1 ميكرولتر من الحبر في البرزخ لتصور تدفق السوائل في قناتي فالوب.لاحظوا حركة نشطة للغاية من الانكماش والاسترخاء في قناة فالوب ، حيث كانت جميع كرات الحبر تتحرك بثبات نحو أمبولة قناة فالوب.يؤكد المؤلفون على أهمية تدفق السائل البوقي من أسفل إلى قناتي فالوب العلوية لرفع الحيوانات المنوية والتخصيب.ذكر Brillard20 أنه في الدجاج والديك الرومي ، تهاجر الحيوانات المنوية بالحركة النشطة من المدخل المهبلي ، حيث يتم تخزينها ، إلى الموصل بين الرحم والمهبل ، حيث يتم تخزينها.ومع ذلك ، فإن هذه الحركة ليست مطلوبة بين تقاطع الرحم والمهبل والقف لأن الحيوانات المنوية تنتقل عن طريق الإزاحة السلبية.بمعرفة هذه التوصيات السابقة والنتائج التي تم الحصول عليها في الدراسة الحالية ، يمكن افتراض أن قدرة الحيوانات المنوية على التحرك في اتجاه المنبع (الريولوجيا) هي إحدى الخصائص التي تستند إليها عملية الاختيار.هذا يحدد مرور الحيوانات المنوية عبر المهبل ودخولها إلى CCT للتخزين.كما اقترح Forman4 ، قد يسهل هذا أيضًا عملية دخول الحيوانات المنوية إلى SST وموائلها لفترة من الوقت ثم الخروج عندما تبدأ سرعتها في التباطؤ.
من ناحية أخرى ، اقترح ماتسوزاكي وساسانامي 21 أن الحيوانات المنوية للطيور تخضع لتغيرات حركية من السكون إلى الحركة في الجهاز التناسلي الذكري والأنثوي.تم اقتراح تثبيط حركة الحيوانات المنوية المقيمة في SST لشرح وقت التخزين الطويل للحيوانات المنوية ثم تجديدها بعد مغادرة SST.تحت ظروف نقص الأكسجين ، ماتسوزاكي وآخرون.أبلغ عن ارتفاع إنتاج اللاكتات وإطلاقها في SST ، مما قد يؤدي إلى تثبيط حركة الحيوانات المنوية المقيمة.في هذه الحالة ، تنعكس أهمية ريولوجيا الحيوانات المنوية في اختيار الحيوانات المنوية وامتصاصها ، وليس في تخزينها.
يعتبر نمط تراص الحيوانات المنوية تفسيرًا معقولًا لفترة تخزين الحيوانات المنوية الطويلة في SST ، حيث أن هذا هو نمط شائع لاحتجاز الحيوانات المنوية في الدواجن.باكست وآخرون.لاحظ 2 أن معظم الحيوانات المنوية تلتصق ببعضها البعض ، وتشكل مجاميع حلقية ، ونادرًا ما توجد حيوانات منوية واحدة في CCM السمان.من ناحية أخرى ، Wen et al.لاحظ 24 عددًا أكبر من الحيوانات المنوية المنتشرة وعددًا أقل من خصل الحيوانات المنوية في تجويف SST في الدجاج.بناءً على هذه الملاحظات ، يمكن افتراض أن الميل لتراص الحيوانات المنوية يختلف بين الطيور وبين الحيوانات المنوية في نفس القذف.بالإضافة إلى ذلك ، فان كري وآخرون.اقترح 9 أن التفكك العشوائي للحيوانات المنوية الملتصقة هو المسؤول عن الاختراق التدريجي للحيوانات المنوية في تجويف قناة فالوب.وفقًا لهذه الفرضية ، يجب طرد الحيوانات المنوية ذات القدرة المنخفضة على التراص من SST أولاً.في هذا السياق ، قد تكون قدرة الحيوانات المنوية على التراص عاملاً يؤثر على نتيجة منافسة الحيوانات المنوية في الطيور القذرة.بالإضافة إلى ذلك ، كلما طالت مدة انفصال الحيوانات المنوية الملتصقة ، زادت مدة الخصوبة.
على الرغم من ملاحظة تراكم الحيوانات المنوية وتجميعها في حزم في العديد من الدراسات ، لم يتم وصفها بالتفصيل بسبب تعقيد ملاحظتها الحركية داخل SST.بذلت عدة محاولات لدراسة تراص الحيوانات المنوية في المختبر.لوحظ تراكم واسع النطاق ولكن عابر عندما تمت إزالة السلك الرفيع من قطرة البذور المتدلية.هذا يؤدي إلى حقيقة أن فقاعة مستطيلة تبرز من السقوط ، وتقليد الغدة المنوية.نظرًا للقيود ثلاثية الأبعاد وأوقات التجفيف القصيرة بالتنقيط ، سرعان ما سقطت الكتلة بأكملها في حالة سيئة.في الدراسة الحالية ، باستخدام دجاج Sharkashi ورقائق الموائع الدقيقة ، تمكنا من وصف كيفية تشكل هذه الخصل وكيف تتحرك.تشكلت حزم الحيوانات المنوية مباشرة بعد جمع السائل المنوي ووجد أنها تتحرك في دوامة ، مما يدل على ريولوجيا إيجابية عند وجودها في التدفق.علاوة على ذلك ، عند النظر إليها بشكل مجهري ، لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تزيد من خطية الحركة مقارنة بالحيوانات المنوية المعزولة.يشير هذا إلى أن تراص الحيوانات المنوية قد يحدث قبل تغلغل طائرة أسرع من الصوت وأن إنتاج الحيوانات المنوية لا يقتصر على منطقة صغيرة بسبب الإجهاد كما هو مقترح سابقًا (Tingari and Lake12).أثناء تكوين الخصل ، تسبح الحيوانات المنوية بشكل متزامن حتى تشكل تقاطعًا ، ثم تلتف ذيولها حول بعضها البعض ويظل رأس الحيوان المنوي حراً ، لكن الذيل والجزء البعيد من الحيوانات المنوية يلتصقان معًا بمادة لزجة.لذلك ، فإن الرأس الحر للرباط هو المسؤول عن الحركة ، حيث يسحب باقي الرباط.أظهر الفحص المجهري الإلكتروني لحزم الحيوانات المنوية رؤوس الحيوانات المنوية المرفقة مغطاة بالكثير من المواد اللاصقة ، مما يشير إلى أن رؤوس الحيوانات المنوية كانت متصلة بحزم الراحة ، والتي قد تكون حدثت بعد الوصول إلى موقع التخزين (SST).
عندما تلطخ مسحة الحيوانات المنوية ببرتقال أكريدين ، يمكن رؤية مادة لاصقة خارج الخلية حول خلايا الحيوانات المنوية تحت المجهر الفلوري.تسمح هذه المادة لحزم الحيوانات المنوية بالالتصاق والتشبث بأي أسطح أو جزيئات محيطة حتى لا تنجرف مع التدفق المحيط بها.وهكذا تظهر ملاحظاتنا دور التصاق الحيوانات المنوية في شكل حزم متحركة.تسمح قدرتهم على السباحة عكس التيار والالتصاق بالأسطح القريبة للحيوانات المنوية بالبقاء لفترة أطول في طائرة أسرع من الصوت.
استخدم Rothschild25 كاميرا قياس الدم لدراسة التوزيع العائم للسائل المنوي البقري في قطرة تعليق ، مع أخذ الصور المجهرية من خلال كاميرا ذات المحور البصري الرأسي والأفقي للميكروسكوب.أظهرت النتائج أن الحيوانات المنوية تنجذب إلى سطح الحجرة.يقترح المؤلفون أنه قد تكون هناك تفاعلات هيدروديناميكية بين الحيوانات المنوية والسطح.مع الأخذ في الاعتبار ، إلى جانب قدرة السائل المنوي لفرخ الشرقاشي على تكوين خصلات لزجة ، فقد يزيد من احتمالية التصاق السائل المنوي بجدار SST وتخزينه لفترات طويلة من الزمن.
ذكرت Bccetti و Afzeliu أن الحيوانات المنوية glycocalyx مطلوبة للتعرف على الأمشاج والتراص.لاحظ Forman 10 أن التحلل المائي للروابط α-glycosidic في طلاءات البروتين السكري والجليكوليبيد عن طريق معالجة السائل المنوي للطيور باستخدام النورامينيداز أدى إلى انخفاض الخصوبة دون التأثير على حركة الحيوانات المنوية.يقترح المؤلفون أن تأثير النورامينيداز على الكُلَان السُكري يضعف عزل الحيوانات المنوية عند التقاطع بين الرحم والمهبل ، وبالتالي يقلل من الخصوبة.لا يمكن لملاحظاتهم أن تتجاهل احتمال أن العلاج بالنيورامينيداز قد يقلل من التعرف على الحيوانات المنوية والبويضات.وجد فورمان وإنجل أن الخصوبة تنخفض عندما يتم تلقيح الدجاج داخل المهبل بالسائل المنوي المعالج بالنيورامينيداز.ومع ذلك ، فإن التلقيح الاصطناعي مع الحيوانات المنوية المعالجة بالنيورامينيداز لم يؤثر على الخصوبة مقارنة بالدجاج الضابطة.خلص المؤلفون إلى أن التغييرات في طلاء البروتين السكري والجليكوليبيد حول غشاء الحيوانات المنوية قللت من قدرة الحيوانات المنوية على الإخصاب عن طريق إعاقة عزل الحيوانات المنوية عند الموصل بين الرحم والمهبل ، مما أدى بدوره إلى زيادة فقدان الحيوانات المنوية بسبب سرعة التقاطع بين الرحم والمهبل ، ولكنها لا تؤثر على التعرف على الحيوانات المنوية والبويضات.
في الديك الرومي ، وجد Bakst و Bauchan 11 حويصلات صغيرة وشظايا غشائية في تجويف SST ولاحظوا أن بعض هذه الحبيبات قد اندمجت مع غشاء الحيوانات المنوية.يقترح المؤلفون أن هذه العلاقات قد تساهم في تخزين الحيوانات المنوية على المدى الطويل في SST.ومع ذلك ، لم يحدد الباحثون مصدر هذه الجسيمات ، سواء كانت تفرزها الخلايا الظهارية CCT ، أو تنتجها ويفرزها الجهاز التناسلي الذكري ، أو تنتجها الحيوانات المنوية نفسها.أيضًا ، هذه الجسيمات مسؤولة عن التراص.أفاد Grützner وآخرون أن الخلايا الظهارية البربخية تنتج وتفرز بروتينًا محددًا مطلوبًا لتشكيل المسالك المنوية أحادية المسام.ذكر المؤلفون أيضًا أن تشتت هذه الحزم يعتمد على تفاعل بروتينات البربخ.وجد نيكسون وزملاؤه أن الملحق يفرز بروتينًا ، أوستيونيكتين الحمضي الغني بالسيستين.تشارك SPARC في تكوين خصلات الحيوانات المنوية في إيكيدنا قصير المنقار وخلد الماء.تشتت هذه الحزم مرتبط بفقدان هذا البروتين.
في الدراسة الحالية ، أظهر تحليل البنية التحتية باستخدام المجهر الإلكتروني أن الحيوانات المنوية تلتصق بكمية كبيرة من المواد الكثيفة.يُعتقد أن هذه المواد مسؤولة عن التراص الذي يتكثف بين وحول الرؤوس الملتصقة ، ولكن بتركيزات أقل في منطقة الذيل.نفترض أن هذه المادة التراصية تفرز من الجهاز التناسلي الذكري (البربخ أو الأسهر) جنبًا إلى جنب مع السائل المنوي ، لأننا غالبًا ما نلاحظ فصل السائل المنوي عن البلازما اللمفاوية والمنوية أثناء القذف.تم الإبلاغ عن أنه عندما تمر الحيوانات المنوية للطيور عبر البربخ والأسهر ، فإنها تخضع لتغييرات مرتبطة بالنضج تدعم قدرتها على ربط البروتينات والحصول على البروتينات السكرية المرتبطة باللِيما.يشير استمرار وجود هذه البروتينات على أغشية الحيوانات المنوية المقيمة في SST إلى أن هذه البروتينات قد تؤثر على اكتساب استقرار غشاء الحيوانات المنوية 30 وتحديد خصوبتها 31.أفاد أحمد وآخرون أن الحيوانات المنوية التي تم الحصول عليها من أجزاء مختلفة من الجهاز التناسلي الذكري (من الخصيتين إلى الأسهر البعيدة) أظهرت زيادة تدريجية في الصلاحية في ظل ظروف تخزين السائل ، بغض النظر عن درجة حرارة التخزين ، كما أن قابلية الدجاج للحياة تزداد أيضًا في قناتي فالوب بعد التلقيح الاصطناعي.
تتميز خصلات الحيوانات المنوية لدجاج القرشاشي بخصائص ووظائف مختلفة عن الأنواع الأخرى مثل إيكيدنا ، خلد الماء ، فئران الخشب ، جرذان الغزلان ، وخنازير غينيا.في دجاج الشركسي ، قلل تكوين حزم الحيوانات المنوية من سرعة السباحة مقارنة بالحيوانات المنوية المنفردة.ومع ذلك ، زادت هذه الحزم من نسبة الحيوانات المنوية الموجبة ريولوجيا وزادت من قدرة الحيوانات المنوية على الاستقرار في بيئة ديناميكية.وبالتالي ، تؤكد نتائجنا الاقتراح السابق بأن تراص الحيوانات المنوية في SST مرتبط بتخزين الحيوانات المنوية على المدى الطويل.نفترض أيضًا أن ميل الحيوانات المنوية لتكوين خصلات قد يتحكم في معدل فقد الحيوانات المنوية في سرعة دوران سطح البحر ، مما قد يغير نتيجة منافسة الحيوانات المنوية.وفقًا لهذا الافتراض ، تطلق الحيوانات المنوية ذات القدرة المنخفضة على التراص SST أولاً ، بينما تنتج الحيوانات المنوية ذات القدرة العالية على التراص معظم النسل.يعتبر تكوين حزم الحيوانات المنوية ذات المسام المفردة مفيدًا ويؤثر على نسبة الوالدين إلى الطفل ، ولكنه يستخدم آلية مختلفة.في قنفذ البحر وخلود الماء ، يتم ترتيب الحيوانات المنوية بالتوازي مع بعضها البعض لزيادة السرعة الأمامية للحزمة.تتحرك حزم إيكيدنا أسرع بثلاث مرات من الحيوانات المنوية المنفردة.يُعتقد أن تكوين خصلات الحيوانات المنوية هذه في حيوان النضنا هو تكيف تطوري للحفاظ على الهيمنة ، حيث تكون الإناث مختلطة وعادة ما تتزاوج مع العديد من الذكور.لذلك ، فإن الحيوانات المنوية من القذفات المختلفة تتنافس بشدة على إخصاب البويضة.
من السهل تصور الحيوانات المنوية الملتصقة لدجاج الشركسي باستخدام الفحص المجهري الطوري المتباين ، والذي يعتبر مفيدًا لأنه يسمح بدراسة سهلة لسلوك الحيوانات المنوية في المختبر.تختلف الآلية التي يعمل بها تكوين خصل الحيوانات المنوية على التكاثر في دجاج الشركاسي أيضًا عن تلك التي تظهر في بعض الثدييات المشيمية التي تمثل سلوكًا تعاونيًا للحيوانات المنوية مثل فئران الخشب ، حيث تصل بعض الحيوانات المنوية إلى البويضات ، مما يساعد الأفراد الآخرين ذوي الصلة على الوصول إلى بيضها وإتلافها.لتثبت نفسك.سلوك الإيثار.الإخصاب الذاتي 34 - تم العثور على مثال آخر للسلوك التعاوني في الحيوانات المنوية في فئران الغزلان ، حيث تمكنت الحيوانات المنوية من التعرف على الحيوانات المنوية الأكثر ارتباطًا وراثيًا وتكوين مجموعات تعاونية لزيادة سرعتها مقارنة بالحيوانات المنوية غير ذات الصلة 35.
النتائج التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة لا تتعارض مع نظرية فومان للتخزين طويل الأجل للحيوانات المنوية في SWS.أفاد الباحثون أن خلايا الحيوانات المنوية تستمر في التحرك في تدفق الخلايا الظهارية المبطنة لـ SST لفترة طويلة من الزمن ، وبعد فترة زمنية معينة ، يتم استنفاد مخزون الطاقة في خلايا الحيوانات المنوية ، مما يؤدي إلى انخفاض السرعة ، مما يسمح بطرد المواد ذات الوزن الجزيئي الصغير.طاقة الحيوانات المنوية مع تدفق السائل من تجويف SST تجويف قناة فالوب.في الدراسة الحالية ، لاحظنا أن نصف الحيوانات المنوية المنفردة أظهرت القدرة على السباحة ضد تدفق السوائل ، وزاد التصاقها بالحزمة من قدرتها على إظهار ريولوجيا إيجابية.علاوة على ذلك ، تتوافق بياناتنا مع بيانات ماتسوزاكي وآخرون.1 الذين أفادوا أن زيادة إفراز اللاكتات في SST قد يثبط حركة الحيوانات المنوية المقيمين.ومع ذلك ، فإن نتائجنا تصف تكوين الأربطة المتحركة للحيوانات المنوية وسلوكها الانسيابي في وجود بيئة ديناميكية داخل قناة متناهية الصغر في محاولة لتوضيح سلوكها في SST.قد تركز الأبحاث المستقبلية على تحديد التركيب الكيميائي وأصل عامل التراص ، مما سيساعد الباحثين بلا شك على تطوير طرق جديدة لتخزين السائل المنوي وزيادة مدة الخصوبة.
تم اختيار خمسة عشر ذكرًا شرقاسيًا عاري العنق يبلغ من العمر 30 أسبوعًا (سائد متماثل الزيجوت ؛ Na Na) كمانحين للحيوانات المنوية في الدراسة.تم تربية الطيور في مزرعة بحوث الدواجن بكلية الزراعة جامعة أشيت بمحافظة أشيت بمصر.تم إيواء الطيور في أقفاص فردية (30 × 40 × 40 سم) ، وخضعت لبرنامج ضوئي (16 ساعة من الضوء و 8 ساعات من الظلام) وتغذت على نظام غذائي يحتوي على 160 جم ​​من البروتين الخام ، و 2800 سعرة حرارية من الطاقة القابلة للتمثيل الغذائي ، و 35 جم من الكالسيوم لكل منهما.5 جرامات من الفوسفور المتاح لكل كيلوجرام من النظام الغذائي.
وفقا لبيانات 36 ، 37 ، تم جمع السائل المنوي من الذكور عن طريق تدليك البطن.تم جمع 45 عينة من السائل المنوي من 15 رجلاً على مدى 3 أيام.تم تخفيف السائل المنوي (ن = 15 / يوم) على الفور بنسبة 1: 1 (ت: ت) بمخفف السائل المنوي بيلسفيل ، الذي يحتوي على ثنائي فوسفات البوتاسيوم (1.27 جم) ، مونوهيدرات أحادي الصوديوم (0.867 جم) ، الفركتوز (0.5 د) صوديوم لا مائي.أسيتات (0.43 جم) ، تريس (هيدروكسي ميثيل) أمين ميثان (0.195 جم) ، سيترات البوتاسيوم مونوهيدرات (0.064 جم) ، أحادي فوسفات البوتاسيوم (0.065 جم) ، كلوريد المغنيسيوم (0.034 جم) و H2O (100 مل) ، الأس الهيدروجيني = 7 ، 5 ، الأسمولية 333 الميلي أسمول / كجم 38.تم فحص عينات السائل المنوي المخففة أولاً تحت المجهر الضوئي لضمان جودة السائل المنوي (الرطوبة) ثم تخزينها في حمام مائي عند 37 درجة مئوية حتى يتم استخدامها في غضون نصف ساعة بعد جمعها.
يتم وصف حركيات وريولوجيا الحيوانات المنوية باستخدام نظام أجهزة ميكروفلويديك.تم تخفيف عينات السائل المنوي إلى 1:40 في Beltsville Avian Semen Semen Diluent ، وتحميلها في جهاز ميكروفلويديك (انظر أدناه) ، وتم تحديد المعلمات الحركية باستخدام نظام تحليل السائل المنوي المحوسب (CASA) الذي تم تطويره مسبقًا لتوصيف الموائع الدقيقة.حول حركة الحيوانات المنوية في الوسط السائل (قسم الهندسة الميكانيكية ، كلية الهندسة ، جامعة أسيوط ، مصر).يمكن تنزيل البرنامج المساعد من: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39.تم قياس سرعة المنحنى (VCL ، ميكرومتر / ثانية) ، السرعة الخطية (VSL ، ميكرومتر / ثانية) ومتوسط ​​سرعة المسار (VAP ، ميكرومتر / ثانية).تم التقاط مقاطع فيديو للحيوانات المنوية باستخدام مجهر تباين Optika XDS-3 المقلوب (مع هدف 40x) متصل بكاميرا Tucson ISH1000 بمعدل 30 إطارًا في الثانية لمدة 3 ثوانٍ.استخدم برنامج CASA لدراسة ثلاث مناطق على الأقل و 500 مسار للحيوانات المنوية لكل عينة.تمت معالجة الفيديو المسجل باستخدام CASA محلي الصنع.يعتمد تعريف الحركة في المكون الإضافي CASA على سرعة السباحة للحيوانات المنوية مقارنة بمعدل التدفق ، ولا يتضمن معلمات أخرى مثل الحركة من جانب إلى جانب ، حيث وُجد أن هذا أكثر موثوقية في تدفق السوائل.توصف الحركة الريولوجية بأنها حركة خلايا الحيوانات المنوية عكس اتجاه تدفق السوائل.تم تقسيم الحيوانات المنوية ذات الخصائص الريولوجية على عدد الحيوانات المنوية المتحركة.تم استبعاد الحيوانات المنوية التي كانت في حالة راحة وتحريك الحيوانات المنوية من العد.
تم الحصول على جميع المواد الكيميائية المستخدمة من شركة الجمهورية للأدوية (القاهرة ، مصر) ما لم يذكر خلاف ذلك.تم تصنيع الجهاز كما وصفه الشري وآخرون.40 مع بعض التعديلات.تضمنت المواد المستخدمة لتصنيع القنوات الصغيرة ألواح زجاجية (هوارد جلاس ، وورسيستر ، ماساتشوستس) ، ومقاومة سلبية SU-8-25 (ميكروكيم ، نيوتن ، كاليفورنيا) ، كحول دياسيتون (سيغما ألدريتش ، شتاينهايم ، ألمانيا) ، وبولي أسيتون.-184 ، داو كورنينج ، ميدلاند ، ميشيغان).يتم تصنيع القنوات الدقيقة باستخدام الطباعة الحجرية الناعمة.أولاً ، تمت طباعة قناع وجه واقي واضح بتصميم القناة الصغيرة المطلوب على طابعة عالية الدقة (بريسماتيك ، القاهرة ، مصر والمحيط الهادئ للفنون والتصميم ، ماركهام ، أون).تم صنع الأسياد باستخدام ألواح زجاجية كركائز.تم تنظيف الألواح في الأسيتون والأيزوبروبانول والماء منزوع الأيونات ثم تم تغطيتها بطبقة 20 ميكرومتر من SU8-25 بطبقة تدور (3000 دورة في الدقيقة ، دقيقة واحدة).تم بعد ذلك تجفيف طبقات SU-8 برفق (65 درجة مئوية ، 2 دقيقة و 95 درجة مئوية ، 10 دقائق) وتعريضها للأشعة فوق البنفسجية لمدة 50 ثانية.خبز ما بعد التعرض عند 65 درجة مئوية و 95 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة و 4 دقائق لطبقات SU-8 المكشوفة للوصلة المتقاطعة ، يليها التطوير في كحول ثنائي الأسيتون لمدة 6.5 دقيقة.اخبزي الوافل بشدة (200 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة) لزيادة ترسيخ طبقة SU-8.
تم تحضير PDMS عن طريق خلط المونومر والمصلب بنسبة وزن 10: 1 ، ثم تفريغها في مجفف فراغ وصبها على الإطار الرئيسي SU-8.تمت معالجة PDMS في فرن (120 درجة مئوية ، 30 دقيقة) ، ثم تم قطع القنوات وفصلها عن الرئيسي وثقبها للسماح بتوصيل الأنابيب عند مدخل ومخرج القناة الصغيرة.أخيرًا ، تم توصيل قنوات PDMS الصغيرة بشكل دائم بشرائح المجهر باستخدام معالج الهالة المحمول (Electro-Technic Products ، Chicago ، IL) كما هو موصوف في مكان آخر.القناة الدقيقة المستخدمة في هذه الدراسة بقياس 200 ميكرومتر × 20 ميكرومتر (عرض × ارتفاع) ويبلغ طولها 3.6 سم.
يتم تحقيق تدفق السوائل الناجم عن الضغط الهيدروستاتيكي داخل القناة الدقيقة من خلال الحفاظ على مستوى السائل في خزان المدخل أعلى من فرق الارتفاع Δh39 في خزان المخرج (الشكل 1).
حيث f هو معامل الاحتكاك ، يُعرّف على أنه f = C / Re للتدفق الصفحي في قناة مستطيلة ، حيث C ثابت اعتمادًا على نسبة العرض إلى الارتفاع للقناة ، L هو طول القناة الصغيرة ، Vav هو متوسط ​​السرعة داخل القناة الصغيرة ، Dh هو القطر الهيدروليكي للقناة ، g - تسارع الجاذبية.باستخدام هذه المعادلة ، يمكن حساب متوسط ​​سرعة القناة باستخدام المعادلة التالية: