გმადლობთ Nature.com-ის მონახულებისთვის.ბრაუზერის ვერსიას, რომელსაც იყენებთ, აქვს შეზღუდული CSS მხარდაჭერა.საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).იმავდროულად, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ გამოვიყვანთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
ფრინველების ნაყოფიერება დამოკიდებულია მათ უნარზე, შეინახონ საკმარისი სიცოცხლისუნარიანი სპერმა დიდი ხნის განმავლობაში სპერმის შესანახ ტუბულებში (SST).ზუსტი მექანიზმი, რომლითაც სპერმატოზოიდები შედიან, ბინადრობენ და ტოვებენ SST-ს, რჩება საკამათო.შარკასის ქათმების სპერმა აჩვენა აგლუტინაციისადმი მაღალი მიდრეკილება, ქმნიდა მოძრავ ძაფისებრ შეკვრას, რომელიც შეიცავს მრავალ უჯრედს.გაუმჭვირვალე ფალოპის მილში სპერმატოზოვას მოძრაობასა და ქცევაზე დაკვირვების სირთულის გამო, სპერმატოზოვას აგლუტინაციისა და მოძრაობის შესასწავლად გამოვიყენეთ მიკროთხევადი მოწყობილობა სპერმატოზოვას მსგავსი მიკროარხის კვეთით.ეს კვლევა განიხილავს, თუ როგორ იქმნება სპერმატოზოიდები, როგორ მოძრაობენ ისინი და მათი შესაძლო როლი SST-ში სპერმის რეზიდენტობის გახანგრძლივებაში.ჩვენ გამოვიკვლიეთ სპერმის სიჩქარე და რეოლოგიური ქცევა, როდესაც სითხის ნაკადი წარმოიქმნა მიკროსთხევად არხში ჰიდროსტატიკური წნევით (ნაკადის სიჩქარე = 33 μm/s).სპერმატოზოვა მიდრეკილია დინების საწინააღმდეგოდ ცურვისკენ (დადებითი რეოლოგია) და სპერმატოზოვას შეკვრის სიჩქარე მნიშვნელოვნად შემცირებულია ერთ სპერმატოზოვასთან შედარებით.დაფიქსირდა, რომ სპერმის შეკვრა სპირალურად მოძრაობს და იზრდება სიგრძესა და სისქეში, რადგან უფრო მეტი სპერმატოზოიდი გროვდება. დაფიქსირდა სპერმატოზოიდების მიახლოება და მიმაგრება მიკროსთხევადი არხების გვერდით კედლებთან, რათა თავიდან აიცილონ სითხის ნაკადის სიჩქარით > 33 მკმ/წმ. დაფიქსირდა სპერმატოზოიდების მიახლოება და მიმაგრება მიკროსთხევადი არხების გვერდით კედლებთან, რათა თავიდან აიცილონ სითხის ნაკადის სიჩქარით > 33 მკმ/წმ. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюидных каналов, чтобы избежать сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. დაფიქსირდა, რომ სპერმის შეკვრა უახლოვდება და ეწებება მიკროსთხევადი არხების გვერდით კედლებს, რათა თავიდან იქნას აცილებული სითხის ნაკადის სიჩქარე >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 მკმ/ს. დაფიქსირდა, რომ სპერმის შეკვრა უახლოვდება და ეწებება მიკროსთხევადი არხის გვერდით კედლებს, რათა თავიდან აიცილოს სითხის ნაკადი >33 μm/s.სკანირებამ და გადაცემის ელექტრონულმა მიკროსკოპმა აჩვენა, რომ სპერმის შეკვრას უხვი მკვრივი მასალა ეყრდნობოდა.მიღებული მონაცემები აჩვენებს შარქაზის ქათმის სპერმატოზოვას უნიკალურ მობილურობას, ასევე სპერმატოზოვას აგლუტინაციისა და მოძრავი შეკვრების ფორმირების უნარს, რაც ხელს უწყობს SMT-ში სპერმატოზოიდების გრძელვადიანი შენახვის უკეთ გააზრებას.
ადამიანებში და ცხოველთა უმეტესობაში განაყოფიერების მისაღწევად, სპერმა და კვერცხუჯრედი უნდა მივიდეს განაყოფიერების ადგილზე საჭირო დროს.ამიტომ, შეჯვარება უნდა მოხდეს ოვულაციის დაწყებამდე ან მის დროს.მეორეს მხრივ, ზოგიერთი ძუძუმწოვარი, როგორიცაა ძაღლები, ისევე როგორც არაძუძუმწოვრების სახეობები, როგორიცაა მწერები, თევზები, ქვეწარმავლები და ფრინველები, ინახავს სპერმას რეპროდუქციულ ორგანოებში დიდი ხნის განმავლობაში, სანამ მათი კვერცხუჯრედები მზად არ იქნება განაყოფიერებისთვის (ასინქრონული განაყოფიერება 1).ფრინველებს შეუძლიათ შეინარჩუნონ სპერმატოზოვას სიცოცხლისუნარიანობა, რომელსაც შეუძლია კვერცხუჯრედის განაყოფიერება 2-10 კვირის განმავლობაში2.
ეს არის უნიკალური თვისება, რომელიც განასხვავებს ფრინველებს სხვა ცხოველებისგან, რადგან ის უზრუნველყოფს განაყოფიერების მაღალ ალბათობას რამდენიმე კვირის განმავლობაში ერთჯერადი განაყოფიერების შემდეგ, ერთდროული შეჯვარებისა და ოვულაციის გარეშე.სპერმის შესანახი მთავარი ორგანო, რომელსაც ეწოდება სპერმის შესანახი მილაკი (SST), მდებარეობს ლორწოვანი გარსის შიდა ნაკეცებში საშვილოსნო-ვაგინალურ შეერთებაზე.დღემდე, მექანიზმები, რომლითაც სპერმატოზოიდი შედის, ბინადრობს და გამოდის სპერმის ბანკიდან ბოლომდე არ არის გასაგები.წინა კვლევებზე დაყრდნობით, მრავალი ჰიპოთეზა წამოაყენეს, მაგრამ არცერთი მათგანი არ დადასტურებულა.
Forman4-მა წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ სპერმატოზოიდები ინარჩუნებენ რეზიდენციას SST ღრუში უწყვეტი რხევითი მოძრაობით სითხის ნაკადის მიმართულების საწინააღმდეგოდ, SST ეპითელიალურ უჯრედებზე მდებარე ცილის არხებით (რეოლოგია).ATP მცირდება მუდმივი ფლაგელარული აქტივობის გამო, რომელიც საჭიროა სპერმის SST სანათურში შესანარჩუნებლად და მოძრაობა საბოლოოდ მცირდება, სანამ სპერმატოზოიდი სპერმის ბანკიდან სითხის ნაკადით არ გამოიყოფა და დაიწყებს ახალ მოგზაურობას აღმავალი ფალოპის მილში სპერმის განაყოფიერებისთვის.კვერცხი (Forman4).სპერმის შენახვის ამ მოდელს მხარს უჭერს SST ეპითელიუმის უჯრედებში არსებული აკვაპორინების 2, 3 და 9 იმუნოციტოქემიის გამოვლენა.დღეისათვის არ არსებობს კვლევები ქათმის სპერმის რეოლოგიაზე და მის როლზე SST-ის შენახვაში, ვაგინალური სპერმის შერჩევასა და სპერმის კონკურენციაში.ქათმებში სპერმი საშოში შედის ბუნებრივი შეჯვარების შემდეგ, მაგრამ სპერმატოზოიდების 80%-ზე მეტი გამოიდევნება საშოდან შეჯვარების შემდეგ მალევე.ეს იმაზე მეტყველებს, რომ საშო არის ფრინველებში სპერმის შერჩევის ძირითადი ადგილი.გარდა ამისა, ცნობილია, რომ საშოში განაყოფიერებული სპერმატოზოიდების 1%-ზე ნაკლები მთავრდება SST2-ში.საშოში წიწილების ხელოვნური განაყოფიერებისას სპერმატოზოიდების რაოდენობა, რომლებიც აღწევს SST, იზრდება განაყოფიერებიდან 24 საათის შემდეგ.ჯერჯერობით, ამ პროცესის დროს სპერმის შერჩევის მექანიზმი გაურკვეველია და სპერმის მოძრაობამ შესაძლოა მნიშვნელოვანი როლი შეასრულოს SST სპერმის ათვისებაში.ფალოპის მილების სქელი და გაუმჭვირვალე კედლების გამო, ძნელია ფრინველების ფალოპის მილებში სპერმის მოძრაობის უშუალო მონიტორინგი.აქედან გამომდინარე, ჩვენ არ გვაქვს საბაზისო ცოდნა იმის შესახებ, თუ როგორ გადადის სპერმატოზოვა SST-ზე განაყოფიერების შემდეგ.
