Σας ευχαριστούμε που επισκεφτήκατε το Nature.com.Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη CSS.Για την καλύτερη εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer).Στο μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, θα αποδώσουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Η γονιμότητα των πτηνών εξαρτάται από την ικανότητά τους να αποθηκεύουν αρκετό βιώσιμο σπέρμα για παρατεταμένο χρονικό διάστημα στα σωληνάρια αποθήκευσης σπέρματος (SST).Ο ακριβής μηχανισμός με τον οποίο τα σπερματοζωάρια εισέρχονται, κατοικούν και εξέρχονται από το SST παραμένει αμφιλεγόμενος.Το σπέρμα των όρνιθες sharkasi έδειξε υψηλή τάση για συγκόλληση, σχηματίζοντας κινητές νηματοειδείς δέσμες που περιείχαν πολλά κύτταρα.Λόγω της δυσκολίας παρατήρησης της κινητικότητας και της συμπεριφοράς των σπερματοζωαρίων σε μια αδιαφανή σάλπιγγα, χρησιμοποιήσαμε μια μικρορευστοποιημένη συσκευή με διατομή μικροκαναλιού παρόμοια με αυτή των σπερματοζωαρίων για τη μελέτη της συγκόλλησης και της κινητικότητας των σπερματοζωαρίων.Αυτή η μελέτη συζητά πώς σχηματίζονται οι δέσμες σπέρματος, πώς κινούνται και τον πιθανό ρόλο τους στην επέκταση της παραμονής του σπέρματος στο SST.Διερευνήσαμε την ταχύτητα και τη ρεολογική συμπεριφορά του σπέρματος όταν δημιουργήθηκε ροή υγρού μέσα σε ένα μικρορευστο κανάλι με υδροστατική πίεση (ταχύτητα ροής = 33 μm/s).Τα σπερματοζωάρια τείνουν να κολυμπούν αντίθετα με το ρεύμα (θετική ρεολογία) και η ταχύτητα της δέσμης των σπερματοζωαρίων είναι σημαντικά μειωμένη σε σύγκριση με τα μεμονωμένα σπερματοζωάρια.Έχει παρατηρηθεί ότι οι δέσμες σπερματοζωαρίων κινούνται σπειροειδώς και αυξάνονται σε μήκος και πάχος καθώς στρατολογούνται περισσότερα μεμονωμένα σπερματοζωάρια. Οι δέσμες σπερματοζωαρίων παρατηρήθηκαν να πλησιάζουν και να προσκολλώνται στα πλευρικά τοιχώματα των μικρορευστοποιημένων καναλιών για να αποφευχθεί η σάρωση με ταχύτητα ροής υγρού > 33 μm/s. Οι δέσμες σπερματοζωαρίων παρατηρήθηκαν να πλησιάζουν και να προσκολλώνται στα πλευρικά τοιχώματα των μικρορευστοποιημένων καναλιών για να αποφευχθεί η σάρωση με ταχύτητα ροής υγρού > 33 μm/s. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюидных каналов, чтобы избежать сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / σ. Έχει παρατηρηθεί ότι οι δέσμες σπερματοζωαρίων πλησιάζουν και προσκολλώνται στα πλευρικά τοιχώματα των μικρορευστοποιημένων καναλιών για να αποφευχθεί η παραμάκρυνση με ρυθμούς ροής ρευστού >33 μm/s.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 μm/s33 μm/s 扫过. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрожидкостного канала, чтобы избежать сметания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. Οι δέσμες σπερματοζωαρίων έχει παρατηρηθεί ότι πλησιάζουν και προσκολλώνται στα πλευρικά τοιχώματα του μικρορευστικού καναλιού για να αποφευχθεί η παρακίνηση από τη ροή ρευστού >33 μm/s.Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και μετάδοσης αποκάλυψε ότι οι δέσμες σπέρματος υποστηρίχθηκαν από άφθονο πυκνό υλικό.Τα δεδομένα που ελήφθησαν καταδεικνύουν τη μοναδική κινητικότητα των σπερματοζωαρίων κοτόπουλου Sharkazi, καθώς και την ικανότητα των σπερματοζωαρίων να συγκολλώνται και να σχηματίζουν κινητές δέσμες, γεγονός που συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση της μακροχρόνιας αποθήκευσης των σπερματοζωαρίων στο SMT.
Για να επιτευχθεί γονιμοποίηση στον άνθρωπο και στα περισσότερα ζώα, το σπέρμα και τα ωάρια πρέπει να φτάσουν στο σημείο της γονιμοποίησης την κατάλληλη στιγμή.Επομένως, το ζευγάρωμα πρέπει να συμβεί πριν ή κατά τη στιγμή της ωορρηξίας.Από την άλλη πλευρά, ορισμένα θηλαστικά, όπως οι σκύλοι, καθώς και είδη μη θηλαστικών, όπως τα έντομα, τα ψάρια, τα ερπετά και τα πουλιά, αποθηκεύουν το σπέρμα στα αναπαραγωγικά τους όργανα για μεγάλο χρονικό διάστημα έως ότου τα ωάρια τους είναι έτοιμα για γονιμοποίηση (ασύγχρονη γονιμοποίηση 1 ).Τα πτηνά είναι σε θέση να διατηρήσουν τη βιωσιμότητα των σπερματοζωαρίων ικανών να γονιμοποιήσουν τα ωάρια για 2-10 εβδομάδες2.
Αυτό είναι ένα μοναδικό χαρακτηριστικό που διακρίνει τα πουλιά από τα άλλα ζώα, καθώς παρέχει μεγάλη πιθανότητα γονιμοποίησης μετά από μία μόνο γονιμοποίηση για αρκετές εβδομάδες χωρίς ταυτόχρονο ζευγάρωμα και ωορρηξία.Το κύριο όργανο αποθήκευσης σπέρματος, που ονομάζεται σωληνάριο αποθήκευσης σπέρματος (SST), βρίσκεται στις εσωτερικές πτυχές του βλεννογόνου στη μητροκολπική συμβολή.Μέχρι σήμερα, οι μηχανισμοί με τους οποίους το σπέρμα εισέρχεται, διαμένει και εξέρχεται από την τράπεζα σπέρματος δεν είναι πλήρως κατανοητοί.Με βάση προηγούμενες μελέτες, έχουν διατυπωθεί πολλές υποθέσεις, αλλά καμία από αυτές δεν έχει επιβεβαιωθεί.
Ο Forman4 υπέθεσε ότι τα σπερματοζωάρια διατηρούν την παραμονή τους στην κοιλότητα SST μέσω συνεχούς ταλαντωτικής κίνησης ενάντια στην κατεύθυνση της ροής του υγρού μέσω πρωτεϊνικών καναλιών που βρίσκονται στα επιθηλιακά κύτταρα SST (ρεολογία).Το ATP εξαντλείται λόγω της συνεχούς δραστηριότητας των μαστιγίων που απαιτείται για να διατηρηθεί το σπέρμα στον αυλό SST και η κινητικότητα τελικά μειώνεται έως ότου το σπέρμα μεταφερθεί από την τράπεζα σπέρματος με ροή υγρού και ξεκινήσει ένα νέο ταξίδι κάτω από την ανιούσα σάλπιγγα για να γονιμοποιήσει το σπέρμα.Αυγό (Forman4).Αυτό το μοντέλο αποθήκευσης σπέρματος υποστηρίζεται από την ανίχνευση με ανοσοκυτταροχημεία των ακουαπορινών 2, 3 και 9 που υπάρχουν στα επιθηλιακά κύτταρα SST.Μέχρι σήμερα, λείπουν μελέτες σχετικά με τη ρεολογία του σπέρματος κοτόπουλου και τον ρόλο του στην αποθήκευση SST, στην επιλογή κολπικού σπέρματος και στον ανταγωνισμό σπέρματος.Στα κοτόπουλα, το σπέρμα εισέρχεται στον κόλπο μετά το φυσικό ζευγάρωμα, αλλά περισσότερο από το 80% των σπερματοζωαρίων εκτοξεύεται από τον κόλπο λίγο μετά το ζευγάρωμα.Αυτό υποδηλώνει ότι ο κόλπος είναι η κύρια θέση για την επιλογή σπέρματος στα πτηνά.Επιπλέον, έχει αναφερθεί ότι λιγότερο από το 1% των σπερματοζωαρίων που γονιμοποιούνται στον κόλπο καταλήγουν σε SST2.Στην τεχνητή γονιμοποίηση νεοσσών στον κόλπο, ο αριθμός των σπερματοζωαρίων που φθάνουν σε SST τείνει να αυξάνεται 24 ώρες μετά τη σπερματέγχυση.Μέχρι στιγμής, ο μηχανισμός επιλογής σπέρματος κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας είναι ασαφής και η κινητικότητα του σπέρματος μπορεί να παίζει σημαντικό ρόλο στην πρόσληψη σπέρματος SST.Λόγω των παχιών και αδιαφανών τοιχωμάτων των σαλπίγγων, είναι δύσκολο να παρακολουθείται άμεσα η κινητικότητα του σπέρματος στις σάλπιγγες των πτηνών.Επομένως, δεν έχουμε βασικές γνώσεις για το πώς τα σπερματοζωάρια μεταβαίνουν σε SST μετά τη γονιμοποίηση.
Η ρεολογία έχει πρόσφατα αναγνωριστεί ως ένας σημαντικός παράγοντας που ελέγχει τη μεταφορά σπέρματος στα γεννητικά όργανα των θηλαστικών.Με βάση την ικανότητα των κινητικών σπερματοζωαρίων να μεταναστεύουν αντίθετα, οι Zaferani et al8 χρησιμοποίησαν ένα μικρορευστο σύστημα corra για να απομονώσουν παθητικά τα κινητά σπερματοζωάρια από τα δείγματα σπέρματος που είχαν εγγραφεί.Αυτός ο τύπος διαλογής σπέρματος είναι απαραίτητος για την ιατρική θεραπεία της υπογονιμότητας και την κλινική έρευνα, και προτιμάται έναντι των παραδοσιακών μεθόδων που απαιτούν χρόνο και εργασία και μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο τη μορφολογία και τη δομική ακεραιότητα του σπέρματος.Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν έχουν διεξαχθεί μελέτες σχετικά με την επίδραση των εκκρίσεων από τα γεννητικά όργανα των κοτόπουλων στην κινητικότητα του σπέρματος.
Ανεξάρτητα από τον μηχανισμό που διατηρεί το σπέρμα αποθηκευμένο στο SST, πολλοί ερευνητές έχουν παρατηρήσει ότι τα μόνιμα σπερματοζωάρια συγκολλούνται κεφάλι με κεφάλι στο SST των κοτόπουλων 9, 10, ορτυκιών 2 και γαλοπούλων 11 για να σχηματίσουν συγκολλημένες δέσμες σπέρματος.Οι συγγραφείς προτείνουν ότι υπάρχει σύνδεση μεταξύ αυτής της συγκόλλησης και της μακροχρόνιας αποθήκευσης των σπερματοζωαρίων στο SST.
Οι Tingari και Lake12 ανέφεραν ισχυρή συσχέτιση μεταξύ των σπερματοζωαρίων στον αδένα που λαμβάνει σπέρμα του κοτόπουλου και αμφισβήτησαν εάν τα σπερματοζωάρια των πτηνών συγκολλούνται με τον ίδιο τρόπο όπως τα σπερματοζωάρια των θηλαστικών.Πιστεύουν ότι οι βαθιές συνδέσεις μεταξύ των σπερματοζωαρίων στο σπερματικό αγγείο μπορεί να οφείλονται στο στρες που προκαλείται από την παρουσία μεγάλου αριθμού σπερματοζωαρίων σε ένα μικρό χώρο.
Κατά την αξιολόγηση της συμπεριφοράς των σπερματοζωαρίων σε φρέσκες κρεμαστά γυάλινες πλάκες, μπορούν να φανούν παροδικά σημάδια συγκόλλησης, ειδικά στις άκρες των σταγονιδίων του σπέρματος.Ωστόσο, η συγκόλληση συχνά διαταράσσονταν από την περιστροφική δράση που σχετίζεται με τη συνεχή κίνηση, γεγονός που εξηγεί την παροδική φύση αυτού του φαινομένου.Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ότι όταν το αραιωτικό προστέθηκε στο σπέρμα, εμφανίστηκαν επιμήκη κυτταρικά συσσωματώματα «όπως νήματα».
Οι πρώτες προσπάθειες μίμησης ενός σπερματοζωαρίου έγιναν αφαιρώντας ένα λεπτό σύρμα από μια κρεμασμένη σταγόνα, η οποία είχε ως αποτέλεσμα ένα επιμήκη κυστίδιο που μοιάζει με σπέρμα να προεξέχει από τη σταγόνα του σπέρματος.Τα σπερματοζωάρια παρατάχθηκαν αμέσως με παράλληλο τρόπο εντός του κυστιδίου, αλλά ολόκληρη η μονάδα εξαφανίστηκε γρήγορα λόγω του περιορισμού της τρισδιάστατης απεικόνισης.Επομένως, για να μελετηθεί η συγκόλληση των σπερματοζωαρίων, είναι απαραίτητο να παρατηρηθεί η κινητικότητα και η συμπεριφορά των σπερματοζωαρίων απευθείας σε απομονωμένα σωληνάρια αποθήκευσης σπέρματος, κάτι που είναι δύσκολο να επιτευχθεί.Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί ένα όργανο που μιμείται τα σπερματοζωάρια για να υποστηρίξει τις μελέτες της κινητικότητας του σπέρματος και της συμπεριφοράς συγκόλλησης.Οι Brillard et al13 ανέφεραν ότι το μέσο μήκος των σωληναρίων αποθήκευσης σπέρματος σε ενήλικα κοτόπουλα είναι 400–600 μm, αλλά ορισμένα SST μπορεί να είναι έως και 2000 μm.Οι Mero και Ogasawara14 χώρισαν τους σπερματοφόρους αδένες σε διευρυμένους και μη διογκωμένους σωληνίσκους αποθήκευσης σπέρματος, οι οποίοι είχαν το ίδιο μήκος (~500 μm) και πλάτος λαιμού (~38 μm), αλλά η μέση διάμετρος αυλού των σωληναρίων ήταν 56,6 και 56,6 μm.., αντίστοιχα 11,2 μm, αντίστοιχα.Στην τρέχουσα μελέτη, χρησιμοποιήσαμε μια μικρορευστοποιημένη συσκευή με μέγεθος καναλιού 200 μm × 20 μm (Π × Υ), της οποίας η διατομή είναι κάπως κοντά σε αυτήν του ενισχυμένου SST.Επιπλέον, εξετάσαμε την κινητικότητα του σπέρματος και τη συμπεριφορά συγκόλλησης στο ρέον υγρό, κάτι που συνάδει με την υπόθεση του Foreman ότι το υγρό που παράγεται από τα επιθηλιακά κύτταρα SST διατηρεί το σπέρμα στον αυλό σε αντίθετη (ρεολογική) κατεύθυνση.
Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να ξεπεραστούν τα προβλήματα παρατήρησης της κινητικότητας των σπερματοζωαρίων στη σάλπιγγα και να αποφευχθούν οι δυσκολίες μελέτης της ρεολογίας και της συμπεριφοράς των σπερματοζωαρίων σε ένα δυναμικό περιβάλλον.Χρησιμοποιήθηκε μια μικρορευστοποιητική συσκευή που δημιουργεί υδροστατική πίεση για την προσομοίωση της κινητικότητας του σπέρματος στα γεννητικά όργανα ενός κοτόπουλου.
Όταν μια σταγόνα ενός αραιωμένου δείγματος σπέρματος (1:40) φορτώθηκε στη συσκευή μικροκαναλιού, μπορούσαν να αναγνωριστούν δύο τύποι κινητικότητας σπέρματος (απομονωμένο σπέρμα και δεσμευμένο σπέρμα).Επιπλέον, τα σπερματοζωάρια έτειναν να κολυμπούν αντίθετα με το ρεύμα (θετική ρεολογία, βίντεο 1, 2). Αν και οι δέσμες σπερματοζωαρίων είχαν χαμηλότερη ταχύτητα από αυτή των μοναχικών σπερματοζωαρίων (p < 0,001), αύξησαν το ποσοστό των σπερματοζωαρίων που εμφανίζουν θετική ρεοταξία (p < 0,001, Πίνακας 2). Αν και οι δέσμες σπερματοζωαρίων είχαν χαμηλότερη ταχύτητα από αυτή των μοναχικών σπερματοζωαρίων (p < 0,001), αύξησαν το ποσοστό των σπερματοζωαρίων που εμφανίζουν θετική ρεοταξία (p < 0,001, Πίνακας 2). Хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001). Αν και οι δέσμες σπερματοζωαρίων είχαν χαμηλότερη ταχύτητα από αυτή των απλών σπερματοζωαρίων (p < 0,001), αύξησαν το ποσοστό των σπερματοζωαρίων που εμφανίζουν θετική ρεοταξία (p < 0,001, Πίνακας 2).尽管精子束的速度低于孤独精子的速度（p < 0,001），但它们增加了显独精子的速度（p < 0,001），但它们增加了显独精子的速度（p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 显独 的 速度 （p分比 (p <0,001 ； 2……………………………………..) Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов со положительной реологией (p < 0,001; Πίνακας 2). Αν και η ταχύτητα των δεσμίδων σπέρματος ήταν χαμηλότερη από αυτή των απλών σπερματοζωαρίων (p < 0,001), αύξησαν το ποσοστό των σπερματοζωαρίων με θετική ρεολογία (p < 0,001, Πίνακας 2).Η θετική ρεολογία για μεμονωμένα σπερματοζωάρια και τούφες υπολογίζεται σε περίπου 53% και 85%, αντίστοιχα.
Έχει παρατηρηθεί ότι τα σπερματοζωάρια των κοτόπουλων sharkasi αμέσως μετά την εκσπερμάτιση σχηματίζουν γραμμικές δέσμες, αποτελούμενες από δεκάδες άτομα.Αυτές οι τούφες αυξάνουν σε μήκος και πάχος με την πάροδο του χρόνου και μπορεί να παραμείνουν in vitro για αρκετές ώρες πριν διαλυθούν (βίντεο 3).Αυτές οι νηματοειδείς δέσμες έχουν σχήμα σπερματοζωαρίων έχιδνας που σχηματίζονται στο τέλος της επιδιδυμίδας.Το σπέρμα κότας Sharkashi έχει βρεθεί ότι έχει υψηλή τάση να συγκολλάται και να σχηματίζει μια δικτυωτή δέσμη σε λιγότερο από ένα λεπτό μετά τη συλλογή.Αυτές οι δοκοί είναι δυναμικές και ικανές να κολλήσουν σε οποιονδήποτε κοντινό τοίχο ή στατικά αντικείμενα.Αν και οι δέσμες σπερματοζωαρίων μειώνουν την ταχύτητα των σπερματοζωαρίων, είναι σαφές ότι μακροσκοπικά αυξάνουν τη γραμμικότητά τους.Το μήκος των δεσμίδων ποικίλλει ανάλογα με τον αριθμό των σπερματοζωαρίων που συλλέγονται σε δέσμες.Απομονώθηκαν δύο μέρη της δέσμης: το αρχικό τμήμα, συμπεριλαμβανομένης της ελεύθερης κεφαλής του συγκολλημένου σπέρματος, και το τερματικό τμήμα, συμπεριλαμβανομένης της ουράς και ολόκληρου του περιφερικού άκρου του σπέρματος.Με τη χρήση κάμερας υψηλής ταχύτητας (950 fps), παρατηρήθηκαν ελεύθερες κεφαλές συγκολλημένων σπερματοζωαρίων στο αρχικό τμήμα της δέσμης, υπεύθυνες για την κίνηση της δέσμης λόγω της ταλαντευτικής τους κίνησης, σύροντας τις υπόλοιπες μέσα στη δέσμη με ελικοειδή κίνηση (Βίντεο 4).Ωστόσο, σε μακριές τούφες, έχει παρατηρηθεί ότι μερικές ελεύθερες κεφαλές σπερματοζωαρίων προσκολλημένες στο σώμα και το τελικό τμήμα της τούφας λειτουργούν ως πτερύγια για να βοηθήσουν στην προώθηση της τούφας.
Ενώ σε αργή ροή υγρού, οι δέσμες σπερματοζωαρίων κινούνται παράλληλα μεταξύ τους, ωστόσο, αρχίζουν να επικαλύπτονται και να κολλάνε σε οτιδήποτε είναι ακίνητο, έτσι ώστε να μην ξεπλυθούν από τη ροή του ρεύματος καθώς αυξάνεται η ταχύτητα ροής.Οι δέσμες σχηματίζονται όταν μια χούφτα σπερματοζωάρια πλησιάζουν το ένα το άλλο, αρχίζουν να κινούνται συγχρονισμένα και τυλίγονται το ένα γύρω από το άλλο και στη συνέχεια κολλάνε σε μια κολλώδη ουσία.Τα σχήματα 1 και 2 δείχνουν πώς τα σπερματοζωάρια πλησιάζουν το ένα το άλλο, σχηματίζοντας μια ένωση καθώς οι ουρές τυλίγονται η μία γύρω από την άλλη.
Οι ερευνητές εφάρμοσαν υδροστατική πίεση για να δημιουργήσουν ροή υγρού σε ένα μικροκανάλι για να μελετήσουν τη ρεολογία του σπέρματος.Χρησιμοποιήθηκε ένα μικροκανάλι με μέγεθος 200 μm χ 20 μm (Β χ Υ) και μήκος 3,6 μm.Χρησιμοποιήστε μικροκανάλια μεταξύ των δοχείων με σύριγγες τοποθετημένες στα άκρα.Χρώμα τροφίμων χρησιμοποιήθηκε για να κάνει τα κανάλια πιο ορατά.
Δέστε τα καλώδια διασύνδεσης και τα αξεσουάρ στον τοίχο.Το βίντεο τραβήχτηκε με μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης.Με κάθε εικόνα, παρουσιάζονται μικροσκοπία αντίθεσης φάσης και εικόνες χαρτογράφησης.(Α) Η σύνδεση μεταξύ δύο ρευμάτων αντιστέκεται στη ροή λόγω ελικοειδή κίνηση (κόκκινο βέλος).(Β) Η σύνδεση μεταξύ της δέσμης σωλήνα και του τοιχώματος του καναλιού (κόκκινα βέλη), ταυτόχρονα συνδέονται με δύο άλλες δέσμες (κίτρινα βέλη).(Γ) Οι δέσμες σπερματοζωαρίων στο μικρορευστο κανάλι αρχίζουν να συνδέονται μεταξύ τους (κόκκινα βέλη), σχηματίζοντας ένα πλέγμα από δέσμες σπέρματος.(Δ) Σχηματισμός δικτύου δεσμίδων σπέρματος.
Όταν μια σταγόνα αραιωμένου σπέρματος φορτώθηκε στη μικρορευστοποιημένη συσκευή και δημιουργήθηκε μια ροή, η δέσμη του σπέρματος παρατηρήθηκε να κινείται αντίθετα προς την κατεύθυνση της ροής.Οι δέσμες εφαρμόζουν άνετα στα τοιχώματα των μικροκαναλιών και οι ελεύθερες κεφαλές στο αρχικό τμήμα των δεσμών εφαρμόζουν σφιχτά πάνω τους (βίντεο 5).Επίσης κολλάνε σε οποιαδήποτε ακίνητα σωματίδια στο πέρασμά τους, όπως συντρίμμια, για να αντισταθούν στο να παρασυρθούν από το ρεύμα.Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι τούφες γίνονται μακριά νήματα παγιδεύοντας άλλα μεμονωμένα σπερματοζωάρια και μικρότερες τούφες (Βίντεο 6).Καθώς η ροή αρχίζει να επιβραδύνεται, μεγάλες γραμμές σπέρματος αρχίζουν να σχηματίζουν ένα δίκτυο γραμμών σπέρματος (Βίντεο 7, Εικόνα 2).
Σε υψηλή ταχύτητα ροής (V > 33 µm/s), οι σπειροειδείς κινήσεις των νημάτων αυξάνονται ως μια προσπάθεια να συλληφθούν πολλές μεμονωμένες δέσμες που σχηματίζουν σπέρμα που αντιστέκονται καλύτερα στη δύναμη παρασύρσεως της ροής. Σε υψηλή ταχύτητα ροής (V > 33 µm/s), οι σπειροειδείς κινήσεις των νημάτων αυξάνονται ως μια προσπάθεια να συλληφθούν πολλές μεμονωμένες δέσμες που σχηματίζουν σπέρμα που αντιστέκονται καλύτερα στη δύναμη παρασύρσεως της ροής. При высокой скорости потока (V > 33 μ.κ.μ./σ) . Σε υψηλούς ρυθμούς ροής (V > 33 μm/s), οι ελικοειδείς κινήσεις των κλώνων αυξάνονται καθώς προσπαθούν να πιάσουν πολλά μεμονωμένα σπερματοζωάρια που σχηματίζουν δέσμες που είναι καλύτερα σε θέση να αντισταθούν στη δύναμη μετατόπισης της ροής.在高流速(V > 33 µm/s)地抵抗流动的漂移力.在 高 流速 (v> 33 μm/s) 时 ， 的 螺旋 运动 增加 以 试图 许多 形成 束地 抵抗 的 漂移力……………. При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/σ) спиральное движение нитей увеличивается в попытке захватить множество отдельных сперматозоидов, образующих путочки, чтобый движение ный увеличивается в попытке захватить множество отдельных сперматозоидов, образующих путочки, чтобыщих путочки, т. Σε υψηλούς ρυθμούς ροής (V > 33 μm/s), η ελικοειδής κίνηση των νηματίων αυξάνεται σε μια προσπάθεια σύλληψης πολλών μεμονωμένων σπερματοζωαρίων που σχηματίζουν δέσμες για να αντισταθούν καλύτερα στις δυνάμεις μετατόπισης της ροής.Προσπάθησαν επίσης να συνδέσουν μικροκανάλια στα πλευρικά τοιχώματα.
Οι δέσμες σπερματοζωαρίων ταυτοποιήθηκαν ως συστάδες κεφαλών σπερματοζωαρίων και κατσαρών ουρών με χρήση μικροσκοπίου φωτός (LM).Οι δέσμες σπερματοζωαρίων με διάφορα συσσωματώματα έχουν επίσης αναγνωριστεί ως συνεστραμμένες κεφαλές και συσσωματώματα μαστιγίων, πολλαπλές συγχωνευμένες ουρές σπέρματος, κεφαλές σπέρματος προσαρτημένες σε μια ουρά και κεφαλές σπέρματος με λυγισμένους πυρήνες ως πολλαπλοί συντηγμένοι πυρήνες.ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM).Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) έδειξε ότι οι δέσμες σπερματοζωαρίων ήταν επενδυμένα συσσωματώματα κεφαλών σπερματοζωαρίων και τα συσσωματώματα σπερματοζωαρίων έδειξαν ένα προσκολλημένο δίκτυο τυλιγμένων ουρών.
Η μορφολογία και η υπερδομή των σπερματοζωαρίων, ο σχηματισμός δεσμίδων σπερματοζωαρίων μελετήθηκαν χρησιμοποιώντας μικροσκοπία φωτός (μισό τμήμα), ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης (TEM), τα επιχρίσματα σπέρματος χρωματίστηκαν με πορτοκαλί ακριδίνης και εξετάστηκαν χρησιμοποιώντας μικροσκοπία epifluorec.
Η χρώση του επιχρίσματος σπέρματος με πορτοκαλί ακριδίνης (Εικ. 3Β) έδειξε ότι οι κεφαλές των σπερματοζωαρίων ήταν κολλημένες μεταξύ τους και καλυμμένες με εκκριτικό υλικό, το οποίο οδήγησε στο σχηματισμό μεγάλων τούφων (Εικ. 3Δ).Οι δέσμες σπερματοζωαρίων αποτελούνταν από συσσωματώματα σπέρματος με ένα δίκτυο συνδεδεμένων ουρών (Εικ. 4Α-Γ).Οι δέσμες σπερματοζωαρίων αποτελούνται από τις ουρές πολλών σπερματοζωαρίων κολλημένων μεταξύ τους (Εικ. 4D).Τα μυστικά (Εικ. 4Ε, ΣΤ) κάλυπταν τις κεφαλές των δεσμίδων σπερματοζωαρίων.
Σχηματισμός της δέσμης των σπερματοζωαρίων Χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης και επιχρίσματα σπέρματος βαμμένα με πορτοκαλί ακριδίνης, έδειξε ότι οι κεφαλές των σπερματοζωαρίων κολλούν μεταξύ τους.(Α) Ο πρώιμος σχηματισμός θυσάνων σπέρματος ξεκινά με ένα σπέρμα (λευκό κύκλο) και τρία σπερματοζωάρια (κίτρινο κύκλο), με τη σπείρα να ξεκινά από την ουρά και να τελειώνει στο κεφάλι.(Β) Φωτομικρογραφία επιχρίσματος σπέρματος βαμμένου με πορτοκαλί ακριδίνης που δείχνει προσκολλημένες κεφαλές σπέρματος (βέλη).Η εκκένωση καλύπτει την κεφαλή(ες).Μεγέθυνση × 1000. (C) Ανάπτυξη μεγάλης δέσμης που μεταφέρεται μέσω ροής σε μικρορευστικό κανάλι (με χρήση κάμερας υψηλής ταχύτητας στα 950 fps).(Δ) Μικρογραφία επιχρίσματος σπέρματος βαμμένου με πορτοκαλί ακριδίνης που δείχνει μεγάλες τούφες (βέλη).Μεγέθυνση: ×200.
Ηλεκτρονική μικρογραφία σάρωσης μιας δέσμης σπερματοζωαρίων και ενός επιχρίσματος σπέρματος χρωματισμένο με πορτοκαλί ακριδίνης.(A, B, D, E) είναι ψηφιακές έγχρωμες ηλεκτρονιακές μικρογραφίες σάρωσης σπερματοζωαρίων και τα C και F είναι μικρογραφίες επιχρισμάτων σπερματοζωαρίων βαμμένων με πορτοκαλί ακριδίνης που δείχνουν προσκόλληση πολλαπλών σπερματοζωαρίων που τυλίγουν τον ουραίο ιστό.(AC) Τα συσσωματώματα σπέρματος εμφανίζονται ως ένα δίκτυο προσκολλημένων ουρών (βέλη).(Δ) Προσκόλληση πολλών σπερματοζωαρίων (με κολλητική ουσία, ροζ περίγραμμα, βέλος) που τυλίγονται γύρω από την ουρά.(Ε και ΣΤ) Συσσωματώματα κεφαλής σπέρματος (pointers) καλυμμένα με συγκολλητικό υλικό (pointers).Τα σπερματοζωάρια σχημάτισαν δέσμες με αρκετές δομές που μοιάζουν με δίνη (F).(C) ×400 και (F) ×200 μεγεθύνσεις.
Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης, βρήκαμε ότι οι δέσμες σπερματοζωαρίων είχαν προσαρτημένες ουρές (Εικ. 6Α, Γ), κεφαλές προσαρτημένες σε ουρές (Εικ. 6Β) ή κεφαλές προσαρτημένες σε ουρές (Εικ. 6Δ).Οι κεφαλές των σπερματοζωαρίων στη δέσμη είναι καμπύλες, παρουσιάζοντας στην ενότητα δύο πυρηνικές περιοχές (Εικ. 6D).Στη δέσμη τομής, τα σπερματοζωάρια είχαν μια στριμμένη κεφαλή με δύο πυρηνικές περιοχές και πολλαπλές μαστιγιακές περιοχές (Εικ. 5Α).
Ψηφιακή έγχρωμη ηλεκτρονική μικρογραφία που δείχνει τις συνδετικές ουρές στη δέσμη του σπέρματος και το συγκολλητικό υλικό που συνδέει τις κεφαλές του σπέρματος.(Α) Προσκολλημένη ουρά μεγάλου αριθμού σπερματοζωαρίων.Παρατηρήστε πώς φαίνεται η ουρά τόσο σε πορτραίτο (βέλος) όσο και σε οριζόντια (βέλος) προβολές.(Β) Η κεφαλή (βέλος) του σπέρματος συνδέεται με την ουρά (βέλος).(Γ) Αρκετές ουρές σπέρματος (βέλη) συνδέονται.(Δ) Το υλικό συγκόλλησης (AS, μπλε) συνδέει τέσσερις κεφαλές σπέρματος (μωβ).
Χρησιμοποιήθηκε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης για την ανίχνευση κεφαλών σπέρματος σε δέσμες σπέρματος καλυμμένες με εκκρίσεις ή μεμβράνες (Εικόνα 6Β), υποδεικνύοντας ότι οι δέσμες σπέρματος ήταν αγκυρωμένες από εξωκυτταρικό υλικό.Το συγκολλημένο υλικό συγκεντρώθηκε στην κεφαλή του σπέρματος (συγκρότημα που μοιάζει με κεφαλή μέδουσας· Εικ. 5Β) και επεκτάθηκε περιφερικά, δίνοντας μια λαμπερή κίτρινη εμφάνιση κάτω από μικροσκόπιο φθορισμού όταν χρωματίστηκε με πορτοκαλί ακριδίνης (Εικ. 6C).Αυτή η ουσία είναι καθαρά ορατή στο μικροσκόπιο σάρωσης και θεωρείται συνδετικό.Ημι-λεπτές τομές (Εικ. 5C) και επιχρίσματα σπέρματος βαμμένα με πορτοκαλί ακριδίνης έδειξαν δέσμες σπέρματος που περιείχαν πυκνά συσσωρευμένες κεφαλές και κατσαρές ουρές (Εικ. 5D).
Διάφορες μικροφωτογραφίες που δείχνουν συσσώρευση κεφαλών σπέρματος και διπλωμένες ουρές χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους.(Α) Ηλεκτρονική μικρογραφία διατομής ψηφιακής έγχρωμης μετάδοσης μιας δέσμης σπερματοζωαρίων που δείχνει μια περιελιγμένη κεφαλή σπέρματος με έναν πυρήνα δύο μερών (μπλε) και πολλά μαστιγιακά μέρη (πράσινο).(Β) Ηλεκτρονική μικρογραφία ψηφιακής έγχρωμης σάρωσης που δείχνει ένα σύμπλεγμα κεφαλών σπέρματος που μοιάζουν με μέδουσες (βέλη) που φαίνεται να καλύπτονται.(Γ) Ημι-λεπτή τομή που δείχνει συγκεντρωμένες κεφαλές σπέρματος (βέλη) και κατσαρές ουρές (βέλη).(Δ) Μικρογραφία επιχρίσματος σπέρματος βαμμένη με πορτοκαλί ακριδίνης που δείχνει συσσωματώματα κεφαλών σπέρματος (βέλη) και κυρτωμένες προσκολλημένες ουρές (βέλη).Σημειώστε ότι μια κολλώδης ουσία (S) καλύπτει την κεφαλή του σπερματοζωαρίου.(D) × 1000 μεγέθυνση.
Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (Εικ. 7Α), σημειώθηκε επίσης ότι οι κεφαλές των σπερματοζωαρίων ήταν συστραμμένες και οι πυρήνες είχαν σπειροειδές σχήμα, όπως επιβεβαιώθηκε από επιχρίσματα σπέρματος που χρωματίστηκαν με πορτοκαλί ακριδίνης και εξετάστηκαν χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο φθορισμού (Εικ. 7Β).
(Α) Ηλεκτρονική μικρογραφία ψηφιακής μετάδοσης χρώματος και (Β) Επίχρισμα σπερματοζωαρίων με πορτοκαλί χρωματισμό Ακριδίνης που δείχνει τυλιγμένες κεφαλές και προσάρτηση κεφαλών και ουρών σπέρματος (βέλη).(Β) × 1000 μεγέθυνση.
Ένα ενδιαφέρον εύρημα είναι ότι το σπέρμα του Sharkazi συσσωματώνεται για να σχηματίσει κινητές νηματοειδείς δέσμες.Οι ιδιότητες αυτών των δεσμών μας επιτρέπουν να κατανοήσουμε τον πιθανό ρόλο τους στην απορρόφηση και αποθήκευση των σπερματοζωαρίων στο SST.
Μετά το ζευγάρωμα, το σπέρμα εισέρχεται στον κόλπο και υφίσταται μια έντονη διαδικασία επιλογής, με αποτέλεσμα μόνο περιορισμένος αριθμός σπερματοζωαρίων να εισέρχεται στο SST15,16.Μέχρι σήμερα, οι μηχανισμοί με τους οποίους το σπέρμα εισέρχεται και εξέρχεται από το SST είναι ασαφείς.Στα πουλερικά, τα σπερματοζωάρια αποθηκεύονται στο SST για εκτεταμένη περίοδο 2 έως 10 εβδομάδων, ανάλογα με το είδος6.Παραμένει διαμάχη σχετικά με την κατάσταση του σπέρματος κατά την αποθήκευση στο SST.Είναι σε κίνηση ή σε ηρεμία;Με άλλα λόγια, πώς τα σπερματοζωάρια διατηρούν τη θέση τους στο SST για τόσο καιρό;
Ο Forman4 πρότεινε ότι η παραμονή και η εξώθηση του SST θα μπορούσαν να εξηγηθούν από την άποψη της κινητικότητας του σπέρματος.Οι συγγραφείς υποθέτουν ότι τα σπερματοζωάρια διατηρούν τη θέση τους κολυμπώντας ενάντια στη ροή υγρού που δημιουργείται από το επιθήλιο SST και ότι τα σπερματοζωάρια εκτοξεύονται από το SST όταν η ταχύτητά τους πέσει κάτω από το σημείο στο οποίο αρχίζουν να κινούνται προς τα πίσω λόγω έλλειψης ενέργειας.Ο Zaniboni5 επιβεβαίωσε την παρουσία των ακουαπορινών 2, 3 και 9 στο κορυφαίο τμήμα των επιθηλιακών κυττάρων SST, τα οποία μπορεί έμμεσα να υποστηρίζουν το μοντέλο αποθήκευσης σπέρματος του Foreman.Στην τρέχουσα μελέτη, διαπιστώσαμε ότι σχεδόν τα μισά από τα σπερματοζωάρια του Sharkashi εμφανίζουν θετική ρεολογία στο ρέον υγρό και ότι οι συγκολλημένες δέσμες σπερματοζωαρίων αυξάνουν τον αριθμό των σπερματοζωαρίων που εμφανίζουν θετική ρεολογία, αν και η συγκόλληση τα επιβραδύνει.Το πώς τα σπερματοζωάρια ταξιδεύουν στη σάλπιγγα του πουλιού στη θέση γονιμοποίησης δεν είναι πλήρως κατανοητό.Στα θηλαστικά, το ωοθυλακικό υγρό χημειοέλκει τα σπερματοζωάρια.Ωστόσο, τα χημειοελκτικά πιστεύεται ότι κατευθύνουν τα σπερματοζωάρια να προσεγγίσουν μεγάλες αποστάσεις7.Επομένως, άλλοι μηχανισμοί είναι υπεύθυνοι για τη μεταφορά του σπέρματος.Η ικανότητα του σπέρματος να προσανατολίζεται και να ρέει ενάντια στο υγρό της σάλπιγγας που απελευθερώνεται μετά το ζευγάρωμα έχει αναφερθεί ότι είναι ένας σημαντικός παράγοντας στη στόχευση του σπέρματος σε ποντίκια.Ο Parker 17 πρότεινε ότι τα σπερματοζωάρια διασχίζουν τους ωαγωγούς κολυμπώντας ενάντια στο ακτινωτό ρεύμα στα πουλιά και τα ερπετά.Αν και δεν έχει αποδειχθεί πειραματικά σε πτηνά, ο Adolphi18 ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε ότι το σπέρμα πτηνών δίνει θετικά αποτελέσματα όταν δημιουργείται ένα λεπτό στρώμα υγρού μεταξύ μιας καλυπτρίδας και της πλάκας με μια λωρίδα διηθητικού χαρτιού.Ρεολογία.Οι Hino και Yanagimachi [19] τοποθέτησαν ένα σύμπλεγμα ωοθηκών-σωλήνων-μήτρας ποντικού σε έναν δακτύλιο αιμάτωσης και έγχυσαν 1 μl μελάνης στον ισθμό για να οπτικοποιήσουν τη ροή υγρού στις σάλπιγγες.Παρατήρησαν μια πολύ ενεργή κίνηση συστολής και χαλάρωσης στη σάλπιγγα, στην οποία όλες οι μπάλες μελανιού κινούνταν σταθερά προς την αμπούλα της σάλπιγγας.Οι συγγραφείς τονίζουν τη σημασία της ροής του σαλπιγγικού υγρού από τις κάτω προς τις άνω σάλπιγγες για την ανύψωση και τη γονιμοποίηση του σπέρματος.Ο Brillard20 ανέφερε ότι στα κοτόπουλα και τις γαλοπούλες, τα σπερματοζωάρια μεταναστεύουν με ενεργή κίνηση από την κολπική είσοδο, όπου αποθηκεύονται, στη μητροκολπική συμβολή, όπου αποθηκεύονται.Ωστόσο, αυτή η κίνηση δεν απαιτείται μεταξύ της μητροκολπικής συμβολής και του υποβάθρου επειδή τα σπερματοζωάρια μεταφέρονται με παθητική μετατόπιση.Γνωρίζοντας αυτές τις προηγούμενες συστάσεις και τα αποτελέσματα που προέκυψαν στην τρέχουσα μελέτη, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η ικανότητα των σπερματοζωαρίων να κινούνται ανάντη (ρεολογία) είναι μία από τις ιδιότητες στις οποίες βασίζεται η διαδικασία επιλογής.Αυτό καθορίζει τη διέλευση των σπερματοζωαρίων μέσω του κόλπου και την είσοδό τους στο CCT για αποθήκευση.Όπως πρότεινε ο Forman4, αυτό μπορεί επίσης να διευκολύνει τη διαδικασία εισόδου των σπερματοζωαρίων στο SST και τον βιότοπό του για ένα χρονικό διάστημα και στη συνέχεια εξόδου όταν η ταχύτητά τους αρχίζει να επιβραδύνεται.
Από την άλλη πλευρά, οι Matsuzaki και Sasanami 21 πρότειναν ότι τα σπερματοζωάρια των πτηνών υφίστανται αλλαγές κινητικότητας από λήθαργο σε κινητικότητα στις αρσενικές και θηλυκές αναπαραγωγικές οδούς.Η αναστολή της μόνιμης κινητικότητας του σπέρματος στο SST έχει προταθεί για να εξηγήσει τον μακρύ χρόνο αποθήκευσης του σπέρματος και στη συνέχεια την αναζωογόνηση μετά την έξοδο από το SST.Υπό υποξικές συνθήκες, οι Matsuzaki et al.1 ανέφερε υψηλή παραγωγή και απελευθέρωση γαλακτικού στο SST, που μπορεί να οδηγήσει σε αναστολή της κινητικότητας του μόνιμου σπέρματος.Σε αυτή την περίπτωση, η σημασία της ρεολογίας του σπέρματος αντανακλάται στην επιλογή και απορρόφηση των σπερματοζωαρίων και όχι στην αποθήκευση τους.
Το μοτίβο συγκόλλησης σπέρματος θεωρείται μια εύλογη εξήγηση για τη μακρά περίοδο αποθήκευσης του σπέρματος στο SST, καθώς αυτό είναι ένα κοινό πρότυπο κατακράτησης σπέρματος στα πουλερικά2,22,23.Bakst et al.2 παρατήρησαν ότι τα περισσότερα σπερματοζωάρια προσκολλήθηκαν το ένα στο άλλο, σχηματίζοντας δεσμευτικά συσσωματώματα, και τα μεμονωμένα σπερματοζωάρια σπάνια βρέθηκαν στο CCM ορτυκιού.Από την άλλη πλευρά, οι Wen et al.24 παρατήρησαν περισσότερα διάσπαρτα σπερματοζωάρια και λιγότερες τούφες σπερματοζωαρίων στον αυλό SST στα κοτόπουλα.Με βάση αυτές τις παρατηρήσεις, μπορεί να υποτεθεί ότι η τάση για συγκόλληση σπέρματος διαφέρει μεταξύ των πτηνών και μεταξύ των σπερματοζωαρίων στο ίδιο εκσπερμάτισμα.Επιπλέον, οι Van Krey et al.9 πρότεινε ότι η τυχαία διάσταση των συγκολλημένων σπερματοζωαρίων είναι υπεύθυνη για τη σταδιακή διείσδυση των σπερματοζωαρίων στον αυλό της σάλπιγγας.Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, τα σπερματοζωάρια με χαμηλότερη ικανότητα συγκόλλησης θα πρέπει πρώτα να αποβληθούν από το SST.Σε αυτό το πλαίσιο, η ικανότητα των σπερματοζωαρίων να συγκολλούνται μπορεί να είναι ένας παράγοντας που επηρεάζει το αποτέλεσμα του ανταγωνισμού σπέρματος σε βρώμικα πτηνά.Επιπλέον, όσο περισσότερο διαχωρίζεται το συγκολλημένο σπέρμα, τόσο περισσότερο διατηρείται η γονιμότητα.
Αν και η συσσώρευση και η συσσώρευση σπερματοζωαρίων σε δέσμες έχουν παρατηρηθεί σε αρκετές μελέτες2,22,24, δεν έχουν περιγραφεί λεπτομερώς λόγω της πολυπλοκότητας της κινηματικής τους παρατήρησης εντός του SST.Έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες για τη μελέτη της συγκόλλησης σπέρματος in vitro.Παρατηρήθηκε εκτεταμένη αλλά παροδική συσσωμάτωση όταν αφαιρέθηκε το λεπτό σύρμα από την κρεμαμένη σταγόνα σπόρων.Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι μια επιμήκης φυσαλίδα προεξέχει από την πτώση, μιμούμενη τον σπερματικό αδένα.Λόγω περιορισμών 3D και σύντομων χρόνων στεγνώματος στάγδην, ολόκληρο το μπλοκ γρήγορα ερήμωσε9.Στην τρέχουσα μελέτη, χρησιμοποιώντας κοτόπουλα Sharkashi και μικρορευστοποιημένα τσιπ, μπορέσαμε να περιγράψουμε πώς σχηματίζονται αυτές οι τούφες και πώς κινούνται.Οι δέσμες σπέρματος σχηματίστηκαν αμέσως μετά τη συλλογή του σπέρματος και βρέθηκαν να κινούνται σε μια σπείρα, εμφανίζοντας θετική ρεολογία όταν υπάρχουν στη ροή.Επιπλέον, όταν παρατηρηθεί μακροσκοπικά, οι δέσμες σπέρματος έχουν παρατηρηθεί ότι αυξάνουν τη γραμμικότητα της κινητικότητας σε σύγκριση με μεμονωμένα σπερματοζωάρια.Αυτό υποδηλώνει ότι η συγκόλληση σπέρματος μπορεί να συμβεί πριν από τη διείσδυση του SST και ότι η παραγωγή σπέρματος δεν περιορίζεται σε μια μικρή περιοχή λόγω του στρες, όπως προτάθηκε προηγουμένως (Tingari και Lake12).Κατά τον σχηματισμό της τούφας, τα σπερματοζωάρια κολυμπούν συγχρονισμένα μέχρι να σχηματίσουν μια ένωση, μετά οι ουρές τους τυλίγονται η μία γύρω από την άλλη και η κεφαλή του σπερματοζωαρίου παραμένει ελεύθερη, αλλά η ουρά και το περιφερικό τμήμα του σπερματοζωαρίου κολλάνε μεταξύ τους με μια κολλώδη ουσία.Επομένως, η ελεύθερη κεφαλή του συνδέσμου είναι υπεύθυνη για την κίνηση, σύροντας τον υπόλοιπο σύνδεσμο.Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης των δεσμίδων σπέρματος έδειξε προσκολλημένες κεφαλές σπέρματος καλυμμένες με πολύ κολλώδες υλικό, υποδηλώνοντας ότι οι κεφαλές σπέρματος ήταν συνδεδεμένες σε δέσμες ανάπαυσης, κάτι που μπορεί να συνέβη αφού έφτασαν στη θέση αποθήκευσης (SST).
Όταν ένα επίχρισμα σπέρματος χρωματίζεται με πορτοκαλί ακριδίνης, μπορεί να φανεί εξωκυτταρικό συγκολλητικό υλικό γύρω από τα σπερματοζωάρια κάτω από ένα μικροσκόπιο φθορισμού.Αυτή η ουσία επιτρέπει στις δεσμίδες του σπέρματος να προσκολλώνται και να προσκολλώνται σε οποιεσδήποτε περιβάλλοντες επιφάνειες ή σωματίδια, έτσι ώστε να μην παρασύρονται με την περιβάλλουσα ροή.Έτσι, οι παρατηρήσεις μας δείχνουν το ρόλο της προσκόλλησης των σπερματοζωαρίων με τη μορφή κινητών δεσμίδων.Η ικανότητά τους να κολυμπούν ενάντια στο ρεύμα και να προσκολλώνται σε κοντινές επιφάνειες επιτρέπει στο σπέρμα να παραμείνει περισσότερο στο SST.
Ο Rothschild25 χρησιμοποίησε μια κάμερα αιμοκυτταρομετρίας για να μελετήσει την αιωρούμενη κατανομή του σπέρματος βοοειδών σε μια σταγόνα αιωρήματος, λαμβάνοντας φωτομικρογραφίες μέσω μιας κάμερας με κατακόρυφο και οριζόντιο οπτικό άξονα του μικροσκοπίου.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα σπερματοζωάρια έλκονταν στην επιφάνεια του θαλάμου.Οι συγγραφείς προτείνουν ότι μπορεί να υπάρχουν υδροδυναμικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ του σπέρματος και της επιφάνειας.Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, μαζί με την ικανότητα του σπέρματος νεοσσών Sharkashi να σχηματίζει κολλώδεις τούφες, μπορεί να αυξήσει την πιθανότητα το σπέρμα να προσκολληθεί στον τοίχο SST και να αποθηκευτεί για μεγάλες χρονικές περιόδους.
Οι Bccetti και Afzeliu26 ανέφεραν ότι ο γλυκοκάλυκας του σπέρματος απαιτείται για την αναγνώριση γαμετών και τη συγκόλληση.Ο Forman10 παρατήρησε ότι η υδρόλυση των α-γλυκοσιδικών δεσμών σε επικαλύψεις γλυκοπρωτεΐνης-γλυκολιπιδίου με επεξεργασία σπέρματος πτηνών με νευραμινιδάση είχε ως αποτέλεσμα μειωμένη γονιμότητα χωρίς να επηρεάζει την κινητικότητα του σπέρματος.Οι συγγραφείς προτείνουν ότι η επίδραση της νευραμινιδάσης στον γλυκοκάλυκα βλάπτει τη δέσμευση του σπέρματος στη μήτρα-κολπική συμβολή, μειώνοντας έτσι τη γονιμότητα.Οι παρατηρήσεις τους δεν μπορούν να αγνοήσουν την πιθανότητα ότι η θεραπεία με νευραμινιδάση μπορεί να μειώσει την αναγνώριση του σπέρματος και των ωαρίων.Οι Forman και Engel10 βρήκαν ότι η γονιμότητα μειώθηκε όταν οι όρνιθες γονιμοποιήθηκαν ενδοκολπικά με σπέρμα που υποβλήθηκε σε θεραπεία με νευραμινιδάση.Ωστόσο, η εξωσωματική γονιμοποίηση με σπέρμα που είχε υποβληθεί σε θεραπεία με νευραμινιδάση δεν επηρέασε τη γονιμότητα σε σύγκριση με τα κοτόπουλα ελέγχου.Οι συγγραφείς κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι αλλαγές στην επικάλυψη γλυκοπρωτεΐνης-γλυκολιπιδίου γύρω από τη μεμβράνη του σπέρματος μείωσαν την ικανότητα του σπερματοζωαρίου να γονιμοποιηθεί, μειώνοντας τη δέσμευση του σπέρματος στη μητροκολπική ένωση, η οποία με τη σειρά της αύξησε την απώλεια σπέρματος λόγω της ταχύτητας της μήτρας, αλλά και της κολπικής μετάδοσης.
Στις γαλοπούλες Bakst και Bauchan 11 βρήκαν μικρά κυστίδια και θραύσματα μεμβράνης στον αυλό του SST και παρατήρησαν ότι μερικά από αυτά τα κοκκία είχαν συγχωνευθεί με τη μεμβράνη του σπέρματος.Οι συγγραφείς προτείνουν ότι αυτές οι σχέσεις μπορεί να συμβάλλουν στη μακροχρόνια αποθήκευση των σπερματοζωαρίων στο SST.Ωστόσο, οι ερευνητές δεν διευκρίνισαν την πηγή αυτών των σωματιδίων, εάν εκκρίνονται από επιθηλιακά κύτταρα CCT, παράγονται και εκκρίνονται από το ανδρικό αναπαραγωγικό σύστημα ή παράγονται από το ίδιο το σπέρμα.Επίσης, αυτά τα σωματίδια είναι υπεύθυνα για τη συγκόλληση.Οι Grützner et al27 ανέφεραν ότι τα επιδιδυμικά επιθηλιακά κύτταρα παράγουν και εκκρίνουν μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη που απαιτείται για το σχηματισμό σπερματοδόχων οδών με ένα πόρο.Οι συγγραφείς αναφέρουν επίσης ότι η διασπορά αυτών των δεσμών εξαρτάται από την αλληλεπίδραση των επιδιδυμικών πρωτεϊνών.Οι Nixon et al28 διαπίστωσαν ότι τα εξαρτήματα εκκρίνουν μια πρωτεΐνη, την όξινη οστεονεκτίνη πλούσια σε κυστεΐνη.Το SPARC εμπλέκεται στον σχηματισμό σπερματοζωαρίων σε έχιδνες και πλατύπους με κοντό ράμφος.Η διασπορά αυτών των δεσμών σχετίζεται με την απώλεια αυτής της πρωτεΐνης.
Στην τρέχουσα μελέτη, η υπερδομική ανάλυση με χρήση ηλεκτρονικής μικροσκοπίας έδειξε ότι τα σπερματοζωάρια προσκολλήθηκαν σε μεγάλη ποσότητα πυκνού υλικού.Αυτές οι ουσίες πιστεύεται ότι είναι υπεύθυνες για τη συγκόλληση που συμπυκνώνεται μεταξύ και γύρω από τις προσκολλημένες κεφαλές, αλλά σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις στην περιοχή της ουράς.Υποθέτουμε ότι αυτή η συγκολλητική ουσία εκκρίνεται από το ανδρικό αναπαραγωγικό σύστημα (επιδιδυμίδα ή vas deferens) μαζί με το σπέρμα, καθώς παρατηρούμε συχνά το σπέρμα να διαχωρίζεται από τη λέμφο και το σπερματικό πλάσμα κατά την εκσπερμάτιση.Έχει αναφερθεί ότι καθώς τα σπερματοζωάρια των πτηνών διέρχονται από την επιδιδυμίδα και το σπερματικό αγγείο, υφίστανται αλλαγές που σχετίζονται με την ωρίμανση που υποστηρίζουν την ικανότητά τους να δεσμεύουν πρωτεΐνες και να αποκτούν γλυκοπρωτεΐνες που σχετίζονται με το λήμμα του πλάσματος.Η επιμονή αυτών των πρωτεϊνών στις μεμβράνες του σπερματοζωαρίου στο SST υποδηλώνει ότι αυτές οι πρωτεΐνες μπορεί να επηρεάσουν την απόκτηση σταθερότητας της μεμβράνης του σπέρματος 30 και να καθορίσουν τη γονιμότητά τους 31 .Οι Ahammad et al32 ανέφεραν ότι τα σπερματοζωάρια που ελήφθησαν από διάφορα μέρη του αρσενικού αναπαραγωγικού συστήματος (από τους όρχεις έως τους περιφερικούς πόρους) παρουσίασαν προοδευτική αύξηση της βιωσιμότητας υπό συνθήκες υγρής αποθήκευσης, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία αποθήκευσης, και η βιωσιμότητα στα κοτόπουλα αυξάνει επίσης στις σάλπιγγες μετά από τεχνητή γονιμοποίηση.
Οι τούφες σπέρματος κοτόπουλου Sharkashi έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά και λειτουργίες από άλλα είδη όπως οι έχιδνες, οι πλατύπους, τα ξύλινα ποντίκια, οι αρουραίοι ελάφια και τα ινδικά χοιρίδια.Στα κοτόπουλα sharkasi, ο σχηματισμός δεσμίδων σπερματοζωαρίων μείωσε την ταχύτητα κολύμβησης τους σε σύγκριση με τα μεμονωμένα σπερματοζωάρια.Ωστόσο, αυτές οι δέσμες αύξησαν το ποσοστό των ρεολογικά θετικών σπερματοζωαρίων και αύξησαν την ικανότητα των σπερματοζωαρίων να σταθεροποιούνται σε ένα δυναμικό περιβάλλον.Έτσι, τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν την προηγούμενη πρόταση ότι η συγκόλληση σπέρματος στο SST σχετίζεται με τη μακροχρόνια αποθήκευση σπέρματος.Υποθέτουμε επίσης ότι η τάση του σπέρματος να σχηματίζει τούφες μπορεί να ελέγχει το ρυθμό απώλειας σπέρματος στο SST, το οποίο μπορεί να αλλάξει το αποτέλεσμα του ανταγωνισμού σπέρματος.Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, τα σπερματοζωάρια με χαμηλή ικανότητα συγκόλλησης απελευθερώνουν πρώτα SST, ενώ τα σπερματοζωάρια με υψηλή ικανότητα συγκόλλησης παράγουν το μεγαλύτερο μέρος των απογόνων.Ο σχηματισμός δεσμών σπερματοζωαρίων μονού πόρων είναι ευεργετικός και επηρεάζει την αναλογία γονέα-παιδιού, αλλά χρησιμοποιεί διαφορετικό μηχανισμό.Στις έχιδνες και τους πλατύπους, τα σπερματοζωάρια είναι διατεταγμένα παράλληλα μεταξύ τους για να αυξήσουν την ταχύτητα της δέσμης προς τα εμπρός.Οι δέσμες έχιδνων κινούνται περίπου τρεις φορές πιο γρήγορα από τα μεμονωμένα σπερματοζωάρια.Πιστεύεται ότι ο σχηματισμός τέτοιων τούφων σπερματοζωαρίων στις έχιδνες είναι μια εξελικτική προσαρμογή για τη διατήρηση της κυριαρχίας, αφού τα θηλυκά είναι ασύστολα και συνήθως ζευγαρώνουν με πολλά αρσενικά.Επομένως, τα σπερματοζωάρια από διαφορετικά εκσπερματώματα ανταγωνίζονται σκληρά για τη γονιμοποίηση του ωαρίου.
Τα συγκολλημένα σπερματοζωάρια των κοτόπουλων sharkasi είναι εύκολο να απεικονιστούν χρησιμοποιώντας μικροσκοπία αντίθεσης φάσης, η οποία θεωρείται πλεονεκτική επειδή επιτρέπει την εύκολη μελέτη της συμπεριφοράς των σπερματοζωαρίων in vitro.Ο μηχανισμός με τον οποίο ο σχηματισμός τούφας σπέρματος προάγει την αναπαραγωγή στα κοτόπουλα sharkasi είναι επίσης διαφορετικός από αυτόν που παρατηρείται σε ορισμένα θηλαστικά που αντιπροσωπεύουν συνεργατική συμπεριφορά σπέρματος, όπως τα ποντίκια ξύλου, όπου ορισμένα σπερματοζωάρια φτάνουν στα αυγά, βοηθώντας άλλα συγγενικά άτομα να φτάσουν και να καταστρέψουν τα ωάρια τους.για να αποδείξεις τον εαυτό σου.αλτρουιστική συμπεριφορά.Αυτογονιμοποίηση 34. Ένα άλλο παράδειγμα συνεργατικής συμπεριφοράς σε σπερματοζωάρια βρέθηκε σε ποντίκια ελάφια, όπου τα σπερματοζωάρια ήταν σε θέση να ταυτοποιήσουν και να συνδυαστούν με τα πιο γενετικά συγγενικά σπερματοζωάρια και να σχηματίσουν συνεργατικές ομάδες για να αυξήσουν την ταχύτητά τους σε σύγκριση με άσχετα σπερματοζωάρια35.
Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν σε αυτή τη μελέτη δεν έρχονται σε αντίθεση με τη θεωρία του Foman για μακροχρόνια αποθήκευση σπερματοζωαρίων στο SWS.Οι ερευνητές αναφέρουν ότι τα σπερματοζωάρια συνεχίζουν να κινούνται στη ροή των επιθηλιακών κυττάρων που επενδύουν το SST για παρατεταμένη χρονική περίοδο και μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, οι αποθήκες ενέργειας των σπερματοζωαρίων εξαντλούνται, με αποτέλεσμα τη μείωση της ταχύτητας, η οποία επιτρέπει την αποβολή ουσιών μικρού μοριακού βάρους.ενέργεια των σπερματοζωαρίων με τη ροή του υγρού από τον αυλό του SST Η κοιλότητα της σάλπιγγας.Στην τρέχουσα μελέτη, παρατηρήσαμε ότι τα μισά από τα μεμονωμένα σπερματοζωάρια έδειξαν την ικανότητα να κολυμπούν ενάντια σε ρέοντα υγρά και η προσκόλλησή τους στη δέσμη αύξησε την ικανότητά τους να δείχνουν θετική ρεολογία.Επιπλέον, τα δεδομένα μας είναι συνεπή με αυτά των Matsuzaki et al.1 ο οποίος ανέφερε ότι η αυξημένη έκκριση γαλακτικού σε SST μπορεί να αναστείλει την κινητικότητα του μόνιμου σπέρματος.Ωστόσο, τα αποτελέσματά μας περιγράφουν τον σχηματισμό κινητικών συνδέσμων του σπέρματος και τη ρεολογική τους συμπεριφορά παρουσία ενός δυναμικού περιβάλλοντος εντός ενός μικροκαναλιού σε μια προσπάθεια να διαλευκανθεί η συμπεριφορά τους στο SST.Η μελλοντική έρευνα μπορεί να επικεντρωθεί στον προσδιορισμό της χημικής σύστασης και της προέλευσης του συγκολλητικού παράγοντα, κάτι που αναμφίβολα θα βοηθήσει τους ερευνητές να αναπτύξουν νέους τρόπους αποθήκευσης υγρού σπέρματος και αύξησης της διάρκειας της γονιμότητας.
Δεκαπέντε 30 εβδομάδων με γυμνό λαιμό αρσενικό σαρκάσι (ομόζυγο κυρίαρχο· Na Na) επιλέχθηκαν ως δότες σπέρματος στη μελέτη.Τα πουλιά εκτράφηκαν στο Ερευνητικό Πτηνοτροφείο της Γεωπονικής Σχολής του Πανεπιστημίου Ashit, Κυβερνείο Ashit, Αίγυπτος.Τα πουλιά στεγάστηκαν σε ξεχωριστά κλουβιά (30 x 40 x 40 cm), υποβλήθηκαν σε πρόγραμμα φωτός (16 ώρες φωτός και 8 ώρες σκοτάδι) και τράφηκαν με δίαιτα που περιείχε 160 g ακατέργαστης πρωτεΐνης, 2800 kcal μεταβολιζόμενης ενέργειας, 35 g ασβεστίου το καθένα.5 γραμμάρια διαθέσιμου φωσφόρου ανά κιλό διατροφής.
Σύμφωνα με τα στοιχεία 36, 37, το σπέρμα συλλέχθηκε από άνδρες με κοιλιακό μασάζ.Συνολικά συλλέχθηκαν 45 δείγματα σπέρματος από 15 άνδρες σε διάστημα 3 ημερών.Το σπέρμα (n = 15/ημέρα) αραιώθηκε αμέσως 1:1 (v:v) με αραιωτικό σπέρματος Belsville Poultry, το οποίο περιέχει διφωσφορικό κάλιο (1,27 g), μονοένυδρο γλουταμινικό νάτριο (0,867 g), φρουκτόζη (0,5 d) άνυδρο νάτριο.οξικό (0,43 g), τρις(υδροξυμεθυλ)αμινομεθάνιο (0,195 g), μονοένυδρο κιτρικό κάλιο (0,064 g), μονοφωσφορικό κάλιο (0,065 g), χλωριούχο μαγνήσιο (0,034 g) και H2O (100 ml, 3,3 mg/mg), pH 3,3mg, 3,3 mg/m.Τα αραιωμένα δείγματα σπέρματος εξετάστηκαν αρχικά κάτω από μικροσκόπιο φωτός για να διασφαλιστεί η καλή ποιότητα του σπέρματος (υγρασία) και στη συνέχεια αποθηκεύτηκαν σε λουτρό νερού στους 37°C μέχρι να χρησιμοποιηθούν εντός μισής ώρας μετά τη συλλογή.
Η κινηματική και η ρεολογία των σπερματοζωαρίων περιγράφονται χρησιμοποιώντας ένα σύστημα μικρορευστοποιημένων συσκευών.Τα δείγματα σπέρματος αραιώθηκαν περαιτέρω σε 1:40 σε αραιωτικό σπέρματος πτηνών Beltsville, φορτώθηκαν σε μια μικρορευστοποιητική συσκευή (βλ. παρακάτω) και οι κινητικές παράμετροι προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας ένα σύστημα Computerized Semen Analysis (CASA) που είχε προηγουμένως αναπτυχθεί για χαρακτηρισμό μικρορευστικότητας.σχετικά με την κινητικότητα των σπερματοζωαρίων σε υγρά μέσα (Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Σχολή Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Assiut, Αίγυπτος).Μπορείτε να κατεβάσετε το πρόσθετο στη διεύθυνση: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39.Μετρήθηκαν η ταχύτητα καμπύλης (VCL, μm/s), η γραμμική ταχύτητα (VSL, μm/s) και η μέση ταχύτητα τροχιάς (VAP, μm/s).Τα βίντεο των σπερματοζωαρίων λήφθηκαν χρησιμοποιώντας ένα ανεστραμμένο μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης Optika XDS-3 (με αντικειμενικό φακό 40x) συνδεδεμένο με κάμερα Tucson ISH1000 στα 30 fps για 3 δευτερόλεπτα.Χρησιμοποιήστε το λογισμικό CASA για να μελετήσετε τουλάχιστον τρεις περιοχές και 500 τροχιές σπέρματος ανά δείγμα.Η επεξεργασία του εγγεγραμμένου βίντεο έγινε με τη χρήση ενός σπιτικού CASA.Ο ορισμός της κινητικότητας στο πρόσθετο CASA βασίζεται στην ταχύτητα κολύμβησης του σπέρματος σε σύγκριση με τον ρυθμό ροής και δεν περιλαμβάνει άλλες παραμέτρους όπως η πλάγια κίνηση, καθώς έχει βρεθεί ότι είναι πιο αξιόπιστη στη ροή του υγρού.Η ρεολογική κίνηση περιγράφεται ως η κίνηση των σπερματοζωαρίων ενάντια στην κατεύθυνση της ροής του υγρού.Τα σπερματοζωάρια με ρεολογικές ιδιότητες διαιρέθηκαν με τον αριθμό των κινητικών σπερματοζωαρίων.Τα σπερματοζωάρια που ήταν σε ηρεμία και τα σπερματοζωάρια που κινούνταν με συναγωγή εξαιρέθηκαν από την καταμέτρηση.
Όλα τα χημικά που χρησιμοποιήθηκαν ελήφθησαν από την Elgomhoria Pharmaceuticals (Κάιρο, Αίγυπτος) εκτός εάν σημειώνεται διαφορετικά.Η συσκευή κατασκευάστηκε όπως περιγράφεται από τους El-sherry et al.40 με κάποιες τροποποιήσεις.Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των μικροκαναλιών περιελάμβαναν γυάλινες πλάκες (Howard Glass, Worcester, MA), αρνητική αντίσταση SU-8-25 (MicroChem, Newton, CA), αλκοόλη διακετόνης (Sigma Aldrich, Steinheim, Γερμανία) και πολυακετόνη.-184, Dow Corning, Midland, Michigan).Τα μικροκανάλια κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μαλακή λιθογραφία.Αρχικά, εκτυπώθηκε μια καθαρή προστατευτική μάσκα προσώπου με το επιθυμητό σχέδιο μικροκαναλιού σε έναν εκτυπωτή υψηλής ανάλυσης (Prismatic, Cairo, Egypt and Pacific Arts and Design, Markham, ON).Οι πλοίαρχοι κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας γυάλινες πλάκες ως υποστρώματα.Οι πλάκες καθαρίστηκαν σε ακετόνη, ισοπροπανόλη και απιονισμένο νερό και στη συνέχεια επικαλύφθηκαν με ένα στρώμα 20 μm SU8-25 με επικάλυψη περιδίνησης (3000 rpm, 1 λεπτό).Οι στιβάδες SU-8 στη συνέχεια ξηράνθηκαν ήπια (65°C, 2 λεπτά και 95°C, 10 λεπτά) και εκτέθηκαν σε ακτινοβολία UV για 50 δευτερόλεπτα.Ψήστε μετά την έκθεση στους 65°C και 95°C για 1 λεπτό και 4 λεπτά για να συνδεθούν τα εκτεθειμένα στρώματα SU-8, ακολουθούμενη από ανάπτυξη σε διακετονική αλκοόλη για 6,5 λεπτά.Ψήστε σκληρά τις βάφλες (200°C για 15 λεπτά) για να στερεοποιηθεί περαιτέρω η στρώση SU-8.
Το PDMS παρασκευάστηκε με ανάμιξη του μονομερούς και του σκληρυντικού σε αναλογία βάρους 10:1, στη συνέχεια απαερώθηκε σε ξηραντήρα κενού και χύθηκε στο κύριο πλαίσιο SU-8.Το PDMS σκληρύνθηκε σε φούρνο (120°C, 30 λεπτά), στη συνέχεια τα κανάλια κόπηκαν, διαχωρίστηκαν από το κύριο και διατρυπήθηκαν για να επιτραπεί η σύνδεση σωλήνων στην είσοδο και την έξοδο του μικροκαναλιού.Τέλος, μικροκανάλια PDMS προσαρτήθηκαν μόνιμα σε αντικειμενοφόρους μικροσκοπίου χρησιμοποιώντας έναν φορητό επεξεργαστή κορώνας (Electro-Technic Products, Chicago, IL) όπως περιγράφεται αλλού.Το μικροκανάλι που χρησιμοποιείται σε αυτή τη μελέτη έχει διαστάσεις 200 μm × 20 μm (Π × Υ) και έχει μήκος 3,6 cm.
Η ροή ρευστού που προκαλείται από την υδροστατική πίεση στο εσωτερικό του μικροκαναλιού επιτυγχάνεται με τη διατήρηση της στάθμης του υγρού στη δεξαμενή εισόδου πάνω από τη διαφορά ύψους Δh39 στη δεξαμενή εξόδου (Εικ. 1).
όπου f είναι ο συντελεστής τριβής, οριζόμενος ως f = C/Re για στρωτή ροή σε ορθογώνιο κανάλι, όπου C είναι μια σταθερά ανάλογα με την αναλογία διαστάσεων του καναλιού, L είναι το μήκος του μικροκαναλιού, Vav είναι η μέση ταχύτητα εντός του μικροκαναλιού, Dh είναι η υδραυλική διάμετρος του καναλιού, g – επιτάχυνση βαρύτητας.Χρησιμοποιώντας αυτήν την εξίσωση, η μέση ταχύτητα καναλιού μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση: