Շնորհակալություն Nature.com կայք այցելելու համար: Ձեր օգտագործած դիտարկիչի տարբերակն ունի սահմանափակ CSS աջակցություն: Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Մինչդեռ, շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար, մենք կայքը կցուցադրենք առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Թռչունների բեղմնավորումը կախված է նրանց՝ սերմի պահեստավորման խողովակներում (ՍՊԽ) երկար ժամանակահատվածում բավարար քանակությամբ կենսունակ սերմ պահելու ունակությունից: Սերմերի մուտքի, դրանցում գտնվելու և դուրս գալու ճշգրիտ մեխանիզմը մնում է վիճահարույց: Շարկասի հավերի սերմը ցուցաբերել է ագլյուտինացիայի բարձր հակում՝ ձևավորելով բազմաթիվ բջիջներ պարունակող շարժուն թելանման խրձեր: Անթափանցիկ արգանդափողում սերմերի շարժունակությունն ու վարքագիծը դիտարկելու դժվարության պատճառով մենք օգտագործել ենք միկրոհոսքային սարք՝ սպերմատոզոիդների ագլյուտինացիային նման միկրոալիքային հատույթով՝ սպերմատոզոիդների ագլյուտինացիան և շարժունակությունն ուսումնասիրելու համար: Այս ուսումնասիրությունը քննարկում է, թե ինչպես են ձևավորվում սպերմատոզոիդների խրձերը, ինչպես են դրանք շարժվում և դրանց հնարավոր դերը ՍՊԽ-ում սպերմատոզոիդների բնակության ժամկետը երկարաձգելու գործում: Մենք ուսումնասիրել ենք սպերմատոզոիդների արագությունը և ռեոլոգիական վարքագիծը, երբ հեղուկի հոսքը առաջանում է միկրոհոսքային խողովակում հիդրոստատիկ ճնշման միջոցով (հոսքի արագություն = 33 մկմ/վ): Սպերմատոզոիդները հակված են լողալ հոսանքի դեմ (դրական ռեոլոգիա), և սպերմատոզոիդների խրձի արագությունը զգալիորեն նվազել է մեկ սպերմատոզոիդի համեմատ: Նկատվել է, որ սերմնաբջիջների խրձերը շարժվում են պարուրաձև և մեծանում են երկարությամբ ու հաստությամբ, քանի որ ավելի շատ մեկական սպերմատոզոիդներ են հավաքագրվում։ Սպերմայի խրձերը մոտենում և կպչում էին միկրոհեղուկային խողովակների կողմնային պատերին՝ 33 մկմ/վրկ-ից բարձր հեղուկի հոսքի արագությամբ դրանց տեղաշարժից խուսափելու համար։ Սպերմայի խրձերը մոտենում և կպչում էին միկրոհեղուկային խողովակների կողմնային պատերին՝ 33 մկմ/վրկ-ից բարձր հեղուկի հոսքի արագությամբ դրանց տեղաշարժից խուսափելու համար։ Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюидных каналов, чтобы избежать сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. Նկատվել է, որ սերմնաբջիջների խրձերը մոտենում և կպչում են միկրոհեղուկային խողովակների կողմնային պատերին՝ խուսափելու համար 33 մկմ/վրկ-ից ավելի հեղուկի հոսքի արագության դեպքում դրանցից քշվելուց։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/s>33 մկմ/վրկ։ Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрожидкостного канала, чтобы избежать сметания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. Նկատվել է, որ սերմնաբջիջների խրձերը մոտենում և կպչում են միկրոհեղուկային խողովակի կողմնային պատերին՝ խուսափելու համար >33 մկմ/վ արագությամբ հեղուկի հոսքից քշվելուց։Սկանավորող և փոխանցող էլեկտրոնային մանրադիտակը ցույց տվեց, որ սերմնահեղուկի խրձերը պահված էին առատ խիտ նյութով։ Ստացված տվյալները ցույց են տալիս Շարկազի հավի սպերմատոզոիդների եզակի շարժունակությունը, ինչպես նաև սպերմատոզոիդների ագլյուտինացիայի և շարժուն խրձեր ձևավորելու ունակությունը, ինչը նպաստում է սպերմատոզոիդների երկարատև պահպանման ավելի լավ ըմբռնմանը SMT-ում։
Մարդկանց և կենդանիների մեծ մասի մոտ բեղմնավորում իրականացնելու համար սերմնաբջիջները և ձվաբջիջները պետք է բեղմնավորման վայր հասնեն ճիշտ ժամանակին։ Հետևաբար, զուգավորումը պետք է տեղի ունենա ձվազատումից առաջ կամ այդ պահին։ Մյուս կողմից, որոշ կաթնասուններ, ինչպիսիք են շները, ինչպես նաև ոչ կաթնասուն տեսակները, ինչպիսիք են միջատները, ձկները, սողունները և թռչունները, սերմը պահպանում են իրենց վերարտադրողական օրգաններում երկար ժամանակահատվածում, մինչև որ իրենց ձվերը պատրաստ լինեն բեղմնավորման (ասինխրոն բեղմնավորում 1 ): Թռչունները կարողանում են պահպանել ձվաբջիջներ բեղմնավորելու ունակ սպերմատոզոիդների կենսունակությունը 2-10 շաբաթ 2 :
Սա թռչուններին մյուս կենդանիներից տարբերող եզակի առանձնահատկություն է, քանի որ այն ապահովում է բեղմնավորման բարձր հավանականություն մեկ սերմնավորումից հետո՝ մի քանի շաբաթ շարունակ՝ առանց միաժամանակյա զուգավորման և ձվազատման: Սերմի պահեստավորման հիմնական օրգանը, որը կոչվում է սերմի պահեստավորման խողովակ (ՍՊԽ), գտնվում է ներքին լորձաթաղանթի ծալքերում՝ արգանդահյուսակային միացման մոտ: Մինչ օրս սերմի մուտքի, պահպանման և սերմի բանկից դուրս գալու մեխանիզմները լիովին հասկանալի չեն: Նախորդ ուսումնասիրությունների հիման վրա առաջ են քաշվել բազմաթիվ վարկածներ, բայց դրանցից ոչ մեկը չի հաստատվել:
Ֆորմանը4 ենթադրեց, որ սերմնաբջիջները պահպանում են իրենց բնակությունը SST խոռոչում՝ SST էպիթելային բջիջների վրա տեղակայված սպիտակուցային խողովակների միջոցով հեղուկի հոսքի դեմ անընդհատ տատանողական շարժման միջոցով (ռեոլոգիա): ԱԵՖ-ն սպառվում է սպերմատոզոիդները SST լուսանցքում պահելու համար անհրաժեշտ մտրակների մշտական ​​ակտիվության պատճառով, և շարժունակությունը ի վերջո նվազում է մինչև սպերմատոզոիդները հեղուկի հոսքով դուրս են բերվում սպերմատոզոիդների բանկից և սկսում են նոր ճանապարհորդություն վերելք ապրող արգանդափողով՝ սպերմատոզոիդները բեղմնավորելու համար: Ձու (Ֆորման4): Սպերմատոզոիդների պահպանման այս մոդելը հաստատվում է SST էպիթելային բջիջներում առկա ակվապորիններ 2, 3 և 9-ի իմունոցիտոքիմիական հայտնաբերմամբ: Մինչ օրս հավի սերմի ռեոլոգիայի և դրա SST պահպանման, հեշտոցային սպերմատոզոիդների ընտրության և սպերմատոզոիդների մրցակցության մեջ դերի վերաբերյալ ուսումնասիրություններ բացակայում են: Հավերի մոտ սպերմատոզոիդները մտնում են հեշտոց բնական զուգավորումից հետո, բայց սպերմատոզոիդների ավելի քան 80%-ը դուրս են մղվում հեշտոցից զուգավորումից կարճ ժամանակ անց: Սա ենթադրում է, որ թռչունների մոտ հեշտոցը սպերմատոզոիդների ընտրության հիմնական վայրն է: Բացի այդ, հաղորդվել է, որ հեշտոցում բեղմնավորված սպերմատոզոիդների 1%-ից պակասը հայտնվում է SST-ներում2: Հեշտոցում ճտերի արհեստական ​​բեղմնավորման ժամանակ SST հասնող սպերմատոզոիդների քանակը հակված է աճել բեղմնավորումից 24 ժամ անց: Մինչ օրս այս գործընթացի ընթացքում սպերմատոզոիդների ընտրության մեխանիզմը պարզ չէ, և սպերմատոզոիդների շարժունակությունը կարող է կարևոր դեր խաղալ SST սպերմատոզոիդների կլանման մեջ: Արգանդափողերի հաստ և անթափանց պատերի պատճառով դժվար է անմիջապես վերահսկել սպերմատոզոիդների շարժունակությունը թռչունների արգանդափողերում: Հետևաբար, մենք չունենք տարրական գիտելիքներ այն մասին, թե ինչպես են սպերմատոզոիդները անցնում SST-ի բեղմնավորումից հետո:
Վերջերս ռեոլոգիան ճանաչվել է որպես կաթնասունների սեռական օրգաններում սերմի տեղափոխությունը վերահսկող կարևոր գործոն: Շարժուն սպերմատոզոիդների՝ հոսանքին հակառակ միգրացիայի ունակության հիման վրա, Զաֆերանին և այլք8 օգտագործել են կորրայի միկրոհոսքային համակարգ՝ շարժուն սպերմատոզոիդները գրպանված սերմի նմուշներից պասիվորեն մեկուսացնելու համար: Սերմի տեսակավորման այս տեսակը կարևոր է բժշկական անպտղության բուժման և կլինիկական հետազոտությունների համար և նախընտրելի է ավանդական մեթոդների համեմատ, որոնք ժամանակատար և աշխատատար են և կարող են վտանգել սպերմայի ձևաբանությունը և կառուցվածքային ամբողջականությունը: Այնուամենայնիվ, մինչ օրս որևէ ուսումնասիրություն չի իրականացվել հավերի սեռական օրգաններից արտազատուկների սերմի շարժունակության վրա ազդեցության վերաբերյալ:
Անկախ այն մեխանիզմից, որը պահպանում է սերմի պահպանումը SST-ում, շատ հետազոտողներ նկատել են, որ հավի (9, 10), լորերի (2) և հնդկահավերի (11) SST-ում մշտական ​​սերմնաբջիջները գլխիվայր ագլյուտինացվում են՝ առաջացնելով ագլյուտինացված սերմնահեղուկի խուրձեր: Հեղինակները ենթադրում են, որ կա կապ այս ագլյուտինացիայի և SST-ում սերմնաբջիջների երկարատև պահպանման միջև:
Թինգարին և Լեյք12-ը հայտնել են հավի սերմնահեղուկ ընդունող գեղձում սպերմատոզոիդների միջև ուժեղ կապի մասին և կասկածի տակ են դրել, թե արդյոք թռչնի սպերմատոզոիդները ագլյուտինացվում են նույն կերպ, ինչպես կաթնասունների սպերմատոզոիդները: Նրանք կարծում են, որ սերմնածորանում սպերմատոզոիդների միջև խորը կապերը կարող են պայմանավորված լինել փոքր տարածքում մեծ քանակությամբ սպերմատոզոիդների առկայությամբ առաջացած սթրեսով:
Թարմ կախովի ապակե սահիկների վրա սպերմատոզոիդների վարքագիծը գնահատելիս կարելի է տեսնել ագլյուտինացիայի անցողիկ նշաններ, հատկապես սերմի կաթիլների եզրերին: Սակայն ագլյուտինացիան հաճախ խաթարվում էր անընդհատ շարժման հետ կապված պտտական ​​գործողությամբ, ինչը բացատրում է այս երևույթի անցողիկ բնույթը: Հետազոտողները նաև նկատել են, որ երբ նոսրացուցիչը ավելացվում էր սերմին, առաջանում էին երկարավուն «թելանման» բջջային ագրեգատներ:
Սպերմատոզոիդը նմանակելու վաղ փորձերը կատարվել են կախված կաթիլից բարակ մետաղալար հեռացնելով, որի արդյունքում սերմի կաթիլից դուրս է ցցվել երկարավուն սպերմատոզոիդանման բշտիկ։ Սպերմատոզոիդները անմիջապես զուգահեռ դասավորվեցին բշտիկի մեջ, բայց ամբողջ միավորը արագորեն անհետացավ եռաչափ սահմանափակման պատճառով։ Հետևաբար, սպերմատոզոիդների ագլյուտինացիան ուսումնասիրելու համար անհրաժեշտ է անմիջապես դիտարկել սպերմատոզոիդների շարժունակությունն ու վարքագիծը մեկուսացված սերմնաբջջային խողովակներում, ինչը դժվար է իրականացնել։ Հետևաբար, անհրաժեշտ է մշակել մի սարք, որը նմանակում է սպերմատոզոիդներին՝ սպերմատոզոիդների շարժունակության և ագլյուտինացիայի վարքագծի ուսումնասիրությունները աջակցելու համար։ Բրիլարդը և այլք13 հայտնել են, որ չափահաս ճտերի մոտ սերմնաբջջային խողովակների միջին երկարությունը 400-600 մկմ է, բայց որոշ SST-ներ կարող են լինել մինչև 2000 մկմ։ Մերոն և Օգասավարան14 սերմնահեղուկները բաժանել են մեծացված և չմեծացված սերմնահեղուկի պահեստավորման խողովակների, որոնք երկուսն էլ նույն երկարությունն ունեին (~500 մկմ) և պարանոցի լայնությունը (~38 մկմ), սակայն խողովակների միջին լուսանցքի տրամագիծը համապատասխանաբար 56.6 և 56.6 մկմ էր՝ համապատասխանաբար 11.2 մկմ: Այս ուսումնասիրության մեջ մենք օգտագործել ենք միկրոհոսքային սարք՝ 200 մկմ × 20 մկմ (Լայնություն × Բարձրություն) ալիքի չափսերով, որի լայնական հատույթը որոշ չափով մոտ է ուժեղացված SST-ի հատույթին: Բացի այդ, մենք ուսումնասիրել ենք սերմնահեղուկի շարժունակությունը և ագլյուտինացիայի վարքագիծը հոսող հեղուկում, ինչը համապատասխանում է Ֆորեմանի այն վարկածին, որ SST էպիթելային բջիջների կողմից արտադրվող հեղուկը սերմնահեղուկը պահում է լուսանցքում՝ հակահոսանքային (ռեոլոգիական) ուղղությամբ:
Այս ուսումնասիրության նպատակն էր հաղթահարել արգանդափողում սպերմատոզոիդների շարժունակության դիտարկման խնդիրները և խուսափել դինամիկ միջավայրում սպերմատոզոիդների ռեոլոգիայի և վարքագծի ուսումնասիրման դժվարություններից: Օգտագործվել է միկրոհոսքային սարք, որը ստեղծում է հիդրոստատիկ ճնշում՝ հավի սեռական օրգաններում սպերմատոզոիդների շարժունակությունը մոդելավորելու համար:
Երբ միկրոալիքային սարքի մեջ տեղադրվեց նոսրացված սպերմայի նմուշի մի կաթիլ (1:40), հնարավոր եղավ նույնականացնել սպերմայի շարժունակության երկու տեսակ (մեկուսացված սպերմա և կապված սպերմա): Բացի այդ, սպերմատոզոիդները հակված էին լողալ հոսանքի դեմ (դրական ռեոլոգիա, տեսանյութ 1, 2): Չնայած սպերմայի խրձերն ավելի ցածր արագություն ունեին, քան միայնակ սպերմատոզոիդներինը (p < 0.001), դրանք մեծացնում էին դրական ռեոտաքսիս ցուցաբերող սպերմատոզոիդների տոկոսը (p < 0.001; աղյուսակ 2): Չնայած սպերմայի խրձերն ավելի ցածր արագություն ունեին, քան միայնակ սպերմատոզոիդներինը (p < 0.001), դրանք մեծացնում էին դրական ռեոտաքսիս ցուցաբերող սպերմատոզոիդների տոկոսը (p < 0.001; աղյուսակ 2): Сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001); Չնայած սպերմատոզոիդների խրձերը ավելի ցածր արագություն ունեին, քան առանձին սպերմատոզոիդներինը (p < 0.001), դրանք մեծացնում էին դրական ռեոտաքսիս ցուցաբերող սպերմատոզոիդների տոկոսը (p < 0.001; աղյուսակ 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）。尽管 精子束 的 速度 低于 孤独 的 速度 （p <0,001） ， 但 增加 了 显礧百分比 (p <0,001 ； 2…………………………………………………… Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов положительной реологией (p < 0,001; էջ 2): Չնայած սպերմատոզոիդների խրձերի արագությունը ցածր էր, քան առանձին սպերմատոզոիդներինը (p < 0.001), դրանք մեծացրին դրական ռեոլոգիա ունեցող սպերմատոզոիդների տոկոսը (p < 0.001; աղյուսակ 2):Միակ սպերմատոզոիդների և փնջերի դրական ռեոլոգիան գնահատվում է համապատասխանաբար մոտավորապես 53% և 85%:
Նկատվել է, որ շարկասի հավերի սերմնաբջիջները սերմնաժայթքումից անմիջապես հետո ձևավորում են գծային խրձեր, որոնք բաղկացած են տասնյակ անհատներից: Այս խուրձերը ժամանակի ընթացքում մեծանում են երկարությամբ և հաստությամբ և կարող են մնալ in vitro մի քանի ժամ, նախքան ցրվելը (տեսանյութ 3): Այս թելանման խրձերը նման են էխիդնայի սպերմատոզոիդներին, որոնք ձևավորվում են մակամորձու ծայրում: Պարզվել է, որ շարկասի հավի սերմնահեղուկը մեծ հակում ունի ագլյուտինացվելու և ցանցանման խրձ ձևավորելու հավաքագրումից հետո մեկ րոպեից էլ պակաս ժամանակում: Այս փնջերը դինամիկ են և կարող են կպչել մոտակա պատերին կամ ստատիկ առարկաներին: Չնայած սպերմայի խրձերը նվազեցնում են սպերմատոզոիդների արագությունը, մակրոսկոպիկորեն պարզ է, որ դրանք մեծացնում են դրանց գծայնությունը: Խուրձերի երկարությունը տատանվում է՝ կախված խրձերում հավաքված սպերմատոզոիդների քանակից: Խուրձի երկու մաս է առանձնացվել՝ սկզբնական մասը, որը ներառում է ագլյուտինացված սպերմատոզոիդների ազատ գլխիկը, և վերջնական մասը, որը ներառում է սպերմատոզոիդների պոչը և ամբողջ դիստալ ծայրը: Բարձր արագությամբ տեսախցիկի (950 կադր/վրկ) միջոցով խրձի սկզբնական մասում դիտվել են ագլուտինացված սպերմատոզոիդների ազատ գլուխներ, որոնք պատասխանատու են խրձի շարժման համար՝ իրենց տատանողական շարժման շնորհիվ, մնացած սպերմատոզոիդները պարուրաձև շարժումով քաշելով խրձի մեջ (Տեսանյութ 4): Այնուամենայնիվ, երկար խրձերի դեպքում նկատվել է, որ որոշ ազատ սպերմատոզոիդների գլուխներ կպել են մարմնին, իսկ խրձի վերջնական մասը գործում է որպես թևիկներ՝ խրձը առաջ մղելուն նպաստելու համար:
Հեղուկի դանդաղ հոսքի մեջ գտնվելիս սերմնահեղուկի խրձերը շարժվում են միմյանց զուգահեռ, սակայն դրանք սկսում են համընկնել և կպչել անշարժ ամեն ինչի, որպեսզի հոսքի արագության մեծացմանը զուգընթաց հոսանքը չքշի դրանց։ Խուրձերը ձևավորվում են, երբ մի քանի սերմնաբջիջ մոտենում են միմյանց, սկսում են համաժամանակ շարժվել և փաթաթվել միմյանց շուրջ, ապա կպչել կպչուն նյութի։ Նկար 1-ը և 2-ը ցույց են տալիս, թե ինչպես են սերմնահեղուկները մոտենում միմյանց՝ կազմելով միացում, երբ պոչերը փաթաթվում են միմյանց շուրջ։
Հետազոտողները հիդրոստատիկ ճնշում են կիրառել՝ միկրոալիքում հեղուկի հոսք ստեղծելու համար՝ սպերմայի ռեոլոգիան ուսումնասիրելու համար: Օգտագործվել է 200 մկմ × 20 մկմ (Լայնություն × Բարձրություն) չափսերով և 3.6 մկմ երկարությամբ միկրոալիք: Տարաների միջև օգտագործեք միկրոալիքներ՝ ծայրերին ամրացված ներարկիչներով: Ալիքները ավելի տեսանելի դարձնելու համար օգտագործվել է սննդային ներկանյութ:
Կապեք միջմիակցման մալուխները և պարագաները պատին։ Տեսանյութը նկարահանվել է ֆազ-կոնտրաստային մանրադիտակով։ Յուրաքանչյուր պատկերի հետ միասին ներկայացվում են ֆազ-կոնտրաստային մանրադիտակ և քարտեզագրման պատկերներ։ (Ա) Երկու հոսքերի միջև կապը դիմադրում է հոսքին՝ պարուրաձև շարժման պատճառով (կարմիր նետ)։ (Բ) Խողովակի խրձի և ջրանցքի պատի միջև կապը (կարմիր նետեր), միևնույն ժամանակ դրանք միացված են երկու այլ խրձերի (դեղին նետեր)։ (Գ) Միկրոհեղուկային ջրանցքում գտնվող սերմնահեղուկի խրձերը սկսում են կապվել միմյանց հետ (կարմիր նետեր)՝ կազմելով սերմնահեղուկի խրձերի ցանց։ (Դ) Սերմնահեղուկի խրձերի ցանցի ձևավորում։
Երբ նոսրացված սպերմայի մի կաթիլ տեղադրվեց միկրոհոսքային սարքի մեջ և հոսք առաջացավ, սպերմայի փունջը շարժվեց հոսքի հակառակ ուղղությամբ։ Խուրձերը ամուր տեղավորվեցին միկրոալիքների պատերին, իսկ խուրձերի սկզբնական մասում գտնվող ազատ գլխիկները ամուր տեղավորվեցին դրանց վրա (տեսանյութ 5): Դրանք նաև կպչում են իրենց ճանապարհին գտնվող ցանկացած անշարժ մասնիկի, օրինակ՝ բեկորների, որպեսզի դիմադրեն հոսանքի կողմից քշվելուն: Ժամանակի ընթացքում այս խուրձերը վերածվում են երկար թելիկների, որոնք որսում են այլ միայնակ սպերմատոզոիդներ և ավելի կարճ խուրձեր (տեսանյութ 6): Երբ հոսքը սկսում է դանդաղել, սպերմայի երկար գծերը սկսում են ձևավորել սպերմայի գծերի ցանց (տեսանյութ 7, նկար 2):
Բարձր հոսքի արագության դեպքում (V > 33 մկմ/վ), թելերի պարուրաձև շարժումները մեծանում են՝ որպես փորձ բռնելու բազմաթիվ առանձին սպերմատոզոիդների խրձեր, որոնք ավելի լավ են դիմադրում հոսքի տեղաշարժվող ուժին։ Բարձր հոսքի արագության դեպքում (V > 33 մկմ/վ), թելերի պարուրաձև շարժումները մեծանում են՝ որպես փորձ բռնելու բազմաթիվ առանձին սպերմատոզոիդների խրձեր, որոնք ավելի լավ են դիմադրում հոսքի տեղաշարժվող ուժին։ При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) спиралевидные движения нитей усиливаются, поскольку они пытаются поймать множество отдельных сперматозоидов, образующйшей противечки, образующйшей противечки, образующйшей противечки, силе потока. Բարձր հոսքի արագությունների դեպքում (V > 33 մկմ/վ) թելերի պարուրաձև շարժումները մեծանում են, քանի որ դրանք փորձում են բռնել բազմաթիվ առանձին սպերմատոզոիդներ՝ կազմելով խրձեր, որոնք ավելի լավ են դիմադրում հոսքի տեղաշարժվող ուժին։在高流速(V > 33 մկմ/վ)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 մկմ/վ)从而 更 地 抵抗 的 漂移力。..… При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/с) спиральное движение нитей увеличивается в попытке захватить множество отдельных сперматозоидов, образующих пучкички, чтобьщих путочки, чтобьщих постоя сила. Բարձր հոսքի արագությունների դեպքում (V > 33 մկմ/վ) թելիկների պարուրաձև շարժումը մեծանում է՝ փորձելով որսալ բազմաթիվ առանձին սպերմատոզոիդներ՝ կազմելով խրձեր՝ հոսքի տեղաշարժի ուժերին ավելի լավ դիմադրելու համար։Նրանք նաև փորձեցին միկրոալիքներ ամրացնել կողային պատերին։
Սպերմատոզոիդների խրձերը լուսային մանրադիտակի (LM) միջոցով նույնականացվել են որպես սպերմատոզոիդների գլխիկների և գանգուր պոչերի կույտեր: Տարբեր ագրեգատներով սպերմատոզոիդների խրձերը նույնպես նույնականացվել են որպես ոլորված գլուխներ և մտրակավոր ագրեգատներ, բազմակի միաձուլված սպերմատոզոիդների պոչեր, պոչին ամրացված սպերմատոզոիդների գլխիկներ և ծռված միջուկներով սպերմատոզոիդների գլխիկներ՝ որպես բազմակի միաձուլված միջուկներ: Փոխանցող էլեկտրոնային մանրադիտակ (TEM): Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը (SEM) ցույց տվեց, որ սպերմատոզոիդների խրձերը սպերմատոզոիդների գլխիկների պատյանով պատված ագրեգատներ էին, և սպերմատոզոիդների ագրեգատները ցույց էին տալիս փաթաթված պոչերի կցված ցանց:
Սպերմատոզոիդների ձևաբանությունը և ուլտրակառուցվածքը, սպերմատոզոիդների խուրձերի առաջացումը ուսումնասիրվել են լուսային մանրադիտակի (կես հատույթ), սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) և թափանցող էլեկտրոնային մանրադիտակի (TEM) միջոցով, սպերմայի քսուքները ներկվել են ակրիդինային նարնջագույնով և հետազոտվել են էպիֆլուորեսցենտային մանրադիտակի միջոցով։
Սերմի քսուքի ակրիդինային նարնջով ներկումը (Նկ. 3Բ) ցույց տվեց, որ սպերմատոզոիդների գլխիկները կպած էին միմյանց և ծածկված էին սեկրետոր նյութով, ինչը հանգեցրեց մեծ փնջերի առաջացմանը (Նկ. 3Դ): Սերմի խրձերը բաղկացած էին սպերմատոզոիդների ագրեգատներից՝ կպած պոչերի ցանցով (Նկ. 4Ա-Գ): Սերմի խրձերը կազմված են բազմաթիվ սպերմատոզոիդների կպած պոչերից (Նկ. 4Դ): Սերմի խրձերի գլխիկները ծածկված էին գաղտնիքներով (Նկ. 4Ե,Զ):
Սպերմատոզոիդների խրձի ձևավորումը՝ ֆազային կոնտրաստային մանրադիտակի և ակրիդինային նարնջագույնով ներկված սերմնահեղուկի քսուքի կիրառմամբ, ցույց է տրվել, որ սպերմատոզոիդների գլխիկները կպչում են միմյանց։ (Ա) Սպերմատոզոիդների վաղ փնջի ձևավորումը սկսվում է մեկ սպերմատոզոիդով (սպիտակ շրջան) և երեք սպերմատոզոիդով (դեղին շրջան), որի պարույրը սկսվում է պոչից և ավարտվում գլխիկով։ (Բ) Ակրիդինային նարնջագույնով ներկված սերմնահեղուկի քսուքի ֆոտոմիկրոսկոպը, որը ցույց է տալիս կպչուն սպերմատոզոիդների գլխիկները (նետեր)։ Արտահոսքը ծածկում է գլուխ(եր)։ Մեծացում × 1000։ (Գ) Հոսքով տեղափոխվող մեծ փնջի զարգացում միկրոհոսքային ալիքով (օգտագործելով բարձր արագության տեսախցիկ 950 կադր/վրկ արագությամբ)։ (Դ) Ակրիդինային նարնջագույնով ներկված սերմնահեղուկի քսուքի միկրոլուսանկարները, որոնք ցույց են տալիս մեծ փնջերը (նետեր)։ Մեծացում՝ ×200։
Ակրիդինային նարնջագույնով ներկված սպերմատոզոիդների փնջի և սպերմատոզոիդների քսուքի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակ։ (A, B, D, E) սպերմատոզոիդների թվային գունավոր սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակներ են, իսկ C-ն և F-ն ակրիդինային նարնջագույնով ներկված սպերմատոզոիդների քսուքների միկրոլուսանկարներ են, որոնք ցույց են տալիս մի քանի սպերմատոզոիդների ամրացումը պոչային ցանցը փաթաթող։ (AC) Սպերմատոզոիդների ագրեգատները ներկայացված են որպես ամրացված պոչերի ցանց (նետեր)։ (D) Պոչի շուրջը փաթաթվող մի քանի սպերմատոզոիդների ամրացում (կպչուն նյութով, վարդագույն ուրվագծով, նետով)։ (E և F) Սպերմատոզոիդների գլխիկների ագրեգատներ (ցուցիչներ)՝ ծածկված կպչուն նյութով (ցուցիչներ)։ Սպերմատոզոիդները կազմել են մի քանի մրրկանման կառուցվածքներով խուրձեր (F)։ (C) ×400 և (F) ×200 մեծացումներ։
Օգտագործելով փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ, մենք պարզեցինք, որ սպերմատոզոիդների խրձերն ունեին կցված պոչեր (Նկ. 6Ա, Գ), գլուխներ՝ կցված պոչերին (Նկ. 6Բ) կամ գլուխներ՝ կցված պոչերին (Նկ. 6Դ): Խուրձի մեջ գտնվող սպերմատոզոիդների գլուխները կոր են, որոնք հատույթում ներկայացնում են երկու միջուկային շրջաններ (Նկ. 6Դ): Կտրվածքային խրձում սպերմատոզոիդներն ունեին ոլորված գլուխ՝ երկու միջուկային շրջաններով և բազմաթիվ մտրակավոր շրջաններով (Նկ. 5Ա):
Թվային գունավոր էլեկտրոնային միկրոսկոպ, որը ցույց է տալիս սպերմայի խուրձի միացնող պոչերը և սպերմայի գլխիկները միացնող ագլյուտինացնող նյութը։ (Ա) Մեծ թվով սպերմատոզոիդների ամրացված պոչը։ Ուշադրություն դարձրեք, թե ինչ տեսք ունի պոչը և՛ ուղղահայաց (սլաք), և՛ հորիզոնական (սլաք) պրոյեկցիաներում։ (Բ) Սպերմատոզոիդի գլուխը (սլաք) միացված է պոչին (սլաք)։ (Գ) Մի քանի սպերմատոզոիդների պոչեր (սլաքներ) միացված են։ (Դ) Ագլյուտինացնող նյութը (AS, կապույտ) միացնում է սպերմատոզոիդների չորս գլխիկները (մանուշակագույն)։
Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը կիրառվել է սպերմատոզոիդների գլխիկներ հայտնաբերելու համար սեկրեցիաներով կամ թաղանթներով ծածկված սպերմատոզոիդների խուրձերում (Նկար 6Բ), ինչը ցույց է տալիս, որ սպերմատոզոիդների խուրձերը ամրացված են արտաբջջային նյութով: Ագլուտինացված նյութը կենտրոնացել է սպերմատոզոիդների գլխիկում (մեդուզայի գլխանման հավաքածու, Նկ. 5Բ) և ընդարձակվել է դիստալ ուղղությամբ՝ ակրիդինային նարնջագույնով ներկելիս ֆլուորեսցենտային մանրադիտակի տակ տալով փայլուն դեղին տեսք (Նկ. 6Գ): Այս նյութը հստակ տեսանելի է սկանավորող մանրադիտակի տակ և համարվում է կապող նյութ: Ակրիդինային նարնջագույնով ներկված կիսաբարակ հատվածները (Նկ. 5Գ) և սպերմատոզոիդների քսուքները ցույց են տվել սպերմատոզոիդների խուրձեր, որոնք պարունակում են խիտ կուտակված գլխիկներ և գանգուր պոչեր (Նկ. 5Դ):
Տարբեր ֆոտոմիկրոգրաֆիաներ, որոնք ցույց են տալիս սպերմատոզոիդների գլխիկների և ծալված պոչերի ագրեգացիան՝ օգտագործելով տարբեր մեթոդներ: (A) Սպերմատոզոիդների խուրձի լայնական կտրվածքի թվային գունավոր փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ, որը ցույց է տալիս պարուրաձև սպերմատոզոիդների գլխիկ՝ երկմաս կորիզով (կապույտ) և մի քանի մտրակավոր մասերով (կանաչ): (B) Թվային գունավոր սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակ, որը ցույց է տալիս մեդուզանման սպերմատոզոիդների գլխիկների կույտ (նետեր), որոնք թվում են ծածկված: (C) Կիսաբարակ կտրվածք, որը ցույց է տալիս սպերմատոզոիդների ագրեգացված գլխիկներ (նետեր) և գանգուր պոչիկներ (նետեր): (D) Ակրիդինային նարնջագույնով ներկված սպերմատոզոիդների քսուքի միկրոֆոտո, որը ցույց է տալիս սպերմատոզոիդների գլխիկների (նետեր) և գանգուր կպչուն պոչերի ագրեգացիաներ (նետեր): Նկատի ունեցեք, որ սպերմատոզոիդի գլուխը ծածկված է կպչուն նյութով (S): (D) × 1000 մեծացում:
Օգտագործելով փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ (Նկ. 7Ա), նկատվել է նաև, որ սպերմատոզոիդների գլխիկները ոլորված էին, իսկ կորիզները՝ պարուրաձև ձև, ինչը հաստատվել է ակրիդինային նարնջով ներկված և ֆլուորեսցենտային մանրադիտակով հետազոտված սպերմատոզոիդների քսուքներով (Նկ. 7Բ):
(A) Թվային գունավոր էլեկտրոնային միկրոսկոպ և (B) Ակրիդինային նարնջագույնով ներկված սերմնահեղուկի քսուք, որը ցույց է տալիս պարուրաձև գլուխները և սերմնահեղուկի գլուխների ու պոչերի ամրացումը (նետեր): (B) × 1000 մեծացում:
Հետաքրքիր հայտնագործություն է այն, որ Շարկազիի սերմը ագրեգացվում է՝ ձևավորելով շարժուն թելանման խրձեր։ Այս խրձերի հատկությունները թույլ են տալիս հասկանալ դրանց հնարավոր դերը ՍՍՏ-ում սերմնաբջիջների կլանման և պահպանման գործում։
Զուգավորումից հետո սերմը մտնում է հեշտոց և ենթարկվում ինտենսիվ ընտրության գործընթացի, որի արդյունքում միայն սահմանափակ քանակությամբ սերմ է մտնում SST15,16: Մինչ օրս, SST-ից սերմի մուտքի և ելքի մեխանիզմները պարզ չեն: Թռչնամսի մոտ սերմը պահվում է SST-ում երկար ժամանակահատվածով՝ 2-ից 10 շաբաթ, կախված տեսակից6: SST-ում պահպանման ընթացքում սերմի վիճակի վերաբերյալ վիճաբանությունը շարունակվում է: Շարժվո՞ւմ են, թե՞ հանգստի: Այլ կերպ ասած, ինչպե՞ս են սերմնաբջիջները պահպանում իրենց դիրքը SST-ում այդքան երկար:
Ֆորմանը4 ենթադրեց, որ ՍՍՏ-ի գտնվելու վայրը և արտամղումը կարող է բացատրվել սերմնաբջջի շարժունակության տեսանկյունից: Հեղինակները ենթադրում են, որ սերմնաբջջը պահպանում է իր դիրքը՝ լողալով ՍՍՏ էպիթելի կողմից ստեղծված հեղուկի հոսքի դեմ, և որ սերմնաբջջը արտամղվում է ՍՍՏ-ից, երբ նրանց արագությունը նվազում է այն կետից ցածր, որտեղ նրանք սկսում են հետ շարժվել էներգիայի պակասի պատճառով: Zaniboni5-ը հաստատեց ՍՍՏ էպիթելային բջիջների գագաթային մասում ակվապորիններ 2, 3 և 9-ի առկայությունը, ինչը կարող է անուղղակիորեն հաստատել Ֆորեմանի սերմնաբջջի պահեստավորման մոդելը: Այս ուսումնասիրության մեջ մենք պարզեցինք, որ Շարկաշիի սերմնաբջիջների գրեթե կեսը դրական ռեոլոգիա է ցուցաբերում հոսող հեղուկում, և որ ագլյուտինացված սերմնաբջջային խուրձերը մեծացնում են դրական ռեոլոգիա ցուցաբերող սերմնաբջիջների քանակը, չնայած ագլյուտինացիան դանդաղեցնում է դրանք: Թե ինչպես են սերմնաբջիջները շարժվում թռչնի արգանդափողով դեպի բեղմնավորման վայրը, լիովին հասկանալի չէ: Կաթնասունների մոտ ֆոլիկուլյար հեղուկը քեմոատրակտանտներն է գրավում սերմնաբջիջներին: Այնուամենայնիվ, ենթադրվում է, որ քեմոատրակտանտները սերմնաբջիջներին ուղղորդում են մոտենալ երկար հեռավորությունների7: Հետևաբար, սպերմայի տեղափոխման համար պատասխանատու են այլ մեխանիզմներ: Սպերմատոզոիդների՝ զուգավորումից հետո արտազատված արգանդափողային հեղուկի դեմ կողմնորոշվելու և հոսելու ունակությունը համարվում է մկների մոտ սպերմատոզոիդների թիրախավորման հիմնական գործոն: Փարքերը17 ենթադրել է, որ սպերմատոզոիդները հատում են ձվատար խողովակները՝ թռչունների և սողունների մոտ լողալով թարթչային հոսանքի դեմ: Չնայած դա փորձարարականորեն չի ապացուցվել թռչունների մոտ, Ադոլֆին18 առաջինն էր, որ հայտնաբերեց, որ թռչունների սպերմատոզոիդները դրական արդյունքներ են տալիս, երբ ֆիլտրի թղթի շերտով ստեղծվում է հեղուկի բարակ շերտ ծածկոցի և սահիկի միջև: Ռեոլոգիա: Հինոն և Յանագիմաչին [19] մկան ձվարան-արգանդափող-արգանդային համալիրը տեղադրել են պերֆուզիայի օղակի մեջ և ներարկել են 1 մկլ թանաք պարանոցի մեջ՝ արգանդափողերում հեղուկի հոսքը պատկերացնելու համար: Նրանք նկատել են արգանդափողում կծկման և թուլացման շատ ակտիվ շարժում, որի դեպքում բոլոր թանաքի գնդիկները կայուն շարժվում էին դեպի արգանդափողի ամպուլան: Հեղինակները ընդգծում են արգանդափողային հեղուկի հոսքի կարևորությունը ստորինից վերին արգանդափողերից սպերմայի բարձրացման և բեղմնավորման համար: Brillard20-ը հայտնել է, որ հավերի և հնդկահավերի մոտ սերմնաբջիջները ակտիվ շարժումով տեղափոխվում են հեշտոցի մուտքից, որտեղ դրանք պահվում են, դեպի արգանդ-հեշտոցային միացում, որտեղ դրանք պահվում են: Սակայն այս շարժումը պարտադիր չէ արգանդ-հեշտոցային միացման և ներարգանդային խոռոչի միջև, քանի որ սերմնաբջիջները տեղափոխվում են պասիվ տեղաշարժով: Իմանալով այս նախորդ առաջարկությունները և ներկայիս ուսումնասիրության ընթացքում ստացված արդյունքները, կարելի է ենթադրել, որ սերմնաբջիջների վերև շարժվելու ունակությունը (ռեոլոգիա) ընտրության գործընթացի հիմքում ընկած հատկություններից մեկն է: Սա որոշում է սերմնաբջիջների անցումը հեշտոցով և դրանց մուտքը CCT պահպանման համար: Ինչպես Ֆորման4-ը առաջարկել է, սա կարող է նաև նպաստել սերմնաբջիջների SST և դրա բնակավայր որոշ ժամանակով մուտք գործելու գործընթացին, ապա դուրս գալուն, երբ նրանց արագությունը սկսում է դանդաղել:
Մյուս կողմից, Մացուզակին և Սասանամին21 ենթադրել են, որ թռչունների սերմնաբջիջները շարժունակության փոփոխություններ են կրում արուների և էգերի վերարտադրողական ուղիներում՝ հանգստի վիճակից մինչև շարժունակություն։ ՍՍՏ-ում մշտական ​​սերմնաբջիջների շարժունակության արգելակումը ենթադրվել է որպես սպերմայի երկար պահպանման և այնուհետև ՍՍՏ-ից դուրս գալուց հետո երիտասարդացման բացատրություն։ Հիպօքսիկ պայմաններում Մացուզակին և այլք1 հայտնել են ՍՍՏ-ում լակտատի բարձր արտադրության և արտազատման մասին, ինչը կարող է հանգեցնել մշտական ​​սերմնաբջիջների շարժունակության արգելակմանը։ Այս դեպքում սպերմայի ռեոլոգիայի կարևորությունը արտացոլվում է սպերմատոզոիդների ընտրության և կլանման մեջ, այլ ոչ թե դրանց պահպանման մեջ։
Սերմնաբջիջների ագլյուտինացիայի օրինաչափությունը համարվում է հավանական բացատրություն ՍՍՏ-ում սերմնաբջիջների երկար պահպանման ժամանակահատվածի համար, քանի որ սա թռչունների մոտ սերմնաբջիջների պահպանման տարածված օրինաչափություն է2,22,23: Բակստը և այլք2 նկատել են, որ սերմնաբջիջների մեծ մասը կպչում էր միմյանց՝ առաջացնելով փնջային ագրեգատներ, և մեկ սերմնաբջիջ հազվադեպ էին հանդիպում լորի CCM-ում: Մյուս կողմից, Վենը և այլք24 հավերի մոտ ՍՍՏ լուսանցքում նկատել են ավելի շատ ցրված սերմնաբջիջներ և ավելի քիչ սերմնաբջիջների փնջեր: Այս դիտարկումների հիման վրա կարելի է ենթադրել, որ սերմնաբջիջների ագլյուտինացիայի հակումը տարբերվում է թռչունների և նույն սերմնահեղուկում գտնվող սերմնաբջիջների միջև: Բացի այդ, Վան Կրեյը և այլք9 ենթադրել են, որ ագլյուտինացված սերմնաբջիջների պատահական դիսոցիացիան պատասխանատու է սերմնաբջիջների աստիճանական ներթափանցման համար արգանդափողի լուսանցք: Այս վարկածի համաձայն, ավելի ցածր ագլյուտինացիայի ունակություն ունեցող սերմնաբջիջները պետք է նախ դուրս մղվեն ՍՍՏ-ից: Այս համատեքստում, սպերմատոզոիդների ագլյուտինացման ունակությունը կարող է լինել կեղտոտ թռչունների մոտ սպերմատոզոիդների մրցակցության արդյունքին ազդող գործոն: Բացի այդ, որքան երկար են ագլյուտինացված սպերմատոզոիդները անջատվում, այնքան երկար է պահպանվում բեղմնավորումը:
Չնայած մի քանի ուսումնասիրություններում դիտարկվել է սպերմատոզոիդների ագրեգացիա և խմբաքանակների մեջ ագրեգացիա2,22,24, դրանք մանրամասն չեն նկարագրվել՝ SST-ի շրջանակներում դրանց կինեմատիկական դիտարկման բարդության պատճառով: Մի քանի փորձեր են արվել ուսումնասիրելու սպերմատոզոիդների ագլյուտինացիան in vitro: Լայնածավալ, բայց անցողիկ ագրեգացիա է նկատվել, երբ բարակ մետաղալարը հեռացվել է կախված սերմնահեղուկի կաթիլից: Սա հանգեցնում է նրան, որ կաթիլից դուրս է ցցված երկարավուն պղպջակ, որը նմանակում է սերմնահեղուկին: Եռաչափ սահմանափակումների և կաթիլային չորացման կարճ ժամանակի պատճառով ամբողջ բլոկը արագորեն քայքայվել է9: Այս ուսումնասիրության մեջ, օգտագործելով Շարկաշի հավերը և միկրոհեղուկային չիպերը, մենք կարողացանք նկարագրել, թե ինչպես են ձևավորվում այս խմբաքանակները և ինչպես են դրանք շարժվում: Սպերմատոզոիդների խմբաքանակները ձևավորվել են անմիջապես սերմնահեղուկի հավաքագրումից հետո և պարզվել է, որ շարժվում են պարուրաձև՝ ցույց տալով դրական ռեոլոգիա, երբ առկա են հոսքում: Ավելին, մակրոսկոպիկ դիտարկման ժամանակ, սպերմատոզոիդների խմբաքանակները մեծացնում են շարժունակության գծայինությունը՝ համեմատած մեկուսացված սպերմատոզոիդների հետ: Սա ենթադրում է, որ սպերմատոզոիդների ագլյուտինացիան կարող է տեղի ունենալ մինչև SST ներթափանցումը, և որ սպերմատոզոիդների արտադրությունը չի սահմանափակվում փոքր տարածքով՝ սթրեսի պատճառով, ինչպես նախկինում ենթադրվել է (Tingari and Lake12): Խուրձերի ձևավորման ընթացքում սպերմատոզոիդները համաժամանակ լողում են մինչև միացում կազմելը, այնուհետև նրանց պոչերը փաթաթվում են միմյանց շուրջ, և սպերմատոզոիդի գլխիկը մնում է ազատ, բայց սպերմատոզոիդի պոչը և դիստալ մասը կպչում են միմյանց կպչուն նյութով: Հետևաբար, կապանի ազատ գլխիկը պատասխանատու է շարժման համար՝ քարշ տալով կապանի մնացած մասը: Սպերմատոզոիդների խրձերի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը ցույց տվեց ամրացված սպերմատոզոիդների գլխիկներ, որոնք ծածկված էին մեծ քանակությամբ կպչուն նյութով, ինչը ենթադրում է, որ սպերմատոզոիդների գլխիկները ամրացված էին հանգստի խրձերով, ինչը կարող էր տեղի ունենալ պահպանման վայր (SST) հասնելուց հետո:
Երբ սերմի քսուքը ներկվում է ակրիդինային նարնջով, ֆլուորեսցենտային մանրադիտակի տակ կարելի է տեսնել սերմնաբջիջների շուրջ արտաբջջային կպչուն նյութը: Այս նյութը թույլ է տալիս սերմնահեղուկի խուրձերին կպչել և կպչել շրջակա մակերեսներին կամ մասնիկներին, որպեսզի դրանք չտարածվեն շրջակա հոսքի հետ: Այսպիսով, մեր դիտարկումները ցույց են տալիս սերմնաբջիջների կպչունության դերը շարժական խուրձերի տեսքով: Նրանց ունակությունը՝ լողալ հոսանքի դեմ և կպչել մոտակա մակերեսներին, թույլ է տալիս սերմնաբջիջներին ավելի երկար մնալ SST-ում:
Ռոտշիլդ25-ը օգտագործել է հեմոցիտոմետրիկ տեսախցիկ՝ ուսումնասիրելու խոշոր եղջերավոր անասունների սերմի լողացող բաշխումը կախույթի կաթիլի մեջ՝ լուսանկարահանումներ կատարելով մանրադիտակի ուղղահայաց և հորիզոնական օպտիկական առանցք ունեցող տեսախցիկի միջոցով: Արդյունքները ցույց են տվել, որ սպերմատոզոիդները ձգվում են դեպի խցիկի մակերեսը: Հեղինակները ենթադրում են, որ կարող են լինել հիդրոդինամիկ փոխազդեցություններ սպերմատոզոիդների և մակերեսի միջև: Հաշվի առնելով սա, ինչպես նաև Շարկաշի ճտերի սերմի կպչուն փնջեր առաջացնելու ունակության հետ մեկտեղ, կարող է մեծանալ այն հավանականությունը, որ սերմը կպչի SST պատին և կպահպանվի երկար ժամանակով:
Բչետտին և Աֆզելիուն26 հայտնել են, որ սերմնաբջջի գլիկոկալիքսը անհրաժեշտ է գամետների ճանաչման և ագլյուտինացիայի համար: Ֆորմանը10 նկատել է, որ թռչնի սերմը նեյրամինիդազով մշակելու միջոցով գլիկոպրոտեին-գլիկոլիպիդային ծածկույթներում α-գլիկոզիդային կապերի հիդրոլիզը հանգեցրել է բերրիության նվազման՝ առանց սերմնաբջջի շարժունակության վրա ազդելու: Հեղինակները ենթադրում են, որ նեյրամինիդազի ազդեցությունը գլիկոկալիքսի վրա խաթարում է սերմնաբջջի կլանումը արգանդ-հեշտոցային միացման վայրում, դրանով իսկ նվազեցնելով բերրիությունը: Նրանց դիտարկումները չեն կարող անտեսել այն հնարավորությունը, որ նեյրամինիդազով բուժումը կարող է նվազեցնել սերմնաբջջի և ձվաբջջի ճանաչումը: Ֆորմանը և Էնգելը10 պարզել են, որ բերրիությունը նվազել է, երբ հավերը սերմնավորվել են ներհեշտոցային եղանակով՝ նեյրամինիդազով մշակված սերմով: Այնուամենայնիվ, նեյրամինիդազով մշակված սերմով արտամարմնային բեղմնավորումը չի ազդել բերրիության վրա՝ համեմատած վերահսկիչ խմբի հավերի հետ: Հեղինակները եզրակացրել են, որ սերմնահեղուկի թաղանթի շուրջ գլիկոպրոտեին-գլիկոլիպիդային ծածկույթի փոփոխությունները նվազեցնում են սերմնահեղուկի բեղմնավորման ունակությունը՝ խաթարելով սերմնահեղուկի կլանումը արգանդ-հեշտոցային միացման վայրում, ինչն էլ իր հերթին մեծացնում է սերմնահեղուկի կորուստը՝ արգանդ-հեշտոցային միացման արագության պատճառով, բայց չի ազդում սերմնահեղուկի և ձվաբջջի ճանաչման վրա։
Հնդկահավերի մոտ Բակստը և Բաուչանը11 SST-ի լուսանցքում հայտնաբերել են փոքր բշտիկներ և թաղանթային բեկորներ և նկատել, որ այդ հատիկներից մի քանիսը միաձուլվել են սերմնահեղուկի թաղանթի հետ: Հեղինակները ենթադրում են, որ այս փոխհարաբերությունները կարող են նպաստել SST-ում սպերմատոզոիդների երկարատև պահպանմանը: Այնուամենայնիվ, հետազոտողները չեն նշել այս մասնիկների աղբյուրը՝ արդյոք դրանք արտազատվում են CCT էպիթելային բջիջների կողմից, արտադրվում և արտազատվում են տղամարդու վերարտադրողական համակարգի կողմից, թե արտադրվում են հենց սպերմատոզոիդների կողմից: Բացի այդ, այս մասնիկները պատասխանատու են ագլյուտինացիայի համար: Գրյուցները և այլք27 հայտնել են, որ էպիդիդիմալ էպիթելային բջիջները արտադրում և արտազատում են որոշակի սպիտակուց, որը անհրաժեշտ է միանցքավոր սերմնային ուղիների ձևավորման համար: Հեղինակները նաև հայտնում են, որ այս խրձերի ցրումը կախված է էպիդիդիմալ սպիտակուցների փոխազդեցությունից: Նիքսոնը և այլք28 պարզել են, որ ադնեքսը արտազատում է սպիտակուց՝ թթվային ցիստեինով հարուստ օստեոնեկտին. SPARC-ը ներգրավված է կարճ կտուց ունեցող էխիդնաների և բադամուկների սերմնահեղուկի փնջերի ձևավորման մեջ: Այս ճառագայթների ցրումը կապված է այս սպիտակուցի կորստի հետ։
Այս ուսումնասիրության մեջ էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով կատարված ուլտրակառուցվածքային վերլուծությունը ցույց տվեց, որ սերմնաբջիջները կպել են խիտ նյութի մեծ քանակության: Ենթադրվում է, որ այս նյութերը պատասխանատու են կպչուն գլխիկների միջև և շուրջը խտացող ագլյուտինացիայի համար, բայց ավելի ցածր կոնցենտրացիաներով պոչի շրջանում: Մենք ենթադրում ենք, որ այս ագլյուտինացնող նյութը արտազատվում է տղամարդու վերարտադրողական համակարգից (մակամորձի կամ սերմնածորան) սերմի հետ միասին, քանի որ սերմնաժայթքման ժամանակ մենք հաճախ տեսնում ենք սերմնահեղուկի անջատում լիմֆայից և սերմնային պլազմայից: Հաղորդվել է, որ երբ թռչնի սերմնաբջիջները անցնում են մակամորձիով և սերմնածորանով, նրանք ենթարկվում են հասունացման հետ կապված փոփոխությունների, որոնք նպաստում են սպիտակուցներ կապելու և պլազմային լեմմայի հետ կապված գլիկոպրոտեիններ ձեռք բերելու նրանց ունակությանը: Այս սպիտակուցների պահպանությունը SST-ում մշտական ​​սերմնաթաղանթների վրա ենթադրում է, որ այս սպիտակուցները կարող են ազդել սերմնաթաղանթի կայունության ձեռքբերման վրա 30 և որոշել նրանց բերրիությունը 31: Ահամմադը և այլք32 հայտնել են, որ արական սեռական համակարգի տարբեր մասերից (ամորձիներից մինչև դիստալ սերմնածորան) ստացված սպերմատոզոիդները հեղուկ պահպանման պայմաններում ցույց են տվել կենսունակության աստիճանական աճ՝ անկախ պահպանման ջերմաստիճանից, իսկ հավերի մոտ կենսունակությունը նույնպես մեծանում է արհեստական ​​սերմնավորումից հետո՝ արգանդափողերում։
Շարկաշի հավի սերմնաբջիջները ունեն տարբեր բնութագրեր և գործառույթներ, քան այլ տեսակներ, ինչպիսիք են էխիդնաները, բադամուկները, անտառային մկները, եղջերու առնետները և ծովախոզուկները: Շարկաշի հավի մոտ սպերմատոզոիդների խրձերի առաջացումը նվազեցրել է նրանց լողի արագությունը՝ համեմատած մեկ սպերմատոզոիդների հետ: Այնուամենայնիվ, այս խրձերը մեծացրել են ռեոլոգիականորեն դրական սպերմատոզոիդների տոկոսը և մեծացրել սպերմատոզոիդների կայունանալու ունակությունը դինամիկ միջավայրում: Այսպիսով, մեր արդյունքները հաստատում են նախորդ ենթադրությունը, որ սպերմատոզոիդների ագլյուտինացիան SST-ում կապված է սպերմատոզոիդների երկարատև պահպանման հետ: Մենք նաև ենթադրում ենք, որ սպերմատոզոիդների խրձեր առաջացնելու հակումը կարող է վերահսկել սպերմատոզոիդների կորստի արագությունը SST-ում, ինչը կարող է փոխել սպերմատոզոիդների մրցակցության արդյունքը: Այս ենթադրության համաձայն, ցածր ագլյուտինացիայի ունակություն ունեցող սպերմատոզոիդները նախ արտազատում են SST-ն, մինչդեռ բարձր ագլյուտինացիայի ունակություն ունեցող սպերմատոզոիդները առաջացնում են սերնդի մեծ մասը: Միաանցքային սպերմատոզոիդների խրձերի առաջացումը օգտակար է և ազդում է ծնող-երեխա հարաբերակցության վրա, բայց օգտագործում է այլ մեխանիզմ: Էխիդնաների և բադամկանների մոտ սերմնաբջիջները դասավորված են միմյանց զուգահեռ՝ ճառագայթի առաջ շարժման արագությունը մեծացնելու համար: Էխիդնաների խուրձերը շարժվում են մոտ երեք անգամ ավելի արագ, քան մեկ սերմնաբջիջը: Կարծիք կա, որ էխիդնաների մոտ նման սերմնաբջիջների առաջացումը էվոլյուցիոն հարմարվողականություն է՝ գերիշխանությունը պահպանելու համար, քանի որ էգերը անկանոն սեռական կյանք են վարում և սովորաբար զուգավորվում են մի քանի արուների հետ: Հետևաբար, տարբեր սերմնաժայթքումներից ստացված սերմնաբջիջները կատաղի մրցակցում են ձվաբջջի բեղմնավորման համար:
Շարկասի հավերի ագլյուտինացված սպերմատոզոիդները հեշտ է տեսնել փուլային կոնտրաստային մանրադիտակի միջոցով, ինչը համարվում է առավելություն, քանի որ այն թույլ է տալիս հեշտությամբ ուսումնասիրել սպերմատոզոիդների վարքագիծը in vitro: Սպերմատոզոիդների փնջի առաջացման մեխանիզմը, որը խթանում է շարկասի հավերի վերարտադրությունը, նույնպես տարբերվում է որոշ պլասենտային կաթնասունների մոտ նկատվող մեխանիզմից, որոնք ներկայացնում են համագործակցային սպերմատոզոիդների վարքագիծ, ինչպիսիք են անտառային մկները, որտեղ որոշ սպերմատոզոիդներ հասնում են ձվերին՝ օգնելով այլ ազգականների հասնել և վնասել իրենց ձվերը: ապացուցել ինքներդ ձեզ: անձնուրաց վարքագիծ: Ինքնաբեղմնավորում 34: Սպերմատոզոիդների համագործակցային վարքագծի մեկ այլ օրինակ հայտնաբերվել է եղջերու մկների մոտ, որտեղ սպերմատոզոիդները կարողացել են նույնականացնել և միավորվել գենետիկորեն ամենաշատ ազգակից սպերմատոզոիդների հետ և ձևավորել համագործակցային խմբեր՝ իրենց արագությունը մեծացնելու համար՝ համեմատած անկապ սպերմատոզոիդների հետ35:
Այս ուսումնասիրության արդյունքում ստացված արդյունքները չեն հակասում Ֆոմանի՝ SWS-ում սպերմատոզոիդների երկարատև պահպանման տեսությանը: Հետազոտողները հայտնում են, որ սպերմատոզոիդները շարունակում են շարժվել SST-ն պատող էպիթելային բջիջների հոսքում երկար ժամանակահատվածում, և որոշակի ժամանակահատվածից հետո սպերմատոզոիդների էներգիայի պաշարները սպառվում են, ինչը հանգեցնում է արագության նվազմանը, ինչը թույլ է տալիս դուրս մղել փոքր մոլեկուլային քաշով նյութեր: Սպերմատոզոիդների էներգիան SST-ի լուսանցքից հեղուկի հոսքի հետ արգանդափողի խոռոչում: Այս ուսումնասիրության մեջ մենք նկատեցինք, որ մեկ սպերմատոզոիդի կեսը ցուցաբերում էր հոսող հեղուկների դեմ լողալու ունակություն, և դրանց կպչունությունը խուրձում մեծացնում էր նրանց դրական ռեոլոգիա ցուցաբերելու ունակությունը: Ավելին, մեր տվյալները համապատասխանում են Մացուզակիի և այլոց տվյալներին, որոնք հաղորդել են, որ SST-ում լակտատի սեկրեցիայի աճը կարող է արգելակել մշտական ​​սպերմատոզոիդների շարժունակությունը: Այնուամենայնիվ, մեր արդյունքները նկարագրում են սպերմատոզոիդների շարժունակ կապանների ձևավորումը և դրանց ռեոլոգիական վարքագիծը միկրոալիքի ներսում դինամիկ միջավայրի առկայության դեպքում՝ փորձելով պարզաբանել դրանց վարքագիծը SST-ում: Ապագա հետազոտությունները կարող են կենտրոնանալ ագլյուտինացնող նյութի քիմիական կազմի և ծագման որոշման վրա, ինչը, անկասկած, կօգնի հետազոտողներին մշակել հեղուկ սերմնահեղուկը պահելու և պտղաբերության տևողությունը մեծացնելու նոր եղանակներ։
Ուսումնասիրության շրջանակներում որպես սերմի դոնորներ ընտրվել են տասնհինգ 30 շաբաթական մերկ պարանոցով արու շարկասիներ (հոմոզիգոտ դոմինանտ՝ Na Na): Թռչունները բուծվել են Եգիպտոսի Աշիտի նահանգի Աշիտի համալսարանի Գյուղատնտեսության ֆակուլտետի հետազոտական ​​թռչնաբուծական ֆերմայում: Թռչունները տեղավորվել են առանձին վանդակներում (30 x 40 x 40 սմ), ենթարկվել են լուսային ծրագրի (16 ժամ լույս և 8 ժամ մթություն) և կերակրվել են 160 գ հում սպիտակուց, 2800 կկալ նյութափոխանակվող էներգիա, յուրաքանչյուրը 35 գ կալցիում, 5 գրամ հասանելի ֆոսֆոր մեկ կիլոգրամ սննդակարգի համար:
Տվյալների 36, ​​37 համաձայն, տղամարդկանցից սերմը հավաքվել է որովայնի մերսման միջոցով: 3 օրվա ընթացքում 15 տղամարդկանցից հավաքվել է ընդհանուր առմամբ 45 սերմի նմուշ: Սերմը (n = 15/օր) անմիջապես նոսրացվել է 1:1 (v:v) հարաբերակցությամբ Belsville Poultry Semen Diluent-ով, որը պարունակում է կալիումի դիֆոսֆատ (1.27 գ), մոնոնատրիումի գլուտամատ մոնոհիդրատ (0.867 գ), ֆրուկտոզ (0.5 դ), անջուր նատրիումի ացետատ (0.43 գ), տրիս(հիդրօքսիմեթիլ)ամինոմեթան (0.195 գ), կալիումի ցիտրատ մոնոհիդրատ (0.064 գ), կալիումի մոնոֆոսֆատ (0.065 գ), մագնեզիումի քլորիդ (0.034 գ) և H2O (100 մլ), pH = 7, 5, օսմոլյարություն՝ 333 մՕսմ/կգ38: Նոսրացված սերմի նմուշները նախ հետազոտվել են լուսային մանրադիտակով՝ սերմի լավ որակը (խոնավությունը) ապահովելու համար, այնուհետև պահվել են ջրային բաղնիքում 37°C ջերմաստիճանում մինչև հավաքագրումից հետո կես ժամվա ընթացքում օգտագործելը։
Սերմնաբջիջների կինեմատիկան և ռեոլոգիան նկարագրվում են միկրոհոսքային սարքերի համակարգի միջոցով: Սերմնաբջիջների նմուշները հետագայում նոսրացվել են մինչև 1:40 Բելթսվիլի թռչունների սերմնահեղուկի նոսրացուցիչով, բեռնվել են միկրոհոսքային սարքի մեջ (տե՛ս ստորև), և կինետիկ պարամետրերը որոշվել են հեղուկ միջավայրում սերմնաբջիջների շարժունակության վերաբերյալ միկրոհոսքային բնութագրման համար նախկինում մշակված համակարգչային սերմնահեղուկի վերլուծության (CASA) համակարգի միջոցով (Մեխանիկական ճարտարագիտության ամբիոն, Ճարտարագիտական ​​ֆակուլտետ, Ասյուտի համալսարան, Եգիպտոս): Հավելվածը կարող եք ներբեռնել հետևյալ հասցեով՝ http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39: Չափվել են կորի արագությունը (VCL, μm/s), գծային արագությունը (VSL, μm/s) և միջին հետագծի արագությունը (VAP, μm/s): Սերմնաբջիջների տեսանյութերը նկարահանվել են շրջված Optika XDS-3 ֆազային կոնտրաստային մանրադիտակի միջոցով (40x օբյեկտիվով), որը միացված է Tucson ISH1000 տեսախցիկին՝ 30 կադր/վրկ հաճախականությամբ 3 վայրկյանում: Օգտագործեք CASA ծրագիրը՝ յուրաքանչյուր նմուշի համար առնվազն երեք տարածք և 500 սպերմատոզոիդների հետագիծ ուսումնասիրելու համար: Ձայնագրված տեսանյութը մշակվել է ինքնաշեն CASA ծրագրի միջոցով: CASA հավելվածում շարժունակության սահմանումը հիմնված է սպերմատոզոիդների լողի արագության և հոսքի արագության համեմատության վրա և չի ներառում այլ պարամետրեր, ինչպիսիք են կողքից կողք շարժումը, քանի որ սա ավելի հուսալի է հեղուկի հոսքի դեպքում: Ռեոլոգիական շարժումը նկարագրվում է որպես սպերմատոզոիդների շարժում հեղուկի հոսքի հակառակ ուղղությամբ: Ռեոլոգիական հատկություններ ունեցող սպերմատոզոիդները բաժանվել են շարժուն սպերմատոզոիդների քանակի վրա. հանգստի վիճակում գտնվող և կոնվեկտիվ շարժվող սպերմատոզոիդները բացառվել են հաշվարկից:
Բոլոր օգտագործված քիմիական նյութերը ձեռք են բերվել Elgomhoria Pharmaceuticals-ից (Կահիրե, Եգիպտոս), եթե այլ բան նշված չէ: Սարքը արտադրվել է Էլ-շերիի և այլոց 40 նկարագրության համաձայն՝ որոշ փոփոխություններով: Միկրոալիքները պատրաստելու համար օգտագործված նյութերն են եղել ապակե թիթեղներ (Howard Glass, Worcester, MA), SU-8-25 բացասական ռեզիստ (MicroChem, Newton, CA), դիացետոնի սպիրտ (Sigma Aldrich, Steinheim, Germany) և պոլիացետոն. -184, Dow Corning, Midland, Michigan): Միկրոալիքները պատրաստվում են փափուկ լիտոգրաֆիայի միջոցով: Նախ, բարձր թույլտվությամբ տպիչի վրա (Prismatic, Կահիրե, Եգիպտոս և Pacific Arts and Design, Markham, ON) տպագրվել է թափանցիկ պաշտպանիչ դեմքի դիմակ՝ ցանկալի միկրոալիքային դիզայնով: Հիմնականները պատրաստվել են ապակե թիթեղները որպես հիմք օգտագործելով: Թիթեղները մաքրվել են ացետոնով, իզոպրոպանոլով և ապաիոնացված ջրով, ապա պատվել են SU8-25-ի 20 մկմ շերտով՝ պտտվող ծածկույթով (3000 պտույտ/րոպե, 1 րոպե): Այնուհետև SU-8 շերտերը մեղմորեն չորացվեցին (65°C, 2 րոպե և 95°C, 10 րոպե) և ենթարկվեցին ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման 50 վայրկյան: Հետէքսպոզիցիայի ենթարկված SU-8 շերտերը խաչաձև կապելու համար թխվեց 65°C և 95°C ջերմաստիճաններում 1 րոպե և 4 րոպե, որին հաջորդեց դիացետոնային սպիրտի մշակումը 6.5 րոպե: SU-8 շերտը ավելի ամրացնելու համար վաֆլիները թխվեցին կոշտ եղանակով (200°C, 15 րոպե):
PDMS-ը պատրաստվել է մոնոմերը և կարծրացուցիչը 10:1 քաշային հարաբերակցությամբ խառնելով, այնուհետև գազազերծվել է վակուումային չորացուցիչում և լցվել SU-8-ի հիմնական շրջանակի վրա: PDMS-ը չորացվել է ջեռոցում (120°C, 30 րոպե), այնուհետև ալիքները կտրվել են, առանձնացվել գլխավորից և անցքավորվել՝ միկրոալիքի մուտքի և ելքի մոտ խողովակները միացնելու համար: Վերջապես, PDMS միկրոալիքները մշտապես ամրացվել են մանրադիտակի սլայդներին՝ օգտագործելով դյուրակիր կորոնա պրոցեսոր (Electro-Technic Products, Չիկագո, Իլինոյս), ինչպես նկարագրված է այլուր: Այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործված միկրոալիքի չափսերն են՝ 200 մկմ × 20 մկմ (Լայնություն × Բարձրություն) և 3.6 սմ երկարություն:
Միկրոալիքի ներսում հիդրոստատիկ ճնշման հետևանքով առաջացած հեղուկի հոսքը ապահովվում է՝ մուտքային ջրամբարում հեղուկի մակարդակը պահպանելով ելքային ջրամբարի բարձրության տարբերությունից Δh39 վերև (Նկ. 1):
որտեղ f-ը շփման գործակիցն է, որը սահմանվում է որպես f = C/Re՝ ուղղանկյուն ջրանցքում լամինար հոսքի համար, որտեղ C-ն հաստատուն է՝ կախված ջրանցքի կողմերի հարաբերակցությունից, L-ը՝ միկրոջանցքի երկարությունը, Vav-ը՝ միկրոջանցքի ներսում միջին արագությունը, Dh-ը՝ ջրանցքի հիդրավլիկ տրամագիծը, g-ը՝ ձգողականության արագացումը։ Այս հավասարումն օգտագործելով՝ ջրանցքի միջին արագությունը կարելի է հաշվարկել հետևյալ հավասարման միջոցով՝