რეოლოგია ახლახან იქნა აღიარებული, როგორც მნიშვნელოვანი ფაქტორი, რომელიც აკონტროლებს სპერმის ტრანსპორტირებას ძუძუმწოვრების სასქესო ორგანოებში.მოძრავი სპერმატოზოიდების საწინააღმდეგო მიგრაციის უნარზე დაყრდნობით, ზაფერანმა და სხვებმა8 გამოიყენეს კორა მიკროფლიდური სისტემა, რათა პასიურად გამოეყოთ მოძრავი სპერმატოზოიდები ჩაწერილი სპერმის ნიმუშებიდან.სპერმის დახარისხების ეს ტიპი აუცილებელია სამედიცინო უნაყოფობის მკურნალობისა და კლინიკური კვლევისთვის და სასურველია ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით, რომლებიც დროისა და შრომის ინტენსიურია და შეიძლება ზიანი მიაყენოს სპერმის მორფოლოგიასა და სტრუქტურულ მთლიანობას.თუმცა, დღემდე არ ჩატარებულა კვლევები ქათმების სასქესო ორგანოებიდან სეკრეციის გავლენის შესახებ სპერმის მოძრაობაზე.
მიუხედავად მექანიზმისა, რომელიც ინარჩუნებს სპერმას SST-ში, ბევრმა მკვლევარმა დააფიქსირა, რომ რეზიდენტი სპერმატოზოიდები თავ-თავის აგლუტინირებენ ქათმების 9, 10, მწყერი 2 და ინდაურები 11 SST-ში, რათა წარმოქმნან აგლუტინირებული სპერმის შეკვრა.ავტორები ვარაუდობენ, რომ არსებობს კავშირი ამ აგლუტინაციასა და სპერმატოზოიდების ხანგრძლივ შენახვას შორის SST-ში.
Tingari და Lake12-მა განაცხადეს ძლიერი კავშირი ქათმის სპერმის მიმღებ ჯირკვალში სპერმატოზოვას შორის და ეჭვქვეშ აყენებენ თუ არა ფრინველის სპერმატოზოვას აგლუტინაცია ისევე, როგორც ძუძუმწოვრების სპერმატოზოვა.მათ მიაჩნიათ, რომ სპერმატოზოიდებს შორის ღრმა კავშირები შეიძლება გამოწვეული იყოს სტრესით, რომელიც გამოწვეულია მცირე სივრცეში დიდი რაოდენობით სპერმატოზოიდების არსებობით.
სპერმატოზოიდების ქცევის შეფასებისას ახალ დაკიდებულ შუშის სლაიდებზე, შეინიშნება აგლუტინაციის გარდამავალი ნიშნები, განსაკუთრებით სპერმის წვეთების კიდეებზე.თუმცა, აგლუტინაციას ხშირად არღვევდა ბრუნვის მოქმედება, რომელიც დაკავშირებულია უწყვეტ მოძრაობასთან, რაც ხსნის ამ ფენომენის გარდამავალ ბუნებას.მკვლევარებმა ასევე შენიშნეს, რომ როდესაც გამხსნელი სპერმას ემატებოდა, ჩნდებოდა წაგრძელებული "ძაფის მსგავსი" უჯრედის აგრეგატები.
სპერმატოზოვას მიბაძვის ადრეული მცდელობები გაკეთდა ჩამოკიდებული წვეთიდან თხელი მავთულის ამოღებით, რის შედეგადაც სპერმის წვეთიდან გამოწეული წაგრძელებული სპერმის მსგავსი ვეზიკულა.სპერმატოზოიდები მაშინვე პარალელურად დალაგდნენ ვეზიკულაში, მაგრამ მთელი ერთეული სწრაფად გაქრა 3D შეზღუდვის გამო.ამიტომ სპერმატოზოიდების აგლუტინაციის შესასწავლად აუცილებელია სპერმატოზოიდების მოძრაობასა და ქცევაზე დაკვირვება უშუალოდ იზოლირებულ სპერმის შესანახ მილაკებში, რაც ძნელად მისაღწევია.აქედან გამომდინარე, აუცილებელია შემუშავდეს ინსტრუმენტი, რომელიც იმიტირებს სპერმატოზოვას, რათა მხარი დაუჭიროს სპერმის მოძრაობისა და აგლუტინაციის ქცევის კვლევებს.ბრილარდმა და სხვებმა13 აღნიშნავდნენ, რომ ზრდასრულ წიწილებში სპერმის შესანახი მილაკების საშუალო სიგრძე 400-600 მკმ-ია, მაგრამ ზოგიერთი SST შეიძლება იყოს 2000 მკმ-მდე.მერომ და ოგასავარამ14 დაყვეს თესლის წარმოქმნის ჯირკვლები გაფართოებულ და არაგადიდებულ სპერმის შესანახ მილაკებად, ორივე სიგრძით (~ 500 μm) და კისრის სიგანით (~ 38 μm), მაგრამ მილაკების სანათურის საშუალო დიამეტრი იყო 56.6 და 56.6 μm.., შესაბამისად 11.2 μm, შესაბამისად.მიმდინარე კვლევაში ჩვენ გამოვიყენეთ მიკროსთხევადი მოწყობილობა არხის ზომით 200 μm × 20 μm (W × H), რომლის განივი კვეთა გარკვეულწილად ახლოს არის გაძლიერებულ SST-თან.გარდა ამისა, ჩვენ გამოვიკვლიეთ სპერმის მოძრაობა და აგლუტინაციის ქცევა მიედინება სითხეში, რაც შეესაბამება Foreman-ის ჰიპოთეზას, რომ SST ეპითელური უჯრედების მიერ წარმოებული სითხე ინარჩუნებს სპერმას სანათურში კონტრრეოლოგიური (რეოლოგიური) მიმართულებით.
ამ კვლევის მიზანი იყო ფალოპის მილში სპერმატოზოიდების მოძრაობის დაკვირვების პრობლემების დაძლევა და დინამიურ გარემოში სპერმატოზოიდების რეოლოგიისა და ქცევის შესწავლის სირთულეების თავიდან აცილება.გამოყენებული იქნა მიკროფლუიდური მოწყობილობა, რომელიც ქმნის ჰიდროსტატიკური წნევას ქათმის სასქესო ორგანოებში სპერმის მოძრაობის სიმულაციისთვის.
როდესაც განზავებული სპერმის ნიმუშის წვეთი (1:40) ჩაიტვირთა მიკროარხულ მოწყობილობაში, სპერმის მოძრაობის ორი ტიპი შეიძლება გამოვლინდეს (იზოლირებული სპერმა და შეკრული სპერმა).გარდა ამისა, სპერმატოზოიდები დინების საწინააღმდეგოდ ცურავდნენ (დადებითი რეოლოგია; ვიდეო 1, 2). მიუხედავად იმისა, რომ სპერმის შეკვრას ჰქონდა უფრო დაბალი სიჩქარე, ვიდრე მარტოხელა სპერმატოზოიდებისას (p <0.001), მათ გაზარდეს სპერმატოზოიდების პროცენტული მაჩვენებელი, რომლებიც აჩვენებენ პოზიტიურ რეოტაქსისს (p <0.001; ცხრილი 2). მიუხედავად იმისა, რომ სპერმის შეკვრას ჰქონდა უფრო დაბალი სიჩქარე, ვიდრე მარტოხელა სპერმატოზოიდებისას (p <0.001), მათ გაზარდეს სპერმატოზოიდების პროცენტული მაჩვენებელი, რომლებიც აჩვენებენ პოზიტიურ რეოტაქსისს (p <0.001; ცხრილი 2). „Хотя пучки“ სპერმატოზოიდების დასახელება შეიძლება ძალიან მალე, თუ არა მხოლოდ სპერმატოზოიდების (p < 0,001), არამედ ცალმხრივი სპერმატოზოიდების, დემონსტრირებითი რეოტაქსის (p < 0,001); მიუხედავად იმისა, რომ სპერმატოზოვას შეკვრას ჰქონდა უფრო დაბალი სიჩქარე, ვიდრე ერთ სპერმატოზოვას (p < 0.001), მათ გაზარდეს სპერმატოზოიდების პროცენტული მაჩვენებელი, რომლებიც აჩვენებენ დადებით რეოტაქსისს (p <0.001; ცხრილი 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），但它们增加了显礧阳分比 (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 溆 显礧分比 (p <0.001 ； 2…………. Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных spermatozoidov (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов положительной реологией (p < 0,001; ტაბ. 2). მიუხედავად იმისა, რომ სპერმატოზოიდების სიჩქარე უფრო დაბალი იყო, ვიდრე ერთი სპერმატოზოვას (p <0,001), მათ გაზარდეს სპერმატოზოიდების პროცენტი დადებითი რეოლოგიით (p <0,001; ცხრილი 2).დადებითი რევოლოგია ერთჯერადი სპერმატოზოიდების და ტუფსებისთვის შეფასებულია დაახლოებით 53% და 85% შესაბამისად.
დაფიქსირდა, რომ შარკასის ქათმების სპერმატოზოიდები ეაკულაციისთანავე ქმნიან ხაზოვან შეკვრას, რომელიც შედგება ათობით ინდივიდისგან.ეს ტიხრები დროთა განმავლობაში იზრდება სიგრძეში და სისქეში და შეიძლება დარჩეს ინ ვიტრო რამდენიმე საათის განმავლობაში გაფანტვამდე (ვიდეო 3).ამ ძაფისებრი შეკვრას ფორმის ექიდნა სპერმატოზოვა აქვს, რომელიც ყალიბდება ეპიდიდიმის ბოლოს.დადგინდა, რომ შარკაშის ქათმის სპერმას აქვს მაღალი მიდრეკილება აგლუტინაციისა და ბადისებრი შეკვრის შეგროვების შემდეგ ერთ წუთზე ნაკლებ დროში.ეს სხივები დინამიურია და შეუძლიათ ნებისმიერ მიმდებარე კედელს ან სტატიკური ობიექტის მიმაგრებას.მიუხედავად იმისა, რომ სპერმის შეკვრა ამცირებს სპერმის უჯრედების სიჩქარეს, ცხადია, რომ მაკროსკოპული თვალსაზრისით ისინი ზრდის მათ წრფივობას.ჩალიჩების სიგრძე მერყეობს შეკვრაში შეგროვებული სპერმის რაოდენობის მიხედვით.შეკვრის ორი ნაწილი იზოლირებული იყო: საწყისი ნაწილი, აგლუტინირებული სპერმის თავისუფალი თავის ჩათვლით და ტერმინალური ნაწილი, კუდის ჩათვლით და სპერმის მთელი დისტალური ბოლო.მაღალსიჩქარიანი კამერის გამოყენებით (950 fps), შეკვრის საწყის ნაწილში დაფიქსირდა აგლუტინირებული სპერმატოზოიდების თავისუფალი თავები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან შეკვრის მოძრაობაზე მათი რხევითი მოძრაობის გამო, დანარჩენებს ხვეული მოძრაობით ათრევდნენ შეკვრაში (ვიდეო 4).თუმცა, გრძელ ტილოებში, დაფიქსირდა, რომ სხეულზე მიმაგრებული თავისუფალი სპერმის თავი და ღეროს ბოლო ნაწილი მოქმედებს როგორც ფრჩხილები, რომლებიც ხელს უწყობენ ტუფის ამოძრავებას.
სითხის ნელი ნაკადის დროს სპერმატოზოიდები ერთმანეთის პარალელურად მოძრაობენ, თუმცა, ისინი იწყებენ გადახურვას და იკვებება ყველაფერზე, რაც ჯერ კიდევ არ არის, რათა არ ჩამოირეცხოს მიმდინარე ნაკადმა დინების სიჩქარის მატებასთან ერთად.შეკვრა იქმნება, როდესაც სპერმის რამდენიმე უჯრედი ერთმანეთს უახლოვდება, ისინი იწყებენ სინქრონულად მოძრაობას და ერთმანეთზე შემოხვევას, შემდეგ კი წებოვან ნივთიერებას ეკვრება.ნახატები 1 და 2 გვიჩვენებს, თუ როგორ უახლოვდება სპერმატოზოიდები ერთმანეთს, ქმნიან შეერთებას, როდესაც კუდები ერთმანეთს ეხვევიან.
მკვლევარებმა გამოიყენეს ჰიდროსტატიკური წნევა მიკროარხში სითხის ნაკადის შესაქმნელად სპერმის რეოლოგიის შესასწავლად.გამოყენებული იქნა მიკროარხი ზომით 200 μm × 20 μm (W × H) და სიგრძე 3.6 μm.გამოიყენეთ მიკროარხები კონტეინერებს შორის, ბოლოებზე დამონტაჟებული შპრიცებით.საკვების შეღებვა გამოიყენებოდა არხების უფრო თვალსაჩინოებისთვის.
კედელზე მიამაგრეთ კაბელები და აქსესუარები.ვიდეო გადაღებულია ფაზის კონტრასტული მიკროსკოპით.თითოეულ სურათთან ერთად წარმოდგენილია ფაზური კონტრასტის მიკროსკოპია და რუკების სურათები.(A) კავშირი ორ ნაკადს შორის ეწინააღმდეგება დინებას ხვეული მოძრაობის გამო (წითელი ისარი).(B) კავშირი მილის შეკვრასა და არხის კედელს შორის (წითელი ისრები), ამავე დროს ისინი დაკავშირებულია ორ სხვა შეკვრასთან (ყვითელი ისრები).(C) მიკროსთხევადურ არხში სპერმის შეკვრა იწყებს ერთმანეთთან დაკავშირებას (წითელი ისრები), აყალიბებს სპერმის შეკვრათა ბადეს.(დ) სპერმის შეკვრათა ქსელის ფორმირება.
როდესაც გაზავებული სპერმის წვეთი ჩაიტვირთა მიკროსთხევად მოწყობილობაში და წარმოიქმნა ნაკადი, დაფიქსირდა, რომ სპერმის სხივი მოძრაობდა დინების მიმართულების საწინააღმდეგოდ.ჩალიჩები მჭიდროდ ერგება მიკროარხების კედლებს, ხოლო თავისუფალი თავები ჩალიჩების საწყის ნაწილში მჭიდროდ ერგება მათ (ვიდეო 5).ისინი ასევე იკვებებიან თავიანთ გზაზე არსებულ ნებისმიერ სტაციონარულ ნაწილაკზე, როგორიცაა ნამსხვრევები, რათა წინააღმდეგობა გაუწიონ დენმა წაიღოს.დროთა განმავლობაში, ეს ტიხრები იქცევა გრძელ ძაფებად, რომლებიც იჭერენ სხვა ცალკეულ სპერმატოზოვას და მოკლე ტოტებს (ვიდეო 6).როდესაც ნაკადი იწყებს შენელებას, სპერმის გრძელი ხაზები იწყებს სპერმის ხაზების ქსელის ფორმირებას (ვიდეო 7; სურათი 2).
ნაკადის მაღალი სიჩქარის დროს (V > 33 μm/s), ძაფების სპირალური მოძრაობები იზრდება, რადგან მცდელობაა დაიჭიროს მრავალი ინდივიდუალური სპერმატოზოიდი, რომელიც ქმნის ნაკადს, უკეთესად გაუძლოს ნაკადის გადაადგილების ძალას. ნაკადის მაღალი სიჩქარის დროს (V > 33 μm/s), ძაფების სპირალური მოძრაობები იზრდება, რადგან მცდელობაა დაიჭიროს მრავალი ინდივიდუალური სპერმატოზოიდი, რომელიც ქმნის ნაკადს, უკეთესად გაუძლოს ნაკადის გადაადგილების ძალას. При высокой скорости потока (V > 33 მკმ/წ) . დინების მაღალი სიჩქარის დროს (V > 33 μm/s), ძაფების ხვეული მოძრაობები იზრდება, რადგან ისინი ცდილობენ დაიჭირონ მრავალი ინდივიდუალური სპერმატოზოიდი, რომლებიც ქმნიან შეკვრას, რომლებიც უკეთესად უძლებენ ნაკადის გადაადგილების ძალას.在高流速(V > 33 მკმ/წმ)地抵抗流动的漂移力.在 高 流速 (v> 33 μm/s)地 抵抗 的 漂移力….. При высоких скоростях потока (V > 33 მკმ/ს) спиральное движение нитей увеличивается в попытке захватить множество отдельных სპერმატოზოიდი, образующих путочки, чтобьщих путочки, чтобьщих движение ний увеличивается в попытке захватить множество отдельных spermatozoidov, образующих путочки, чтобьщих поточно сила. დინების მაღალი სიჩქარის დროს (V > 33 μm/s), ძაფების სპირალური მოძრაობა იზრდება, რათა დაიჭიროს მრავალი ინდივიდუალური სპერმატოზოიდი, რომლებიც ქმნიან შეკვრას, რათა უკეთ გაუძლოს დინების დრეიფულ ძალებს.ისინი ასევე ცდილობდნენ მიკროარხების დამაგრებას გვერდებზე.
სპერმის შეკვრა იდენტიფიცირებული იყო, როგორც სპერმატოზოიდების თავები და დახვეული კუდები სინათლის მიკროსკოპის (LM) გამოყენებით.სპერმის შეკვრა სხვადასხვა აგრეგატებით ასევე იდენტიფიცირებულია, როგორც გრეხილი თავები და ფლაგელარული აგრეგატები, მრავლობითი შერწყმული სპერმის კუდები, კუდზე მიმაგრებული სპერმის თავები და სპერმის თავები მოხრილი ბირთვებით, როგორც მრავალი შერწყმული ბირთვი.გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპია (TEM).სკანირებულმა ელექტრონულმა მიკროსკოპმა (SEM) აჩვენა, რომ სპერმის შეკვრა იყო სპერმის თავების გარსები, ხოლო სპერმის აგრეგატები აჩვენებდნენ შეფუთული კუდების მიმაგრებულ ქსელს.
სპერმატოზოიდების მორფოლოგია და ულტრასტრუქტურა, სპერმატოზოიდების შეკვრების ფორმირება შესწავლილი იყო მსუბუქი მიკროსკოპის (ნახევარი განყოფილება), სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის (SEM) და გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის (TEM) გამოყენებით, სპერმის ნაცხი შეღებილი იყო აკრიდინის ნარინჯისფერით და გამოკვლეული იქნა მიკროსკოპის გამოყენებით.
სპერმის ნაცხის შეღებვამ აკრიდინის ფორთოხლით (ნახ. 3B) აჩვენა, რომ სპერმის თავები ერთმანეთთან იყო მიბმული და დაფარული იყო სეკრეტორული მასალით, რამაც გამოიწვია დიდი ტოტების წარმოქმნა (ნახ. 3D).სპერმის შეკვრა შედგებოდა სპერმის აგრეგატებისაგან მიმაგრებული კუდების ქსელით (ნახ. 4A-C).სპერმატოზოიდების შეკვრა შედგება მრავალი სპერმატოზოიდის კუდებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დამაგრებული (ნახ. 4D).საიდუმლოებები (ნახ. 4E,F) ფარავდა სპერმატოზოიდების შეკვრის თავებს.
სპერმატოზოიდების შეკვრის ფორმირება ფაზის კონტრასტული მიკროსკოპისა და აკრიდინის ფორთოხლით შეღებილი სპერმის ნაცხის გამოყენებით აჩვენა, რომ სპერმატოზოვას თავები ერთმანეთს ეწებება.(ა) ადრეული სპერმატოზოიდის ფორმირება იწყება სპერმით (თეთრი წრე) და სამი სპერმით (ყვითელი წრე), სპირალი იწყება კუდიდან და მთავრდება თავთან.(B) აკრიდინის ფორთოხლით შეღებილი სპერმის ნაცხის ფოტომიკროგრაფია, სადაც ნაჩვენებია სპერმის მიმაგრებული თავები (ისრები).გამონადენი ფარავს თავს(ებს).გადიდება × 1000. (C) მიკროსთხევად არხში ნაკადით ტრანსპორტირებული დიდი სხივის განვითარება (მაღალსიჩქარიანი კამერის გამოყენებით 950 fps).(D) აკრიდინის ნარინჯისფერით შეღებილი სპერმის ნაცხის მიკროგრამა, სადაც ნაჩვენებია დიდი ტოტები (ისრები).გადიდება: × 200.
სპერმის სხივის და სპერმის ნაცხის სკანირების ელექტრონული მიკროგრაფი, რომელიც შეღებილია აკრიდინის ფორთოხლით.(A, B, D, E) არის სპერმატოზოიდების ციფრული ფერადი სკანირების ელექტრონული მიკროგრაფიები, ხოლო C და F არის აკრიდინის ნარინჯისფერი შეღებილი სპერმის ნაცხის მიკროგრაფები, რომლებიც აჩვენებენ მრავლობითი სპერმატოზოვას მიმაგრებას, რომლებიც ახვევენ კუდის ქსელს.(AC) სპერმის აგრეგატები ნაჩვენებია მიმაგრებული კუდების ქსელის სახით (ისრები).(დ) რამდენიმე სპერმატოზოვას გადაბმა (წებოვანი ნივთიერებით, ვარდისფერი მოხაზულობით, ისრით) კუდის გარშემო შემოხვეული.(E და F) სპერმის თავების აგრეგატები (პოინტერები) დაფარული წებოვანი მასალით (პოინტერები).სპერმატოზოიდები ქმნიდნენ შეკვრას რამდენიმე მორევის მსგავსი სტრუქტურით (F).(C) ×400 და (F) ×200 გადიდება.
გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით აღმოვაჩინეთ, რომ სპერმის შეკვრას ჰქონდათ მიმაგრებული კუდები (ნახ. 6A, C), კუდებზე მიმაგრებული თავები (ნახ. 6B) ან კუდებზე მიმაგრებული თავები (ნახ. 6D).შეკვრაში სპერმატოზოიდების თავები მრუდია, სექციაში წარმოდგენილია ორი ბირთვული რეგიონი (ნახ. 6D).ჭრილობის შეკვრაში სპერმატოზოვას ჰქონდა დაგრეხილი თავი ორი ბირთვული უბნით და მრავლობითი ფლაგელარული რეგიონით (ნახ. 5A).
ციფრული ფერადი ელექტრონული მიკროგრაფი, რომელიც აჩვენებს შემაერთებელ კუდებს სპერმის შეკვრაში და სპერმის თავების დამაკავშირებელ მასალას.(ა) დიდი რაოდენობით სპერმატოზოიდების მიმაგრებული კუდი.ყურადღება მიაქციეთ, როგორ გამოიყურება კუდი როგორც პორტრეტულ (ისარი) ასევე ლანდშაფტის (ისარი) პროექციებში.(ბ) სპერმის თავი (ისარი) უკავშირდება კუდს (ისარს).(C) დამაგრებულია სპერმის რამდენიმე კუდი (ისარი).(D) აგლუტინაციის მასალა (AS, ლურჯი) აკავშირებს სპერმის ოთხ თავს (იისფერი).
სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპია გამოიყენებოდა სპერმის თავების აღმოსაჩენად სეკრეციით ან მემბრანებით დაფარული სპერმის შეკვრაში (სურათი 6B), რაც მიუთითებს იმაზე, რომ სპერმის შეკვრა დამაგრებული იყო უჯრედგარე მასალის მიერ.აგლუტინირებული მასალა კონცენტრირებული იყო სპერმის თავში (მედუზის თავის მსგავსი შეკრება; სურ. 5B) და გაფართოვდა დისტალურად, რაც ბრწყინვალე ყვითელ იერს ანიჭებდა ფლუორესცენტური მიკროსკოპის ქვეშ აკრიდინის ფორთოხლის შეღებვისას (ნახ. 6C).ეს ნივთიერება აშკარად ჩანს სკანირების მიკროსკოპის ქვეშ და ითვლება შემკვრელად.ნახევრად თხელი სექციები (ნახ. 5C) და აკრიდინის ფორთოხლით შეღებილი სპერმის ნაცხი აჩვენებდა სპერმის შეკვრას, რომელიც შეიცავდა მჭიდროდ შეფუთულ თავებს და დახვეულ კუდებს (ნახ. 5D).
სხვადასხვა ფოტომიკროგრაფია აჩვენებს სპერმის თავების და დაკეცილი კუდების აგრეგაციას სხვადასხვა მეთოდის გამოყენებით.(A) სპერმის შეკვრის ჯვარედინი ციფრული ფერის გადაცემის ელექტრონული მიკროგრაფი, რომელიც აჩვენებს ხვეული სპერმის თავს ორნაწილიანი ბირთვით (ლურჯი) და რამდენიმე ფლაგელის ნაწილით (მწვანე).(B) ციფრული ფერადი სკანირების ელექტრონული მიკროგრაფი, რომელიც გვიჩვენებს მედუზის მსგავსი სპერმატოზოიდების (ისრებით) გროვას, რომლებიც თითქოს დაფარულია.(C) ნახევრად თხელი განყოფილება, რომელშიც ნაჩვენებია სპერმის თავები (ისრები) და დახვეული კუდები (ისრები).(D) აკრიდინის ფორთოხლით შეღებილი სპერმის ნაცხის მიკროგრამა, სადაც ნაჩვენებია სპერმის თავების (ისრები) და დახვეული კუდების აგრეგატები (ისრები).გაითვალისწინეთ, რომ წებოვანი ნივთიერება (S) ფარავს სპერმატოზოვას თავს.(D) × 1000 გადიდება.
გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით (ნახ. 7A), ასევე აღინიშნა, რომ სპერმის თავები გადაგრეხილი იყო და ბირთვებს ჰქონდათ სპირალური ფორმა, რაც დასტურდება აკრიდინის ნარინჯისფერით შეღებილი სპერმის ნაცხებით და გამოკვლეული ფლუორესცენტული მიკროსკოპის გამოყენებით (ნახ. 7B).
(A) ციფრული ფერის გადაცემის ელექტრონული მიკროგრაფი და (B) აკრიდინის ნარინჯისფერი შეღებილი სპერმის ნაცხი, რომელიც გვიჩვენებს დახვეულ თავებს და სპერმის თავებისა და კუდების მიმაგრებას (ისრები).(B) × 1000 გადიდება.
საინტერესო აღმოჩენაა ის, რომ შარქაზის სპერმა აგრეგირებულია მოძრავი ძაფისებრი შეკვრების წარმოქმნით.ამ შეკვრათა თვისებები საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ მათი შესაძლო როლი SST-ში სპერმატოზოიდების შეწოვასა და შენახვაში.
შეჯვარების შემდეგ სპერმატოზოიდი შედის საშოში და გადის ინტენსიური შერჩევის პროცესს, რის შედეგადაც მხოლოდ შეზღუდული რაოდენობის სპერმატოზოიდი შედის SST15,16.დღემდე, მექანიზმები, რომლითაც სპერმატოზოიდი შედის და გამოდის SST-დან, გაურკვეველია.ფრინველში სპერმატოზოიდები ინახება SST-ში 2-დან 10 კვირამდე გახანგრძლივებული პერიოდის განმავლობაში, სახეობიდან გამომდინარე6.სსტ-ში შენახვის დროს სპერმის მდგომარეობის შესახებ კამათი რჩება.ისინი მოძრაობაში არიან თუ ისვენებენ?სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, როგორ ინარჩუნებენ სპერმის უჯრედები თავიანთ პოზიციას SST-ში ამდენი ხნის განმავლობაში?
Forman4 ვარაუდობს, რომ SST რეზიდენტობა და განდევნა შეიძლება აიხსნას სპერმის მოძრაობის თვალსაზრისით.ავტორები ვარაუდობენ, რომ სპერმატოზოიდები ინარჩუნებენ თავის პოზიციას SST ეპითელიუმის მიერ შექმნილი სითხის ნაკადის საწინააღმდეგოდ ცურვით და რომ სპერმატოზოიდები გამოიდევნება SST-დან, როდესაც მათი სიჩქარე ეცემა იმ წერტილზე დაბლა, როდესაც ისინი იწყებენ უკან მოძრაობას ენერგიის ნაკლებობის გამო.Zaniboni5-მა დაადასტურა აკვაპორინების 2, 3 და 9 არსებობა SST ეპითელური უჯრედების აპიკალურ ნაწილში, რამაც შეიძლება ირიბად მხარი დაუჭიროს Foreman-ის სპერმის შენახვის მოდელს.მიმდინარე კვლევაში ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ შარკაშის სპერმატოზოიდების თითქმის ნახევარი აჩვენებს დადებით რეოლოგიას მომდინარე სითხეში და რომ აგლუტინირებული სპერმატოზოიდები ზრდის სპერმატოზოიდების რაოდენობას, რომლებიც აჩვენებენ დადებით რეოლოგიას, თუმცა აგლუტინაცია ანელებს მათ.როგორ მიემგზავრება სპერმის უჯრედები ფრინველის ფალოპის მილში განაყოფიერების ადგილზე, ბოლომდე არ არის გასაგები.ძუძუმწოვრებში ფოლიკულური სითხე ქიმიოიზიდავს სპერმატოზოვას.თუმცა, მიჩნეულია, რომ ქიმიოატრაქტორები ახელმძღვანელებენ სპერმატოზოვას შორ მანძილზე მიახლოებისკენ7.ამიტომ, სპერმის ტრანსპორტირებაზე პასუხისმგებელია სხვა მექანიზმები.შეჯვარების შემდეგ გამოთავისუფლებული ფალოპის მილის სითხის წინააღმდეგ სპერმის ორიენტაციისა და ნაკადის უნარი მოხსენებული იყო, რომ მთავარი ფაქტორია თაგვებში სპერმატოზოიდების მიმართ.პარკერი 17 ვარაუდობს, რომ სპერმატოზოიდები კვეთენ კვერცხუჯრედებს ფრინველებისა და ქვეწარმავლების ცილიარული დინების საწინააღმდეგოდ ცურვით.მიუხედავად იმისა, რომ ფრინველებზე ექსპერიმენტულად არ იყო დადასტურებული, Adolphi18-მა პირველმა აღმოაჩინა, რომ ფრინველის სპერმა დადებით შედეგებს იძლევა, როდესაც ფილტრის ქაღალდის ზოლით იქმნება სითხის თხელი ფენა საფარისა და სლაიდს შორის.რეოლოგია.ჰინომ და იანაგიმაჩიმ [19] მოათავსეს თაგვის საკვერცხე-ტუბალა-საშვილოსნოს კომპლექსი პერფუზიის რგოლში და გაუკეთეს 1 μl მელანი ისთმუსში, რათა დაენახათ სითხის ნაკადი ფალოპის მილებში.მათ შენიშნეს შეკუმშვისა და რელაქსაციის ძალიან აქტიური მოძრაობა ფალოპის მილში, რომელშიც მელნის ყველა ბურთი სტაბილურად მოძრაობდა ფალოპის მილის ამპულასკენ.ავტორები ხაზს უსვამენ მილის სითხის ნაკადის მნიშვნელობას ქვემოდან ზედა ფალოპის მილებში სპერმის ამაღლებისა და განაყოფიერებისთვის.Brillard20 იტყობინება, რომ ქათმებსა და ინდაურებში სპერმატოზოიდები მიგრირებენ აქტიური მოძრაობით ვაგინალური შესასვლელიდან, სადაც ისინი ინახება, საშვილოსნო-ვაგინალურ შეერთებამდე, სადაც ინახება.თუმცა, ეს მოძრაობა არ არის საჭირო საშვილოსნოს შეერთებასა და ინფუნდიბულუმს შორის, რადგან სპერმატოზოიდები ტრანსპორტირდება პასიური გადაადგილებით.ამ წინა რეკომენდაციებისა და მიმდინარე კვლევაში მიღებული შედეგების ცოდნით, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ სპერმატოზოიდების უნარი გადაადგილდნენ ზემო დინებაში (რეოლოგია) ერთ-ერთი თვისებაა, რომელსაც ეფუძნება შერჩევის პროცესი.ეს განსაზღვრავს სპერმატოზოიდების გავლას საშოში და მათ შეყვანას CCT-ში შესანახად.როგორც Forman4 ვარაუდობს, ამან ასევე შეიძლება ხელი შეუწყოს სპერმატოზოიდების შეღწევის პროცესს SST-ში და მის ჰაბიტატში გარკვეული პერიოდის განმავლობაში და შემდეგ გასვლას, როდესაც მათი სიჩქარე იწყებს შენელებას.
მეორეს მხრივ, მაცუზაკიმ და სასანამმა 21 ივარაუდეს, რომ ფრინველის სპერმატოზოიდები განიცდიან მოძრაობის ცვლილებებს მოსვენებიდან მოძრაობამდე მამრობითი და მდედრობითი სქესის რეპროდუქციულ ტრაქტებში.SST-ში რეზიდენტური სპერმის მოძრაობის დათრგუნვა შემოთავაზებულია სპერმის ხანგრძლივი შენახვის დროის ასახსნელად და შემდეგ გაახალგაზრდავება SST-დან გამოსვლის შემდეგ.ჰიპოქსიურ პირობებში მაცუზაკი და სხვ.1 მოხსენებული იყო ლაქტატის მაღალი გამომუშავება და გამოყოფა SST-ში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს რეზიდენტი სპერმის მოძრაობის დათრგუნვა.ამ შემთხვევაში სპერმის რეოლოგიის მნიშვნელობა აისახება სპერმატოზოიდების შერჩევასა და შთანთქმაში და არა მათ შენახვაში.
სპერმის აგლუტინაციის ნიმუში ითვლება დამაჯერებელ ახსნად SST-ში სპერმის ხანგრძლივი შენახვის პერიოდისთვის, რადგან ეს არის სპერმის შეკავების ჩვეულებრივი ნიმუში ფრინველებში2,22,23.ბაკსტი და სხვ.2 დაფიქსირდა, რომ სპერმატოზოიდების უმეტესობა ერთმანეთს ეკვროდა, ქმნიდა ფასციკულურ აგრეგატებს, ხოლო ცალკეული სპერმატოზოიდები იშვიათად გვხვდება მწყრის CCM-ში.მეორე მხრივ, Wen et al.24 დაფიქსირდა მეტი გაფანტული სპერმატოზოიდი და ნაკლები სპერმატოზოიდის ტოტები SST სანათურში ქათმებში.ამ დაკვირვებებზე დაყრდნობით შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ სპერმატოზოიდების აგლუტინაციისადმი მიდრეკილება განსხვავდება ფრინველებს შორის და სპერმატოზოიდებს შორის ერთსა და იმავე ეაკულატში.გარდა ამისა, ვან კრეი და სხვ.9 ვარაუდობს, რომ აგლუტინირებული სპერმატოზოიდების შემთხვევითი დისოციაცია პასუხისმგებელია სპერმატოზოიდების თანდათანობით შეღწევაზე ფალოპის მილის სანათურში.ამ ჰიპოთეზის მიხედვით, სსთ-დან ჯერ უნდა გამოიდევნოს სპერმატოზოვა დაბალი აგლუტინაციის უნარით.ამ კონტექსტში, სპერმატოზოვას აგლუტინაციის უნარი შეიძლება იყოს ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს ბინძურ ფრინველებში სპერმის შეჯიბრის შედეგზე.გარდა ამისა, რაც უფრო დიდხანს იშლება აგლუტინირებული სპერმა, მით უფრო დიდხანს ინარჩუნებს ნაყოფიერებას.
მიუხედავად იმისა, რომ სპერმატოზოიდების აგრეგაცია და შეკვრაში აგრეგაცია დაფიქსირდა რამდენიმე კვლევაში2,22,24, ისინი დეტალურად არ იყო აღწერილი SST-ში მათი კინემატიკური დაკვირვების სირთულის გამო.რამდენიმე მცდელობა განხორციელდა სპერმის აგლუტინაციის შესწავლის in vitro.ვრცელი, მაგრამ გარდამავალი აგრეგაცია დაფიქსირდა, როდესაც თხელი მავთული ამოიღეს ჩამოკიდებული თესლის წვეთიდან.ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ წაგრძელებული ბუშტი ამოდის წვეთიდან, სათესლე ჯირკვლის იმიტაციით.3D შეზღუდვისა და წვეთოვანი გაშრობის ხანმოკლე დროის გამო, მთელი ბლოკი სწრაფად დაინგრა9.მიმდინარე კვლევაში, შარკაშის ქათმებისა და მიკროფლუიდური ჩიპების გამოყენებით, ჩვენ შევძელით აღწერა, როგორ წარმოიქმნება ეს ტიხრები და როგორ მოძრაობენ ისინი.სპერმის შეკვრა წარმოიქმნება სპერმის შეგროვებისთანავე და აღმოჩნდა, რომ მოძრაობენ სპირალურად, აჩვენებენ დადებით რევოლოგიას, როდესაც ეს ნაკადშია.გარდა ამისა, მაკროსკოპიულად დათვალიერებისას, სპერმატოზოიდების შეკვრა დაფიქსირდა, რომ ზრდიდა მოძრაობის წრფივობას იზოლირებულ სპერმატოზოვასთან შედარებით.ეს მიუთითებს იმაზე, რომ სპერმის აგლუტინაცია შეიძლება მოხდეს SST-ის შეღწევამდე და რომ სპერმის გამომუშავება არ შემოიფარგლება მცირე ფართობით სტრესის გამო, როგორც ადრე იყო შემოთავაზებული (Tingari and Lake12).ტუფის წარმოქმნის დროს სპერმატოზოიდები სინქრონულად ბანაობენ, სანამ შეერთებას არ შექმნიან, შემდეგ მათი კუდები ერთმანეთზე ეხვევიან და სპერმატოზოვას თავი თავისუფალი რჩება, მაგრამ კუდი და სპერმატოზოვას დისტალური ნაწილი წებოვანი ნივთიერებით იკვრება.ამიტომ, ლიგატის თავისუფალი თავი პასუხისმგებელია მოძრაობაზე, ათრევს ლიგატის დანარჩენ ნაწილს.სპერმატოზოიდების სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპია აჩვენა მიმაგრებული სპერმის თავები დაფარული ბევრი წებოვანი მასალით, რაც ვარაუდობს, რომ სპერმის თავები მიმაგრებული იყო მოსვენებულ შეკვრაში, რაც შეიძლება მოხდეს შენახვის ადგილის (SST) მიღწევის შემდეგ.
როდესაც სპერმის ნაცხი შეღებილია აკრიდინის ფორთოხლით, სპერმის უჯრედების გარშემო უჯრედგარე წებოვანი მასალა ჩანს ფლუორესცენტური მიკროსკოპით.ეს ნივთიერება საშუალებას აძლევს სპერმის შეკვრას მიიკრას და მიეკრას ნებისმიერ მიმდებარე ზედაპირს ან ნაწილაკს ისე, რომ ისინი არ მოძრაობენ მიმდებარე ნაკადთან ერთად.ამრიგად, ჩვენი დაკვირვებები აჩვენებს სპერმატოზოვას გადაბმის როლს მობილური შეკვრების სახით.მათი უნარი დინების საწინააღმდეგოდ ცურვისა და მიმდებარე ზედაპირებზე მიმაგრების საშუალებას აძლევს სპერმატოზოიდებს უფრო დიდხანს დარჩეს SST-ში.
Rothschild25-მა გამოიყენა ჰემოციტომეტრიის კამერა, რათა შეესწავლა მსხვილფეხა რქოსანი სპერმის მცურავი განაწილება სუსპენზიის წვეთში, გადაუღო ფოტომიკროგრაფია კამერით, როგორც ვერტიკალური, ისე ჰორიზონტალური ოპტიკური ღერძის მიკროსკოპით.შედეგებმა აჩვენა, რომ სპერმატოზოიდები იზიდავდა კამერის ზედაპირს.ავტორები ვარაუდობენ, რომ შესაძლოა არსებობდეს ჰიდროდინამიკური ურთიერთქმედება სპერმასა და ზედაპირს შორის.ამის გათვალისწინებით, შარკაშის ქათმის სპერმის უნართან ერთად, შექმნას წებოვანი ტილოები, შეიძლება გაზარდოს იმის ალბათობა, რომ სპერმა მიეკრას SST კედელს და შეინახოს ხანგრძლივი დროის განმავლობაში.
Bccetti-მ და Afzeliu26-მა განაცხადეს, რომ სპერმის გლიკოკალიქსი საჭიროა გამეტების ამოცნობისა და აგლუტინაციისთვის.Forman10-მა შენიშნა, რომ α-გლიკოზიდური ობლიგაციების ჰიდროლიზმა გლიკოპროტეინ-გლიკოლიპიდურ საფარებში ფრინველის სპერმის ნეირამინიდაზას დამუშავებით იწვევდა ნაყოფიერების შემცირებას სპერმის მოძრაობაზე ზემოქმედების გარეშე.ავტორები ვარაუდობენ, რომ ნეირამინიდაზას მოქმედება გლიკოკალიქსზე აფერხებს სპერმის სეკვესტრაციას საშვილოსნო-ვაგინალურ შეერთებაზე, რითაც ამცირებს ნაყოფიერებას.მათმა დაკვირვებებმა არ შეიძლება იგნორირება გაუკეთოს იმ შესაძლებლობას, რომ ნეირამინიდაზას მკურნალობამ შეიძლება შეამციროს სპერმის და კვერცხუჯრედის ამოცნობა.ფორმანმა და ენგელმა10 დაადგინეს, რომ ნაყოფიერება მცირდება, როდესაც ქათმებს ინტრავაგინალურად ანაყოფიერებენ ნეირამინიდაზათ დამუშავებული სპერმის საშუალებით.თუმცა, IVF ნეირამინიდაზას დამუშავებული სპერმატოზოიდით არ იმოქმედა ნაყოფიერებაზე საკონტროლო ქათმებთან შედარებით.ავტორებმა დაასკვნეს, რომ სპერმის მემბრანის გარშემო გლიკოპროტეინ-გლიკოლიპიდური საფარის ცვლილებამ შეამცირა სპერმის განაყოფიერების უნარი საშვილოსნო-ვაგინალურ შეერთებაზე სპერმის სეკვესტრის დარღვევით, რამაც თავის მხრივ გაზარდა სპერმის დაკარგვა საშვილოსნო-ვაგინალური შეკუმშვის სიჩქარის გამო.
ინდაურებში ბაკსტმა და ბაუჩანმა 11-მა აღმოაჩინეს პატარა ვეზიკულები და მემბრანის ფრაგმენტები SST-ის სანათურში და დააფიქსირეს, რომ ამ გრანულების ნაწილი შერწყმული იყო სპერმის მემბრანასთან.ავტორები ვარაუდობენ, რომ ამ ურთიერთობებმა შეიძლება ხელი შეუწყოს სპერმატოზოიდების გრძელვადიან შენახვას SST-ში.თუმცა, მკვლევარებმა არ დააკონკრეტეს ამ ნაწილაკების წყარო, გამოიყოფა თუ არა ისინი CCT ეპითელური უჯრედებით, წარმოიქმნება და გამოიყოფა მამაკაცის რეპროდუქციული სისტემის მიერ, თუ წარმოებული თავად სპერმის მიერ.ასევე, ეს ნაწილაკები პასუხისმგებელნი არიან აგლუტინაციაზე.Grützner et al27 იტყობინება, რომ ეპიდიდიმული ეპითელური უჯრედები აწარმოებენ და გამოყოფენ სპეციფიკურ პროტეინს, რომელიც საჭიროა ერთფორიანი სათესლე ტრაქტის ფორმირებისთვის.ავტორები ასევე აცხადებენ, რომ ამ შეკვრათა დისპერსია დამოკიდებულია ეპიდიდიმის ცილების ურთიერთქმედების შესახებ.ნიქსონმა და სხვებმა აღმოაჩინეს, რომ ადნექსი გამოყოფს ცილას, მჟავე ცისტეინით მდიდარ ოსტეონექტინს;SPARC მონაწილეობს სპერმატოზოიდების წარმოქმნაში მოკლე წვერის ექიდნაში და პლატიპუსებში.ამ სხივების გაფანტვა დაკავშირებულია ამ ცილის დაკარგვასთან.
მიმდინარე კვლევაში, ულტრასტრუქტურულმა ანალიზმა ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით აჩვენა, რომ სპერმატოზოიდები ეკვრის დიდი რაოდენობით მკვრივ მასალას.ითვლება, რომ ეს ნივთიერებები პასუხისმგებელნი არიან აგლუტინაციაზე, რომელიც კონდენსირდება მიწებებულ თავებს შორის და მის გარშემო, მაგრამ უფრო დაბალი კონცენტრაციით კუდის რეგიონში.ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ ეს აგლუტინირებადი ნივთიერება გამოიყოფა მამაკაცის რეპროდუქციული სისტემიდან (ეპიდიდიმის ან ვაზ დეფერენსი) სპერმასთან ერთად, რადგან ხშირად ვაკვირდებით სპერმის გამოყოფას ლიმფიდან და თესლოვანი პლაზმიდან ეაკულაციის დროს.ცნობილია, რომ როდესაც ფრინველის სპერმატოზოიდი გადის ეპიდიდიმისსა და ვაზ დეფერენში, ისინი განიცდიან მომწიფებასთან დაკავშირებულ ცვლილებებს, რომლებიც მხარს უჭერენ მათ უნარს შეაერთონ ცილები და მიიღონ პლაზმის ლემასთან ასოცირებული გლიკოპროტეინები.ამ ცილების მდგრადობა რეზიდენტურ სპერმის მემბრანებზე SST-ში ვარაუდობს, რომ ამ ცილებს შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ სპერმის მემბრანის სტაბილურობის შეძენაზე 30 და განსაზღვრონ მათი ნაყოფიერება 31 .Ahammad et al32 იტყობინება, რომ მამრობითი რეპროდუქციული სისტემის სხვადასხვა ნაწილიდან მიღებული სპერმატოზოიდები (სათესლეებიდან დისტალურ ვაზ დეფერენამდე) აჩვენებდნენ სიცოცხლისუნარიანობის პროგრესულ ზრდას თხევადი შენახვის პირობებში, შენახვის ტემპერატურის მიუხედავად, ხოლო ქათმებში სიცოცხლისუნარიანობა ასევე იზრდება ფალოპის მილებში ხელოვნური განაყოფიერების შემდეგ.
შარკაშის ქათმის სპერმის ტოტებს აქვთ განსხვავებული მახასიათებლები და ფუნქციები, ვიდრე სხვა სახეობებს, როგორიცაა ექიდნა, პლატიპუსები, ხის თაგვები, ირმის ვირთხები და ზღვის გოჭები.შარკასის ქათმებში სპერმატოზოიდების შეკვრათა წარმოქმნამ შეამცირა მათი ცურვის სიჩქარე ერთ სპერმატოზოვასთან შედარებით.თუმცა, ამ შეკვრამ გაზარდა რეოლოგიურად დადებითი სპერმატოზოიდების პროცენტული მაჩვენებელი და გაზარდა სპერმატოზოიდების უნარი სტაბილიზაციისთვის დინამიურ გარემოში.ამრიგად, ჩვენი შედეგები ადასტურებს წინა ვარაუდს, რომ SST-ში სპერმის აგლუტინაცია დაკავშირებულია სპერმის ხანგრძლივ შენახვასთან.ჩვენ ასევე ვარაუდობთ, რომ სპერმატოზოიდების მიდრეკილება ტიფების წარმოქმნისკენ შეიძლება გააკონტროლოს სპერმის დაკარგვის სიჩქარე SST-ში, რამაც შეიძლება შეცვალოს სპერმის შეჯიბრის შედეგი.ამ ვარაუდის მიხედვით, დაბალი აგლუტინაციის უნარის მქონე სპერმატოზოიდები პირველ რიგში ათავისუფლებენ SST-ს, ხოლო მაღალი აგლუტინაციის უნარის მქონე სპერმატოზოიდები შთამომავლობის უმეტეს ნაწილს აწარმოებენ.ერთფორიანი სპერმატოზოიდების ფორმირება სასარგებლოა და გავლენას ახდენს მშობლისა და ბავშვის თანაფარდობაზე, მაგრამ იყენებს სხვა მექანიზმს.ექიდნასა და პლატიპუსებში სპერმატოზოიდები განლაგებულია ერთმანეთის პარალელურად, რათა გაიზარდოს სხივის წინსვლის სიჩქარე.Echidnas-ის შეკვრა მოძრაობს სამჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე ერთი სპერმატოზოვა.ითვლება, რომ ექიდნაში სპერმატოზოიდების ფორმირება არის ევოლუციური ადაპტაცია დომინირების შესანარჩუნებლად, ვინაიდან მდედრები გარყვნილები არიან და ჩვეულებრივ წყვილდებიან რამდენიმე მამრთან.ამიტომ, სპერმატოზოიდები სხვადასხვა ეაკულატებიდან სასტიკად ეჯიბრებიან კვერცხუჯრედის განაყოფიერებას.
შარკასის ქათმების აგლუტინირებული სპერმატოზოიდი ადვილად ვიზუალიზაციაა ფაზური კონტრასტული მიკროსკოპის გამოყენებით, რაც მიჩნეულია ხელსაყრელად, რადგან იძლევა სპერმატოზოიდების ქცევის მარტივ შესწავლას in vitro.მექანიზმი, რომლითაც სპერმატოზოიდების წარმოქმნა ხელს უწყობს გამრავლებას შარკასის ქათმებში, ასევე განსხვავდება იმ პლაცენტურ ძუძუმწოვრებში, რომლებიც წარმოადგენენ კოოპერატიულ სპერმის ქცევას, როგორიცაა ხის თაგვები, სადაც ზოგიერთი სპერმატოზოვა აღწევს კვერცხამდე და ეხმარება სხვა მონათესავე ინდივიდებს მიაღწიოს და დააზიანოს მათი კვერცხუჯრედები.საკუთარი თავის დასამტკიცებლად.ალტრუისტული ქცევა.თვითგანაყოფიერება 34. სპერმატოზოვაში თანამშრომლობითი ქცევის კიდევ ერთი მაგალითი იქნა ნაპოვნი ირმის თაგვებში, სადაც სპერმატოზოიდები შეძლეს იდენტიფიცირება და გაერთიანდნენ გენეტიკურად ყველაზე დაკავშირებულ სპერმატოზოვასთან და შექმნან კოოპერატიული ჯგუფები, რათა გაეზარდათ მათი სიჩქარე დაუკავშირებელ სპერმატოზოვასთან შედარებით35.
ამ კვლევაში მიღებული შედეგები არ ეწინააღმდეგება ფომანის თეორიას SWS-ში სპერმატოზოიდების გრძელვადიანი შენახვის შესახებ.მკვლევარები აცხადებენ, რომ სპერმის უჯრედები აგრძელებენ მოძრაობას ეპითელური უჯრედების ნაკადში, რომლებიც აფარებენ SST-ს დიდი ხნის განმავლობაში და გარკვეული პერიოდის შემდეგ, სპერმის უჯრედების ენერგეტიკული მარაგი ამოიწურება, რაც იწვევს სიჩქარის შემცირებას, რაც იძლევა მცირე მოლეკულური წონის ნივთიერებების გამოდევნის საშუალებას.სპერმატოზოიდების ენერგია სითხის ნაკადით SST-ის სანათურიდან ფალოპის მილის ღრუდან.მიმდინარე კვლევაში ჩვენ დავაკვირდით, რომ ერთი სპერმატოზოიდების ნახევარმა აჩვენა ცურვის უნარი მიედინება სითხეების საწინააღმდეგოდ, ხოლო მათმა ადჰეზიამ შეკვრაში გაზარდა დადებითი რეოლოგიის გამოვლენის უნარი.გარდა ამისა, ჩვენი მონაცემები შეესაბამება მაცუზაკის და სხვების მონაცემებს.1, რომელმაც აღნიშნა, რომ SST-ში ლაქტატის გაზრდილი სეკრეცია შეიძლება დათრგუნოს რეზიდენტი სპერმის მოძრაობა.თუმცა, ჩვენი შედეგები აღწერს სპერმის მოძრავი ლიგატების ფორმირებას და მათ რეოლოგიურ ქცევას მიკროარხში დინამიური გარემოს თანდასწრებით, რათა განვმარტოთ მათი ქცევა SST-ში.მომავალი კვლევა შეიძლება ფოკუსირებული იყოს აგლუტინაციის აგენტის ქიმიური შემადგენლობისა და წარმოშობის დადგენაზე, რაც უდავოდ დაეხმარება მკვლევარებს თხევადი სპერმის შესანახად და ნაყოფიერების ხანგრძლივობის გაზრდის ახალი გზების შემუშავებაში.
კვლევაში სპერმის დონორად შეირჩა თხუთმეტი 30 კვირის შიშველი ყელიანი მამრი შარკასი (ჰომოზიგოტური დომინანტი; Na Na).ფრინველები გაიზარდა ეგვიპტეში, აშიტის გუბერნატორის, აშიტის უნივერსიტეტის სოფლის მეურნეობის ფაკულტეტის სამეცნიერო მეფრინველეობის ფერმაში.ფრინველებს ათავსებდნენ ცალკეულ გალიებში (30 x 40 x 40 სმ), ექვემდებარებოდნენ სინათლის პროგრამას (16 საათი სინათლე და 8 საათი სიბნელე) და იკვებებოდნენ დიეტაში, რომელიც შეიცავდა 160 გ ნედლ ცილას, 2800 კკალ მეტაბოლიზმად ენერგიას, თითოეულს 35 გ კალციუმს.5 გრამი ხელმისაწვდომი ფოსფორი თითო კილოგრამ დიეტაზე.
36, 37 მონაცემებით, სპერმა აგროვებდა მამაკაცებს მუცლის მასაჟით.სულ 45 სპერმის ნიმუში შეგროვდა 15 კაცისგან 3 დღის განმავლობაში.სპერმა (n = 15/დღეში) დაუყოვნებლივ განზავდა 1:1 (v:v) Belsville Poultry Semen Diluent-ით, რომელიც შეიცავს კალიუმის დიფოსფატს (1,27 გ), მონოსტრიუმის გლუტამატის მონოჰიდრატს (0,867 გ), ფრუქტოზას (0,5 დ) უწყლო ნატრიუმს.აცეტატი (0,43 გ), ტრის(ჰიდროქსიმეთილ)ამინომეთანი (0,195გრ), კალიუმის ციტრატის მონოჰიდრატი (0,064გრ), კალიუმის მონოფოსფატი (0,065გრ), მაგნიუმის ქლორიდი (0,034გრ) და H2O (100მლ,3მლ3მოგ/კმ), pH37,5m3,3mg=pHგაზავებული სპერმის ნიმუშები პირველად გამოიკვლიეს სინათლის მიკროსკოპით, რათა უზრუნველყოფილიყო კარგი ხარისხის სპერმა (ტენიანობა) და შემდეგ ინახებოდა წყლის აბაზანაში 37°C ტემპერატურაზე, სანამ არ გამოიყენებოდა შეგროვებიდან ნახევარი საათის განმავლობაში.
სპერმატოზოიდების კინემატიკა და რევოლოგია აღწერილია მიკროფლუიდური მოწყობილობების სისტემის გამოყენებით.სპერმის ნიმუშები შემდგომ განზავებულ იქნა 1:40-მდე Beltsville Avian Semen Diluent-ში, ჩატვირთული მიკროფლუიდიურ მოწყობილობაში (იხ. ქვემოთ) და კინეტიკური პარამეტრები განისაზღვრა სპერმის კომპიუტერული ანალიზის (CASA) სისტემის გამოყენებით, რომელიც ადრე შემუშავებული იყო მიკროფლუიდის დახასიათებისთვის.სპერმატოზოიდების მობილურობაზე თხევად მედიაში (მექანიკური ინჟინერიის დეპარტამენტი, საინჟინრო ფაკულტეტი, ასიუტის უნივერსიტეტი, ეგვიპტე).მოდულის ჩამოტვირთვა შესაძლებელია შემდეგ მისამართზე: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39.გაზომილი იყო მრუდის სიჩქარე (VCL, μm/s), წრფივი სიჩქარე (VSL, μm/s) და საშუალო ტრაექტორიის სიჩქარე (VAP, μm/s).სპერმატოზოიდების ვიდეო გადაღებულია ინვერსიული Optika XDS-3 ფაზის კონტრასტული მიკროსკოპის გამოყენებით (40x ობიექტით), რომელიც დაკავშირებულია Tucson ISH1000 კამერასთან 30 fps 3 წმ.გამოიყენეთ CASA პროგრამული უზრუნველყოფა, რათა შეისწავლოთ მინიმუმ სამი უბანი და 500 სპერმის ტრაექტორია თითო ნიმუშზე.ჩაწერილი ვიდეო დამუშავდა ხელნაკეთი CASA-ს გამოყენებით.CASA დანამატში მოძრაობის განსაზღვრა ეფუძნება სპერმის ცურვის სიჩქარეს ნაკადის სიჩქარესთან შედარებით და არ შეიცავს სხვა პარამეტრებს, როგორიცაა გვერდითი მოძრაობა, რადგან აღმოჩნდა, რომ ეს უფრო საიმედოა სითხის ნაკადში.რეოლოგიური მოძრაობა აღწერილია, როგორც სპერმის უჯრედების მოძრაობა სითხის ნაკადის მიმართულებით.რევოლოგიური თვისებების მქონე სპერმატოზოიდები იყოფა მოძრავი სპერმატოზოიდების რაოდენობაზე;სპერმატოზოიდები, რომლებიც მოსვენებულნი იყვნენ და კონვექციურად მოძრავი სპერმატოზოიდები გამოირიცხა დათვლიდან.
გამოყენებული ყველა ქიმიკატი მიღებული იყო Elgomhoria Pharmaceuticals-ისგან (კაირო, ეგვიპტე), თუ სხვა რამ არ არის აღნიშნული.მოწყობილობა დამზადდა ისე, როგორც აღწერილია El-sherry et al.40 გარკვეული ცვლილებებით.მიკროარხების დასამზადებლად გამოყენებული მასალები მოიცავდა მინის ფირფიტებს (Howard Glass, Worcester, MA), SU-8-25 ნეგატიურ რეზისტენტს (MicroChem, Newton, CA), დიაცეტონის სპირტს (Sigma Aldrich, Steinheim, გერმანია) და პოლიაცეტონს.-184, Dow Corning, Midland, Michigan).მიკროარხები დამზადებულია რბილი ლითოგრაფიის გამოყენებით.პირველი, სუფთა დამცავი სახის ნიღაბი სასურველი მიკროარხის დიზაინით დაიბეჭდა მაღალი გარჩევადობის პრინტერზე (Prismatic, Cairo, Egypt and Pacific Arts and Design, Markham, ON).ოსტატები დამზადდა შუშის ფირფიტების გამოყენებით, როგორც სუბსტრატს.ფირფიტები გაიწმინდა აცეტონში, იზოპროპანოლში და დეიონიზებულ წყალში და შემდეგ დაფარული იყო SU8-25-ის 20 მკმ ფენით სპინირებული საფარით (3000 rpm, 1 წთ).შემდეგ SU-8 ფენები ნაზად გაშრეს (65°C, 2 წთ და 95°C, 10 წთ) და ექვემდებარებოდნენ UV გამოსხივებას 50 წმ.გამოაცხვეთ ექსპოზიციის შემდეგ 65°C და 95°C ტემპერატურაზე 1 წთ და 4 წუთის განმავლობაში, რათა ჯვარედინი დაკავშირება დაუცველი SU-8 ფენების, რასაც მოჰყვება დიაცეტონური სპირტის განვითარება 6,5 წუთის განმავლობაში.მძიმედ გამოაცხვეთ ვაფლები (200°C 15 წუთის განმავლობაში), რათა კიდევ უფრო გამაგრდეს SU-8 ფენა.
PDMS მომზადდა მონომერისა და გამაგრების შერევით წონითი თანაფარდობით 10:1, შემდეგ დეგაზირებული იქნა ვაკუუმ დეზიკატორში და გადაისხა SU-8 მთავარ ჩარჩოზე.PDMS გამაგრდა ღუმელში (120°C, 30 წთ), შემდეგ არხები ამოჭრეს, გამოეყოთ მასტერისგან და გახეხილი იქნა მილების მიმაგრების საშუალება მიკროარხის შესასვლელსა და გასასვლელში.საბოლოოდ, PDMS მიკროარხები მუდმივად იყო მიმაგრებული მიკროსკოპის სლაიდებზე პორტატული კორონა პროცესორის გამოყენებით (Electro-Technic Products, Chicago, IL), როგორც ეს სხვაგან არის აღწერილი.ამ კვლევაში გამოყენებული მიკროარხი ზომავს 200 μm × 20 μm (W × H) და არის 3.6 სმ სიგრძის.
მიკროარხის შიგნით ჰიდროსტატიკური წნევით გამოწვეული სითხის ნაკადი მიიღწევა შემავალი რეზერვუარში სითხის დონის შენარჩუნებით გამოსასვლელ რეზერვუარში Δh39 სიმაღლის სხვაობის ზემოთ (ნახ. 1).
სადაც f არის ხახუნის კოეფიციენტი, განისაზღვრება როგორც f = C/Re ლამინარული ნაკადისთვის მართკუთხა არხში, სადაც C არის მუდმივი არხის ასპექტის თანაფარდობის მიხედვით, L არის მიკროარხის სიგრძე, Vav არის საშუალო სიჩქარე მიკროარხში, Dh არის არხის ჰიდრავლიკური დიამეტრი, g - გრავიტის აჩქარება.ამ განტოლების გამოყენებით, არხის საშუალო სიჩქარე შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი განტოლების გამოყენებით: