شكرًا لزيارتكم موقع Nature.com. إصدار المتصفح الذي تستخدمونه يدعم CSS بشكل محدود. للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح مُحدّث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer). في هذه الأثناء، ولضمان استمرار الدعم، سنُقدّم الموقع بدون أنماط أو JavaScript.
تعتمد خصوبة الطيور على قدرتها على تخزين ما يكفي من الحيوانات المنوية الحية لفترة طويلة في أنابيب تخزين الحيوانات المنوية (SST). ولا تزال الآلية الدقيقة التي تدخل بها الحيوانات المنوية إلى أنابيب تخزين الحيوانات المنوية وتقيم فيها وتخرج منها مثيرة للجدل. وقد أظهر السائل المنوي لدجاج القرشاسي ميلًا كبيرًا إلى التكتل، مكونًا حزمًا خيطية متحركة تحتوي على العديد من الخلايا. ونظرًا لصعوبة مراقبة حركة وسلوك الحيوانات المنوية في قناة فالوب المعتمة، فقد استخدمنا جهازًا ميكروفلويديًا بمقطع عرضي دقيق يشبه مقطع الحيوانات المنوية لدراسة تكتل الحيوانات المنوية وحركتها. وتناقش هذه الدراسة كيفية تشكل حزم الحيوانات المنوية، وكيفية حركتها، ودورها المحتمل في إطالة مدة إقامة الحيوانات المنوية في أنابيب تخزين الحيوانات المنوية. وقد بحثنا في سرعة الحيوانات المنوية وسلوكها الريولوجي عند توليد تدفق السوائل داخل قناة ميكروفلويدية بواسطة الضغط الهيدروستاتيكي (معدل التدفق = 33 ميكرومتر/ثانية). تميل الحيوانات المنوية إلى السباحة عكس التيار (ريولوجيا إيجابية)، وتنخفض سرعة حزمة الحيوانات المنوية بشكل ملحوظ مقارنةً بالحيوانات المنوية المفردة. ولوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تتحرك بشكل حلزوني وتزداد طولًا وسمكًا مع استقطاب المزيد من الحيوانات المنوية المفردة. وقد لوحظت حزم الحيوانات المنوية تقترب من الجدران الجانبية للقنوات الميكروفلويدية وتلتصق بها لتجنب الانجراف بسرعة تدفق السوائل > 33 ميكرومتر/ثانية. وقد لوحظت حزم الحيوانات المنوية تقترب من الجدران الجانبية للقنوات الميكروفلويدية وتلتصق بها لتجنب الانجراف بسرعة تدفق السوائل > 33 ميكرومتر/ثانية. من المؤكد أن عددًا قليلًا من الحيوانات المنوية يتم إرسالها وتمريرها إلى قنوات الفلورايد الدقيقة الممتلئة من أجل إزالتها التلحيم بأقصى درجة حرارة> 33 مم / ثانية. وقد لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تقترب من الجدران الجانبية للقنوات الميكروفلويدية وتلتصق بها لتجنب الانجراف عند معدلات تدفق السوائل >33 ميكرومتر/ثانية.يمكن أن يصل معدل تدفق المياه إلى 33 ميكرومتر / ثانية.33 ميكرومتر/ثانية. من المؤكد أن العديد من الحيوانات المنوية تنزلق وتتدفق إلى قناة المغذيات الدقيقة الرغوية من أجل إزالتها درجة حرارة الترطيب تصل إلى 33 ملم/ثانية. وقد لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تقترب من الجدران الجانبية للقناة الميكروفلويدية وتلتصق بها لتجنب الانجراف بواسطة تدفق السوائل بسرعة تزيد عن 33 ميكرومتر/ثانية.أظهر المجهر الإلكتروني الماسح والنافذ أن حزم الحيوانات المنوية كانت مدعومة بمواد كثيفة وفيرة. تُظهر البيانات المتحصل عليها القدرة الفريدة للحيوانات المنوية لدجاج الشاركازي على الحركة، بالإضافة إلى قدرتها على التكتل وتكوين حزم متحركة، مما يُسهم في فهم أفضل للتخزين طويل الأمد للحيوانات المنوية في عملية زراعة الخلايا الجذعية.
لتحقيق الإخصاب لدى البشر ومعظم الحيوانات، يجب أن تصل الحيوانات المنوية والبويضات إلى موقع الإخصاب في الوقت المناسب. لذلك، يجب أن يحدث التزاوج قبل أو أثناء الإباضة. من ناحية أخرى، تخزن بعض الثدييات، مثل الكلاب، وكذلك الأنواع غير الثديية، مثل الحشرات والأسماك والزواحف والطيور، الحيوانات المنوية في أعضائها التناسلية لفترة طويلة حتى تصبح بويضاتها جاهزة للإخصاب (الإخصاب غير المتزامن 1). تستطيع الطيور الحفاظ على حيوية الحيوانات المنوية القادرة على تخصيب البويضات لمدة تتراوح بين أسبوعين وعشرة أسابيع 2.
هذه ميزة فريدة تُميّز الطيور عن غيرها من الحيوانات، إذ تُوفّر احتمالية عالية للإخصاب بعد تلقيح واحد لعدة أسابيع دون تزاوج وإباضة متزامنين. يقع عضو تخزين الحيوانات المنوية الرئيسي، المسمى أنبوب تخزين الحيوانات المنوية (SST)، في طيات الغشاء المخاطي الداخلي عند الوصلة الرحمية المهبلية. حتى الآن، لا تزال آليات دخول الحيوانات المنوية إلى بنك الحيوانات المنوية وتواجدها فيه وخروجها منه غير مفهومة تمامًا. بناءً على دراسات سابقة، طُرحت العديد من الفرضيات، ولكن لم يُؤكّد أيٌّ منها.
افترض فورمان 4 أن الحيوانات المنوية تحافظ على إقامتها في تجويف SST من خلال حركة تذبذبية مستمرة عكس اتجاه تدفق السوائل عبر قنوات البروتين الموجودة على الخلايا الظهارية SST (علم الروماتيزم). يتم استنفاد ATP بسبب النشاط السوطى المستمر اللازم للحفاظ على الحيوانات المنوية في تجويف SST وتنخفض الحركة في النهاية حتى يتم حمل الحيوانات المنوية من بنك الحيوانات المنوية عن طريق تدفق السوائل وتبدأ رحلة جديدة أسفل قناة فالوب الصاعدة لتخصيب الحيوانات المنوية. البيضة (فورمان 4). يدعم هذا النموذج لتخزين الحيوانات المنوية الكشف عن الأكوابورينات 2 و3 و9 الموجودة في الخلايا الظهارية SST بواسطة الكيمياء المناعية. حتى الآن، لا توجد دراسات حول علم الروماتيزم لسائل منوي الدجاج ودوره في تخزين SST واختيار الحيوانات المنوية المهبلية ومنافسة الحيوانات المنوية. في الدجاج، يدخل الحيوان المنوي إلى المهبل بعد التزاوج الطبيعي، ولكن يتم إخراج أكثر من 80٪ من الحيوانات المنوية من المهبل بعد التزاوج بفترة وجيزة. يشير هذا إلى أن المهبل هو الموقع الرئيسي لاختيار الحيوانات المنوية لدى الطيور. بالإضافة إلى ذلك، أفادت التقارير أن أقل من 1% من الحيوانات المنوية المخصبة في المهبل تصل إلى SST2. في التلقيح الاصطناعي للصيصان في المهبل، يميل عدد الحيوانات المنوية التي تصل إلى SST إلى الزيادة بعد 24 ساعة من التلقيح. حتى الآن، لا تزال آلية اختيار الحيوانات المنوية خلال هذه العملية غير واضحة، وقد تلعب حركة الحيوانات المنوية دورًا مهمًا في امتصاص الحيوانات المنوية SST. نظرًا لسماكة جدران قناتي فالوب وعتامة جدرانها، يصعب مراقبة حركة الحيوانات المنوية فيها بشكل مباشر. لذلك، نفتقر إلى المعرفة الأساسية بكيفية انتقال الحيوانات المنوية إلى SST بعد الإخصاب.
تم مؤخرًا الاعتراف بعلم الروماتيزم كعامل مهم يتحكم في نقل الحيوانات المنوية في الأعضاء التناسلية للثدييات. بناءً على قدرة الحيوانات المنوية المتحركة على الهجرة عكس التيار، استخدم زعفراني وآخرون8 نظام كورا للميكروفلويديك لعزل الحيوانات المنوية المتحركة بشكل سلبي من عينات السائل المنوي المخزنة. يُعد هذا النوع من فرز السائل المنوي ضروريًا لعلاج العقم الطبي والأبحاث السريرية، ويُفضل على الطرق التقليدية التي تتطلب وقتًا وجهدًا كبيرين وقد تؤثر على شكل الحيوانات المنوية وسلامتها الهيكلية. ومع ذلك، لم تُجرَ حتى الآن أي دراسات حول تأثير إفرازات الأعضاء التناسلية للدجاج على حركة الحيوانات المنوية.
بغض النظر عن آلية الحفاظ على الحيوانات المنوية المخزنة في خزعة الصفائح الدموية، لاحظ العديد من الباحثين أن الحيوانات المنوية المقيمة تتكتل رأسًا برأس في خزعة الصفائح الدموية للدجاج 9 و10، والسمان 2، والديك الرومي 11، لتكوين حزم حيوانات منوية متكتلة. ويشير الباحثون إلى وجود صلة بين هذا التكتل وتخزين الحيوانات المنوية طويل الأمد في خزعة الصفائح الدموية.
أفاد تينجاري ولايك12 بوجود ارتباط قوي بين الحيوانات المنوية في الغدة المستقبلة للحيوانات المنوية لدى الدجاج، وتساءلا عما إذا كانت الحيوانات المنوية لدى الطيور تتكتل بنفس طريقة الحيوانات المنوية لدى الثدييات. ويعتقدان أن الروابط العميقة بين الحيوانات المنوية في القناة الأسهرية قد تكون ناجمة عن الضغط الناتج عن وجود عدد كبير من الحيوانات المنوية في مساحة ضيقة.
عند تقييم سلوك الحيوانات المنوية على شرائح زجاجية حديثة التعليق، تُلاحظ علامات تراص عابرة، خاصةً على حواف قطرات السائل المنوي. ومع ذلك، غالبًا ما يُعيق التراص الحركة الدورانية المرتبطة بالحركة المستمرة، مما يُفسر الطبيعة العابرة لهذه الظاهرة. كما لاحظ الباحثون ظهور تكتلات خلوية مستطيلة الشكل "خيوطية" عند إضافة المخفف إلى السائل المنوي.
بُذلت محاولات مبكرة لمحاكاة الحيوان المنوي عن طريق إزالة سلك رفيع من قطرة معلقة، مما أدى إلى ظهور حويصلة مستطيلة تشبه الحيوان المنوي بارزة من قطرة السائل المنوي. اصطفت الحيوانات المنوية على الفور بشكل متوازي داخل الحويصلة، لكن الوحدة بأكملها اختفت بسرعة بسبب قيود الأبعاد الثلاثية. لذلك، لدراسة تراص الحيوانات المنوية، من الضروري مراقبة حركتها وسلوكها مباشرة في أنابيب تخزين الحيوانات المنوية المعزولة، وهو أمر يصعب تحقيقه. لذلك، من الضروري تطوير أداة تحاكي الحيوانات المنوية لدعم دراسات حركية الحيوانات المنوية وسلوك التراص. أفاد بريلارد وآخرون13 أن متوسط ​​طول أنابيب تخزين الحيوانات المنوية في الكتاكيت البالغة يتراوح بين 400 و600 ميكرومتر، ولكن يمكن أن يصل طول بعض أنابيب تخزين الحيوانات المنوية إلى 2000 ميكرومتر. قسّم ميرو وأوغاساوارا14 الغدد المنوية إلى أنابيب تخزين حيوانات منوية متضخمة وغير متضخمة، وكلاهما متساويان في الطول (~500 ميكرومتر) وعرض العنق (~38 ميكرومتر)، ولكن متوسط ​​قطر تجويف الأنابيب كان 56.6 و56.6 ميكرومتر على التوالي، و11.2 ميكرومتر على التوالي. في الدراسة الحالية، استخدمنا جهازًا ميكروفلويديًا بحجم قناة 200 ميكرومتر × 20 ميكرومتر (عرض × ارتفاع)، ومقطعه العرضي قريب إلى حد ما من مقطع قناة SST المُضخّم. بالإضافة إلى ذلك، فحصنا حركة الحيوانات المنوية وسلوك التكتل في السائل المتدفق، وهو ما يتوافق مع فرضية فورمان القائلة بأن السائل الذي تنتجه الخلايا الظهارية SST يُبقي الحيوانات المنوية في التجويف في اتجاه معاكس (ريولوجي).
هدفت هذه الدراسة إلى التغلب على صعوبات مراقبة حركة الحيوانات المنوية في قناة فالوب، وتجنب صعوبات دراسة ريولوجيا وسلوك الحيوانات المنوية في بيئة متغيرة. استُخدم جهاز ميكروفلويدي يُولّد ضغطًا هيدروستاتيكيًا لمحاكاة حركة الحيوانات المنوية في الأعضاء التناسلية للدجاجة.
عند وضع قطرة من عينة الحيوانات المنوية المخففة (1:40) في جهاز القناة الدقيقة، أمكن تحديد نوعين من حركة الحيوانات المنوية (حيوانات منوية معزولة وحيوانات منوية مرتبطة). بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الحيوانات المنوية ميلًا للسباحة عكس التيار (علم الروماتيزم الإيجابي؛ الفيديو 1، 2). على الرغم من أن حزم الحيوانات المنوية كانت سرعتها أقل من سرعة الحيوانات المنوية المنفردة (ص < 0.001)، إلا أنها زادت من نسبة الحيوانات المنوية التي أظهرت اتجاهًا إيجابيًا (ص < 0.001؛ الجدول 2). على الرغم من أن حزم الحيوانات المنوية كانت سرعتها أقل من سرعة الحيوانات المنوية المنفردة (ص < 0.001)، إلا أنها زادت من نسبة الحيوانات المنوية التي أظهرت اتجاهًا إيجابيًا (ص < 0.001؛ الجدول 2). العديد من الحيوانات المنوية لديها الكثير من الحيوانات المنوية التي لا تحتوي على حيوانات منوية واحدة (p < 0,001), هذه النسبة مرتفعة ردود الفعل السلبية للحيوانات المنوية (P < 0,001 ؛ الجدول 2). على الرغم من أن حزم الحيوانات المنوية كانت سرعتها أقل من سرعة الحيوانات المنوية المفردة (ص < 0.001)، إلا أنها زادت من نسبة الحيوانات المنوية التي أظهرت اتجاهًا إيجابيًا (ص < 0.001؛ الجدول 2).管精子束的速度低于孤独精子的速度(ص < 0.001) ، قم بقياس حجم البيانات التي تم الحصول عليها (p < 0.001 ； 表 2).يمكن أن يكون لديك خيار آخر غير قابل للاسترداد (p <0.001) , يمكن أن يكون لديك خيار آخر غير قابل للاسترداد百分比 (ع <0.001 ； 2 . . . . . )) )) )) كان عدد الحيوانات المنوية مرتفعًا للغاية بسبب وجود حيوانات منوية فردية (p < 0,001), وقد زادت نسبة الحيوانات المنوية هذه с полозительной еологией (p < 0,001; الجدول 2). وعلى الرغم من أن سرعة حزم الحيوانات المنوية كانت أقل من سرعة الحيوانات المنوية المفردة (p < 0.001)، إلا أنها زادت من نسبة الحيوانات المنوية ذات الرومولوجيا الإيجابية (p < 0.001؛ الجدول 2).وتقدر نسبة الروماتيزم الإيجابي للحيوانات المنوية المفردة والخصلات بنحو 53% و85% على التوالي.
لقد لوحظ أن الحيوانات المنوية لدجاج القرشاسي تشكل حزمًا خطية تتكون من عشرات الأفراد بعد القذف مباشرة. تزداد هذه الخصلات في الطول والسمك بمرور الوقت وقد تبقى في المختبر لعدة ساعات قبل أن تتبدد (الفيديو 3). هذه الحزم الخيطية على شكل حيوانات النضناض المنوية التي تتكون في نهاية البربخ. وقد وجد أن السائل المنوي لدجاج القرشاسي لديه ميل كبير للتكتل وتكوين حزمة شبكية في أقل من دقيقة واحدة بعد جمعها. هذه الحزم ديناميكية وقادرة على الالتصاق بأي جدران قريبة أو أجسام ثابتة. وعلى الرغم من أن حزم الحيوانات المنوية تقلل من سرعة خلايا الحيوانات المنوية، فمن الواضح أنها تزيد من خطيتها على المستوى العياني. يختلف طول الحزم اعتمادًا على عدد الحيوانات المنوية المجمعة في الحزم. تم عزل جزأين من الحزمة: الجزء الأولي، بما في ذلك الرأس الحر للحيوانات المنوية الملتصقة، والجزء الطرفي، بما في ذلك الذيل والنهاية البعيدة بالكامل للحيوانات المنوية. باستخدام كاميرا عالية السرعة (950 إطارًا في الثانية)، رُصدت رؤوس حرة للحيوانات المنوية الملتصقة في الجزء الأول من الحزمة، وهي المسؤولة عن حركة الحزمة بسبب حركتها التذبذبية، جاذبةً ما تبقى منها إلى داخل الحزمة بحركة حلزونية (الفيديو 4). ومع ذلك، في الخصلات الطويلة، لوحظ أن بعض رؤوس الحيوانات المنوية الحرة التصقت بالجسم، وأن الجزء الطرفي من الخصلة يعمل كريشات تساعد في دفعها.
أثناء تدفق السائل البطيء، تتحرك حزم الحيوانات المنوية بشكل متوازي، لكنها تبدأ بالتداخل والالتصاق بكل ما هو ساكن، حتى لا يجرفها التيار مع ازدياد سرعته. تتشكل الحزم عندما تقترب حفنة من خلايا الحيوانات المنوية من بعضها، وتبدأ بالتحرك بشكل متزامن والتفاف حول بعضها، ثم تلتصق بمادة لزجة. يوضح الشكلان 1 و2 كيفية اقتراب الحيوانات المنوية من بعضها، مُشكلةً نقطة التقاء بينما تلتف ذيولها حول بعضها.
استخدم الباحثون ضغطًا هيدروستاتيكيًا لخلق تدفق سائل في قناة دقيقة لدراسة ريولوجيا الحيوانات المنوية. استُخدمت قناة دقيقة بأبعاد 200 ميكرومتر × 20 ميكرومتر (عرض × ارتفاع) وطول 3.6 ميكرومتر. استُخدمت قنوات دقيقة بين الحاويات مع حقن مثبتة في نهاياتها. استُخدمت ألوان غذائية لجعل القنوات أكثر وضوحًا.
اربط كابلات التوصيل وملحقاتها بالجدار. صُوّر الفيديو باستخدام مجهر تباين الطور. مع كل صورة، تُعرض صور مجهر تباين الطور وخرائطه. (أ) يقاوم الاتصال بين تيارين التدفق بسبب الحركة الحلزونية (السهم الأحمر). (ب) الاتصال بين حزمة الأنبوب وجدار القناة (الأسهم الحمراء)، وفي الوقت نفسه متصلان بحزمتين أخريين (الأسهم الصفراء). (ج) تبدأ حزم الحيوانات المنوية في القناة الدقيقة بالتواصل مع بعضها البعض (الأسهم الحمراء)، مُشكّلةً شبكة من حزم الحيوانات المنوية. (د) تكوّن شبكة من حزم الحيوانات المنوية.
عند وضع قطرة من السائل المنوي المخفف في جهاز الميكروفلويديك، وتكوين تدفق، لوحظ تحرك حزمة السائل المنوي عكس اتجاه التدفق. تلتصق الحزم بإحكام بجدران القنوات الدقيقة، وتلتصق الرؤوس الحرة في الجزء الأول من الحزم بها بإحكام (الفيديو 5). كما تلتصق بأي جسيمات ثابتة في مسارها، مثل الحطام، لتقاوم انجراف التيار. بمرور الوقت، تتحول هذه الخصلات إلى خيوط طويلة تحاصر حيوانات منوية مفردة أخرى وخصلات أقصر (الفيديو 6). مع تباطؤ التدفق، تبدأ خطوط طويلة من الحيوانات المنوية بتكوين شبكة من خطوط الحيوانات المنوية (الفيديو 7؛ الشكل 2).
عند سرعة تدفق عالية (V > 33 ميكرومتر/ثانية)، تزداد الحركات الحلزونية للخيوط كمحاولة لالتقاط العديد من الحيوانات المنوية الفردية التي تشكل حزمًا تقاوم قوة الانجراف للتدفق بشكل أفضل. عند سرعة تدفق عالية (V > 33 ميكرومتر/ثانية)، تزداد الحركات الحلزونية للخيوط كمحاولة لالتقاط العديد من الحيوانات المنوية الفردية التي تشكل حزمًا تقاوم قوة الانجراف للتدفق بشكل أفضل. عندما يكون العمق عاليًا (V > 33 مم/ث)، لا يتم استخدام أي أسلاك حلزونية بعد أن يؤدي ذلك إلى إعاقة الكثير من الأشياء الحيوانات المنوية الرائعة، الأكياس المانعة للتسرب، التي هي الأفضل للسيلان المتدفق بوتوكا. عند معدلات تدفق عالية (V > 33 ميكرومتر/ثانية)، تزداد الحركات الحلزونية للخيوط أثناء محاولتها التقاط العديد من الحيوانات المنوية الفردية لتكوين حزم أكثر قدرة على مقاومة قوة الانجراف للتدفق.在高流速(V > 33 ميكرومتر/ثانية) يمكن أن يكون الأمر صعبًا بالنسبة لك إذا كنت ترغب في ذلك لا داعي للقلق بشأن هذا الأمر.أقصى سرعة (v> 33 ميكرومتر/ثانية) هذا هو السبب في ذلك. مع ارتفاع درجات الحرارة (V > 33 مم/ث) لا يتم تعزيز أي أسلاك حلزونية في الاتجاه الذي يؤدي إلى تزايد كبير الحيوانات المنوية، أكياس ملوثة، من أجل أفضل حماية لسيلام دريفا. عند معدلات تدفق عالية (V > 33 ميكرومتر/ثانية)، تزداد الحركة الحلزونية للخيوط في محاولة لالتقاط العديد من الحيوانات المنوية الفردية وتشكيل حزم لمقاومة قوى الانجراف للتدفق بشكل أفضل.كما حاولوا أيضًا ربط القنوات الدقيقة بالجدران الجانبية.
تم تحديد حزم الحيوانات المنوية على أنها مجموعات من رؤوس الحيوانات المنوية وذيولها الملتفة باستخدام المجهر الضوئي. كما تم تحديد حزم الحيوانات المنوية ذات التجمعات المتنوعة على أنها رؤوس ملتوية وتجمعات سوطية، وذيول حيوانات منوية متعددة ملتحمة، ورؤوس حيوانات منوية متصلة بذيل، ورؤوس حيوانات منوية ذات نوى منحنية على أنها نوى متعددة ملتحمة. أظهر المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) أن حزم الحيوانات المنوية كانت تجمعات مغلفة من رؤوس الحيوانات المنوية، وأن تجمعات الحيوانات المنوية أظهرت شبكة متصلة من ذيول ملتفة.
تم دراسة مورفولوجيا وبنية الحيوانات المنوية، وتكوين حزم الحيوانات المنوية باستخدام المجهر الضوئي (نصف المقطع)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والمجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، وتم صبغ لطاخات الحيوانات المنوية باللون البرتقالي الأكريديني وفحصها باستخدام المجهر الفلوري.
أظهر تلطيخ لطاخة الحيوانات المنوية باللون البرتقالي الأكريديني (الشكل 3ب) أن رؤوس الحيوانات المنوية كانت ملتصقة ببعضها ومغطاة بمادة إفرازية، مما أدى إلى تكوين خصلات كبيرة (الشكل 3د). تتكون حزم الحيوانات المنوية من تجمعات حيوانات منوية متصلة بشبكة من الذيول (الشكل 4أ-ج). تتكون حزم الحيوانات المنوية من ذيول العديد من الحيوانات المنوية الملتصقة ببعضها (الشكل 4د). غطت الإفرازات (الشكل 4هـ، و) رؤوس حزم الحيوانات المنوية.
تكوين حزمة الحيوانات المنوية: باستخدام مجهر التباين الطوري ومسحات الحيوانات المنوية المصبوغة باللون البرتقالي الأكريديني، تبيّن أن رؤوس الحيوانات المنوية ملتصقة ببعضها. (أ) يبدأ تكوين خصلة الحيوانات المنوية المبكرة بحيوان منوي (دائرة بيضاء) وثلاثة حيوانات منوية (دائرة صفراء)، ويبدأ الشكل الحلزوني من الذيل وينتهي عند الرأس. (ب) صورة مجهرية ضوئية لمسحة حيوانات منوية مصبوغة باللون البرتقالي الأكريديني تُظهر رؤوس حيوانات منوية ملتصقة (أسهم). يغطي الإفراز الرأس (الرؤوس). تكبير × ١٠٠٠. (ج) ظهور شعاع كبير منقول بالتدفق في قناة ميكروفلويدية (باستخدام كاميرا عالية السرعة بسرعة ٩٥٠ إطارًا في الثانية). (د) صورة مجهرية لمسحة حيوانات منوية مصبوغة باللون البرتقالي الأكريديني تُظهر خصلات كبيرة (أسهم). تكبير: × ٢٠٠.
صورة مجهرية إلكترونية ماسحة لحزمة من الحيوانات المنوية ومسحة من الحيوانات المنوية مصبوغة باللون البرتقالي الأكريديني. (أ، ب، د، هـ) صور مجهرية إلكترونية ماسحة ملونة رقمية للحيوانات المنوية، و(ج) و(و) صور مجهرية لمسحات من الحيوانات المنوية مصبوغة باللون البرتقالي الأكريديني تُظهر التصاق حيوانات منوية متعددة ملفوفة حول الشبكة الذيلية. (أ) تظهر تجمعات الحيوانات المنوية كشبكة من الذيول المتصلة (أسهم). (د) التصاق عدة حيوانات منوية (بمادة لاصقة، مخطط وردي، سهم) ملفوفة حول الذيل. (هـ) و(و) تجمعات رؤوس الحيوانات المنوية (مؤشرات) مغطاة بمادة لاصقة (مؤشرات). شكلت الحيوانات المنوية حزمًا ذات عدة هياكل تشبه الدوامات (و). (ج) تكبير × 400 و(و) × 200.
باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ، وجدنا أن حزم الحيوانات المنوية لها ذيول متصلة (الشكل 6أ، ج)، أو رؤوس متصلة بذيول (الشكل 6ب)، أو رؤوس متصلة بذيول (الشكل 6د). رؤوس الحيوانات المنوية في الحزمة منحنية، وتظهر في المقطع منطقتين نوويتين (الشكل 6د). في حزمة الشق، كان للحيوانات المنوية رأس ملتوي بمنطقتين نوويتين ومناطق سوطية متعددة (الشكل 5أ).
صورة مجهرية إلكترونية رقمية ملونة تُظهر ذيول الاتصال في حزمة الحيوانات المنوية، والمادة الملتصقة التي تربط رؤوس الحيوانات المنوية. (أ) ذيل متصل لعدد كبير من الحيوانات المنوية. لاحظ كيف يبدو الذيل في كلٍّ من الإسقاطين الرأسي والأفقي. (ب) رأس الحيوان المنوي متصل بالذيل. (ج) عدة ذيول حيوانات منوية متصلة. (د) مادة الالتصاق (AS، أزرق) تربط أربعة رؤوس حيوانات منوية (أرجواني).
استُخدم المجهر الإلكتروني الماسح للكشف عن رؤوس الحيوانات المنوية في حزم الحيوانات المنوية المغطاة بالإفرازات أو الأغشية (الشكل 6ب)، مما يشير إلى أن حزم الحيوانات المنوية مثبتة بمادة خارج الخلية. رُكِّزت المادة الملتصقة في رأس الحيوان المنوي (مجموعة تشبه رأس قنديل البحر؛ الشكل 5ب) وتمددت إلى الطرف، مما أعطى مظهرًا أصفر لامعًا تحت المجهر الفلوري عند صبغها باللون البرتقالي الأكريديني (الشكل 6ج). تظهر هذه المادة بوضوح تحت المجهر الماسح، وتُعتبر مادة رابطة. أظهرت المقاطع شبه الرقيقة (الشكل 5ج) ومسحات الحيوانات المنوية الملطخة باللون البرتقالي الأكريديني حزم حيوانات منوية تحتوي على رؤوس كثيفة وذيول ملتفة (الشكل 5د).
صور مجهرية ضوئية متنوعة تُظهر تجمع رؤوس الحيوانات المنوية والذيول المطوية باستخدام طرق مختلفة. (أ) صورة مجهرية إلكترونية رقمية ملونة مقطعية ناقلة لحزمة من الحيوانات المنوية تُظهر رأس حيوان منوي ملتفًا بنواة من جزأين (أزرق) وعدة أجزاء سوطية (أخضر). (ب) صورة مجهرية إلكترونية رقمية ملونة ماسحة تُظهر مجموعة من رؤوس الحيوانات المنوية الشبيهة بقناديل البحر (أسهم) تبدو مغطاة. (ج) مقطع شبه رقيق يُظهر رؤوس حيوانات منوية مجمعة (أسهم) وذيولًا ملتفة (أسهم). (د) صورة مجهرية لعينة من الحيوانات المنوية ملطخة باللون البرتقالي الأكريديني تُظهر تجمعات من رؤوس الحيوانات المنوية (أسهم) والذيول الملتصقة الملتفة (أسهم). لاحظ أن مادة لزجة (S) تغطي رأس الحيوان المنوي. (د) تكبير × 1000.
وباستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (الشكل 7أ)، لوحظ أيضًا أن رؤوس الحيوانات المنوية كانت ملتوية وأن النوى كانت ذات شكل حلزوني، كما تم تأكيد ذلك من خلال مسحات الحيوانات المنوية الملطخة باللون البرتقالي الأكريديني والتي تم فحصها باستخدام المجهر الفلوري (الشكل 7ب).
(أ) صورة مجهرية إلكترونية رقمية ملونة و(ب) مسحة منوية ملطخة باللون البرتقالي الأكريديني تُظهر رؤوسًا ملتوية وتعلق رؤوس الحيوانات المنوية وذيولها (أسهم). (ب) تكبير × 1000.
من النتائج المثيرة للاهتمام أن حيوانات شركسي المنوية تتجمع لتشكل حزمًا خيطية متحركة. تتيح لنا خصائص هذه الحزم فهم دورها المحتمل في امتصاص وتخزين الحيوانات المنوية في السائل المنوي.
بعد التزاوج، تدخل الحيوانات المنوية إلى المهبل وتخضع لعملية انتقاء مكثفة، مما يؤدي إلى دخول عدد محدود فقط من الحيوانات المنوية إلى قناة فالوب (SST)15،16. حتى الآن، لا تزال آليات دخول الحيوانات المنوية وخروجها من قناة فالوب غير واضحة. في الدواجن، تُخزن الحيوانات المنوية في قناة فالوب لفترة طويلة تتراوح بين أسبوعين وعشرة أسابيع، حسب النوع.6 ولا يزال الجدل قائمًا حول حالة السائل المنوي أثناء التخزين في قناة فالوب. هل هي في حالة حركة أم سكون؟ بمعنى آخر، كيف تحافظ الحيوانات المنوية على مكانها في قناة فالوب لفترة طويلة؟
اقترح فورمان4 أن بقاء الحيوانات المنوية في السائل المنوي وقذفها يمكن تفسيرهما من حيث حركة الحيوانات المنوية. افترض الباحثون أن الحيوانات المنوية تحافظ على موقعها بالسباحة عكس اتجاه تدفق السائل الناتج عن ظهارة السائل المنوي، وأن الحيوانات المنوية تُقذف من السائل المنوي عندما تنخفض سرعتها عن النقطة التي تبدأ عندها بالتحرك للخلف بسبب نقص الطاقة. أكد زانيبوني5 وجود الأكوابورينات 2 و3 و9 في الجزء القمي من الخلايا الظهارية للسائل المنوي، مما قد يدعم بشكل غير مباشر نموذج فورمان لتخزين الحيوانات المنوية. في الدراسة الحالية، وجدنا أن ما يقرب من نصف حيوانات منوية شاركاشي تُظهر ريولوجيا إيجابية في السائل المتدفق، وأن حزم الحيوانات المنوية المتراصة تزيد من عدد الحيوانات المنوية التي تُظهر ريولوجيا إيجابية، على الرغم من أن التراص يُبطئها. لم تُفهم تمامًا كيفية انتقال خلايا الحيوانات المنوية عبر قناة فالوب لدى الطائر إلى موقع الإخصاب. في الثدييات، يجذب السائل الجريبي الحيوانات المنوية كيميائيًا. ومع ذلك، يُعتقد أن المواد الكيميائية الجاذبة توجه الحيوانات المنوية للاقتراب لمسافات طويلة7. لذلك، هناك آليات أخرى مسؤولة عن نقل الحيوانات المنوية. وقد أُفيد بأن قدرة الحيوانات المنوية على التوجيه والتدفق عكس سائل قناة فالوب الذي يُطلق بعد التزاوج تُعد عاملاً رئيسيًا في استهداف الحيوانات المنوية لدى الفئران. اقترح باركر 17 أن الحيوانات المنوية تعبر قناتي فالوب بالسباحة عكس التيار الهدبي لدى الطيور والزواحف. وعلى الرغم من عدم إثبات ذلك تجريبيًا لدى الطيور، إلا أن أدولفي 18 كان أول من وجد أن الحيوانات المنوية للطيور تعطي نتائج إيجابية عند إنشاء طبقة رقيقة من السائل بين غطاء زجاجي وشريحة باستخدام شريط من ورق الترشيح. علم الروماتيزم. وضع هينو وياناجيماتشي [19] مركبًا من المبيض والقناة الرحمية والرحم لدى فأر في حلقة تروية وحقنوا 1 ميكرولتر من الحبر في البرزخ لتصور تدفق السوائل في قناتي فالوب. لاحظوا حركة نشطة للغاية للانقباض والاسترخاء في قناة فالوب، حيث كانت جميع كرات الحبر تتحرك بثبات نحو أمبولة قناة فالوب. يؤكد المؤلفون على أهمية تدفق السائل البوقي من قناتي فالوب السفلية إلى العلوية لرفع الحيوانات المنوية والإخصاب. أفاد بريارد20 أنه في الدجاج والديك الرومي، تهاجر الحيوانات المنوية بحركة نشطة من المدخل المهبلي، حيث يتم تخزينها، إلى الوصلة الرحمية المهبلية، حيث يتم تخزينها. ومع ذلك، فإن هذه الحركة غير مطلوبة بين الوصلة الرحمية المهبلية والقمع لأن الحيوانات المنوية يتم نقلها عن طريق الإزاحة السلبية. بمعرفة هذه التوصيات السابقة والنتائج التي تم الحصول عليها في الدراسة الحالية، يمكن افتراض أن قدرة الحيوانات المنوية على التحرك عكس التيار (علم الانسياب) هي إحدى الخصائص التي تستند إليها عملية الاختيار. وهذا يحدد مرور الحيوانات المنوية عبر المهبل ودخولها إلى CCT للتخزين. وكما اقترح فورمان4، فإن هذا قد يسهل أيضًا عملية دخول الحيوانات المنوية إلى قناة فالوب وموائلها لفترة من الزمن ثم الخروج عندما تبدأ سرعتها في التباطؤ.
من ناحية أخرى، اقترح ماتسوزاكي وساسانامي (21) أن الحيوانات المنوية للطيور تمر بتغيرات في حركتها من الخمول إلى الحركة في الجهازين التناسليين الذكري والأنثوي. وقد اقتُرح أن تثبيط حركة الحيوانات المنوية المقيمة في وعاء التجميد يُفسر طول فترة تخزين الحيوانات المنوية ثم تجددها بعد خروجها من الوعاء. في ظل ظروف نقص الأكسجين، أفاد ماتسوزاكي وآخرون (1) بارتفاع إنتاج اللاكتات وإطلاقه في وعاء التجميد، مما قد يؤدي إلى تثبيط حركة الحيوانات المنوية المقيمة. في هذه الحالة، تنعكس أهمية ريولوجيا الحيوانات المنوية في اختيار وامتصاص الحيوانات المنوية، وليس في تخزينها.
يُعتبر نمط تراص الحيوانات المنوية تفسيرًا معقولًا لفترة تخزين الحيوانات المنوية الطويلة في أنبوب القذف السريع، حيث يُعد هذا نمطًا شائعًا لاحتباس الحيوانات المنوية في الدواجن2،22،23. لاحظ باكست وآخرون 2 أن معظم الحيوانات المنوية تلتصق ببعضها البعض، مكونة تجمعات حزمية، ونادرًا ما توجد حيوانات منوية مفردة في CCM للسمان. من ناحية أخرى، لاحظ وين وآخرون 24 حيوانات منوية أكثر تشتتًا وخصلات حيوانات منوية أقل في تجويف أنبوب القذف السريع في الدجاج. بناءً على هذه الملاحظات، يمكن افتراض أن ميل تراص الحيوانات المنوية يختلف بين الطيور وبين الحيوانات المنوية في نفس القذف. بالإضافة إلى ذلك، اقترح فان كري وآخرون 9 أن التفكك العشوائي للحيوانات المنوية المتراصة هو المسؤول عن الاختراق التدريجي للحيوانات المنوية في تجويف قناة فالوب. وفقًا لهذه الفرضية، يجب طرد الحيوانات المنوية ذات قدرة التكتل المنخفضة من الطور البلوري السائل المنوي أولًا. في هذا السياق، قد تكون قدرة الحيوانات المنوية على التكتل عاملًا مؤثرًا في نتيجة تنافس الحيوانات المنوية في الطيور غير النظيفة. علاوة على ذلك، كلما طالت مدة انفصال الحيوانات المنوية المتكتلة، زادت مدة الحفاظ على الخصوبة.
على الرغم من ملاحظة تجمع الحيوانات المنوية وتجمعها في حزم في العديد من الدراسات2،22،24، إلا أنها لم تُوصف بالتفصيل نظرًا لتعقيد رصد حركيتها داخل اختبار SST. بُذلت عدة محاولات لدراسة تراص الحيوانات المنوية في المختبر. لوحظ تجمع واسع النطاق ولكنه مؤقت عند إزالة السلك الرفيع من قطرة البذور المتدلية. يؤدي هذا إلى بروز فقاعة مستطيلة من القطرة، تُحاكي الغدة المنوية. ونظرًا لقيود الأبعاد الثلاثية وقصر أوقات تجفيف التنقيط، سرعان ما تدهورت الكتلة بأكملها. في الدراسة الحالية، باستخدام دجاج Sharkashi ورقائق الموائع الدقيقة، تمكنا من وصف كيفية تشكل هذه الخصلات وحركتها. تشكلت حزم الحيوانات المنوية فور جمع السائل المنوي، ووُجد أنها تتحرك بشكل حلزوني، مما يُظهر ريولوجيا إيجابية عند وجودها في التدفق. علاوة على ذلك، عند النظر إليها بالعين المجردة، لوحظ أن حزم الحيوانات المنوية تزيد من خطية حركتها مقارنةً بالحيوانات المنوية المعزولة. يشير هذا إلى أن تراص الحيوانات المنوية قد يحدث قبل اختراق SST، وأن إنتاج الحيوانات المنوية لا يقتصر على منطقة صغيرة بسبب الإجهاد كما اقترح سابقًا (تينجاري ولايك12). أثناء تكوين الخصلة، تسبح الحيوانات المنوية بتزامن حتى تُشكل تقاطعًا، ثم تلتف ذيولها حول بعضها البعض ويبقى رأس الحيوان المنوي حرًا، لكن الذيل والجزء البعيد من الحيوان المنوي يلتصقان بمادة لزجة. لذلك، يكون الرأس الحر للرباط مسؤولًا عن الحركة، ساحبًا بقية الرباط. أظهر المجهر الإلكتروني الماسح لحزم الحيوانات المنوية رؤوس حيوانات منوية متصلة مغطاة بكمية كبيرة من المواد اللاصقة، مما يشير إلى أن رؤوس الحيوانات المنوية كانت متصلة في حزم راحة، وهو ما قد يكون حدث بعد الوصول إلى موقع التخزين (SST).
عند صبغ عينة من الحيوانات المنوية باللون البرتقالي الأكريديني، يمكن رؤية مادة لاصقة خارج الخلية حول خلايا الحيوانات المنوية تحت المجهر الفلوري. تسمح هذه المادة لحزم الحيوانات المنوية بالالتصاق والتشبث بأي أسطح أو جزيئات محيطة، مما يمنعها من الانجراف مع التيار المحيط. وهكذا، تُظهر ملاحظاتنا دور التصاق الحيوانات المنوية على شكل حزم متحركة. قدرتها على السباحة عكس التيار والالتصاق بالأسطح القريبة تسمح للحيوانات المنوية بالبقاء لفترة أطول في السائل المنوي.
استخدم روتشيلد25 كاميرا قياس خلايا الدم لدراسة التوزيع العائم لسائل المنوي البقري في قطرة معلّق، حيث التقط صورًا مجهرية ضوئية من خلال كاميرا ذات محورين بصريين رأسي وأفقي للمجهر. أظهرت النتائج انجذاب الحيوانات المنوية إلى سطح الحجرة. ويشير الباحثون إلى احتمال وجود تفاعلات هيدروديناميكية بين الحيوان المنوي والسطح. ومع أخذ ذلك في الاعتبار، إلى جانب قدرة سائل المنوي لدجاج القرشاشي على تكوين خصلات لزجة، فقد يزيد ذلك من احتمال التصاق السائل المنوي بجدار حجرة التجميد وتخزينه لفترات طويلة.
أفاد بكيتي وأفزليو26 أن غليكوكاليكس الحيوانات المنوية ضروري للتعرف على الأمشاج والتراص. لاحظ فورمان10 أن تحلل الروابط ألفا-جليكوسيدية في أغلفة الجليكوبروتين-جليكوليبيد عن طريق معالجة السائل المنوي للطيور بالنورامينيداز أدى إلى انخفاض الخصوبة دون التأثير على حركة الحيوانات المنوية. ويشير المؤلفون إلى أن تأثير النورامينيداز على الغليكوكاليكس يضعف عزل الحيوانات المنوية عند الوصلة الرحمية المهبلية، مما يقلل الخصوبة. لا يمكن لملاحظاتهم تجاهل احتمال أن العلاج بالنورامينيداز قد يقلل من التعرف على الحيوانات المنوية والبويضة. وجد فورمان وإنجل10 أن الخصوبة انخفضت عند تلقيح الدجاجات داخل المهبل بسائل منوي معالج بالنورامينيداز. ومع ذلك، فإن التلقيح الاصطناعي باستخدام الحيوانات المنوية المعالجة بالنورامينيداز لم يؤثر على الخصوبة مقارنةً بدجاجات المجموعة الضابطة. واستنتج الباحثون أن التغيرات في طبقة الجليكوبروتين-الجليكوليبيد حول غشاء الحيوان المنوي أدت إلى تقليل قدرة الحيوان المنوي على الإخصاب من خلال إضعاف عزل الحيوانات المنوية عند تقاطع الرحم والمهبل، مما أدى بدوره إلى زيادة فقدان الحيوانات المنوية بسبب سرعة تقاطع الرحم والمهبل، لكنه لا يؤثر على التعرف على الحيوانات المنوية والبويضات.
في الديوك الرومية، وجد باكست وبوتشان 11 حويصلات صغيرة وشظايا غشائية في تجويف السائل المنوي ولاحظوا أن بعض هذه الحبيبات قد اندمجت مع غشاء الحيوان المنوي. يقترح المؤلفون أن هذه العلاقات قد تساهم في التخزين طويل الأمد للحيوانات المنوية في السائل المنوي. ومع ذلك، لم يحدد الباحثون مصدر هذه الجسيمات، سواء كانت تفرزها الخلايا الظهارية CCT، أو ينتجها ويفرزها الجهاز التناسلي الذكري، أو ينتجها الحيوان المنوي نفسه. أيضًا، تكون هذه الجسيمات مسؤولة عن التراص. أفاد جروتزنر وآخرون 27 أن الخلايا الظهارية البربخية تنتج وتفرز بروتينًا محددًا مطلوبًا لتكوين المسالك المنوية أحادية المسام. أفاد المؤلفون أيضًا أن تشتت هذه الحزم يعتمد على تفاعل بروتينات البربخ. وجد نيكسون وآخرون 28 أن الملحقات تفرز بروتينًا، وهو أوستيونيكتين حمضي غني بالسيستين؛ يشارك بروتين SPARC في تكوين خصلات الحيوانات المنوية لدى حيوانات النضناض قصيرة المنقار وخلد الماء. ويرتبط تشتت هذه الحزم بفقدان هذا البروتين.
في الدراسة الحالية، أظهر التحليل الدقيق للبنية باستخدام المجهر الإلكتروني التصاق الحيوانات المنوية بكمية كبيرة من المواد الكثيفة. يُعتقد أن هذه المواد مسؤولة عن التراص الذي يتكثف بين الرؤوس الملتصقة وحولها، ولكن بتركيزات أقل في منطقة الذيل. نفترض أن هذه المادة التراصية تُفرز من الجهاز التناسلي الذكري (البربخ أو القناة الأسهرية) مع السائل المنوي، حيث نلاحظ غالبًا انفصال السائل المنوي عن اللمف والبلازما المنوية أثناء القذف. وقد أُفيد أنه عند مرور الحيوانات المنوية للطيور عبر البربخ والأسهرية، فإنها تخضع لتغيرات مرتبطة بالنضج تدعم قدرتها على الارتباط بالبروتينات واكتساب الجليكوبروتينات المرتبطة بالليما البلازمية. يشير ثبات هذه البروتينات على أغشية الحيوانات المنوية المقيمة في قناة الصفراء إلى أنها قد تؤثر على اكتساب ثبات غشاء الحيوانات المنوية 30 وتحديد خصوبتها 31. وأفاد أحمد وآخرون32 أن الحيوانات المنوية التي تم الحصول عليها من أجزاء مختلفة من الجهاز التناسلي الذكري (من الخصيتين إلى القناة الأسهرية البعيدة) أظهرت زيادة تدريجية في قابليتها للبقاء في ظل ظروف التخزين السائل، بغض النظر عن درجة حرارة التخزين، كما تزداد قابليتها للبقاء في الدجاج أيضًا في قناتي فالوب بعد التلقيح الاصطناعي.
تتميز خصلات الحيوانات المنوية لدجاج القرشاشي بخصائص ووظائف مختلفة عن الأنواع الأخرى مثل النضناض، وخلد الماء، وفئران الخشب، وجرذان الغزلان، وخنازير غينيا. في دجاج القرشاشي، قلل تكوين حزم الحيوانات المنوية من سرعة السباحة مقارنةً بالحيوانات المنوية المفردة. ومع ذلك، زادت هذه الحزم من نسبة الحيوانات المنوية الموجبة الريولوجيا، وزادت من قدرة الحيوانات المنوية على الاستقرار في بيئة ديناميكية. وبالتالي، تؤكد نتائجنا الاقتراح السابق بأن تراص الحيوانات المنوية في SST يرتبط بتخزين الحيوانات المنوية على المدى الطويل. كما نفترض أن ميل الحيوانات المنوية إلى تكوين خصلات قد يتحكم في معدل فقدان الحيوانات المنوية في SST، مما قد يغير نتيجة تنافس الحيوانات المنوية. ووفقًا لهذا الافتراض، فإن الحيوانات المنوية ذات قدرة التراص المنخفضة تطلق SST أولاً، بينما تنتج الحيوانات المنوية ذات قدرة التراص العالية معظم النسل. يُعد تكوين حزم الحيوانات المنوية أحادية المسام مفيدًا ويؤثر على نسبة الآباء إلى الأطفال، ولكنه يستخدم آلية مختلفة. في النضناض وخلد الماء، تتراص الحيوانات المنوية بشكل متوازي لزيادة سرعة الشعاع. تتحرك حزم النضناض أسرع بثلاث مرات تقريبًا من الحيوان المنوي المفرد. يُعتقد أن تكوين هذه الخصلات لدى النضناض هو تكيف تطوري للحفاظ على الهيمنة، لأن الإناث عشوائية الجنس وعادةً ما تتزاوج مع عدة ذكور. لذلك، تتنافس الحيوانات المنوية من قذفات مختلفة بشراسة على إخصاب البويضة.
من السهل تصوير الحيوانات المنوية الملتصقة لدجاج القرشاسي باستخدام مجهر التباين الطوري، وهو ما يُعدّ مفيدًا لأنه يُسهّل دراسة سلوك الحيوانات المنوية في المختبر. كما تختلف آلية تكوين خصلة الحيوانات المنوية التي تُعزز التكاثر في دجاج القرشاسي عن تلك المُلاحظة في بعض الثدييات المشيمية التي تُمثل سلوكًا تعاونيًا للحيوانات المنوية، مثل فئران الخشب، حيث تصل بعض الحيوانات المنوية إلى البويضات، مُساعدةً أفرادًا آخرين ذوي صلة بها على الوصول إلى بويضاتها وإتلافها. لإثبات الذات، سلوك إيثاري، الإخصاب الذاتي 34. وُجد مثال آخر على السلوك التعاوني في الحيوانات المنوية لدى فئران الغزلان، حيث استطاعت الحيوانات المنوية التعرف على الحيوانات المنوية الأكثر صلة وراثيًا والتفاعل معها، وتشكيل مجموعات تعاونية لزيادة سرعتها مُقارنةً بالحيوانات المنوية غير ذات الصلة 35.
النتائج التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة لا تتعارض مع نظرية فومان للتخزين طويل الأمد للحيوانات المنوية في SWS. أفاد الباحثون أن خلايا الحيوانات المنوية تستمر في التحرك في تدفق الخلايا الظهارية التي تبطن SST لفترة طويلة من الزمن، وبعد فترة زمنية معينة، يتم استنفاد مخازن الطاقة لخلايا الحيوانات المنوية، مما يؤدي إلى انخفاض في السرعة، مما يسمح بطرد المواد ذات الوزن الجزيئي الصغير. طاقة الحيوانات المنوية مع تدفق السوائل من تجويف SST تجويف قناة فالوب. في الدراسة الحالية، لاحظنا أن نصف الحيوانات المنوية الفردية أظهرت القدرة على السباحة ضد السوائل المتدفقة، وأن التصاقها في الحزمة زاد من قدرتها على إظهار ريولوجيا إيجابية. علاوة على ذلك، تتوافق بياناتنا مع بيانات ماتسوزاكي وآخرون 1 الذين أفادوا بأن زيادة إفراز اللاكتات في SST قد تمنع حركة الحيوانات المنوية المقيمة. ومع ذلك، تصف نتائجنا تكوين الأربطة المتحركة للحيوانات المنوية وسلوكها الريولوجي في بيئة ديناميكية داخل قناة دقيقة، في محاولة لتوضيح سلوكها في اختبار SST. قد تركز الأبحاث المستقبلية على تحديد التركيب الكيميائي ومصدر عامل التكتل، مما سيساعد الباحثين بلا شك على تطوير طرق جديدة لتخزين السائل المنوي وزيادة مدة الخصوبة.
تم اختيار خمسة عشر ذكرًا من فصيلة القرشاسي، عاري الرقبة، بعمر 30 أسبوعًا (متماثل الزيجوت السائد؛ Na Na) كمتبرعين بالحيوانات المنوية في الدراسة. رُبيت هذه الطيور في مزرعة الدواجن البحثية التابعة لكلية الزراعة، جامعة أشيت، محافظة أشيت، مصر. وُضعت الطيور في أقفاص فردية (30 × 40 × 40 سم)، وخضعت لبرنامج إضاءة (16 ساعة ضوء و8 ساعات ظلام)، وتغذى على نظام غذائي يحتوي على 160 غرامًا من البروتين الخام، و2800 سعر حراري من الطاقة الأيضية، و35 غرامًا من الكالسيوم لكل منهما، و5 غرامات من الفوسفور المتاح لكل كيلوغرام من الغذاء.
وفقًا للبيانات 36 و37، جُمعت عينات السائل المنوي من الذكور عن طريق تدليك البطن. جُمعت 45 عينة سائل منوي من 15 رجلاً على مدار 3 أيام. خُفِّفت العينات (عددها 15 عينة يوميًا) فورًا بنسبة 1:1 (حجم:حجم) باستخدام مُخفِّف السائل المنوي من Belsville Poultry، الذي يحتوي على ثنائي فوسفات البوتاسيوم (1.27 جم)، وغلوتامات أحادية الصوديوم أحادية الهيدرات (0.867 جم)، وفركتوز (0.5 د)، وأسيتات الصوديوم اللامائية (0.43 جم)، وتريس (هيدروكسي ميثيل) أمينوميثان (0.195 جم)، وسترات البوتاسيوم أحادية الهيدرات (0.064 جم)، وأحادي فوسفات البوتاسيوم (0.065 جم)، وكلوريد المغنيسيوم (0.034 جم)، وماء (100 مل). الرقم الهيدروجيني = 7.5، والضغط الاسموزي 333 ملي أسمول/كجم. تم فحص عينات السائل المنوي المخففة أولاً تحت المجهر الضوئي للتأكد من جودة السائل المنوي (الرطوبة) ثم تم تخزينها في حمام مائي عند 37 درجة مئوية حتى الاستخدام خلال نصف ساعة بعد الجمع.
وُصفت حركية الحيوانات المنوية وانسيابها باستخدام نظام من أجهزة الموائع الدقيقة. خُفِّفت عينات السائل المنوي إلى 1:40 في مُخفِّف السائل المنوي للطيور من شركة Beltsville، ووُضِعَت في جهاز ميكروفلويدي (انظر أدناه)، وحُدِّدت معاملات حركية الحيوانات المنوية باستخدام نظام تحليل السائل المنوي المحوسب (CASA) المُطوَّر سابقًا لتوصيف الموائع الدقيقة. أُجريت دراسة حول حركة الحيوانات المنوية في الأوساط السائلة (قسم الهندسة الميكانيكية، كلية الهندسة، جامعة أسيوط، مصر). يُمكن تنزيل البرنامج الإضافي من الرابط: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39. قُيست سرعة المنحنى (VCL، ميكرومتر/ثانية)، والسرعة الخطية (VSL، ميكرومتر/ثانية)، ومتوسط ​​سرعة المسار (VAP، ميكرومتر/ثانية). تم التقاط مقاطع فيديو للحيوانات المنوية باستخدام مجهر تباين الطور Optika XDS-3 المقلوب (مع عدسة 40x) متصل بكاميرا Tucson ISH1000 بسرعة 30 إطارًا في الثانية لمدة 3 ثوانٍ. استخدم برنامج CASA لدراسة ثلاث مناطق على الأقل و 500 مسار للحيوانات المنوية لكل عينة. تمت معالجة الفيديو المسجل باستخدام CASA محلي الصنع. يعتمد تعريف الحركة في البرنامج الإضافي CASA على سرعة سباحة الحيوانات المنوية مقارنة بمعدل التدفق، ولا يتضمن معايير أخرى مثل الحركة من جانب إلى آخر، حيث وُجد أن هذا أكثر موثوقية في تدفق السوائل. توصف الحركة الريولوجية بأنها حركة خلايا الحيوانات المنوية عكس اتجاه تدفق السوائل. تم تقسيم الحيوانات المنوية ذات الخصائص الريولوجية على عدد الحيوانات المنوية المتحركة؛ تم استبعاد الحيوانات المنوية التي كانت في حالة راحة والحيوانات المنوية التي تتحرك بالحمل الحراري من العد.
جميع المواد الكيميائية المستخدمة مُستحصل عليها من شركة الجمهورية للأدوية (القاهرة، مصر) ما لم يُذكر خلاف ذلك. صُنع الجهاز وفقًا لوصف الشيري وآخرون (40) مع بعض التعديلات. شملت المواد المستخدمة في تصنيع القنوات الدقيقة ألواحًا زجاجية (هوارد جلاس، ووستر، ماساتشوستس)، ومادة مقاومة سلبية SU-8-25 (ميكروكيم، نيوتن، كاليفورنيا)، وكحول ثنائي الأسيتون (سيجما ألدريتش، شتاينهايم، ألمانيا)، وبولي أسيتون (-184، داو كورنينج، ميدلاند، ميشيغان). تُصنع القنوات الدقيقة باستخدام الطباعة الحجرية الناعمة. أولًا، طُبع قناع وجه واقي شفاف بتصميم القناة الدقيقة المطلوب على طابعة عالية الدقة (بريسماتيك، القاهرة، مصر، وباسفيك آرتس آند ديزاين، ماركهام، أونتاريو). صُنعت النماذج الأولية باستخدام ألواح زجاجية كركائز. نُظِّفت الألواح في الأسيتون والأيزوبروبانول والماء منزوع الأيونات، ثم طُليت بطبقة من SU8-25 بسمك 20 ميكرومترًا بواسطة طلاء الدوران (3000 دورة في الدقيقة، لمدة دقيقة واحدة). جُفِّفت طبقات SU-8 برفق (65 درجة مئوية، دقيقتان و95 درجة مئوية، 10 دقائق) وعُرِّضت للأشعة فوق البنفسجية لمدة 50 ثانية. بعد التعرض، خُبِّزت على درجتي حرارة 65 درجة مئوية و95 درجة مئوية لمدة دقيقة و4 دقائق لتكوين تشابك بين طبقات SU-8 المكشوفة، ثم طُوِّرت في كحول ثنائي الأسيتون لمدة 6.5 دقيقة. خُبِّزت الوافل في فرن ساخن (200 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة) لزيادة تماسك طبقة SU-8.
تم تحضير PDMS بخلط المونومر والمصلب بنسبة وزنية 10:1، ثم تم نزع الغازات منه في مجفف مفرغ من الهواء وصُبّ على الإطار الرئيسي لـ SU-8. عولج PDMS في فرن (120 درجة مئوية، 30 دقيقة)، ثم قُطعت القنوات، وفصلت عن المادة الرئيسية، وثقبت للسماح بتركيب الأنابيب عند مدخل ومخرج القناة الدقيقة. وأخيرًا، ثُبّتت قنوات PDMS الدقيقة بشكل دائم على شرائح المجهر باستخدام معالج كورونا محمول (من شركة Electro-Technic Products، شيكاغو، إلينوي) كما هو موضح في مكان آخر. يبلغ قياس القناة الدقيقة المستخدمة في هذه الدراسة 200 ميكرومتر × 20 ميكرومتر (العرض × الارتفاع) وطولها 3.6 سم.
يتم تحقيق تدفق السوائل الناتج عن الضغط الهيدروستاتيكي داخل القناة الدقيقة من خلال الحفاظ على مستوى السائل في خزان المدخل فوق فرق الارتفاع Δh39 في خزان المخرج (الشكل 1).
حيث f هو معامل الاحتكاك، ويُعرَّف بأنه f = C/Re للتدفق الصفحي في قناة مستطيلة، حيث C ثابت يعتمد على نسبة أبعاد القناة، L هو طول القناة الدقيقة، Vav هو متوسط ​​السرعة داخل القناة الدقيقة، Dh هو القطر الهيدروليكي للقناة، g هو تسارع الجاذبية. باستخدام هذه المعادلة، يمكن حساب متوسط ​​سرعة القناة باستخدام المعادلة التالية: