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पक्षियों की प्रजनन क्षमता शुक्राणु भंडारण नलिकाओं (एसएसटी) में लंबे समय तक पर्याप्त व्यवहार्य शुक्राणुओं को संग्रहित करने की उनकी क्षमता पर निर्भर करती है। शुक्राणु एसएसटी में किस प्रक्रिया से प्रवेश करते हैं, वहां रहते हैं और बाहर निकलते हैं, यह अभी भी विवादास्पद है। शार्कसी मुर्गियों के शुक्राणुओं में एकत्रीकरण की उच्च प्रवृत्ति देखी गई, जिससे कई कोशिकाओं वाले गतिशील तंतुमय बंडल बनते हैं। अपारदर्शी फैलोपियन ट्यूब में शुक्राणुओं की गतिशीलता और व्यवहार का अवलोकन करने में कठिनाई के कारण, हमने शुक्राणु एकत्रीकरण और गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए शुक्राणुओं के समान माइक्रोचैनल क्रॉस-सेक्शन वाले माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण का उपयोग किया। यह अध्ययन शुक्राणु बंडलों के निर्माण, उनकी गति और एसएसटी में शुक्राणु निवास की अवधि बढ़ाने में उनकी संभावित भूमिका पर चर्चा करता है। हमने हाइड्रोस्टैटिक दबाव (प्रवाह दर = 33 µm/s) द्वारा माइक्रोफ्लुइडिक चैनल के भीतर द्रव प्रवाह उत्पन्न होने पर शुक्राणु वेग और रियोलॉजिकल व्यवहार की जांच की। शुक्राणु धारा के विपरीत तैरने की प्रवृत्ति रखते हैं (सकारात्मक रियोलॉजी) और शुक्राणु समूह का वेग एकल शुक्राणुओं की तुलना में काफी कम होता है। शुक्राणु समूहों को सर्पिलाकार गति में चलते हुए देखा गया है और जैसे-जैसे अधिक एकल शुक्राणु जुड़ते हैं, उनकी लंबाई और मोटाई बढ़ती जाती है। शुक्राणुओं के गुच्छों को सूक्ष्म द्रव चैनलों की पार्श्व दीवारों के पास आते और चिपकते हुए देखा गया ताकि वे 33 µm/s से अधिक द्रव प्रवाह वेग के साथ बह जाने से बच सकें। शुक्राणुओं के गुच्छों को सूक्ष्म द्रव चैनलों की पार्श्व दीवारों के पास आते और चिपकते हुए देखा गया ताकि वे 33 µm/s से अधिक द्रव प्रवाह वेग के साथ बह जाने से बच सकें। एक वर्ष से अधिक समय तक, यह एक अतिरिक्त उत्पाद है और एक वर्ष से अधिक पुराना है боковым стенкам микрофлюидных каналов, чтобы избежать сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. शुक्राणुओं के गुच्छों को सूक्ष्म द्रव चैनलों की पार्श्व दीवारों के पास जाकर उनसे चिपकते हुए देखा गया है ताकि वे 33 µm/s से अधिक द्रव प्रवाह दरों पर बह जाने से बच सकें।100 डिग्री सेल्सियस से अधिक का अधिकतम तापमान, 33 µm/s।33 µm/s माप। एक वर्ष से अधिक समय तक, यह एक अतिरिक्त उत्पाद है और एक वर्ष से अधिक पुराना है боковым стенкам микрожидкостного канала, чтобы избежать сметания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. शुक्राणुओं के गुच्छों को 33 माइक्रोमीटर/सेकंड से अधिक की गति से तरल प्रवाह द्वारा बह जाने से बचने के लिए माइक्रोफ्लुइडिक चैनल की पार्श्व दीवारों के पास जाकर उनसे चिपकते हुए देखा गया है।स्कैनिंग और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी से पता चला कि शुक्राणु बंडल प्रचुर मात्रा में सघन पदार्थ द्वारा समर्थित थे। प्राप्त आंकड़ों से शार्काज़ी मुर्गी के शुक्राणुओं की अद्वितीय गतिशीलता, साथ ही शुक्राणुओं के आपस में जुड़ने और गतिशील बंडल बनाने की क्षमता प्रदर्शित होती है, जो एसएमटी में शुक्राणुओं के दीर्घकालिक भंडारण को बेहतर ढंग से समझने में योगदान देती है।
मनुष्यों और अधिकांश जानवरों में निषेचन के लिए, शुक्राणु और अंडाणु को निषेचन स्थल पर सही समय पर पहुंचना आवश्यक है। इसलिए, संभोग ओव्यूलेशन से पहले या उसके समय होना चाहिए। दूसरी ओर, कुछ स्तनधारी, जैसे कुत्ते, साथ ही गैर-स्तनधारी प्रजातियां, जैसे कीड़े, मछली, सरीसृप और पक्षी, अपने प्रजनन अंगों में शुक्राणु को लंबे समय तक तब तक संग्रहित रखते हैं जब तक कि उनके अंडाणु निषेचन के लिए तैयार न हो जाएं (अतुल्यकालिक निषेचन 1)। पक्षी 2-10 सप्ताह तक अंडाणुओं को निषेचित करने में सक्षम शुक्राणुओं की जीवन क्षमता बनाए रख सकते हैं2।
यह एक अनूठी विशेषता है जो पक्षियों को अन्य जानवरों से अलग करती है, क्योंकि यह संभोग और अंडोत्सर्ग के एक साथ होने के बिना भी कई हफ्तों तक एक ही गर्भाधान के बाद निषेचन की उच्च संभावना प्रदान करती है। शुक्राणुओं का मुख्य भंडारण अंग, जिसे शुक्राणु भंडारण नलिका (एसएसटी) कहा जाता है, गर्भाशय-योनि जंक्शन पर आंतरिक श्लेष्मा परतों में स्थित होता है। आज तक, शुक्राणुओं के शुक्राणु भंडार में प्रवेश करने, रहने और बाहर निकलने की प्रक्रिया पूरी तरह से समझ में नहीं आई है। पिछले अध्ययनों के आधार पर, कई परिकल्पनाएँ प्रस्तुत की गई हैं, लेकिन उनमें से किसी की भी पुष्टि नहीं हुई है।
फोरमैन4 ने परिकल्पना की कि शुक्राणु एसएसटी उपकला कोशिकाओं पर स्थित प्रोटीन चैनलों के माध्यम से द्रव प्रवाह की दिशा के विपरीत निरंतर दोलन गति (रियोलॉजी) द्वारा एसएसटी गुहा में अपना निवास बनाए रखते हैं। एसएसटी लुमेन में शुक्राणु को बनाए रखने के लिए आवश्यक निरंतर फ्लैगेलर गतिविधि के कारण एटीपी की कमी हो जाती है और गतिशीलता धीरे-धीरे कम हो जाती है जब तक कि शुक्राणु द्रव प्रवाह द्वारा शुक्राणु भंडार से बाहर नहीं निकल जाते और निषेचित अंडे के लिए आरोही फैलोपियन ट्यूब में एक नई यात्रा शुरू नहीं कर देते (फोरमैन4)। शुक्राणु भंडारण के इस मॉडल को एसएसटी उपकला कोशिकाओं में मौजूद एक्वापोरिन 2, 3 और 9 के इम्यूनोसाइटोकेमिस्ट्री द्वारा पता लगाने से समर्थन मिलता है। आज तक, चिकन वीर्य रियोलॉजी और एसएसटी भंडारण, योनि शुक्राणु चयन और शुक्राणु प्रतिस्पर्धा में इसकी भूमिका पर अध्ययन की कमी है। मुर्गियों में, प्राकृतिक संभोग के बाद शुक्राणु योनि में प्रवेश करते हैं, लेकिन 80% से अधिक शुक्राणु संभोग के तुरंत बाद योनि से बाहर निकल जाते हैं। यह बताता है कि योनि पक्षियों में शुक्राणु चयन का प्राथमिक स्थल है। इसके अतिरिक्त, यह बताया गया है कि योनि में निषेचित शुक्राणुओं में से 1% से भी कम शुक्राणु एसएसटी2 में पहुँच पाते हैं। चूजों के योनि में कृत्रिम गर्भाधान के दौरान, गर्भाधान के 24 घंटे बाद एसएसटी तक पहुँचने वाले शुक्राणुओं की संख्या बढ़ने लगती है। अभी तक, इस प्रक्रिया के दौरान शुक्राणु चयन की क्रियाविधि स्पष्ट नहीं है, और शुक्राणु की गतिशीलता एसएसटी में शुक्राणु ग्रहण करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है। फैलोपियन ट्यूब की मोटी और अपारदर्शी दीवारों के कारण, पक्षियों की फैलोपियन ट्यूब में शुक्राणु की गतिशीलता की प्रत्यक्ष निगरानी करना कठिन है। इसलिए, निषेचन के बाद शुक्राणु एसएसटी में कैसे प्रवेश करते हैं, इस बारे में हमारे पास बुनियादी ज्ञान का अभाव है।
स्तनधारियों के जननांगों में शुक्राणु परिवहन को नियंत्रित करने वाले एक महत्वपूर्ण कारक के रूप में रियोलॉजी को हाल ही में मान्यता मिली है। गतिशील शुक्राणुओं की विपरीत दिशा में गति करने की क्षमता के आधार पर, ज़ाफ़रानी एट अल8 ने एक कोरा माइक्रोफ्लुइडिक प्रणाली का उपयोग करके बाड़े में रखे वीर्य के नमूनों से गतिशील शुक्राणुओं को निष्क्रिय रूप से अलग किया। इस प्रकार का वीर्य वर्गीकरण चिकित्सा बांझपन उपचार और नैदानिक ​​अनुसंधान के लिए आवश्यक है, और इसे पारंपरिक विधियों की तुलना में प्राथमिकता दी जाती है जो समय और श्रमसाध्य होती हैं और शुक्राणु की आकृति और संरचनात्मक अखंडता को प्रभावित कर सकती हैं। हालांकि, अभी तक मुर्गियों के जननांगों से निकलने वाले स्रावों का शुक्राणु गतिशीलता पर प्रभाव का कोई अध्ययन नहीं किया गया है।
शुक्राणुओं को एसएसटी में संग्रहित रखने वाले तंत्र के बावजूद, कई शोधकर्ताओं ने पाया है कि मुर्गियों 9, 10, बटेरों 2 और टर्की 11 के एसएसटी में मौजूद शुक्राणु आपस में चिपककर शुक्राणुओं के गुच्छे बनाते हैं। लेखकों का मानना ​​है कि इस जुड़ाव और एसएसटी में शुक्राणुओं के दीर्घकालिक भंडारण के बीच एक संबंध है।
टिंगारी और लेक12 ने मुर्गी की शुक्राणु ग्रहण करने वाली ग्रंथि में शुक्राणुओं के बीच एक मजबूत संबंध की सूचना दी और यह प्रश्न उठाया कि क्या पक्षियों के शुक्राणु स्तनधारियों के शुक्राणुओं की तरह ही आपस में जुड़ते हैं। उनका मानना ​​है कि वास डेफरेंस में शुक्राणुओं के बीच गहरे जुड़ाव का कारण एक छोटे से स्थान में बड़ी संख्या में शुक्राणुओं की उपस्थिति से उत्पन्न तनाव हो सकता है।
ताजा लटकती कांच की स्लाइडों पर शुक्राणुओं के व्यवहार का मूल्यांकन करते समय, विशेष रूप से वीर्य की बूंदों के किनारों पर, क्षणिक एकत्रीकरण के संकेत देखे जा सकते हैं। हालांकि, निरंतर गति से जुड़े घूर्णी क्रिया के कारण एकत्रीकरण अक्सर बाधित हो जाता था, जो इस घटना की क्षणिक प्रकृति को स्पष्ट करता है। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि जब वीर्य में तनुकारक मिलाया गया, तो लंबे "धागे जैसे" कोशिका समूह दिखाई दिए।
शुक्राणु की नकल करने के प्रारंभिक प्रयास लटकती हुई बूंद से एक पतले तार को हटाकर किए गए, जिसके परिणामस्वरूप वीर्य की बूंद से एक लम्बी शुक्राणु जैसी पुटिका उभरी। शुक्राणु तुरंत पुटिका के भीतर समानांतर रूप से पंक्तिबद्ध हो गए, लेकिन त्रि-आयामी सीमा के कारण पूरी इकाई जल्दी ही गायब हो गई। इसलिए, शुक्राणु एकत्रीकरण का अध्ययन करने के लिए, पृथक शुक्राणु भंडारण नलिकाओं में शुक्राणुओं की गतिशीलता और व्यवहार का प्रत्यक्ष अवलोकन करना आवश्यक है, जो कि मुश्किल है। अतः, शुक्राणु गतिशीलता और एकत्रीकरण व्यवहार के अध्ययन में सहायता के लिए शुक्राणुओं की नकल करने वाले उपकरण का विकास करना आवश्यक है। ब्रिलार्ड एट अल13 ने बताया कि वयस्क चूजों में शुक्राणु भंडारण नलिकाओं की औसत लंबाई 400-600 µm होती है, लेकिन कुछ एसएसटी 2000 µm तक लंबी हो सकती हैं। मेरो और ओगासावारा14 ने शुक्राणु ग्रंथियों को विस्तारित और गैर-विस्तारित शुक्राणु भंडारण नलिकाओं में विभाजित किया, जिनकी लंबाई (~500 µm) और गर्दन की चौड़ाई (~38 µm) समान थी, लेकिन नलिकाओं का औसत ल्यूमेन व्यास क्रमशः 56.6 और 11.2 µm था। वर्तमान अध्ययन में, हमने 200 µm × 20 µm (चौड़ाई × ऊंचाई) चैनल आकार वाले एक माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण का उपयोग किया, जिसका अनुप्रस्थ काट प्रवर्धित एसएसटी के अनुप्रस्थ काट के लगभग समान है। इसके अतिरिक्त, हमने बहते हुए द्रव में शुक्राणु की गतिशीलता और एकत्रीकरण व्यवहार की जांच की, जो फोरमैन की इस परिकल्पना के अनुरूप है कि एसएसटी उपकला कोशिकाओं द्वारा उत्पादित द्रव शुक्राणु को ल्यूमेन में विपरीत दिशा में (रियोलॉजिकल) बनाए रखता है।
इस अध्ययन का उद्देश्य फैलोपियन ट्यूब में शुक्राणु की गतिशीलता का अवलोकन करने में आने वाली समस्याओं को दूर करना और गतिशील वातावरण में शुक्राणु के प्रवाह और व्यवहार के अध्ययन में आने वाली कठिनाइयों से बचना था। इसके लिए एक सूक्ष्म द्रव उपकरण का उपयोग किया गया जो मुर्गी के जननांगों में शुक्राणु की गतिशीलता का अनुकरण करने के लिए जलस्थैतिक दबाव उत्पन्न करता है।
जब तनुकृत शुक्राणु नमूने (1:40) की एक बूंद को माइक्रोचैनल उपकरण में डाला गया, तो शुक्राणु गतिशीलता के दो प्रकारों की पहचान की जा सकी (पृथक शुक्राणु और बंधे हुए शुक्राणु)। इसके अतिरिक्त, शुक्राणु धारा के विपरीत तैरने की प्रवृत्ति रखते थे (सकारात्मक रियोलॉजी; वीडियो 1, 2)। हालांकि शुक्राणु बंडलों का वेग अकेले शुक्राणु की तुलना में कम था (p < 0.001), उन्होंने सकारात्मक रियोटैक्सिस प्रदर्शित करने वाले शुक्राणुओं के प्रतिशत को बढ़ा दिया (p < 0.001; तालिका 2)। हालांकि शुक्राणु बंडलों का वेग अकेले शुक्राणु की तुलना में कम था (p < 0.001), उन्होंने सकारात्मक रियोटैक्सिस प्रदर्शित करने वाले शुक्राणुओं के प्रतिशत को बढ़ा दिया (p < 0.001; तालिका 2)। Хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у они увеличивали процент सेपेरमाटोज़ोकोव, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001; таблица 2). हालांकि शुक्राणु बंडलों का वेग एकल शुक्राणु की तुलना में कम था (p < 0.001), उन्होंने सकारात्मक रियोटैक्सिस दिखाने वाले शुक्राणुओं के प्रतिशत में वृद्धि की (p < 0.001; तालिका 2)।尽管精子束的速度低于孤独精子的速度（p < 0.001），但它们增加了显示阳性流变性的精子百分比（p < 0.001；表2）。（p <0.001） ， 但 增加 了 显示 阳性 流变性 精子परिणाम (p <0.001 ； 2。。。。。。））））））) Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов с положительной реологией (p < 0,001; таблица 2). हालांकि शुक्राणु बंडलों की गति एकल शुक्राणुओं की तुलना में कम थी (p < 0.001), उन्होंने सकारात्मक रियोलॉजी वाले शुक्राणुओं के प्रतिशत में वृद्धि की (p < 0.001; तालिका 2)।एकल शुक्राणुओं और शुक्राणुओं के गुच्छों के लिए सकारात्मक रियोलॉजी का अनुमान क्रमशः लगभग 53% और 85% है।
यह देखा गया है कि शार्काशी मुर्गियों के शुक्राणु स्खलन के तुरंत बाद दर्जनों शुक्राणुओं से बने रैखिक गुच्छे बनाते हैं। समय के साथ इन गुच्छों की लंबाई और मोटाई बढ़ती जाती है और ये कई घंटों तक गर्भनाल में बने रह सकते हैं, फिर धीरे-धीरे नष्ट हो जाते हैं (वीडियो 3)। ये तंतुमय गुच्छे इकिडना के शुक्राणुओं के समान आकार के होते हैं जो एपिडिडाइमिस के अंत में बनते हैं। शार्काशी मुर्गी के वीर्य में एकत्र किए जाने के एक मिनट से भी कम समय में आपस में चिपककर जालीदार गुच्छे बनाने की उच्च प्रवृत्ति पाई गई है। ये किरणें गतिशील होती हैं और आसपास की किसी भी दीवार या स्थिर वस्तु से चिपक सकती हैं। हालांकि शुक्राणु गुच्छे शुक्राणु कोशिकाओं की गति को कम करते हैं, लेकिन यह स्पष्ट है कि स्थूल रूप से देखने पर वे उनकी रैखिकता को बढ़ाते हैं। गुच्छों की लंबाई गुच्छों में एकत्रित शुक्राणुओं की संख्या के आधार पर भिन्न होती है। गुच्छे के दो भाग अलग किए गए: प्रारंभिक भाग, जिसमें चिपके हुए शुक्राणु का मुक्त सिर शामिल है, और अंतिम भाग, जिसमें पूंछ और शुक्राणु का पूरा दूरस्थ सिरा शामिल है। एक हाई-स्पीड कैमरे (950 fps) का उपयोग करके, बंडल के प्रारंभिक भाग में चिपके हुए शुक्राणुओं के मुक्त सिरों को देखा गया, जो अपनी दोलनशील गति के कारण बंडल की गति के लिए जिम्मेदार थे और शेष शुक्राणुओं को सर्पिल गति से बंडल में खींच रहे थे (वीडियो 4)। हालांकि, लंबे गुच्छों में, यह देखा गया है कि कुछ मुक्त शुक्राणुओं के सिरे शरीर से चिपक जाते हैं और गुच्छे का अंतिम भाग पंखों की तरह काम करता है जो गुच्छे को आगे बढ़ाने में मदद करता है।
जब तरल पदार्थ का प्रवाह धीमा होता है, तो शुक्राणुओं के समूह एक-दूसरे के समानांतर चलते हैं, लेकिन प्रवाह की गति बढ़ने पर वे एक-दूसरे पर चढ़ने लगते हैं और स्थिर वस्तुओं से चिपक जाते हैं, ताकि वे धारा के बहाव में बह न जाएं। शुक्राणुओं के समूह तब बनते हैं जब कुछ शुक्राणु कोशिकाएं एक-दूसरे के पास आती हैं, एक साथ गति करने लगती हैं और एक-दूसरे को लपेट लेती हैं, और फिर किसी चिपचिपे पदार्थ से चिपक जाती हैं। चित्र 1 और 2 दर्शाते हैं कि कैसे शुक्राणु एक-दूसरे के पास आते हैं और पूंछें एक-दूसरे को लपेटकर एक जंक्शन बनाते हैं।
शोधकर्ताओं ने शुक्राणुओं की प्रवाह प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए एक सूक्ष्म चैनल में जलस्थैतिक दाब लगाकर द्रव प्रवाह उत्पन्न किया। 200 µm × 20 µm (चौड़ाई × ऊंचाई) आकार और 3.6 µm लंबाई वाले एक सूक्ष्म चैनल का उपयोग किया गया। सिरों पर सिरिंज लगे कंटेनरों के बीच सूक्ष्म चैनल बनाए गए। चैनलों को अधिक दृश्यमान बनाने के लिए खाद्य रंग का प्रयोग किया गया।
इंटरकनेक्ट केबल और सहायक उपकरणों को दीवार से बांधें। यह वीडियो फेज कॉन्ट्रास्ट माइक्रोस्कोप से शूट किया गया है। प्रत्येक छवि के साथ, फेज कॉन्ट्रास्ट माइक्रोस्कोपी और मैपिंग छवियां प्रस्तुत की गई हैं। (A) दो धाराओं के बीच का कनेक्शन सर्पिल गति (लाल तीर) के कारण प्रवाह का प्रतिरोध करता है। (B) ट्यूब बंडल और चैनल की दीवार (लाल तीर) के बीच का कनेक्शन, साथ ही साथ वे दो अन्य बंडलों (पीले तीर) से जुड़े होते हैं। (C) माइक्रोफ्लुइडिक चैनल में शुक्राणु बंडल एक दूसरे से जुड़ने लगते हैं (लाल तीर), जिससे शुक्राणु बंडलों का एक जाल बन जाता है। (D) शुक्राणु बंडलों के नेटवर्क का निर्माण।
जब सूक्ष्म द्रव उपकरण में तनु शुक्राणु की एक बूंद डाली गई और प्रवाह उत्पन्न किया गया, तो शुक्राणु की किरण प्रवाह की विपरीत दिशा में गति करती हुई देखी गई। शुक्राणुओं के गुच्छे सूक्ष्म चैनलों की दीवारों से कसकर चिपक जाते हैं, और गुच्छों के प्रारंभिक भाग में मौजूद शुक्राणुओं के सिरे भी उनसे कसकर जुड़ जाते हैं (वीडियो 5)। वे अपने मार्ग में आने वाले किसी भी स्थिर कण, जैसे कि मलबे, से चिपक जाते हैं ताकि धारा द्वारा बह न जाएं। समय के साथ, ये गुच्छे लंबे तंतुओं में बदल जाते हैं जो अन्य एकल शुक्राणुओं और छोटे गुच्छों को फंसा लेते हैं (वीडियो 6)। जैसे-जैसे प्रवाह धीमा होने लगता है, शुक्राणुओं की लंबी रेखाएं शुक्राणु रेखाओं का एक जाल बनाने लगती हैं (वीडियो 7; चित्र 2)।
उच्च प्रवाह वेग (V > 33 µm/s) पर, कई अलग-अलग शुक्राणुओं को पकड़ने के प्रयास में धागों की सर्पिल गति बढ़ जाती है, जिससे गुच्छे बनते हैं जो प्रवाह के बहाव बल का बेहतर प्रतिरोध करते हैं। उच्च प्रवाह वेग (V > 33 µm/s) पर, कई अलग-अलग शुक्राणुओं को पकड़ने के प्रयास में धागों की सर्पिल गति बढ़ जाती है, जिससे गुच्छे बनते हैं जो प्रवाह के बहाव बल का बेहतर प्रतिरोध करते हैं। При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) спиралевидные движения нитей усиливаются, поскольку они пытаются поймать множество отдельных сперматозоидов, образующих пучки, которые лучше противостоят дрейфующей силе потока. उच्च प्रवाह दर (V > 33 µm/s) पर, तंतुओं की सर्पिल गति बढ़ जाती है क्योंकि वे कई अलग-अलग शुक्राणुओं को पकड़ने की कोशिश करते हैं, जिससे ऐसे बंडल बनते हैं जो प्रवाह के बहाव बल का बेहतर प्रतिरोध करने में सक्षम होते हैं।在高流速(V > 33 µm/s)时，螺纹的螺旋运动增加,以试图捕捉许多形成束的单个精子,从而更好地抵抗流动的漂移力。在 高 流速 (v> 33 µm/s) ， 的 螺旋 运动 增加 , 以 试图 许多 形成 束 单 个 精子 , मैं आपको यह बताना चाहता हूं कि यह कैसे काम करता है। При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/с) спиральное движение нитей увеличивается в попытке захватить множество отдельных сперматозоидов, образующих пучки, чтобы лучше сопротивляться силам дрейфа потока. उच्च प्रवाह दर (V > 33 µm/s) पर, तंतुओं की सर्पिल गति बढ़ जाती है ताकि कई अलग-अलग शुक्राणुओं को पकड़ा जा सके और प्रवाह के बहाव बलों का बेहतर प्रतिरोध करने के लिए बंडल बनाए जा सकें।उन्होंने पार्श्व दीवारों में सूक्ष्म चैनलों को जोड़ने का भी प्रयास किया।
प्रकाश सूक्ष्मदर्शी (एलएम) का उपयोग करके शुक्राणु बंडलों को शुक्राणु सिरों और मुड़ी हुई पूंछों के समूहों के रूप में पहचाना गया। विभिन्न प्रकार के समूहों वाले शुक्राणु बंडलों को भी मुड़े हुए सिरों और फ्लैगेलर समूहों, कई जुड़ी हुई शुक्राणु पूंछों, पूंछ से जुड़े शुक्राणु सिरों और मुड़े हुए नाभिक वाले शुक्राणु सिरों के रूप में कई जुड़े हुए नाभिकों के रूप में पहचाना गया। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (टीईएम) से पता चला कि शुक्राणु बंडल शुक्राणु सिरों के आवरणयुक्त समूह थे और शुक्राणु समूहों में लिपटी हुई पूंछों का एक जुड़ा हुआ नेटवर्क था।
शुक्राणुओं की आकृति विज्ञान और अतिसंरचना, शुक्राणु बंडलों के निर्माण का अध्ययन प्रकाश सूक्ष्मदर्शी (आधा खंड), स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (एसईएम) और संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (टीईएम) का उपयोग करके किया गया, शुक्राणु स्मीयर को एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगा गया और एपिफ्लोरेसेंस सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करके जांच की गई।
एक्रीडीन ऑरेंज से शुक्राणु स्मीयर की रंगाई (चित्र 3B) से पता चला कि शुक्राणुओं के सिर आपस में चिपके हुए थे और स्रावी पदार्थ से ढके हुए थे, जिससे बड़े-बड़े गुच्छे बन गए थे (चित्र 3D)। शुक्राणु बंडलों में शुक्राणुओं के समूह थे जिनमें जुड़ी हुई पूंछों का जाल था (चित्र 4A-C)। शुक्राणु बंडल कई शुक्राणुओं की पूंछों से मिलकर बने होते हैं जो आपस में चिपकी होती हैं (चित्र 4D)। स्राव (चित्र 4E,F) शुक्राणु बंडलों के सिरों को ढके हुए थे।
फेज कंट्रास्ट माइक्रोस्कोपी और एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयर का उपयोग करके शुक्राणु बंडल का निर्माण दिखाया गया है, जिसमें शुक्राणुओं के सिर आपस में चिपके होते हैं। (A) प्रारंभिक शुक्राणु गुच्छा निर्माण एक शुक्राणु (सफेद वृत्त) और तीन शुक्राणुओं (पीला वृत्त) से शुरू होता है, जिसमें सर्पिल पूंछ से शुरू होकर सिर पर समाप्त होता है। (B) एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयर का फोटोमाइक्रोग्राफ चिपके हुए शुक्राणु सिर (तीर) को दर्शाता है। स्राव सिर को ढक लेता है। आवर्धन × 1000। (C) एक माइक्रोफ्लुइडिक चैनल में प्रवाह द्वारा ले जाए गए एक बड़े बीम का विकास (950 fps पर एक हाई स्पीड कैमरा का उपयोग करके)। (D) एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयर का माइक्रोग्राफ बड़े गुच्छों (तीर) को दर्शाता है। आवर्धन: ×200।
शुक्राणु बीम और एक्रीडीन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयर का स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ। (A, B, D, E) शुक्राणुओं के डिजिटल रंगीन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ हैं, और C और F एक्रीडीन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयर के माइक्रोग्राफ हैं जो पूंछ के चारों ओर लिपटे कई शुक्राणुओं के जुड़ाव को दर्शाते हैं। (AC) शुक्राणु समूह जुड़ी हुई पूंछों (तीरों) के नेटवर्क के रूप में दिखाए गए हैं। (D) पूंछ के चारों ओर लिपटे कई शुक्राणुओं (चिपकने वाले पदार्थ, गुलाबी रूपरेखा, तीर के साथ) का आसंजन। (E और F) चिपकने वाले पदार्थ (बिंदु) से ढके शुक्राणु सिर समूह (बिंदु)। शुक्राणुओं ने कई भंवर जैसी संरचनाओं (F) के साथ बंडल बनाए। (C) ×400 और (F) ×200 आवर्धन।
ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके, हमने पाया कि शुक्राणु बंडलों में पूंछें जुड़ी हुई थीं (चित्र 6A, C), पूंछों से जुड़े हुए सिर थे (चित्र 6B), या पूंछों से जुड़े हुए सिर थे (चित्र 6D)। बंडल में शुक्राणुओं के सिर मुड़े हुए थे, जो अनुभाग में दो नाभिकीय क्षेत्र प्रस्तुत करते हैं (चित्र 6D)। चीरा बंडल में, शुक्राणुओं का सिर मुड़ा हुआ था जिसमें दो नाभिकीय क्षेत्र और कई फ्लैगेलर क्षेत्र थे (चित्र 5A)।
डिजिटल रंगीन इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ शुक्राणु समूह में जुड़े हुए पूंछों और शुक्राणुओं के सिरों को जोड़ने वाले एग्लूटिनेटिंग पदार्थ को दर्शाता है। (A) बड़ी संख्या में शुक्राणुओं की जुड़ी हुई पूंछ। ध्यान दें कि पूंछ पोर्ट्रेट (तीर) और लैंडस्केप (तीर) दोनों प्रोजेक्शन में कैसी दिखती है। (B) शुक्राणु का सिर (तीर) पूंछ (तीर) से जुड़ा हुआ है। (C) कई शुक्राणुओं की पूंछें (तीर) जुड़ी हुई हैं। (D) एग्लूटिनेशन पदार्थ (AS, नीला) चार शुक्राणुओं के सिरों (बैंगनी) को जोड़ता है।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग स्रावों या झिल्लियों से ढके शुक्राणु बंडलों में शुक्राणु शीर्षों का पता लगाने के लिए किया गया था (चित्र 6B), जिससे पता चलता है कि शुक्राणु बंडल बाह्यकोशिकीय पदार्थ द्वारा स्थिर थे। एकत्रित पदार्थ शुक्राणु शीर्ष में केंद्रित था (जेलीफिश के सिर जैसी संरचना; चित्र 5B) और दूरस्थ रूप से फैला हुआ था, जिससे एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगने पर प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी के तहत चमकदार पीला रंग दिखाई देता था (चित्र 6C)। यह पदार्थ स्कैनिंग माइक्रोस्कोप के नीचे स्पष्ट रूप से दिखाई देता है और इसे एक बंधन कारक माना जाता है। अर्ध-पतले अनुभागों (चित्र 5C) और एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयरों ने घनी पैक किए गए शीर्षों और मुड़ी हुई पूंछों वाले शुक्राणु बंडलों को दिखाया (चित्र 5D)।
विभिन्न विधियों का उपयोग करके शुक्राणुओं के शीर्षों और मुड़ी हुई पूंछों के समूह को दर्शाने वाले कई फोटोमाइक्रोग्राफ। (A) शुक्राणुओं के एक समूह का अनुप्रस्थ काट डिजिटल रंगीन संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ, जिसमें दो भागों वाले केंद्रक (नीला) और कई फ्लैजेलर भागों (हरा) के साथ एक कुंडलित शुक्राणु शीर्ष दिखाई दे रहा है। (B) डिजिटल रंगीन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ, जिसमें जेलीफ़िश जैसे शुक्राणु शीर्षों (तीर) का एक समूह दिखाई दे रहा है जो ढका हुआ प्रतीत होता है। (C) अर्ध-पतला खंड, जिसमें एकत्रित शुक्राणु शीर्ष (तीर) और मुड़ी हुई पूंछ (तीर) दिखाई दे रही हैं। (D) एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयर का माइक्रोग्राफ, जिसमें शुक्राणु शीर्षों (तीर) और मुड़ी हुई चिपकी हुई पूंछ (तीर) के समूह दिखाई दे रहे हैं। ध्यान दें कि एक चिपचिपा पदार्थ (S) शुक्राणु के शीर्ष को ढकता है। (D) × 1000 आवर्धन।
ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (चित्र 7ए) का उपयोग करते हुए, यह भी देखा गया कि शुक्राणु के सिर मुड़े हुए थे और नाभिक का आकार सर्पिल था, जैसा कि एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयर द्वारा पुष्टि की गई थी और फ्लोरेसेंस माइक्रोस्कोपी (चित्र 7बी) का उपयोग करके जांच की गई थी।
(A) डिजिटल कलर ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ और (B) एक्रिडाइन ऑरेंज से रंगे शुक्राणु स्मीयर जिसमें कुंडलित सिर और शुक्राणुओं के सिर और पूंछ का जुड़ाव (तीर) दिखाया गया है। (B) × 1000 आवर्धन।
एक रोचक खोज यह है कि शार्काज़ी के शुक्राणु मिलकर गतिशील तंतुमय बंडल बनाते हैं। इन बंडलों के गुण हमें एसएसटी में शुक्राणुओं के अवशोषण और भंडारण में उनकी संभावित भूमिका को समझने में मदद करते हैं।
मैथुन के बाद, शुक्राणु योनि में प्रवेश करते हैं और एक गहन चयन प्रक्रिया से गुजरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप केवल सीमित संख्या में शुक्राणु ही एसएसटी15,16 में प्रवेश कर पाते हैं। आज तक, शुक्राणुओं के एसएसटी में प्रवेश करने और बाहर निकलने की प्रक्रिया स्पष्ट नहीं है। पोल्ट्री में, शुक्राणु प्रजाति के आधार पर 2 से 10 सप्ताह की लंबी अवधि के लिए एसएसटी में संग्रहित रहते हैं6। एसएसटी में भंडारण के दौरान वीर्य की स्थिति को लेकर विवाद बना हुआ है। क्या वे गतिमान होते हैं या स्थिर अवस्था में? दूसरे शब्दों में, शुक्राणु कोशिकाएं इतने लंबे समय तक एसएसटी में अपनी स्थिति कैसे बनाए रखती हैं?
फोरमैन4 ने सुझाव दिया कि शुक्राणुओं की गतिशीलता के आधार पर एसएसटी में उनके निवास और निष्कासन की व्याख्या की जा सकती है। लेखकों का अनुमान है कि शुक्राणु एसएसटी उपकला द्वारा निर्मित द्रव प्रवाह के विपरीत तैरकर अपनी स्थिति बनाए रखते हैं और जब उनकी गति उस बिंदु से नीचे गिर जाती है जहां ऊर्जा की कमी के कारण वे पीछे की ओर गति करने लगते हैं, तो वे एसएसटी से बाहर निकल जाते हैं। ज़ैनिबोनी5 ने एसएसटी उपकला कोशिकाओं के शीर्ष भाग में एक्वापोरिन 2, 3 और 9 की उपस्थिति की पुष्टि की, जो अप्रत्यक्ष रूप से फोरमैन के शुक्राणु भंडारण मॉडल का समर्थन कर सकता है। वर्तमान अध्ययन में, हमने पाया कि शार्कशी के लगभग आधे शुक्राणु बहते हुए द्रव में सकारात्मक रियोलॉजी दिखाते हैं, और यह कि एकत्रित शुक्राणु बंडल सकारात्मक रियोलॉजी दिखाने वाले शुक्राणुओं की संख्या बढ़ाते हैं, हालांकि एकत्रीकरण उनकी गति को धीमा कर देता है। शुक्राणु कोशिकाएं पक्षी की फैलोपियन ट्यूब से निषेचन स्थल तक कैसे पहुंचती हैं, यह पूरी तरह से समझा नहीं गया है। स्तनधारियों में, कूपिक द्रव शुक्राणुओं को रासायनिक रूप से आकर्षित करता है। हालाँकि, ऐसा माना जाता है कि रसायन-आकर्षक पदार्थ शुक्राणुओं को लंबी दूरी तक जाने के लिए निर्देशित करते हैं।7 इसलिए, शुक्राणु परिवहन के लिए अन्य तंत्र जिम्मेदार हैं। संभोग के बाद निकलने वाले फैलोपियन ट्यूब द्रव के विपरीत दिशा में प्रवाहित होने और दिशा निर्धारित करने की शुक्राणुओं की क्षमता को चूहों में शुक्राणुओं को लक्षित करने में एक प्रमुख कारक बताया गया है। पार्कर 17 ने सुझाव दिया कि पक्षियों और सरीसृपों में शुक्राणु सिलिअरी धारा के विपरीत तैरकर डिंबवाहिनी को पार करते हैं। यद्यपि पक्षियों में इसे प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित नहीं किया गया है, एडोल्फी 18 पहले व्यक्ति थे जिन्होंने पाया कि जब कवरस्लिप और स्लाइड के बीच फिल्टर पेपर की एक पट्टी से तरल की एक पतली परत बनाई जाती है तो पक्षी शुक्राणु सकारात्मक परिणाम देते हैं। रियोलॉजी। हिनो और यानागिमाची [19] ने एक माउस अंडाशय-ट्यूबल-गर्भाशय परिसर को एक परफ्यूजन रिंग में रखा और फैलोपियन ट्यूबों में द्रव प्रवाह को देखने के लिए इस्थमस में 1 µl स्याही इंजेक्ट की। उन्होंने फैलोपियन ट्यूब में संकुचन और शिथिलन की एक बहुत सक्रिय गति देखी, जिसमें सभी शुक्राणु कोशिकाएं लगातार फैलोपियन ट्यूब के एम्पुला की ओर बढ़ रही थीं। लेखकों ने शुक्राणु उत्थान और निषेचन के लिए निचली फैलोपियन ट्यूब से ऊपरी फैलोपियन ट्यूब तक ट्यूबल द्रव प्रवाह के महत्व पर जोर दिया है। ब्रिलार्ड20 ने बताया कि मुर्गियों और टर्की में, शुक्राणु योनि प्रवेश द्वार से, जहां वे संग्रहित होते हैं, गर्भाशय-योनि जंक्शन तक सक्रिय गति द्वारा प्रवास करते हैं। हालांकि, गर्भाशय-योनि जंक्शन और इन्फंडिबुलम के बीच इस गति की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि शुक्राणु निष्क्रिय विस्थापन द्वारा स्थानांतरित होते हैं। इन पूर्व अनुशंसाओं और वर्तमान अध्ययन में प्राप्त परिणामों को देखते हुए, यह माना जा सकता है कि शुक्राणुओं की ऊपर की ओर गति करने की क्षमता (रियोलॉजी) उन गुणों में से एक है जिन पर चयन प्रक्रिया आधारित है। यह योनि के माध्यम से शुक्राणुओं के मार्ग और भंडारण के लिए सीसीटी में उनके प्रवेश को निर्धारित करता है। जैसा कि फोरमैन4 ने सुझाव दिया, यह शुक्राणुओं को एसएसटी और उसके आवास में कुछ समय के लिए प्रवेश करने और फिर उनकी गति धीमी होने पर बाहर निकलने की प्रक्रिया को भी सुविधाजनक बना सकता है।
दूसरी ओर, मात्सुज़ाकी और ससानमी 21 ने सुझाव दिया कि पक्षियों के शुक्राणु नर और मादा प्रजनन पथों में निष्क्रियता से सक्रियता की ओर गतिमान होते हैं। एसएसटी में शुक्राणु की गति के अवरोध को शुक्राणु के लंबे समय तक भंडारण और एसएसटी छोड़ने के बाद उसके पुनर्जीवन की व्याख्या करने के लिए प्रस्तावित किया गया है। हाइपोक्सिक परिस्थितियों में, मात्सुज़ाकी एट अल. 1 ने एसएसटी में लैक्टेट के उच्च उत्पादन और स्राव की सूचना दी, जिससे शुक्राणु की गति बाधित हो सकती है। इस मामले में, शुक्राणु की रियोलॉजी का महत्व शुक्राणुओं के भंडारण में नहीं, बल्कि उनके चयन और अवशोषण में परिलक्षित होता है।
शुक्राणुओं के एकत्रीकरण पैटर्न को फैलोपियन ट्यूब (एससीटी) में शुक्राणुओं के लंबे समय तक भंडारण का एक संभावित कारण माना जाता है, क्योंकि यह पोल्ट्री में शुक्राणु प्रतिधारण का एक सामान्य पैटर्न है2,22,23। बैक्स्ट एट अल. 2 ने देखा कि अधिकांश शुक्राणु एक दूसरे से चिपक कर गुच्छेदार समूह बनाते हैं, और बटेर सीसीएम में एकल शुक्राणु शायद ही कभी पाए जाते हैं। दूसरी ओर, वेन एट अल. 24 ने मुर्गियों में एसएसटी लुमेन में अधिक बिखरे हुए शुक्राणु और कम शुक्राणु गुच्छे देखे। इन अवलोकनों के आधार पर, यह माना जा सकता है कि शुक्राणु एकत्रीकरण की प्रवृत्ति पक्षियों और एक ही स्खलन में शुक्राणुओं के बीच भिन्न होती है। इसके अलावा, वैन क्रे एट अल. 9 ने सुझाव दिया कि एकत्रित शुक्राणुओं का यादृच्छिक विखंडन फैलोपियन ट्यूब के लुमेन में शुक्राणुओं के धीरे-धीरे प्रवेश के लिए जिम्मेदार है। इस परिकल्पना के अनुसार, कम एग्लूटिनेशन क्षमता वाले शुक्राणुओं को एसएसटी से सबसे पहले बाहर निकाल दिया जाना चाहिए। इस संदर्भ में, शुक्राणुओं की एग्लूटिनेट होने की क्षमता गंदे पक्षियों में शुक्राणु प्रतिस्पर्धा के परिणाम को प्रभावित करने वाला एक कारक हो सकती है। इसके अलावा, एग्लूटिनेटेड शुक्राणु जितनी देर तक विघटित होते हैं, प्रजनन क्षमता उतनी ही देर तक बनी रहती है।
हालांकि कई अध्ययनों2,22,24 में शुक्राणुओं के एकत्रीकरण और गुच्छों में उनके समूह बनने का अवलोकन किया गया है, लेकिन एसएसटी के भीतर उनकी गतिज अवलोकन की जटिलता के कारण उनका विस्तृत वर्णन नहीं किया गया है। इन विट्रो में शुक्राणु समूहीकरण का अध्ययन करने के कई प्रयास किए गए हैं। लटकती हुई वीर्य की बूंद से पतले तार को हटाने पर व्यापक लेकिन क्षणिक एकत्रीकरण देखा गया। इससे बूंद से एक लंबा बुलबुला निकलता है, जो वीर्य ग्रंथि की नकल करता है। 3डी सीमाओं और कम ड्रिप सुखाने के समय के कारण, पूरा ब्लॉक जल्दी ही खराब हो गया9। वर्तमान अध्ययन में, शार्कशी मुर्गियों और माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स का उपयोग करके, हम यह वर्णन करने में सक्षम हुए कि ये गुच्छे कैसे बनते हैं और कैसे गति करते हैं। वीर्य संग्रह के तुरंत बाद शुक्राणु गुच्छे बने और उन्हें सर्पिल रूप में गति करते हुए पाया गया, जो प्रवाह में मौजूद होने पर सकारात्मक रियोलॉजी दिखाते हैं। इसके अलावा, स्थूल रूप से देखने पर, शुक्राणु गुच्छों को पृथक शुक्राणुओं की तुलना में गतिशीलता की रैखिकता को बढ़ाते हुए देखा गया है। इससे पता चलता है कि एसएसटी में प्रवेश करने से पहले शुक्राणुओं का एकत्रीकरण हो सकता है और शुक्राणु उत्पादन तनाव के कारण एक छोटे से क्षेत्र तक सीमित नहीं है जैसा कि पहले सुझाव दिया गया था (टिंगारी और लेक 12)। टफ्ट निर्माण के दौरान, शुक्राणु तब तक एक साथ तैरते हैं जब तक कि वे एक जंक्शन नहीं बना लेते, फिर उनकी पूंछें एक दूसरे के चारों ओर लिपट जाती हैं और शुक्राणु का सिर स्वतंत्र रहता है, लेकिन पूंछ और शुक्राणु का दूरस्थ भाग एक चिपचिपे पदार्थ से एक साथ चिपक जाता है। इसलिए, लिगामेंट का स्वतंत्र सिर गति के लिए जिम्मेदार होता है, जो शेष लिगामेंट को खींचता है। शुक्राणु बंडलों के स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी से चिपचिपे पदार्थ से ढके हुए जुड़े हुए शुक्राणु सिर दिखाई दिए, जिससे पता चलता है कि शुक्राणु सिर आराम करने वाले बंडलों में जुड़े हुए थे, जो भंडारण स्थल (एसएसटी) तक पहुंचने के बाद हुआ होगा।
जब शुक्राणु के नमूने को एक्रीडीन ऑरेंज से रंगा जाता है, तो फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोप के नीचे शुक्राणु कोशिकाओं के चारों ओर बाह्य कोशिकीय चिपकने वाला पदार्थ देखा जा सकता है। यह पदार्थ शुक्राणु के गुच्छों को आसपास की सतहों या कणों से चिपकने और जुड़े रहने में मदद करता है, जिससे वे आसपास के प्रवाह के साथ बह नहीं जाते। इस प्रकार, हमारे अवलोकन गतिशील गुच्छों के रूप में शुक्राणु के आसंजन की भूमिका को दर्शाते हैं। धारा के विपरीत तैरने और आसपास की सतहों से चिपकने की उनकी क्षमता शुक्राणुओं को सूक्ष्म, सूक्ष्म और सूक्ष्म जल स्तर (एसटी) में अधिक समय तक रहने में सक्षम बनाती है।
रोथ्सचाइल्ड²⁵ ने एक हेमोसाइटोमेट्री कैमरे का उपयोग करके निलंबन की एक बूंद में बोवाइन वीर्य के तैरते वितरण का अध्ययन किया, और माइक्रोस्कोप के ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज दोनों ऑप्टिकल अक्षों वाले कैमरे के माध्यम से फोटोमाइक्रोग्राफ लिए। परिणामों से पता चला कि शुक्राणु चैम्बर की सतह की ओर आकर्षित होते हैं। लेखकों का सुझाव है कि शुक्राणु और सतह के बीच हाइड्रोडायनामिक अंतःक्रियाएं हो सकती हैं। इसे ध्यान में रखते हुए, साथ ही शार्कशी चूजे के वीर्य की चिपचिपी गांठें बनाने की क्षमता को देखते हुए, यह संभावना बढ़ सकती है कि वीर्य एसएसटी दीवार से चिपक जाएगा और लंबे समय तक सुरक्षित रहेगा।
बीसेटी और अफजेलियू26 ने बताया कि युग्मक पहचान और एकत्रीकरण के लिए शुक्राणु ग्लाइकोकैलिक्स आवश्यक है। फोरमैन10 ने पाया कि न्यूरामिनिडेज़ से पक्षी वीर्य का उपचार करने पर ग्लाइकोप्रोटीन-ग्लाइकोलिपिड कोटिंग्स में α-ग्लाइकोसिडिक बंधों के जल अपघटन से शुक्राणु गतिशीलता को प्रभावित किए बिना प्रजनन क्षमता में कमी आई। लेखकों का सुझाव है कि ग्लाइकोकैलिक्स पर न्यूरामिनिडेज़ का प्रभाव गर्भाशय-योनि जंक्शन पर शुक्राणु के जमाव को बाधित करता है, जिससे प्रजनन क्षमता कम हो जाती है। उनके अवलोकन इस संभावना को नजरअंदाज नहीं कर सकते कि न्यूरामिनिडेज़ उपचार शुक्राणु और अंडाणु की पहचान को कम कर सकता है। फोरमैन और एंगेल10 ने पाया कि जब मुर्गियों को न्यूरामिनिडेज़ से उपचारित वीर्य से योनि में कृत्रिम गर्भाधान कराया गया तो प्रजनन क्षमता कम हो गई। हालांकि, न्यूरामिनिडेज़ से उपचारित शुक्राणु के साथ आईवीएफ ने नियंत्रण मुर्गियों की तुलना में प्रजनन क्षमता को प्रभावित नहीं किया। लेखकों ने निष्कर्ष निकाला कि शुक्राणु झिल्ली के चारों ओर ग्लाइकोप्रोटीन-ग्लाइकोलिपिड कोटिंग में परिवर्तन गर्भाशय-योनि जंक्शन पर शुक्राणु के अलगाव को बाधित करके शुक्राणु की निषेचन क्षमता को कम कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप गर्भाशय-योनि जंक्शन की गति के कारण शुक्राणु की हानि बढ़ जाती है, लेकिन शुक्राणु और अंडे की पहचान पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।
टर्की में, बैक्स्ट और बौचन 11 ने एसएसटी के लुमेन में छोटे पुटिका और झिल्ली के टुकड़े पाए और देखा कि इनमें से कुछ कणिकाएं शुक्राणु झिल्ली के साथ जुड़ गई थीं। लेखकों का सुझाव है कि ये संबंध एसएसटी में शुक्राणुओं के दीर्घकालिक भंडारण में योगदान दे सकते हैं। हालांकि, शोधकर्ताओं ने इन कणों के स्रोत को स्पष्ट नहीं किया, कि क्या वे सीसीटी उपकला कोशिकाओं द्वारा स्रावित होते हैं, पुरुष प्रजनन प्रणाली द्वारा उत्पादित और स्रावित होते हैं, या स्वयं शुक्राणु द्वारा उत्पादित होते हैं। इसके अलावा, ये कण एग्ग्लूटिनेशन के लिए जिम्मेदार हैं। ग्रुत्ज़नर एट अल27 ने बताया कि एपिडिडायमल उपकला कोशिकाएं एक विशिष्ट प्रोटीन का उत्पादन और स्राव करती हैं जो एकल-छिद्र वीर्य पथ के निर्माण के लिए आवश्यक है। लेखकों ने यह भी बताया कि इन बंडलों का फैलाव एपिडिडायमल प्रोटीन की परस्पर क्रिया पर निर्भर करता है। निक्सन एट अल28 ने पाया कि एडनेक्सा एक प्रोटीन, अम्लीय सिस्टीन-समृद्ध ऑस्टियोनेक्टिन का स्राव करते हैं; एसपीआरसी प्रोटीन छोटी चोंच वाले इकिडना और प्लैटिपस में शुक्राणु गुच्छों के निर्माण में शामिल होता है। इन किरणों का बिखराव इस प्रोटीन की कमी से जुड़ा हुआ है।
वर्तमान अध्ययन में, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके किए गए अल्ट्रास्ट्रक्चरल विश्लेषण से पता चला कि शुक्राणु बड़ी मात्रा में सघन पदार्थ से चिपके हुए थे। माना जाता है कि ये पदार्थ चिपके हुए सिरों के बीच और आसपास संघनन के लिए जिम्मेदार हैं, लेकिन पूंछ क्षेत्र में इनकी सांद्रता कम होती है। हमारा मानना ​​है कि यह संघनित पदार्थ वीर्य के साथ नर प्रजनन प्रणाली (एपिडीडिमिस या वास डेफरेंस) से उत्सर्जित होता है, क्योंकि हम अक्सर स्खलन के दौरान वीर्य को लसीका और वीर्य प्लाज्मा से अलग होते हुए देखते हैं। यह बताया गया है कि जब पक्षी शुक्राणु एपिडीडिमिस और वास डेफरेंस से गुजरते हैं, तो उनमें परिपक्वता संबंधी परिवर्तन होते हैं जो प्रोटीन को बांधने और प्लाज्मा लेम्मा से जुड़े ग्लाइकोप्रोटीन प्राप्त करने की उनकी क्षमता का समर्थन करते हैं। एसएसटी में मौजूद शुक्राणु झिल्लियों पर इन प्रोटीनों की निरंतरता से पता चलता है कि ये प्रोटीन शुक्राणु झिल्ली स्थिरता 30 प्राप्त करने को प्रभावित कर सकते हैं और उनकी उर्वरता 31 निर्धारित कर सकते हैं। अहमद एट अल32 ने बताया कि पुरुष प्रजनन प्रणाली के विभिन्न भागों (वृषण से लेकर डिस्टल वास डेफरेंस तक) से प्राप्त शुक्राणुओं ने भंडारण तापमान की परवाह किए बिना, तरल भंडारण स्थितियों के तहत व्यवहार्यता में प्रगतिशील वृद्धि दिखाई, और मुर्गियों में व्यवहार्यता कृत्रिम गर्भाधान के बाद फैलोपियन ट्यूबों में भी बढ़ जाती है।
शार्कशी मुर्गियों के शुक्राणु गुच्छों की विशेषताएं और कार्य अन्य प्रजातियों जैसे कि इकिडना, प्लैटिपस, वुड माइस, डीयर रैट और गिनी पिग से भिन्न होते हैं। शार्कशी मुर्गियों में, शुक्राणुओं के गुच्छों के निर्माण से एकल शुक्राणुओं की तुलना में उनकी तैरने की गति कम हो जाती है। हालांकि, इन गुच्छों से रियोलॉजिकली पॉजिटिव शुक्राणुओं का प्रतिशत बढ़ जाता है और गतिशील वातावरण में शुक्राणुओं की स्थिरता की क्षमता भी बढ़ जाती है। इस प्रकार, हमारे परिणाम इस पूर्व सुझाव की पुष्टि करते हैं कि एसएसटी में शुक्राणुओं का एकत्रीकरण दीर्घकालिक शुक्राणु भंडारण से जुड़ा है। हम यह भी परिकल्पना करते हैं कि शुक्राणुओं द्वारा गुच्छे बनाने की प्रवृत्ति एसएसटी में शुक्राणुओं के नुकसान की दर को नियंत्रित कर सकती है, जिससे शुक्राणु प्रतिस्पर्धा का परिणाम बदल सकता है। इस धारणा के अनुसार, कम एकत्रीकरण क्षमता वाले शुक्राणु एसएसटी को पहले छोड़ते हैं, जबकि उच्च एकत्रीकरण क्षमता वाले शुक्राणु अधिकांश संतान उत्पन्न करते हैं। एकल-छिद्र वाले शुक्राणु गुच्छों का निर्माण लाभकारी है और माता-पिता-बच्चे के अनुपात को प्रभावित करता है, लेकिन यह एक अलग तंत्र का उपयोग करता है। इकिडना और प्लैटिपस में, शुक्राणु एक दूसरे के समानांतर व्यवस्थित होते हैं ताकि शुक्राणु प्रवाह की गति बढ़ सके। इकिडना के शुक्राणुओं के समूह एकल शुक्राणुओं की तुलना में लगभग तीन गुना तेज़ी से चलते हैं। ऐसा माना जाता है कि इकिडना में शुक्राणुओं के ऐसे गुच्छों का निर्माण प्रभुत्व बनाए रखने के लिए एक विकासवादी अनुकूलन है, क्योंकि मादाएं बहुसंयोजक होती हैं और आमतौर पर कई नरों के साथ संभोग करती हैं। इसलिए, विभिन्न स्खलनों से प्राप्त शुक्राणु अंडे के निषेचन के लिए ज़बरदस्त प्रतिस्पर्धा करते हैं।
शार्कसी मुर्गियों के एग्लूटिनेटेड शुक्राणुओं को फेज कंट्रास्ट माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके आसानी से देखा जा सकता है, जिसे लाभकारी माना जाता है क्योंकि यह इन विट्रो में शुक्राणुओं के व्यवहार का आसान अध्ययन करने की अनुमति देता है। शार्कसी मुर्गियों में शुक्राणु टफ्ट निर्माण द्वारा प्रजनन को बढ़ावा देने की प्रक्रिया कुछ प्लेसेंटल स्तनधारियों में देखी जाने वाली प्रक्रिया से भी भिन्न है जो सहकारी शुक्राणु व्यवहार का प्रतिनिधित्व करते हैं, जैसे कि वुड माइस, जहां कुछ शुक्राणु अंडों तक पहुंचते हैं, अन्य संबंधित व्यक्तियों को उनके अंडों तक पहुंचने और उन्हें नुकसान पहुंचाने में मदद करते हैं। परोपकारी व्यवहार। स्व-निषेचन 34. शुक्राणुओं में सहकारी व्यवहार का एक अन्य उदाहरण हिरण चूहों में पाया गया, जहां शुक्राणु सबसे आनुवंशिक रूप से संबंधित शुक्राणुओं की पहचान करने और उनके साथ जुड़ने और असंबंधित शुक्राणुओं की तुलना में अपनी गति बढ़ाने के लिए सहकारी समूह बनाने में सक्षम थे 35।
इस अध्ययन में प्राप्त परिणाम फैलोपियन ट्यूब (एसएसटी) में शुक्राणुओं के दीर्घकालिक भंडारण के फोमन के सिद्धांत का खंडन नहीं करते हैं। शोधकर्ताओं का कहना है कि शुक्राणु कोशिकाएं लंबे समय तक एसएसटी की परत बनाने वाली उपकला कोशिकाओं के प्रवाह में गतिमान रहती हैं, और एक निश्चित अवधि के बाद, शुक्राणु कोशिकाओं के ऊर्जा भंडार समाप्त हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप गति में कमी आती है, जिससे कम आणविक भार वाले पदार्थों का निष्कासन संभव हो पाता है। एसएसटी के लुमेन से तरल पदार्थ के प्रवाह के साथ शुक्राणुओं की ऊर्जा फैलोपियन ट्यूब की गुहा में स्थानांतरित हो जाती है। वर्तमान अध्ययन में, हमने पाया कि आधे शुक्राणुओं ने बहते तरल पदार्थों के विपरीत तैरने की क्षमता प्रदर्शित की, और बंडल में उनके आसंजन ने उनकी सकारात्मक रियोलॉजी दिखाने की क्षमता को बढ़ा दिया। इसके अलावा, हमारे आंकड़े मात्सुज़ाकी एट अल. 1 के आंकड़ों के अनुरूप हैं, जिन्होंने बताया कि एसएसटी में लैक्टेट स्राव में वृद्धि से निवासी शुक्राणुओं की गतिशीलता बाधित हो सकती है। हालांकि, हमारे परिणाम सूक्ष्म चैनल के भीतर गतिशील वातावरण में शुक्राणु के गतिशील स्नायुबंधन के निर्माण और उनके रियोलॉजिकल व्यवहार का वर्णन करते हैं, ताकि एसएसटी में उनके व्यवहार को स्पष्ट किया जा सके। भविष्य के शोध में एग्लूटिनेटिंग एजेंट की रासायनिक संरचना और उत्पत्ति का निर्धारण करने पर ध्यान केंद्रित किया जा सकता है, जो निस्संदेह शोधकर्ताओं को तरल वीर्य को संग्रहित करने और प्रजनन क्षमता की अवधि बढ़ाने के नए तरीके विकसित करने में मदद करेगा।
इस अध्ययन में शुक्राणु दाता के रूप में पंद्रह तीस सप्ताह के नर शार्कसी (समयुग्मजी प्रभावी; Na Na) पक्षियों का चयन किया गया। इन पक्षियों का पालन-पोषण मिस्र के आशित प्रांत में स्थित आशित विश्वविद्यालय के कृषि संकाय के अनुसंधान कुक्कुट फार्म में किया गया। पक्षियों को अलग-अलग पिंजरों (30 x 40 x 40 सेमी) में रखा गया, उन्हें एक निश्चित प्रकाश व्यवस्था (16 घंटे प्रकाश और 8 घंटे अंधेरा) में रखा गया और उन्हें 160 ग्राम कच्चा प्रोटीन, 2800 किलो कैलोरी चयापचय योग्य ऊर्जा, 35 ग्राम कैल्शियम और प्रति किलोग्राम आहार में 5 ग्राम उपलब्ध फास्फोरस युक्त आहार खिलाया गया।
आंकड़ों के अनुसार 36, 37, पेट की मालिश द्वारा पुरुषों से वीर्य एकत्र किया गया। 3 दिनों में 15 पुरुषों से कुल 45 वीर्य के नमूने एकत्र किए गए। वीर्य (n = 15/दिन) को तुरंत बेल्सविले पोल्ट्री सीमेन डाइल्यूएंट के साथ 1:1 (v:v) अनुपात में पतला किया गया, जिसमें पोटेशियम डाइफॉस्फेट (1.27 ग्राम), मोनोसोडियम ग्लूटामेट मोनोहाइड्रेट (0.867 ग्राम), फ्रक्टोज (0.5 ग्राम), निर्जल सोडियम एसीटेट (0.43 ग्राम), ट्रिस(हाइड्रोक्सीमिथाइल)अमीनोमेथेन (0.195 ग्राम), पोटेशियम साइट्रेट मोनोहाइड्रेट (0.064 ग्राम), पोटेशियम मोनोफॉस्फेट (0.065 ग्राम), मैग्नीशियम क्लोराइड (0.034 ग्राम) और H2O (100 मिली) शामिल हैं, pH = 7, 5, ऑस्मोलैरिटी 333 mOsm/kg38। वीर्य के तनु नमूनों की पहले प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे जांच की गई ताकि वीर्य की अच्छी गुणवत्ता (नमी) सुनिश्चित हो सके और फिर उन्हें संग्रह के आधे घंटे के भीतर उपयोग किए जाने तक 37 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान में संग्रहित किया गया।
शुक्राणुओं की गतिकी और रियोलॉजी का वर्णन सूक्ष्म द्रव उपकरणों की एक प्रणाली का उपयोग करके किया गया है। वीर्य के नमूनों को बेल्ट्सविले एवियन वीर्य तनुकारक में 1:40 के अनुपात में और पतला किया गया, एक सूक्ष्म द्रव उपकरण (नीचे देखें) में डाला गया, और पहले से विकसित सूक्ष्म द्रव लक्षण वर्णन के लिए कम्प्यूटरीकृत वीर्य विश्लेषण (CASA) प्रणाली का उपयोग करके गतिज मापदंडों का निर्धारण किया गया। तरल माध्यम में शुक्राणुओं की गतिशीलता पर शोध (यांत्रिक अभियांत्रिकी विभाग, अभियांत्रिकी संकाय, असियुत विश्वविद्यालय, मिस्र)। प्लगइन को http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39 से डाउनलोड किया जा सकता है। वक्र वेग (VCL, μm/s), रैखिक वेग (VSL, μm/s) और औसत प्रक्षेपवक्र वेग (VAP, μm/s) को मापा गया। शुक्राणुओं के वीडियो एक उल्टे ऑप्टिका XDS-3 फेज कॉन्ट्रास्ट माइक्रोस्कोप (40x ऑब्जेक्टिव के साथ) का उपयोग करके टक्सन ISH1000 कैमरे से 30 fps की दर से 3 सेकंड के लिए रिकॉर्ड किए गए। CASA सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके प्रति नमूना कम से कम तीन क्षेत्रों और 500 शुक्राणु प्रक्षेप पथों का अध्ययन किया गया। रिकॉर्ड किए गए वीडियो को एक घरेलू CASA सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके संसाधित किया गया। CASA प्लग-इन में गतिशीलता की परिभाषा प्रवाह दर की तुलना में शुक्राणु की तैरने की गति पर आधारित है, और इसमें अन्य मापदंड जैसे कि अगल-बगल की गति शामिल नहीं है, क्योंकि यह तरल प्रवाह में अधिक विश्वसनीय पाया गया है। रियोलॉजिकल गति को शुक्राणु कोशिकाओं की तरल प्रवाह की दिशा के विपरीत गति के रूप में वर्णित किया गया है। रियोलॉजिकल गुणों वाले शुक्राणुओं को गतिशील शुक्राणुओं की संख्या से विभाजित किया गया; स्थिर शुक्राणुओं और संवहनी रूप से गतिमान शुक्राणुओं को गणना से बाहर रखा गया।
उपयोग किए गए सभी रसायन एल्गोमहोरिया फार्मास्युटिकल्स (काहिरा, मिस्र) से प्राप्त किए गए थे, जब तक कि अन्यथा उल्लेख न किया गया हो। उपकरण का निर्माण एल-शेरी एट अल. 40 द्वारा वर्णित विधि के अनुसार कुछ संशोधनों के साथ किया गया था। माइक्रोचैनलों के निर्माण में प्रयुक्त सामग्रियों में ग्लास प्लेटें (हावर्ड ग्लास, वॉर्सेस्टर, एमए), SU-8-25 नेगेटिव रेसिस्ट (माइक्रोकेम, न्यूटन, सीए), डायएसीटोन अल्कोहल (सिग्मा एल्ड्रिच, स्टाइनहाइम, जर्मनी) और पॉलीएसीटोन (डॉव कॉर्निंग, मिडलैंड, मिशिगन) शामिल थे। माइक्रोचैनलों का निर्माण सॉफ्ट लिथोग्राफी का उपयोग करके किया गया था। सबसे पहले, वांछित माइक्रोचैनल डिज़ाइन वाला एक स्पष्ट सुरक्षात्मक फेस मास्क उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रिंटर (प्रिज्मेटिक, काहिरा, मिस्र और पैसिफिक आर्ट्स एंड डिज़ाइन, मार्खम, ओएन) पर प्रिंट किया गया था। मास्टर ग्लास प्लेटों को सब्सट्रेट के रूप में उपयोग करके बनाए गए थे। प्लेटों को एसीटोन, आइसोप्रोपेनॉल और विआयनीकृत जल में साफ किया गया और फिर स्पिन कोटिंग (3000 आरपीएम, 1 मिनट) द्वारा SU8-25 की 20 µm परत से लेपित किया गया। इसके बाद SU-8 की परतों को धीरे से सुखाया गया (65°C पर 2 मिनट और 95°C पर 10 मिनट) और 50 सेकंड के लिए UV विकिरण के संपर्क में रखा गया। विकिरण के बाद, SU-8 की परतों को आपस में जोड़ने के लिए उन्हें 65°C और 95°C पर क्रमशः 1 मिनट और 4 मिनट के लिए बेक किया गया, फिर 6.5 मिनट के लिए डायएसीटोन अल्कोहल में डुबोकर विकसित किया गया। अंत में, SU-8 की परत को और अधिक ठोस बनाने के लिए वफ़ल को 200°C पर 15 मिनट के लिए तेज़ आंच पर बेक किया गया।
मोनोमर और हार्डनर को 10:1 के भार अनुपात में मिलाकर PDMS तैयार किया गया, फिर इसे वैक्यूम डेसिकेटर में डीगैस किया गया और SU-8 मेन फ्रेम पर डाला गया। PDMS को ओवन में (120°C, 30 मिनट) सुखाया गया, फिर चैनल काटकर मास्टर से अलग किए गए और उनमें छेद किए गए ताकि माइक्रोचैनल के प्रवेश और निकास द्वार पर ट्यूब लगाई जा सकें। अंत में, PDMS माइक्रोचैनल को एक पोर्टेबल कोरोना प्रोसेसर (इलेक्ट्रो-टेक्निक प्रोडक्ट्स, शिकागो, IL) का उपयोग करके माइक्रोस्कोप स्लाइड पर स्थायी रूप से चिपकाया गया, जैसा कि अन्यत्र वर्णित है। इस अध्ययन में उपयोग किए गए माइक्रोचैनल का माप 200 µm × 20 µm (चौड़ाई × ऊंचाई) है और यह 3.6 सेमी लंबा है।
माइक्रोचैनल के अंदर हाइड्रोस्टैटिक दबाव द्वारा प्रेरित द्रव प्रवाह, आउटलेट जलाशय में ऊंचाई के अंतर Δh39 से ऊपर इनलेट जलाशय में द्रव स्तर को बनाए रखकर प्राप्त किया जाता है (चित्र 1)।
यहां f घर्षण गुणांक है, जिसे आयताकार चैनल में लैमिनर प्रवाह के लिए f = C/Re के रूप में परिभाषित किया गया है, जहां C चैनल के पहलू अनुपात पर निर्भर एक स्थिरांक है, L माइक्रोचैनल की लंबाई है, Vav माइक्रोचैनल के अंदर औसत वेग है, Dh चैनल का हाइड्रोलिक व्यास है, और g गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है। इस समीकरण का उपयोग करके, निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके औसत चैनल वेग की गणना की जा सकती है: