Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com.Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi.Parima kasutuskogemuse saamiseks soovitame kasutada uuendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Seni renderdame saidi jätkuva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Lindude viljakus sõltub nende võimest säilitada piisavalt elujõulist spermat pikema aja jooksul sperma säilitustorukestes (SST).Täpne mehhanism, mille abil spermatosoidid SST-sse sisenevad, seal elavad ja sealt lahkuvad, on endiselt vastuoluline.Sharkasi-kanade spermatosoididel oli suur kalduvus aglutinatsioonile, moodustades liikuvaid filamentseid kimbud, mis sisaldasid palju rakke.Seoses spermatosoidide liikuvuse ja käitumise jälgimise raskusega läbipaistmatus munajuhas kasutasime spermatosoidide aglutinatsiooni ja liikuvuse uurimiseks mikrofluidiseadet, mille mikrokanali ristlõige on sarnane spermatosoididega.Selles uuringus arutatakse, kuidas spermakimbud moodustuvad, kuidas need liiguvad ja nende võimalik roll spermatosoidide elukoha pikendamisel SST-s.Uurisime sperma kiirust ja reoloogilist käitumist, kui vedelikuvool tekkis mikrofluidikanalis hüdrostaatilise rõhu mõjul (voolukiirus = 33 µm/s).Spermatosoidid kipuvad ujuma vastuvoolu (positiivne reoloogia) ja spermatosoidide kimbu kiirus on oluliselt vähenenud võrreldes üksikute spermatosoididega.On täheldatud, et sperma kimbud liiguvad spiraalselt ning suurenevad nende pikkus ja paksus, kui värbatakse rohkem üksikuid spermatosoide. Täheldati spermakimpude lähenemist mikrofluidikanalite külgseintele ja nende külge kinnitumist, et vältida nende pühkimist vedeliku voolukiirusega > 33 µm/s. Täheldati spermakimpude lähenemist mikrofluidikanalite külgseintele ja nende külge kinnitumist, et vältida nende pühkimist vedeliku voolukiirusega > 33 µm/s. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюикачх, икрофлюикачено, сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. On täheldatud, et sperma kimbud lähenevad mikrofluidikanalite külgseintele ja kleepuvad nende külge, et vältida nende ärapühkimist vedeliku voolukiirusel >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> 流体流速> 33 流µm/s> 3333 µm/s 扫过. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрожидкостного, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрожидкостного, тания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. On täheldatud, et sperma kimbud lähenevad mikrofluidikanali külgseintele ja kleepuvad nende külge, et vältida nende ärapühkimist vedelikuvooluga kiirusel >33 µm/s.Skaneerimine ja ülekandeelektronmikroskoopia näitasid, et sperma kimpe toetas rikkalik tihe materjal.Saadud andmed näitavad Sharkazi kana spermatosoidide ainulaadset liikuvust, samuti spermatosoidide võimet aglutineerida ja moodustada liikuvaid kimpe, mis aitab paremini mõista spermatosoidide pikaajalist säilitamist SMT-s.
Inimeste ja enamiku loomade viljastumise saavutamiseks peavad spermatosoidid ja munarakud jõudma viljastamiskohta õigel ajal.Seetõttu peab paaritumine toimuma enne ovulatsiooni või selle ajal.Teisest küljest säilitavad mõned imetajad, näiteks koerad, aga ka mitteimetajate liigid, nagu putukad, kalad, roomajad ja linnud, spermat oma suguelundites pikema aja jooksul, kuni munarakud on viljastamiseks valmis (asünkroonne viljastamine 1 ).Linnud suudavad säilitada munaraku viljastamiseks võimeliste spermatosoidide elujõulisuse 2–10 nädalat2.
See on ainulaadne omadus, mis eristab linde teistest loomadest, kuna tagab suure tõenäosuse viljastumiseks pärast mitmenädalast ühekordset seemendust ilma samaaegse paaritumise ja ovulatsioonita.Peamine sperma säilitamise organ, mida nimetatakse spermatosoidide akumulatsioonitoruks (SST), asub sisemistes limaskestavoltides uterovaginaalse ristmikul.Siiani ei ole täielikult mõistetud mehhanisme, mille kaudu sperma siseneb spermapanka, seal viibib ja sealt väljub.Varasemate uuringute põhjal on püstitatud palju hüpoteese, kuid ükski neist pole kinnitust leidnud.
Forman4 oletas, et spermatosoidid säilitavad oma elukoha SST õõnsuses pideva võnkuva liikumise kaudu vedeliku voolu suunas läbi SST epiteelirakkudel asuvate valgukanalite (reoloogia).ATP on ammendunud pideva lipuaktiivsuse tõttu, mis on vajalik spermatosoidide SST luumenis hoidmiseks, ja liikuvus langeb lõpuks, kuni sperma kandub vedelikuvooluga spermapangast välja ja alustab uut teekonda mööda ülespoole liikuvat munajuha, et spermat viljastada.Muna (Forman4).Seda sperma säilitamise mudelit toetab SST epiteelirakkudes esinevate akvaporiinide 2, 3 ja 9 tuvastamine immunotsütokeemia abil.Siiani puuduvad uuringud kana sperma reoloogia ja selle rolli kohta SST säilitamises, vaginaalses sperma valikus ja sperma konkurentsis.Kanadel siseneb sperma tuppe pärast loomulikku paaritumist, kuid üle 80% spermatosoididest väljutatakse tupest vahetult pärast paaritumist.See viitab sellele, et vagiina on lindude sperma valimise peamine koht.Lisaks on teatatud, et vähem kui 1% tupes viljastatud spermatosoididest satub SST-desse2.Tibude kunstlikul viljastamisel tupes kipub SST-ni jõudvate spermatosoidide arv 24 tundi pärast viljastamist suurenema.Siiani on selle protsessi käigus sperma valiku mehhanism ebaselge ja spermatosoidide liikuvus võib mängida olulist rolli SST spermatosoidide omastamisel.Munajuhade paksude ja läbipaistmatute seinte tõttu on spermatosoidide liikuvust lindude munajuhas raske otseselt jälgida.Seetõttu puuduvad meil põhiteadmised selle kohta, kuidas spermatosoidid pärast viljastamist SST-le üle lähevad.
Reoloogiat on hiljuti tunnistatud oluliseks teguriks, mis kontrollib sperma transporti imetajate suguelundites.Tuginedes liikuvate spermatosoidide võimele vastuvoolu migreeruda, kasutasid Zaferani jt8 corra mikrofluidisüsteemi liikuvate spermatosoidide passiivseks eraldamiseks suletud spermaproovidest.Seda tüüpi sperma sorteerimine on meditsiinilise viljatusravi ja kliiniliste uuringute jaoks hädavajalik ning seda eelistatakse traditsioonilistele meetoditele, mis on aja- ja töömahukad ning võivad kahjustada sperma morfoloogiat ja struktuuri terviklikkust.Siiani ei ole aga uuritud kanade suguelundite eritiste mõju spermatosoidide liikuvusele.
Sõltumata mehhanismist, mis säilitab spermatosoidide SST-s, on paljud uurijad täheldanud, et resideeruvad spermatosoidid aglutineerivad kanade 9, 10, vuttide 2 ja kalkunite 11 SST-s pea-pea vastu, moodustades aglutineeritud spermakimpu.Autorid viitavad sellele, et selle aglutinatsiooni ja spermatosoidide pikaajalise säilitamise vahel SST-s on seos.
Tingari ja Lake12 teatasid tugevast seosest spermatosoidide vahel kana spermat vastuvõtvas näärmes ja seadsid kahtluse alla, kas lindude spermatosoidid aglutineerivad samamoodi kui imetajate spermatosoidid.Nad usuvad, et spermatosoidide vahelised sügavad ühendused vas deferensis võivad olla tingitud stressist, mis on põhjustatud suure hulga spermatosoidide olemasolust väikeses ruumis.
Hinnates spermatosoidide käitumist värsketel rippuvatel slaididel, võib näha mööduvaid aglutinatsiooni märke, eriti spermatilkade servadel.Kuid aglutinatsiooni häiris sageli pideva liikumisega seotud pöörlemistegevus, mis seletab selle nähtuse mööduvat olemust.Teadlased märkasid ka, et kui lahjendit seemnevedelikule lisati, tekkisid piklikud "niiditaolised" rakuagregaadid.
Varased katsed spermatosoidi matkida tehti rippuva tilga küljest peenikese traadi eemaldamisega, mille tulemusena tekkis spermatilgast välja piklik spermataoline vesiikul.Spermatosoidid rivistusid kohe vesiikulis paralleelselt, kuid 3D-piirangu tõttu kadus kogu üksus kiiresti.Seetõttu on spermatosoidide aglutinatsiooni uurimiseks vaja jälgida spermatosoidide liikuvust ja käitumist otse isoleeritud sperma säilitustorukestes, mida on raske saavutada.Seetõttu on spermatosoidide liikuvuse ja aglutinatsiooni käitumise uuringute toetamiseks vaja välja töötada instrument, mis jäljendab spermatosoide.Brillard jt13 teatasid, et täiskasvanud tibude sperma säilitamise tuubulite keskmine pikkus on 400–600 µm, kuid mõned SST-d võivad olla kuni 2000 µm.Mero ja Ogasawara14 jagasid seemnenäärmed laienenud ja suurendamata sperma säilitamise tuubuliteks, mis mõlemad olid sama pikkusega (~ 500 µm) ja kaela laiusega (~ 38 µm), kuid tuubulite keskmine valendiku läbimõõt oli 56, 6 ja 56, 6 µm.., vastavalt 11,2 μm.Käesolevas uuringus kasutasime mikrofluidiseadet kanali suurusega 200 µm × 20 µm (W × H), mille ristlõige on mõnevõrra lähedane võimendatud SST omale.Lisaks uurisime spermatosoidide liikuvust ja aglutinatsiooni käitumist voolavas vedelikus, mis on kooskõlas Foremani hüpoteesiga, et SST epiteelirakkude poolt toodetud vedelik hoiab sperma valendikku vastuvoolu (reoloogilises) suunas.
Käesoleva töö eesmärgiks oli ületada probleemid spermatosoidide liikuvuse jälgimisel munajuhas ning vältida raskusi spermatosoidide reoloogia ja käitumise uurimisel dünaamilises keskkonnas.Kasutati mikrofluidset seadet, mis tekitab hüdrostaatilise rõhu, et simuleerida sperma liikuvust kana suguelundites.
Kui mikrokanalisse laaditi tilk lahjendatud spermaproovi (1:40), võis tuvastada kahte tüüpi spermatosoidide liikuvust (isoleeritud sperma ja seotud sperma).Lisaks kippusid spermatosoidid vastuvoolu ujuma (positiivne reoloogia; video 1, 2). Kuigi spermakimpude kiirus oli väiksem kui üksikutel spermatosoididel (p < 0,001), suurendasid need positiivse reotaksiga spermatosoidide protsenti (p < 0,001; tabel 2). Kuigi spermakimpude kiirus oli väiksem kui üksikutel spermatosoididel (p < 0,001), suurendasid need positiivse reotaksiga spermatosoidide protsenti (p < 0,001; tabel 2). Хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001 валинчидов валинчу01), рматозоидов, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001; таблица 2). Kuigi spermatosoidide kimpude kiirus oli väiksem kui üksikutel spermatosoididel (p < 0,001), suurendasid need positiivse reotaksisega spermatosoidide protsenti (p < 0,001; tabel 2).尽管精子束的速度低于孤独精子的速度（p < 0,001），但它们筐皞加了显羵逳晐显羺阳分比 (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 显羧 阳 显羺分比 (p <0,001 ； 2。。。。。)）））））） Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они уверматозоидов они уверматозоидов они уверматозоидов в с положительной реологией (p < 0,001; таблица 2). Kuigi spermakimpude kiirus oli väiksem kui üksikutel spermatosoididel (p < 0,001), suurendasid need positiivse reoloogiaga spermatosoidide osakaalu (p < 0,001; tabel 2).Üksikute spermatosoidide ja kimpude positiivne reoloogia on hinnanguliselt vastavalt ligikaudu 53% ja 85%.
On täheldatud, et sharkasi kanade spermatosoidid moodustavad vahetult pärast ejakulatsiooni lineaarseid kimpe, mis koosnevad kümnetest isenditest.Nende kimpude pikkus ja paksus suurenevad aja jooksul ning võivad enne hajumist in vitro püsida mitu tundi (video 3).Need filamentsed kimbud on kujuga nagu ehidna spermatosoidid, mis moodustuvad munandimanuse lõpus.On leitud, et Sharkashi kana spermal on suur kalduvus aglutineerida ja moodustada võrkjas kimp vähem kui ühe minuti jooksul pärast kogumist.Need talad on dünaamilised ja suudavad kleepuda lähedalasuvate seinte või staatiliste objektide külge.Kuigi spermakimbud vähendavad seemnerakkude kiirust, on selge, et makroskoopiliselt suurendavad nad nende lineaarsust.Kimpude pikkus varieerub sõltuvalt kimpudesse kogutud spermatosoidide arvust.Kimbust eraldati kaks osa: esialgne osa, sealhulgas aglutineerunud sperma vaba pea ja lõpposa, sealhulgas saba ja kogu sperma distaalne ots.Kiire kaamera (950 kaadrit sekundis) abil täheldati kimbu algosas aglutineerunud spermatosoidide vabu päid, mis vastutavad kimbu liikumise eest oma võnkuva liikumise tõttu, lohistades ülejäänud kimpu spiraalse liikumisega (Video 4).Pikkade kimpude puhul on aga täheldatud, et mõned keha külge kleepunud vabad spermapead ja kimbu otsaosa toimivad tiibadena, mis aitavad kimpu edasi lükata.
Aeglases vedelikuvoolus liiguvad spermakimbud üksteisega paralleelselt, kuid hakkavad kattuma ja kleepuvad kõigele, mis on paigal, et vooluhulk neid voolukiiruse kasvades ära ei uhtuks.Kimbud tekivad siis, kui käputäis seemnerakke üksteisele läheneb, hakkavad nad sünkroonis liikuma ja üksteise ümber keerduma ning seejärel kleepuma kleepuva aine külge.Joonistel 1 ja 2 on näidatud, kuidas spermatosoidid lähenevad üksteisele, moodustades ristmiku, kui sabad üksteise ümber keerduvad.
Teadlased rakendasid hüdrostaatilist survet, et tekitada vedeliku voolu mikrokanalis, et uurida sperma reoloogiat.Kasutati mikrokanalit mõõtmetega 200 µm × 20 µm (W × K) ja pikkusega 3, 6 µm.Kasutage mahutite vahel mikrokanaleid, mille otstesse on paigaldatud süstlad.Kanalite nähtavamaks muutmiseks kasutati toiduvärvi.
Ühendage ühenduskaablid ja tarvikud seina külge.Video on tehtud faasikontrastmikroskoobiga.Iga pildiga esitatakse faasikontrastmikroskoopia ja kaardistuspildid.(A) Kahe voolu vaheline ühendus takistab spiraalsest liikumisest tingitud voolu (punane nool).(B) Ühendus torukimbu ja kanali seina vahel (punased nooled), samal ajal on need ühendatud kahe teise kimbuga (kollased nooled).(C) Sperma kimbud mikrofluidikanalis hakkavad üksteisega ühenduma (punased nooled), moodustades spermakimpude võrgu.(D) Sperma kimpude võrgu moodustumine.
Kui mikrofluidiseadmesse laaditi lahjendatud spermatosoidide tilk ja tekkis vool, täheldati spermakiiri liikumist vastuvoolu voolu suunas.Kimbud sobivad tihedalt vastu mikrokanalite seinu ja kimpude algosas asuvad vabad pead (video 5).Nad kleepuvad ka nende teel olevate liikumatute osakeste (nt prahi) külge, et voolu poolt ära pühkida.Aja jooksul muutuvad need kimbud pikkadeks filamentideks, mis püüavad kinni teisi üksikuid spermatosoide, ja lühemad kimbud (Video 6).Kui vool hakkab aeglustuma, hakkavad pikad spermaliinid moodustama spermaliinide võrgustikku (Video 7; joonis 2).
Suure voolukiiruse korral (V > 33 µm/s) suurendatakse niitide spiraalseid liikumisi, et püüda kinni püüda paljusid üksikuid spermatosoide moodustavaid kimpe, mis peavad paremini vastu voolu triivimisjõule. Suure voolukiiruse korral (V > 33 µm/s) suurendatakse niitide spiraalseid liikumisi, et püüda kinni püüda paljusid üksikuid spermatosoide moodustavaid kimpe, mis peavad paremini vastu voolu triivimisjõule. При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) спиралевидные движения нитей усиливаются, поскольку они пытепныйтся х сперматозоидов, образующих пучки, которые лучше противостоят дрейфующей силе потока. Suure voolukiiruse korral (V > 33 µm/s) suurenevad kiudude spiraalsed liikumised, kuna nad püüavad kinni püüda palju üksikuid spermatosoide, moodustades kimpe, mis suudavad paremini vastu seista voolu triivimisjõule.在高流速(V > 33 mikronit/s)好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 以 试图 训 弚 形成 束 束更 地 抵抗 的 漂移力。。。。。。。。。. При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/с) спиральное движение нитей увеличивается в попытке захватить попытке захватить зоидов, образующих пучки, чтобы лучше сопротивляться силам дрейфа потока. Suure voolukiiruse korral (V > 33 µm/s) suureneb filamentide spiraalne liikumine, et püüda kinni püüda palju üksikuid spermatosoide, mis moodustavad kimpe, et paremini vastu seista voolu triivimisjõududele.Samuti prooviti külgseinte külge kinnitada mikrokanaleid.
Sperma kimbud tuvastati valgusmikroskoopia (LM) abil spermapeade ja kõverduvate sabade klastritena.Erinevate agregaatidega spermakimbud on identifitseeritud ka keerdunud peade ja lipuliste agregaatidena, mitmekordselt kokkusulanud spermatosoidide sabade, saba külge kinnitatud spermatosoidide peadena ja painutatud tuumadega spermapeadena mitme sulanud tuumana.transmissioonelektronmikroskoopia (TEM).Skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM) näitas, et sperma kimbud olid kaetud spermapeade agregaatidega ja sperma agregaadid näitasid mähitud sabade võrgustikku.
Spermatosoidide morfoloogiat ja ultrastruktuuri, spermatosoidide kimpude moodustumist uuriti valgusmikroskoopia (poollõike), skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) ja transmissioonelektronmikroskoopia (TEM) abil, sperma määrdeid värviti akridiinoranžiga ja uuriti epifluorestsentsmikroskoopia abil.
Sperma määrdumise värvimine akridiinoranžiga (joonis 3B) näitas, et spermatosoidide pead olid kokku kleepunud ja kaetud sekretoorse materjaliga, mis viis suurte kimpude moodustumiseni (joonis 3D).Sperma kimbud koosnesid sperma agregaatidest, millele oli kinnitatud sabade võrgustik (joonis 4A–C).Sperma kimbud koosnevad paljude kokkukleepunud spermatosoidide sabadest (joonis 4D).Saladused (joonis 4E, F) katsid spermatosoidide kimpude pead.
Spermatosoidide kimbu moodustumine Faaskontrastmikroskoopia ja akridiinoranžiga värvitud sperma määrde abil selgus, et spermatosoidide pead kleepuvad kokku.(A) Varajane spermatosoidide moodustumine algab spermaga (valge ring) ja kolme spermaga (kollane ring), kusjuures spiraal algab sabast ja lõpeb peaga.(B) Akridiinoranžiga värvitud sperma määrdumise mikrofoto, millel on kleepuvad spermatosoidid (nooled).Väljavool katab pea(d).Suurendus × 1000. (C) Mikrofluidkanalis vooluga transporditava suure kiire väljatöötamine (kasutades 950 kaadrit sekundis kiirkaamerat).(D) Akridiinoranžiga värvitud sperma määrdumise mikrograaf, millel on suured kimbud (nooled).Suurendus: × 200.
Spermakiire skaneeriv elektronmikroskoopia ja akridiinoranžiga värvitud sperma määrd.(A, B, D, E) on spermatosoidide digitaalsed värviskaneerivad elektronmikropildid ning C ja F on akridiinoranžiga värvitud sperma määrde mikropildid, mis näitavad mitme spermatosoidi kinnitumist, mis ümbritseb kaudaalset võrku.(AC) Sperma agregaadid on näidatud kinnitatud sabade võrgustikuna (nooled).(D) Mitme spermatosoidi (kleepuva ainega, roosa kontuuri, noolega) kleepumine ümber saba.(E ja F) Spermapeade agregaadid (osutajad), mis on kaetud kleepuva materjaliga (osutajad).Spermatosoidid moodustasid mitme keeriselaadse struktuuriga kimbud (F).(C) × 400 ja (F) × 200 suurendused.
Transmissioonelektronmikroskoopiat kasutades avastasime, et sperma kimpudel olid sabad (joonis 6A, C), sabade külge kinnitatud pead (joonis 6B) või sabade külge kinnitatud pead (joonis 6D).Kimbus olevate spermatosoidide pead on kõverad, moodustades lõigus kaks tuumapiirkonda (joonis 6D).Sisselõikekimbus oli spermatosoididel keerdunud pea kahe tuumapiirkonna ja mitme lipupiirkonnaga (joonis 5A).
Digitaalne värviline elektronmikrograaf, mis näitab spermakimbu ühendavaid sabasid ja sperma päid ühendavat aglutineerivat materjali.(A) Suure hulga spermatosoidide kinnitatud saba.Pange tähele, kuidas saba näeb välja nii portree (nool) kui ka maastiku (nool) projektsioonis.(B) Sperma pea (nool) on ühendatud sabaga (nool).(C) Mitmed sperma sabad (nooled) on kinnitatud.(D) Aglutinatsioonimaterjal (AS, sinine) ühendab nelja sperma pead (lilla).
Spermapeade tuvastamiseks eritiste või membraanidega kaetud spermakimpudes kasutati skaneerivat elektronmikroskoopiat (joonis 6B), mis näitab, et spermakimbud olid kinnitatud rakuvälise materjaliga.Aglutineeritud materjal kontsentreeriti sperma peas (meduuside peataoline koost; joonis 5B) ja laienes distaalselt, andes akridiinoranžiga värvimisel fluorestsentsmikroskoopia abil särava kollase välimuse (joonis 6C).See aine on skaneeriva mikroskoobi all selgelt nähtav ja seda peetakse sideaineks.Akridiinoranžiga värvitud poolõhukesed lõigud (joonis 5C) ja sperma määrded näitasid tihedalt pakitud pead ja kõverdatud sabasid sisaldavaid spermakimpusid (joonis 5D).
Erinevad mikrofotod, mis näitavad spermatosoidide peade ja volditud sabade agregatsiooni erinevate meetoditega.(A) Sperma kimbu ristlõikeline digitaalne värviülekande elektronmikrograaf, millel on kaheosalise tuumaga (sinine) ja mitme lipuosaga (roheline) keerdunud spermapea.(B) Digitaalne värviskaneeriv elektronmikrograaf, mis näitab meduusitaoliste spermapeade (noolte) kobarat, mis näivad olevat kaetud.(C) Poolõhuke osa, millel on agregeeritud sperma pead (nooled) ja kõverdatud sabad (nooled).(D) Akridiinoranžiga värvitud sperma määrdumise mikrograaf, millel on näha spermapeade (nooled) ja kõverdunud kleepuvate sabade (nooled) agregaadid.Pange tähele, et spermatosoidi pea katab kleepuv aine (S).(D) × 1000 suurendus.
Transmissioonelektronmikroskoopiat kasutades (joonis 7A) märgiti ka, et spermatosoidide pead olid väändunud ja tuumad olid spiraalse kujuga, mida kinnitasid akridiinoranžiga värvitud ja fluorestsentsmikroskoopiaga uuritud sperma määrded (joonis 7B).
(A) Digitaalne värviülekande elektronmikrograaf ja (B) akridiinioranžiga värvitud sperma määrd, mis näitab keerdunud pead ning sperma peade ja sabade kinnitust (nooled).(B) × 1000 suurendus.
Huvitav avastus on see, et Sharkazi spermatosoidid agregeeruvad, moodustades liikuvad filamentsed kimbud.Nende kimpude omadused võimaldavad meil mõista nende võimalikku rolli spermatosoidide imendumisel ja säilitamisel SST-s.
Pärast paaritumist sisenevad spermatosoidid tuppe ja läbivad intensiivse selektsiooniprotsessi, mille tulemusena siseneb SST15,16 ainult piiratud arv sperme.Praeguseks on spermatosoidide SST-sse sisenemise ja väljumise mehhanismid ebaselged.Kodulindude spermatosoidid hoitakse SST-s sõltuvalt liigist pikema aja jooksul 2–10 nädalat6.SST-s säilitamise ajal sperma seisundi üle on vaidlusi.Kas nad on liikumises või puhkeasendis?Teisisõnu, kuidas säilitavad sperma rakud SST-s nii kaua oma positsiooni?
Forman4 väitis, et SST viibimist ja väljutamist saab seletada spermatosoidide liikuvusega.Autorid oletavad, et spermatosoidid säilitavad oma positsiooni, ujudes vastu SST-epiteeli tekitatud vedelikuvoolu, ja spermatosoidid väljutatakse SST-st, kui nende kiirus langeb alla punkti, kus nad hakkavad energiapuuduse tõttu tagasi liikuma.Zaniboni5 kinnitas akvaporiinide 2, 3 ja 9 olemasolu SST epiteelirakkude apikaalses osas, mis võib kaudselt toetada Foremani sperma säilitamise mudelit.Käesolevas uuringus leidsime, et peaaegu pooltel Sharkashi spermatosoididel on voolavas vedelikus positiivne reoloogia ja aglutineeritud spermakimbud suurendavad positiivse reoloogiaga spermatosoidide arvu, kuigi aglutinatsioon aeglustab neid.See, kuidas spermarakud liiguvad mööda linnu munajuha viljastamiskohta, pole täielikult teada.Imetajatel tõmbab follikulaarne vedelik spermatosoidid kemotraktiivseks.Siiski arvatakse, et kemoatraktandid suunavad spermatosoidid lähenema pikkadele vahemaadele7.Seetõttu vastutavad sperma transpordi eest teised mehhanismid.On teatatud, et spermatosoidide suutlikkus orienteeruda ja voolata vastu pärast paaritumist vabanenud munajuha vedelikku on hiirte spermatosoidide sihtimise peamine tegur.Parker 17 tegi ettepaneku, et spermatosoidid läbiksid munajuhad lindude ja roomajate tsiliaarsele voolule vastu ujudes.Kuigi seda ei ole lindudel katseliselt tõestatud, leidis Adolphi18 esimesena, et lindude sperma annab positiivseid tulemusi, kui filterpaberi ribaga tekib õhuke vedelikukiht katteklaasi ja alusklaasi vahele.Reoloogia.Hino ja Yanagimachi [19] asetasid hiire munasarja-munajuha-emaka kompleksi perfusioonirõngasse ja süstisid 1 µl tinti maakitsesse, et visualiseerida vedeliku voolu munajuhades.Nad märkasid munajuhas väga aktiivset kokkutõmbumis- ja lõõgastumisliikumist, mille käigus kõik tindipallid liikusid ühtlaselt munajuha ampulli suunas.Autorid rõhutavad munajuhavedeliku voolu olulisust alumisest munajuhast ülemisse seemnejuhade tõusule ja viljastumisele.Brillard20 teatas, et kanade ja kalkunite spermatosoidid migreeruvad aktiivse liikumise teel tupe sissepääsust, kus neid hoitakse, emaka-vaginaalsesse ühenduskohta, kus neid hoitakse.Kuid see liikumine ei ole vajalik emakakaela ristmiku ja infundibulumi vahel, kuna spermatosoidid transporditakse passiivse nihke teel.Teades neid varasemaid soovitusi ja käesolevas uuringus saadud tulemusi, võib eeldada, et spermatosoidide võime liikuda ülesvoolu (reoloogia) on üks omadusi, millel selektsiooniprotsess põhineb.See määrab spermatosoidide läbipääsu tupest ja nende sisenemise CCT-sse säilitamiseks.Nagu Forman4 soovitas, võib see hõlbustada ka spermatosoidide sisenemist SST-sse ja selle elupaika teatud aja jooksul ning seejärel väljumist, kui nende kiirus hakkab aeglustuma.
Teisest küljest väitsid Matsuzaki ja Sasanami 21, et lindude spermatosoidide liikuvus muutub isaste ja naiste suguelundites puhkeolekust motoorikaks.Sperma pika säilitusaja ja seejärel SST-st lahkumise järel noorendamise selgitamiseks on pakutud välja SST-s elavate spermatosoidide liikuvuse pärssimine.Hüpoksilistes tingimustes Matsuzaki et al.1 teatas laktaadi kõrgest tootmisest ja vabanemisest SST-s, mis võib põhjustada spermatosoidide liikuvuse pärssimist.Sel juhul kajastub spermatosoidide reoloogia tähtsus spermatosoidide valikus ja imendumises, mitte nende säilitamises.
Sperma aglutinatsioonimustrit peetakse usutavaks seletuseks sperma pikale säilitusajale SST-s, kuna see on kodulindude sperma peetuse tavaline muster 2, 22, 23.Bakst et al.2 täheldati, et enamik spermatosoide kleepusid üksteise külge, moodustades fascikulaarseid agregaate, ja üksikuid spermatosoide leiti vuti CCM-is harva.Teisest küljest on Wen et al.24 täheldasid kanade SST luumenis rohkem spermatosoidide hajumist ja vähem spermatosoide.Nende tähelepanekute põhjal võib oletada, et kalduvus sperma aglutinatsiooniks on lindude ja samas ejakulaadis olevate spermatosoidide vahel erinev.Lisaks Van Krey et al.9 viitas sellele, et aglutineerunud spermatosoidide juhuslik dissotsiatsioon on vastutav spermatosoidide järkjärgulise tungimise eest munajuha luumenisse.Selle hüpoteesi kohaselt tuleks esmalt SST-st väljutada väiksema aglutinatsioonivõimega spermatosoidid.Selles kontekstis võib spermatosoidide aglutineerumisvõime olla määrdunud lindude spermakonkurentsi tulemust mõjutav tegur.Lisaks, mida kauem aglutineerunud spermatosoidid dissotsieeruvad, seda kauem säilib viljakus.
Kuigi mitmetes uuringutes on täheldatud spermatosoidide agregatsiooni ja agregatsiooni kimpudeks, ei ole neid üksikasjalikult kirjeldatud nende kinemaatilise vaatluse keerukuse tõttu SST-s.Sperma aglutinatsiooni in vitro uurimiseks on tehtud mitmeid katseid.Kui peenike traat rippuvast seemnetilgast eemaldati, täheldati ulatuslikku, kuid mööduvat agregatsiooni.See toob kaasa asjaolu, et tilgast ulatub välja piklik mull, mis imiteerib seemnenääret.3D piirangute ja lühikeste tilkkuivatusaegade tõttu lagunes kogu plokk kiiresti9.Käesolevas uuringus, kasutades Sharkashi kanu ja mikrofluidkiipe, saime kirjeldada, kuidas need kimbud tekivad ja kuidas nad liiguvad.Sperma kimbud tekkisid vahetult pärast sperma kogumist ja leiti, et need liiguvad spiraalselt, näidates voolus esinedes positiivset reoloogiat.Lisaks on makroskoopiliselt vaadeldes täheldatud spermakimbud suurendavat liikuvuse lineaarsust võrreldes isoleeritud spermatosoididega.See viitab sellele, et spermatosoidide aglutinatsioon võib toimuda enne SST tungimist ja et sperma tootmine ei piirdu stressi tõttu väikese alaga, nagu eelnevalt soovitati (Tingari ja Lake12).Tubade moodustumise ajal ujuvad spermatosoidid sünkroonis, kuni moodustavad ühenduskoha, seejärel keerduvad nende sabad üksteise ümber ja spermatosoidi pea jääb vabaks, kuid spermatosoidide saba ja distaalne osa kleepuvad kokku kleepuva ainega.Seetõttu vastutab sideme vaba pea liikumise eest, lohistades ülejäänud sideme.Sperma kimpude skaneeriv elektronmikroskoopia näitas, et kinnitatud spermatosoidide pead olid kaetud rohke kleepuva materjaliga, mis viitab sellele, et spermatosoidide pead olid kinnitatud puhkepaikadesse, mis võis tekkida pärast säilituskohta (SST) jõudmist.
Kui sperma äigemäär on värvitud akridiinoranžiga, on fluorestsentsmikroskoobi all näha spermarakkude ümber olevat ekstratsellulaarset kleepuvat materjali.See aine võimaldab sperma kimpudel kleepuda ümbritsevate pindade või osakeste külge ja kleepuda nende külge, nii et need ei triivi koos ümbritseva vooluga.Seega näitavad meie tähelepanekud spermatosoidide adhesiooni rolli liikuvate kimpude kujul.Nende võime ujuda vastuvoolu ja kleepuda lähedal asuvatele pindadele võimaldab spermatosoididel SST-s kauem viibida.
Rothschild25 kasutas hemotsütomeetria kaamerat, et uurida veisesperma ujuvat jaotust suspensioonitilgas, tehes mikroskoobi nii vertikaalse kui ka horisontaalse optilise teljega kaamera kaudu mikrofotosid.Tulemused näitasid, et spermatosoidid tõmbasid kambri pinnale.Autorid viitavad sellele, et sperma ja pinna vahel võib esineda hüdrodünaamilisi koostoimeid.Võttes arvesse seda ja Sharkashi tibude sperma võimet moodustada kleepuvaid kimpe, võib see suurendada tõenäosust, et sperma kleepub SST seina külge ja seda säilitatakse pikka aega.
Bccetti ja Afzeliu26 teatasid, et sperma glükokalüks on vajalik sugurakkude äratundmiseks ja aglutinatsiooniks.Forman10 täheldas, et glükoproteiin-glükolipiidkatete α-glükosiidsidemete hüdrolüüs lindude sperma töötlemisel neuraminidaasiga vähendas viljakust, mõjutamata seejuures spermatosoidide liikuvust.Autorid viitavad sellele, et neuraminidaasi toime glükokalüksile kahjustab spermatosoidide sekvestratsiooni emaka-vaginaalses ühenduskohas, vähendades seeläbi viljakust.Nende tähelepanekud ei saa ignoreerida võimalust, et neuraminidaasravi võib vähendada spermatosoidide ja munarakkude äratundmist.Forman ja Engel10 leidsid, et sigivus vähenes, kui kanu seemendati vaginaalselt neuraminidaasiga töödeldud spermaga.Siiski ei mõjutanud IVF neuraminidaasiga töödeldud spermaga võrreldes kontrollkanadega viljakust.Autorid jõudsid järeldusele, et muutused sperma membraani ümbritsevas glükoproteiin-glükolipiidkattes vähendasid spermatosoidide viljastumisvõimet, kahjustades spermatosoidide sekvestratsiooni emaka-tupe ristmikul, mis omakorda suurendas emaka-vaginaalse ühenduse kiiruse tõttu spermatosoidide kadu, kuid ei mõjuta sperma ja munaraku äratundmist.
Bakst ja Bauchan 11 leidsid kalkunitel SST luumenist väikesed vesiikulid ja membraanifragmendid ning täheldasid, et mõned neist graanulitest olid sulandunud sperma membraaniga.Autorid viitavad sellele, et need suhted võivad aidata kaasa spermatosoidide pikaajalisele säilitamisele SST-s.Teadlased ei täpsustanud aga nende osakeste allikat, kas neid sekreteerivad CCT epiteelirakud, toodavad ja sekreteerivad meeste reproduktiivsüsteem või toodab sperma ise.Samuti vastutavad need osakesed aglutinatsiooni eest.Grützner jt27 teatasid, et epididümaalsed epiteelirakud toodavad ja eritavad spetsiifilist valku, mis on vajalik ühepooriliste seemnetraktide moodustamiseks.Autorid teatavad ka, et nende kimpude dispersioon sõltub munandimanuse valkude interaktsioonist.Nixon jt28 leidsid, et adnexa sekreteerib valku, happelist tsüsteiinirikast osteonektiini;SPARC osaleb lühikese nokaga ehhidnade ja lindude sperma kimpude moodustumisel.Nende kiirte hajumine on seotud selle valgu kadumisega.
Käesolevas uuringus näitas elektronmikroskoopiat kasutav ultrastruktuurne analüüs, et spermatosoidid kleepusid suurele hulgale tihedale materjalile.Arvatakse, et need ained vastutavad aglutinatsiooni eest, mis kondenseerub kleepuvate peade vahel ja ümber, kuid madalamal kontsentratsioonil saba piirkonnas.Eeldame, et see aglutineeriv aine eritub meeste reproduktiivsüsteemist (epididümis või vas deferens) koos spermaga, kuna sageli täheldame sperma eraldumist lümfist ja seemneplasmast ejakulatsiooni ajal.On teatatud, et kui lindude spermatosoidid läbivad munandimanuse ja vas deferensi, toimuvad neis küpsemisega seotud muutused, mis toetavad nende võimet siduda valke ja omandada plasma lemmaga seotud glükoproteiine.Nende valkude püsivus SST-s elavatel sperma membraanidel viitab sellele, et need valgud võivad mõjutada sperma membraani stabiilsuse omandamist 30 ja määrata nende viljakust 31 .Ahammad jt32 teatasid, et meeste reproduktiivsüsteemi erinevatest osadest (munanditest kuni distaalsete vasdeferenideni) saadud spermatosoidide elujõulisus suurenes vedelate säilitustingimuste juures, sõltumata säilitustemperatuurist, ning kanade elujõulisus suureneb ka munajuhades pärast kunstlikku viljastamist.
Sharkashi kana sperma kimpudel on erinevad omadused ja funktsioonid kui teistel liikidel, nagu ehhidnad, platsloomad, metshiired, hirvelrotid ja merisead.Sharkasi kanadel vähendas spermatosoidide kimpude moodustumine nende ujumiskiirust võrreldes üksikute spermatosoididega.Need kimbud aga suurendasid reoloogiliselt positiivsete spermatosoidide protsenti ja suurendasid spermatosoidide võimet end dünaamilises keskkonnas stabiliseerida.Seega kinnitavad meie tulemused eelmist väidet, et spermatosoidide aglutinatsioon SST-s on seotud pikaajalise sperma säilitamisega.Samuti oletame, et spermatosoidide kalduvus moodustada kimpe võib kontrollida spermatosoidide kadumise kiirust SST-s, mis võib muuta sperma konkurentsi tulemust.Selle eelduse kohaselt vabastavad madala aglutinatsioonivõimega spermatosoidid kõigepealt SST, samas kui suure aglutinatsioonivõimega spermatosoidid toodavad enamiku järglastest.Ühepooriliste spermakimpude moodustumine on kasulik ja mõjutab vanema ja lapse suhet, kuid kasutab teistsugust mehhanismi.Echidnas ja platypuses on spermatosoidid paigutatud üksteisega paralleelselt, et suurendada kiire edasiliikumise kiirust.Echidna kimbud liiguvad umbes kolm korda kiiremini kui üksikud spermatosoidid.Arvatakse, et selliste spermakimpude moodustumine ehhidnades on evolutsiooniline kohanemine domineerimise säilitamiseks, kuna emased on valivad ja paarituvad tavaliselt mitme isasega.Seetõttu võistlevad erinevatest ejakulaatidest pärit spermatosoidid ägedalt munaraku viljastamise pärast.
Sharkasi kanade aglutineerunud spermatosoidid on faasikontrastmikroskoopia abil hõlpsasti visualiseeritavad, mida peetakse soodsaks, kuna see võimaldab hõlpsalt uurida spermatosoidide käitumist in vitro.Mehhanism, mille abil spermatosoidide moodustumine soodustab sharkasi kanade paljunemist, erineb samuti mehhanismist, mida on täheldatud mõnel platsentaimetajatel, kes esindavad spermatosoidide koostööd, näiteks metsahiirtel, kus mõned spermatosoidid jõuavad munadeni, aidates teistel sugulastel oma mune jõuda ja neid kahjustada.ennast tõestama.altruistlik käitumine.Iseviljastumine 34. Veel üks näide spermatosoidide kooperatiivsest käitumisest leiti hirvede hiirtel, kus spermatosoidid suutsid identifitseerida ja kombineerida geneetiliselt kõige enam suguluses olevaid spermatosoide ning moodustada koostöörühmi, et suurendada nende kiirust võrreldes mitteseotud spermatosoididega35.
Selles uuringus saadud tulemused ei ole vastuolus Fomani teooriaga spermatosoidide pikaajalisest säilitamisest SWS-is.Uurijad teatavad, et sperma rakud jätkavad SST-d vooderdavate epiteelirakkude voolus pikka aega liikumist ning teatud aja möödudes on spermarakkude energiavarud ammendatud, mille tulemuseks on kiiruse vähenemine, mis võimaldab väikese molekulmassiga aineid väljutada.spermatosoidide energia koos vedeliku vooluga SST luumenist Munajuha õõnsus.Käesolevas uuringus täheldasime, et pooled üksikutest spermatosoididest näitasid võimet ujuda vastu voolavaid vedelikke ja nende adhesioon kimbus suurendas nende võimet näidata positiivset reoloogiat.Lisaks on meie andmed kooskõlas Matsuzaki jt andmetega.1, kes teatas, et suurenenud laktaadi sekretsioon SST-s võib pärssida spermatosoidide liikuvust.Kuid meie tulemused kirjeldavad spermatosoidide liikuvate sidemete moodustumist ja nende reoloogilist käitumist mikrokanalis dünaamilise keskkonna juuresolekul, püüdes selgitada nende käitumist SST-s.Edasised uuringud võivad keskenduda aglutineeriva aine keemilise koostise ja päritolu kindlaksmääramisele, mis kahtlemata aitab teadlastel välja töötada uusi viise vedela sperma säilitamiseks ja viljakuse kestuse pikendamiseks.
Uuringusse valiti spermadoonoriteks 15 30-nädalast paljakaelaga isast sharkasi (homosügootne dominant; Na Na).Linnud kasvatati Egiptuse Ashiti kubermangu Ashiti ülikooli põllumajandusteaduskonna teaduslinnufarmis.Linnud peeti üksikutes puurides (30 x 40 x 40 cm), allutati valgusprogrammile (16 tundi valgust ja 8 tundi pimedust) ning neile toideti toitu, mis sisaldas 160 g toorvalku, 2800 kcal metaboliseeruvat energiat, igaüks 35 g kaltsiumi.5 grammi saadaolevat fosforit ühe kilogrammi dieedi kohta.
Andmetel 36, 37 koguti meestelt spermat kõhumassaažiga.Kolme päeva jooksul koguti 15 mehelt kokku 45 spermaproovi.Sperma (n = 15/päevas) lahjendati kohe vahekorras 1:1 (v:v) Belsville Poultry Semen Diluent'iga, mis sisaldab kaaliumdifosfaati (1,27 g), mononaatriumglutamaatmonohüdraati (0,867 g), fruktoosi (0,5 d) veevaba naatriumi.atsetaat (0,43 g), tris(hüdroksümetüül)aminometaan (0,195 g), kaaliumtsitraatmonohüdraat (0,064 g), kaaliummonofosfaat (0,065 g), magneesiumkloriid (0,034 g) ja H2O (100 ml), pH = 7, 5, osmolaarsus 3/33molaarsus8Lahjendatud spermaproove uuriti esmalt valgusmikroskoobiga, et tagada sperma hea kvaliteet (niiskus), ja seejärel säilitati veevannis temperatuuril 37°C kuni kasutamiseni poole tunni jooksul pärast kogumist.
Spermatosoidide kinemaatikat ja reoloogiat kirjeldatakse mikrofluidiliste seadmete süsteemi abil.Sperma proove lahjendati Beltsville'i lindude sperma lahjendis suhtega 1:40, laaditi mikrofluidiseadmesse (vt allpool) ja kineetilised parameetrid määrati eelnevalt mikrofluidika iseloomustamiseks välja töötatud arvutipõhise sperma analüüsi (CASA) abil.spermatosoidide liikuvuse kohta vedelas keskkonnas (Egiptuse Assiuti ülikooli tehnikateaduskonna masinaehituse osakond).Pistikprogrammi saab alla laadida aadressilt: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39.Mõõdeti kõvera kiirust (VCL, μm/s), joonkiirust (VSL, μm/s) ja keskmist trajektoori kiirust (VAP, μm/s).Videod spermatosoididest tehti ümberpööratud Optika XDS-3 faasikontrastmikroskoobiga (40x objektiiviga), mis oli ühendatud Tucson ISH1000 kaameraga kiirusel 30 kaadrit sekundis 3 sekundi jooksul.Kasutage CASA tarkvara, et uurida vähemalt kolme piirkonda ja 500 sperma trajektoori proovi kohta.Salvestatud videot töödeldi omatehtud CASA abil.CASA pistikprogrammi motoorika määratlus põhineb sperma ujumiskiirusel võrreldes voolukiirusega ega sisalda muid parameetreid, nagu külgsuunas liikumine, kuna on leitud, et see on vedeliku voolus usaldusväärsem.Reoloogilist liikumist kirjeldatakse kui seemnerakkude liikumist vedeliku voolu suunas.Reoloogiliste omadustega spermatosoidid jagati liikuvate spermatosoidide arvuga;puhkeolekus olnud spermatosoidid ja konvektiivselt liikuvad spermatosoidid jäeti loendusest välja.
Kõik kasutatud kemikaalid saadi firmalt Elgomhoria Pharmaceuticals (Kairo, Egiptus), kui pole märgitud teisiti.Seade valmistati nii, nagu on kirjeldanud El-sherry et al.40 mõningate muudatustega.Mikrokanalite valmistamiseks kasutatud materjalide hulka kuulusid klaasplaadid (Howard Glass, Worcester, MA), SU-8-25 negatiivne resist (MicroChem, Newton, CA), diatsetoonalkohol (Sigma Aldrich, Steinheim, Saksamaa) ja polüatsetoon.-184, Dow Corning, Midland, Michigan).Mikrokanalid valmistatakse pehme litograafia abil.Esiteks trükiti kõrglahutusega printerile (Prismatic, Kairo, Egiptus ja Pacific Arts and Design, Markham, ON) soovitud mikrokanali kujundusega selge kaitsev näomask.Meistrite valmistamisel kasutati substraatidena klaasplaate.Plaate puhastati atsetoonis, isopropanoolis ja deioniseeritud vees ning seejärel kaeti tsentrifuugimise teel 20 µm SU8-25 kihiga (3000 p/min, 1 min).Seejärel kuivatati SU-8 kihid õrnalt (65 °C, 2 min ja 95 °C, 10 min) ja eksponeeriti UV-kiirgusele 50 sekundiks.Pärast kokkupuudet küpsetage 65 °C ja 95 °C juures 1 minut ja 4 minutit, et ristsiduda paljastatud SU-8 kihid, millele järgneb 6,5 minutit diatsetoonalkoholis arendamist.Küpseta vahvleid kõvaks (200°C 15 min), et SU-8 kiht veelgi tahkuks.
PDMS valmistati monomeeri ja kõvendi segamisel massisuhtes 10:1, seejärel degaseeriti vaakummeksikaatoris ja valati SU-8 põhiraamile.PDMS kõvendati ahjus (120 °C, 30 min), seejärel lõigati kanalid välja, eraldati põhiosast ja perforeeriti, et võimaldada torude kinnitamist mikrokanali sisse- ja väljalaskeavasse.Lõpuks kinnitati PDMS-i mikrokanalid püsivalt mikroskoobi slaididele, kasutades kaasaskantavat koroonaprotsessorit (Electro-Technic Products, Chicago, IL), nagu on kirjeldatud mujal.Selles uuringus kasutatud mikrokanali mõõtmed on 200 µm × 20 µm (L × K) ja selle pikkus on 3, 6 cm.
Hüdrostaatilise rõhu poolt indutseeritud vedelikuvool mikrokanalis saavutatakse, hoides vedeliku taset sisselaskereservuaaris kõrgemal kui väljalaskereservuaari kõrguste erinevus Δh39 (joonis 1).
kus f on hõõrdetegur, mis on defineeritud f = C/Re laminaarse voolu korral ristkülikukujulises kanalis, kus C on konstant, mis sõltub kanali kuvasuhtest, L on mikrokanali pikkus, Vav on keskmine kiirus mikrokanali sees, Dh on kanali hüdrauliline läbimõõt, g – raskuskiirendus.Seda võrrandit kasutades saab kanali keskmise kiiruse arvutada järgmise võrrandi abil: