Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рақмет. Сіз пайдаланып отырған браузер нұсқасында CSS қолдауы шектеулі. Ең жақсы тәжірибе алу үшін жаңартылған браузерді пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer бағдарламасында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Сонымен қатар, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін сайтты стильдер мен JavaScriptсіз көрсетеміз.
Құстардың құнарлылығы олардың шәует сақтау түтікшелерінде (ШСТ) ұзақ уақыт бойы жеткілікті мөлшерде тіршілік ететін шәует сақтау қабілетіне байланысты. Сперматозоидтардың ШСТ-ға кіруі, орналасуы және шығуының нақты механизмі әлі де даулы болып қала береді. Шаркаси тауықтарының шәуеті агглютинацияға жоғары бейімділік көрсетті, көптеген жасушалары бар жылжымалы жіп тәрізді шоғырларды түзді. Мөлдір емес жатыр түтігінде сперматозоидтардың қозғалғыштығы мен мінез-құлқын бақылау қиындығына байланысты, біз сперматозоидтардың агглютинациясы мен қозғалғыштығын зерттеу үшін сперматозоидтарға ұқсас микроканалды көлденең қимасы бар микрофлюидті құрылғыны қолдандық. Бұл зерттеуде сперматозоидтардың қалай пайда болатыны, олардың қалай қозғалатыны және олардың ШСТ-да шәуеттің тұруын ұзартудағы ықтимал рөлі талқыланады. Біз сұйықтық ағыны микрофлюидті канал ішінде гидростатикалық қысым арқылы пайда болған кезде сперматозоидтардың жылдамдығы мен реологиялық мінез-құлқын зерттедік (ағын жылдамдығы = 33 мкм/с). Сперматозоидтар ағымға қарсы жүзуге бейім (оң реология) және сперматозоид шоғырының жылдамдығы жеке сперматозоидтармен салыстырғанда айтарлықтай төмендейді. Сперматозоид шоғырларының спираль бойымен қозғалатыны және жеке сперматозоидтар көбірек жиналған сайын ұзындығы мен қалыңдығының артатыны байқалды. Сперматозоидтар шоғырларының сұйықтық ағынының жылдамдығы > 33 мкм/с-пен шайылып кетпеу үшін микрофлюидтік каналдардың бүйір қабырғаларына жақындап, жабысып жатқаны байқалды. Сперматозоидтар шоғырларының сұйықтық ағынының жылдамдығы > 33 мкм/с-пен шайылып кетпеу үшін микрофлюидтік каналдардың бүйір қабырғаларына жақындап, жабысып жатқаны байқалды. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюидных каналов, чтобы избежать сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. Сұйықтық ағынының жылдамдығы >33 мкм/с болғанда сперматозоидтардың микрофлюидтік өзектердің бүйір қабырғаларына жақындап, жабысатыны байқалды.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/s 3333 мкм/с 扫过。 Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрожидкостного канала, чтобы избежать сметания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. Сперматозоидтар шоғырларының 33 мкм/с жылдамдықтағы сұйықтық ағынымен шайылып кетпеу үшін микрофлюидті каналдың бүйір қабырғаларына жақындап, жабысатыны байқалды.Сканерлеу және трансмиссиялық электронды микроскопия шәует шоғырларының тығыз материалмен бекітілгенін көрсетті. Алынған деректер Шаркази тауық шәуетінің бірегей қозғалғыштығын, сондай-ақ шәуеттің агглютинациялану және қозғалмалы шоғырларды қалыптастыру қабілетін көрсетеді, бұл шәуеттің SMT-де ұзақ мерзімді сақталуын жақсы түсінуге ықпал етеді.
Адамдарда және көптеген жануарларда ұрықтану үшін сперматозоидтар мен жұмыртқалар ұрықтану орнына дұрыс уақытта келуі керек. Сондықтан жұптасу овуляциядан бұрын немесе сол уақытта болуы керек. Екінші жағынан, иттер сияқты кейбір сүтқоректілер, сондай-ақ жәндіктер, балықтар, бауырымен жорғалаушылар және құстар сияқты сүтқоректі емес түрлер жұмыртқалары ұрықтануға дайын болғанға дейін (асинхронды ұрықтану 1) сперматозоидтарды көбею мүшелерінде ұзақ уақыт сақтайды. Құстар жұмыртқаларды ұрықтандыруға қабілетті сперматозоидтардың тіршілік қабілетін 2-10 апта бойы сақтай алады2.
Бұл құстарды басқа жануарлардан ерекшелендіретін ерекшелік, себебі ол бірнеше апта бойы бір ұрықтандырудан кейін бір мезгілде жұптасу және овуляциясыз ұрықтанудың жоғары ықтималдығын қамтамасыз етеді. Сперматозоидтарды сақтау түтікшесі (SST) деп аталатын негізгі сперматозоидтарды сақтау органы жатыр-қынап түйіспесіндегі ішкі шырышты қатпарларда орналасқан. Бүгінгі күнге дейін сперматозоидтардың сперматозоидтар банкіне кіру, орналасу және шығу механизмдері толық түсінікті емес. Алдыңғы зерттеулерге сүйене отырып, көптеген болжамдар ұсынылды, бірақ олардың ешқайсысы расталмады.
Forman4 сперматозоидтардың SST эпителий жасушаларында орналасқан ақуыз арналары арқылы сұйықтық ағынының бағытына қарсы үздіксіз тербелмелі қозғалыс арқылы SST қуысында орналасуын сақтайды деген болжам жасады (реология). Spermatosupressure SST люменінде ұстау үшін қажетті тұрақты флагеллярлық белсенділікке байланысты АТФ азаяды және қозғалғыштық ақырында сперматозоидтар сұйықтық ағыны арқылы сперматозоидтар банкінен шығарылып, сперматозоидты ұрықтандыру үшін жоғары көтерілетін фаллопиялық түтік арқылы жаңа сапар бастағанға дейін төмендейді. Жұмыртқа (Forman4). Сперматозоидтарды сақтаудың бұл моделі SST эпителий жасушаларында болатын 2, 3 және 9 аквапориндерді иммуноцитохимия арқылы анықтаумен расталады. Бүгінгі күнге дейін тауық шәуетінің реологиясы және оның SST сақтаудағы, қынаптық сперматозоидтарды таңдаудағы және сперматозоидтар бәсекелестігіндегі рөлі бойынша зерттеулер жеткіліксіз. Тауықтарда сперматозоидтар табиғи жұптасудан кейін қынапқа енеді, бірақ жұптасудан көп ұзамай сперматозоидтардың 80%-дан астамы қынаптан шығарылады. Бұл қынаптың құстарда сперматозоидтарды таңдаудың негізгі орны екенін көрсетеді. Сонымен қатар, қынапта ұрықтанған сперматозоидтардың 1%-дан азы SSTs2-ге айналатыны туралы хабарланған. Қынапта балапандарды жасанды ұрықтандыру кезінде SST-ге жететін сперматозоидтар саны ұрықтандырудан кейін 24 сағат ішінде артады. Әзірге бұл процесс кезінде сперматозоидтарды таңдау механизмі түсініксіз, ал сперматозоидтардың қозғалғыштығы SST сперматозоидтарын сіңіруде маңызды рөл атқаруы мүмкін. Жатыр түтіктерінің қалың және мөлдір емес қабырғаларына байланысты құстардың жатыр түтіктеріндегі сперматозоидтардың қозғалғыштығын тікелей бақылау қиын. Сондықтан, ұрықтанғаннан кейін сперматозоидтардың SST-ге қалай ауысатыны туралы негізгі біліміміз жоқ.
Реология жақында сүтқоректілердің жыныс мүшелерінде сперматозоидтардың тасымалдануын бақылайтын маңызды фактор ретінде танылды. Қозғалмалы сперматозоидтардың қарама-қарсы миграциялау қабілетіне сүйене отырып, Заферани және т.б.8 қозғалмалы сперматозоидтарды шәует үлгілерінен пассивті түрде оқшаулау үшін corra микрофлюидтік жүйесін қолданды. Шәуетті сұрыптаудың бұл түрі медициналық бедеулікті емдеу және клиникалық зерттеулер үшін өте маңызды және уақыт пен еңбекті көп қажет ететін және сперматозоидтардың морфологиясы мен құрылымдық тұтастығын бұзуы мүмкін дәстүрлі әдістерге қарағанда артықшылықты. Дегенмен, бүгінгі күнге дейін тауықтардың жыныс мүшелерінен бөлінетін заттардың сперматозоидтардың қозғалғыштығына әсері туралы зерттеулер жүргізілген жоқ.
Сперматозоидтардың SST-де сақталуын қамтамасыз ететін механизмге қарамастан, көптеген зерттеушілер резидент сперматозоидтардың 9, 10 тауықтардың, 2 бөденелердің және 11 күркетауықтардың SST-де бас-аяғына агглютинацияланып, агглютинацияланған сперматозоид шоғырларын түзетінін байқады. Авторлар бұл агглютинация мен SST-де сперматозоидтардың ұзақ уақыт сақталуы арасында байланыс бар деп болжайды.
Тингари мен Лейк12 тауықтың сперматозоидтарды қабылдайтын безіндегі сперматозоидтар арасында күшті байланыс бар екенін хабарлады және құс сперматозоидтары сүтқоректілердің сперматозоидтары сияқты агглютинацияланатынына күмән келтірді. Олардың пікірінше, тамыр деференіндегі сперматозоидтар арасындағы терең байланыстар кішкентай кеңістікте көп мөлшердегі сперматозоидтардың болуынан туындаған стресстен болуы мүмкін.
Жаңа ілінген шыны слайдтардағы сперматозоидтардың мінез-құлқын бағалау кезінде, әсіресе шәует тамшыларының шеттерінде агглютинацияның өтпелі белгілерін байқауға болады. Дегенмен, агглютинация көбінесе үздіксіз қозғалыспен байланысты айналмалы әрекетпен бұзылды, бұл бұл құбылыстың өтпелі сипатын түсіндіреді. Зерттеушілер сонымен қатар сұйылтқыш шәуетке қосылған кезде созылған «жіп тәрізді» жасуша агрегаттары пайда болатынын байқады.
Сперматозоидты имитациялаудың алғашқы әрекеттері ілулі тұрған тамшыдан жұқа сымды алып тастау арқылы жасалды, нәтижесінде шәует тамшысынан ұзынша сперматозоид тәрізді көпіршік шығып тұрды. Сперматозоидтар бірден көпіршіктің ішінде параллель түрде орналасты, бірақ 3D шектеуіне байланысты бүкіл блок тез жоғалып кетті. Сондықтан, сперматозоидтардың агглютинациясын зерттеу үшін сперматозоидтардың қозғалғыштығы мен мінез-құлқын тікелей оқшауланған сперматозоидтарды сақтау түтікшелерінде бақылау қажет, бұл қол жеткізу қиын. Сондықтан, сперматозоидтардың қозғалғыштығы мен агглютинация мінез-құлқын зерттеуді қолдау үшін сперматозоидтарды имитациялайтын құралды жасау қажет. Бриллард және т.б.13 ересек балапандардағы сперматозоидтарды сақтау түтікшелерінің орташа ұзындығы 400-600 мкм болатынын, бірақ кейбір SST-лер 2000 мкм-ге дейін жететінін хабарлады. Меро мен Огасавара14 шәует бездерін үлкейген және үлкеймеген шәует сақтау түтікшелеріне бөлді, екеуінің де ұзындығы (~500 мкм) және мойын ені (~38 мкм) бойынша бірдей болды, бірақ түтікшелердің орташа қуыс диаметрі сәйкесінше 56,6 және 56,6 мкм болды. . , сәйкесінше 11,2 мкм. Ағымдағы зерттеуде біз канал өлшемі 200 мкм × 20 мкм (W × H) болатын микрофлюидтік құрылғыны қолдандық, оның көлденең қимасы күшейтілген SST-ге біршама жақын. Сонымен қатар, біз ағынды сұйықтықтағы шәует қозғалғыштығы мен агглютинация мінез-құлқын зерттедік, бұл SST эпителий жасушалары шығаратын сұйықтық шәуетті қуыста қарсы ағынды (реологиялық) бағытта ұстайды деген Форманның гипотезасына сәйкес келеді.
Бұл зерттеудің мақсаты жатыр түтігіндегі сперматозоидтардың қозғалғыштығын бақылау мәселелерін шешу және динамикалық ортада сперматозоидтардың реологиясы мен мінез-құлқын зерттеудегі қиындықтардан аулақ болу болды. Тауықтың жыныс мүшелеріндегі сперматозоидтардың қозғалғыштығын модельдеу үшін гидростатикалық қысым жасайтын микрофлюидтік құрылғы қолданылды.
Сұйытылған сперматозоидтар үлгісінің бір тамшысы (1:40) микроканалды құрылғыға салынған кезде, сперматозоидтардың екі түрлі қозғалғыштығын анықтауға болады (оқшауланған сперматозоидтар және байланысқан сперматозоидтар). Сонымен қатар, сперматозоидтар ағысқа қарсы жүзуге бейім болды (оң реология; 1, 2 бейне). Шәует шоғырларының жылдамдығы жалғыз шәуеттерге қарағанда төмен болғанымен (p < 0,001), олар оң реотаксия көрсететін шәуеттердің пайызын арттырды (p < 0,001; 2-кесте). Шәует шоғырларының жылдамдығы жалғыз шәуеттерге қарағанда төмен болғанымен (p < 0,001), олар оң реотаксия көрсететін шәуеттердің пайызын арттырды (p < 0,001; 2-кесте). Хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001; таблица). Сперматозоид шоғырларының жылдамдығы жеке сперматозоидтарға қарағанда төмен болғанымен (p < 0,001), олар оң реотаксия көрсететін сперматозоидтардың пайызын арттырды (p < 0,001; 2-кесте).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 显示 阀显示百分比 （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). Шәует шоғырларының жылдамдығы жеке шәует шоғырларына қарағанда төмен болғанымен (p < 0,001), олар оң реологиялық нәтижелермен шәует шоғырларының пайызын арттырды (p < 0,001; 2-кесте).Жеке сперматозоидтар мен шоқтардың оң реологиясы сәйкесінше шамамен 53% және 85% деп бағаланады.
Шаркаси тауықтарының сперматозоидтары эякуляциядан кейін бірден ондаған даралардан тұратын сызықты шоқтар түзетіні байқалды. Бұл шоқтар уақыт өте келе ұзындығы мен қалыңдығы артады және таралғанға дейін бірнеше сағат бойы in vitro күйінде қалуы мүмкін (3-бейне). Бұл жіп тәрізді шоқтар эпидидимистің соңында пайда болатын эхидна сперматозоидтарына ұқсайды. Шаркаши тауығының шәуетінің жиналғаннан кейін бір минуттан аз уақыт ішінде агглютинацияға және торлы шоқ түзуге бейімділігі жоғары екені анықталды. Бұл сәулелер динамикалық және кез келген жақын қабырғаларға немесе статикалық заттарға жабысып қалуы мүмкін. Шәует шоқтары шәует жасушаларының жылдамдығын төмендетсе де, макроскопиялық тұрғыдан олардың сызықтылығын арттыратыны анық. Шоқтардың ұзындығы шоқтарда жиналған сперматозоидтар санына байланысты өзгереді. Шоқтың екі бөлігі бөлініп алынды: агглютинацияланған сперматозоидтың бос басын қоса алғанда бастапқы бөлігі және құйрығы мен сперматозоидтың бүкіл дистальды ұшын қоса алғанда, соңғы бөлігі. Жоғары жылдамдықты камераны (950 кадр/сек) пайдаланып, шоқтың бастапқы бөлігінде агглютинацияланған сперматозоидтардың бос бастары байқалды, олар тербелмелі қозғалысына байланысты шоқтың қозғалысына жауап береді, қалғандарын спиральды қозғалыспен шоқтың ішіне сүйрейді (4-бейне). Дегенмен, ұзын шоқтарда кейбір бос сперматозоидтар бастарының денеге жабысып, шоқтың соңғы бөлігі шоқты жылжытуға көмектесетін қалақшалар ретінде әрекет ететіні байқалды.
Сұйықтықтың баяу ағынында сперматозоидтар бір-біріне параллель қозғалады, дегенмен, олар ағын жылдамдығы артқан сайын ағынмен шайылып кетпес үшін қабаттасып, қозғалмайтын барлық нәрсеге жабысып қалады. Шоқтар бірнеше сперматозоидтар бір-біріне жақындағанда пайда болады, олар синхронды түрде қозғала бастайды және бір-біріне оралады, содан кейін жабысқақ затқа жабысады. 1 және 2-суреттерде сперматозоидтардың бір-біріне қалай жақындайтыны, құйрықтар бір-біріне оралған кезде түйіспе түзетіні көрсетілген.
Зерттеушілер сперматозоидтардың реологиясын зерттеу үшін микроканалда сұйықтық ағынын жасау үшін гидростатикалық қысым қолданды. Өлшемі 200 мкм × 20 мкм (ені × биіктігі) және ұзындығы 3,6 мкм болатын микроканал пайдаланылды. Ұштарында шприцтер орнатылған контейнерлер арасында микроканалдарды пайдаланыңыз. Каналдарды көрінетін ету үшін тағамдық бояғыштар қолданылды.
Қабырғаға кабельдер мен керек-жарақтарды байлаңыз. Бейнефазалық контрастты микроскоппен түсірілген. Әрбір суретте фазалық контрастты микроскопия және картаға түсіру суреттері көрсетілген. (A) Екі ағын арасындағы байланыс спиральды қозғалысқа байланысты ағынға қарсы тұрады (қызыл көрсеткі). (B) Түтік шоғыры мен канал қабырғасы арасындағы байланыс (қызыл көрсеткілер), сонымен бірге олар басқа екі шоққа қосылады (сары көрсеткілер). (C) Микрофлюидті каналдағы сперматозоид шоғырлары бір-бірімен байланыса бастайды (қызыл көрсеткілер), сперматозоид шоғырларының торын құрайды. (D) Сперматозоид шоғырларының желісінің пайда болуы.
Сұйылтылған сперматозоидтың бір тамшысы микрофлюидтік құрылғыға салынып, ағын пайда болған кезде, сперматозоид шоғырының ағын бағытына қарсы қозғалатыны байқалды. Шоғырлар микроканалдардың қабырғаларына тығыз орналасады, ал шоғырлар бастапқы бөлігіндегі бос бастар оларға тығыз орналасады (5-бейне). Олар сондай-ақ ағынның сүйреп кетуіне қарсы тұру үшін жолындағы кез келген қозғалмайтын бөлшектерге, мысалы, қоқысқа жабысады. Уақыт өте келе бұл шоғырлар басқа жеке сперматозоидтарды және қысқа шоғырлар ұстап қалатын ұзын жіпшелерге айналады (6-бейне). Ағын баяулай бастағанда, сперматозоидтардың ұзын желілері сперматозоидтар желісін құра бастайды (7-бейне; 2-сурет).
Ағынның жоғары жылдамдығында (V > 33 мкм/с), көптеген жеке сперматозоидтарды ұстап, ағынның дрейф күшіне жақсырақ төтеп беру әрекеті ретінде жіпшелердің спиральды қозғалыстары артады. Ағынның жоғары жылдамдығында (V > 33 мкм/с), көптеген жеке сперматозоидтарды ұстап, ағынның дрейф күшіне жақсырақ төтеп беру әрекеті ретінде жіпшелердің спиральды қозғалыстары артады. При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) спиралевидные движения нитей усиливаются, поскольку они пытаются поймать множество отдельных сперматозоидов, образующих пучки, которые лучше противостоят дрейфуюю. Жоғары ағын жылдамдығында (V > 33 мкм/с) жіпшелердің спираль тәрізді қозғалыстары артады, себебі олар ағынның дрейф күшіне жақсы төтеп бере алатын көптеген жеке сперматозоидтарды ұстап алуға тырысады.在高流速(V > 33 мкм/с)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 мкм/с) 时 ， 的 螺旋 运动 增加 ， 以 试图 许多 形成 束 南从而 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 пучки, чтобы лучше сопротивляться силам дрейфа поток. Жоғары ағын жылдамдығында (V > 33 мкм/с), жіпшелердің спираль тәрізді қозғалысы ағынның дрейф күштеріне жақсырақ төтеп беру үшін көптеген жеке сперматозоидтарды ұстап алу әрекетінде артады.Олар сондай-ақ бүйір қабырғаларға микроарналарды бекітуге тырысты.
Сперматозоид шоғырлары жарық микроскопиясы (ЖМ) көмегімен сперматозоид бастарының және бұйра құйрықтардың шоғырлары ретінде анықталды. Әртүрлі агрегаттары бар сперматозоид шоғырлары бұралған бастар және жалауша тәрізді агрегаттар, бірнеше біріккен сперматозоид құйрықтары, құйрыққа бекітілген сперматозоид бастары және иілген ядролары бар сперматозоид бастары бірнеше біріккен ядролар ретінде анықталды. Трансмиссиялық электронды микроскопия (ТЭМ). Сканерлеуші ​​электронды микроскопия (СЭМ) сперматозоид шоғырларының сперматозоид бастарының қабықпен қапталған агрегаттары екенін, ал сперматозоид агрегаттары оралған құйрықтардың бекітілген желісін көрсетті.
Сперматозоидтардың морфологиясы мен ультрақұрылымы, сперматозоид шоғырларының түзілуі жарық микроскопиясы (жартылай кесінді), сканерлеуші ​​электронды микроскопия (SEM) және трансмиссиялық электронды микроскопия (TEM) көмегімен зерттелді, сперматозоидтар акридин қызғылт сарысымен боялды және эпифлуоресценциялық микроскопия арқылы зерттелді.
Акридин қызғылт сары түспен сперматозоидтарды бояу (3B сурет) сперматозоидтар бастарының бір-біріне жабысып, секреторлық материалмен жабылғанын көрсетті, бұл үлкен шоқтардың пайда болуына әкелді (3D сурет). Сперматозоидтар шоғырлары қосылған құйрықтар желісі бар сперматозоидтар агрегаттарынан тұрды (4A-C сурет). Сперматозоидтар шоғырлары бір-біріне жабысып қалған көптеген сперматозоидтардың құйрықтарынан тұрады (4D сурет). Құпиялар (4E,F сурет) сперматозоидтар шоғырларының бастарын жауып тұрды.
Сперматозоид шоғырының қалыптасуы Фазалық контрастты микроскопияны және акридин қызғылт сарысымен боялған сперматозоид жағындыларын қолдану сперматозоидтардың бастарының бір-біріне жабысатынын көрсетті. (A) Ерте сперматозоид шоғырының қалыптасуы сперматозоидтан (ақ шеңбер) және үш сперматозоидтан (сары шеңбер) басталады, спираль құйрықтан басталып, басынан аяқталады. (B) Акридин қызғылт сарысымен боялған сперматозоид жағындысының фотомикрографиясы жабысқақ сперматозоид бастарын көрсетеді (көрсеткілер). Бөліну бас(тар)ды жабады. Үлкейту × 1000. (C) Микрофлюидтік каналда ағынмен тасымалданатын үлкен сәуленің дамуы (950 кадр/с жылдамдықтағы жоғары жылдамдықты камераны пайдалану). (D) Акридин қызғылт сарысымен боялған сперматозоид жағындысының микрографиясы үлкен шоқтарды көрсетеді (көрсеткілер). Үлкейту: ×200.
Акридин қызғылт сарысымен боялған шәует сәулесінің және шәует жағындысының сканерлеуші ​​электронды микрографиясы. (A, B, D, E) - сперматозоидтардың сандық түсті сканерлеуші ​​электронды микрографиясы, ал C және F - құйрық торын орап тұрған бірнеше шәуеттің жабысуын көрсететін акридин қызғылт сарысымен боялған шәует жағындыларының микрографиясы. (AC) Шәует агрегаттары бекітілген құйрықтар желісі ретінде көрсетілген (көрсеткілер). (D) Құйрықты орап тұрған бірнеше шәуеттің (жабысқақ затпен, қызғылт контурмен, көрсеткімен) жабысуы. (E және F) Жабысқақ материалмен жабылған шәует басының агрегаттары (көрсеткіштер). Шәует бірнеше құйын тәрізді құрылымдары бар шоғырларды түзді (F). (C) ×400 және (F) ×200 үлкейту.
Трансмиссиялық электронды микроскопияны қолдана отырып, біз сперматозоид шоқтарының құйрықтары (6A, C сурет), бастары құйрықтарға (6B сурет) немесе бастары құйрықтарға (6D сурет) жалғанғанын анықтадық. Шоқтағы сперматозоидтардың бастары иілген, екі ядролық аймақта орналасқан (6D сурет). Кесілген шоқта сперматозоидтардың екі ядролық аймағы және бірнеше жалауша тәрізді аймақтары бар бұралған басы болған (5A сурет).
Сперматозоидтар шоғырындағы жалғанатын құйрықтарды және сперматозоидтар бастарын байланыстыратын агглютинациялық материалды көрсететін сандық түрлі-түсті электронды микрография. (A) Көптеген сперматозоидтардың бекітілген құйрығы. Құйрықтың портреттік (көрсеткі) және көлденең (көрсеткі) проекцияларда қалай көрінетініне назар аударыңыз. (B) Сперматозоидтың басы (көрсеткі) құйрыққа (көрсеткі) жалғанған. (C) Бірнеше сперматозоидтар құйрығы (көрсеткілер) жалғанған. (D) Агглютинация материалы (AS, көк) төрт сперматозоид басын (күлгін) байланыстырады.
Сканерлеуші ​​электронды микроскопия секрециялармен немесе мембраналармен жабылған сперматозоидтардағы сперматозоидтардың бастарын анықтау үшін қолданылды (6B сурет), бұл сперматозоидтар шоғырларының жасушадан тыс материалмен бекітілгенін көрсетеді. Агглютинацияланған материал сперматозоид басында (медуза басы тәрізді жиынтық; 5B сурет) шоғырланған және дистальды түрде кеңейіп, акридин қызғылт сары түспен боялған кезде флуоресцентті микроскопия кезінде жарқыраған сары көрініс берді (6C сурет). Бұл зат сканерлеуші ​​микроскоп астында айқын көрінеді және байланыстырушы зат болып саналады. Жартылай жұқа кесінділерде (5C сурет) және акридин қызғылт сары түспен боялған сперматозоидтар жағындыларында тығыз орналасқан бастар мен иілген құйрықтар бар сперматозоидтар шоғырлары көрсетілген (5D сурет).
Әртүрлі әдістерді қолдана отырып, сперматозоидтар бастары мен бүктелген құйрықтардың агрегациясын көрсететін әртүрлі фотомикрографтар. (A) Екі бөліктен тұратын ядросы (көк) және бірнеше жалауша тәрізді бөліктері (жасыл) бар оралған сперматозоид басын көрсететін сперматозоид шоғырының көлденең қималы сандық түсті беру электронды микрографиясы. (B) Жабылған сияқты көрінетін медуза тәрізді сперматозоидтар бастарының шоғырын (көрсеткілер) көрсететін сандық түсті сканерлеу электронды микрографиясы. (C) Агрегацияланған сперматозоидтар бастарын (көрсеткілер) және бұралған құйрықтарды (көрсеткілер) көрсететін жартылай жұқа кесінді. (D) Сперматозоидтар бастарының агрегациясын (көрсеткілер) және бұралған жабысқақ құйрықтарды (көрсеткілер) көрсететін акридин қызғылт сары түспен боялған сперматозоид жағындысының микрографиясы. Сперматозоидтың басын жабысқақ зат (S) жауып тұратынын ескеріңіз. (D) × 1000 үлкейту.
Трансмиссиялық электронды микроскопияны қолдану арқылы (7А-сурет), акридин қызғылт сарысымен боялған және флуоресцентті микроскопияны қолдану арқылы зерттелген сперматозоидтар жағындыларымен расталғандай, сперматозоидтар бастарының бұралғандығы және ядроларының спираль пішінді екендігі де байқалды (7B-сурет).
(A) Сандық түсті беру электронды микроскопы және (B) Акридин қызғылт сары түспен боялған шәует жағындысы, онда шиыршық бастар және шәует бастары мен құйрықтарының бекітілуі көрсетілген (көрсеткілер). (B) × 1000 үлкейту.
Қызықты жаңалық - Шаркази сперматозоидтары жылжымалы жіпше тәрізді шоғырларды түзу үшін бірігеді. Бұл шоғырлардың қасиеттері олардың SST-де сперматозоидтарды сіңіру және сақтаудағы рөлін түсінуге мүмкіндік береді.
Жұптасқаннан кейін сперматозоидтар қынапқа еніп, қарқынды іріктеу процесінен өтеді, нәтижесінде SST-ге шектеулі ғана сперматозоидтар енеді15,16. Бүгінгі күнге дейін сперматозоидтардың SST-ге кіру және шығу механизмдері түсініксіз. Құс етінде сперматозоидтар SST-те түрге байланысты 2-ден 10 аптаға дейін ұзақ уақыт сақталады6. SST-те сақтау кезіндегі шәуеттің жағдайы туралы даулар әлі де жалғасуда. Олар қозғалыста ма, әлде тыныштықта ма? Басқаша айтқанда, сперматозоидтар SST-те өз орнын қалай ұзақ уақыт сақтайды?
Форман4 SST-тің орналасуы мен шығарылуын сперматозоидтардың қозғалғыштығы тұрғысынан түсіндіруге болатынын айтты. Авторлар сперматозоидтардың SST эпителийі жасаған сұйықтық ағынына қарсы жүзу арқылы өз орнын сақтайды және сперматозоидтардың жылдамдығы энергия жетіспеушілігінен кері қозғала бастаған нүктеден төмен түскенде SST-тен шығарылады деп болжайды. Занибони5 SST эпителий жасушаларының апикальды бөлігінде 2, 3 және 9 аквапориндердің болуын растады, бұл Форманның сперматозоидтарды сақтау моделін жанама түрде қолдауы мүмкін. Ағымдағы зерттеуде біз Шаркаши сперматозоидтарының жартысына жуығы ағынды сұйықтықта оң реологияны көрсететінін және агглютинацияланған сперматозоидтар шоғырларының оң реологияны көрсететін сперматозоидтар санын көбейтетінін, бірақ агглютинация оларды баяулататынын анықтадық. Сперматозоидтардың құстың фаллопиялық түтігі арқылы ұрықтану орнына қалай қозғалатыны толық түсінікті емес. Сүтқоректілерде фолликулярлық сұйықтық хемоаттракті сперматозоидтарды тартады. Дегенмен, хемоаттрактанттар сперматозоидтарды алыс қашықтыққа жақындауға бағыттайды деп есептеледі7. Сондықтан, сперматозоидтардың тасымалдануына басқа механизмдер де жауапты. Сперматозоидтардың жұптасқаннан кейін бөлінетін фаллопиялық түтік сұйықтығына қарсы бағытталу және ағып кету қабілеті тышқандардағы сперматозоидтарды нысанаға алуда маңызды фактор болып табылатыны туралы хабарланған. Паркер 17 сперматозоидтардың құстар мен бауырымен жорғалаушыларда кірпікшелі ағымға қарсы жүзу арқылы жұмыртқа жолдарынан өтетінін айтты. Құстарда эксперименталды түрде дәлелденбесе де, Adolphi18 құс спермасы сүзгі қағазының жолағымен қақпақ пен сырғыма арасында жұқа сұйықтық қабаты жасалған кезде оң нәтиже беретінін алғаш рет анықтады. Реология. Хино мен Янагимачи [19] тышқанның аналық безі-түтік-жатыр кешенін перфузиялық сақинаға орналастырып, фаллопиялық түтіктердегі сұйықтық ағынын көру үшін истмусқа 1 мкл сия енгізді. Олар фаллопиялық түтікте жиырылу мен релаксацияның өте белсенді қозғалысын байқады, онда барлық сия шарлары фаллопиялық түтіктің ампуласына қарай біртіндеп қозғалды. Авторлар сперматозоидтардың көтерілуі және ұрықтануы үшін төменгі жатыр түтіктерінен жоғарғы жатыр түтіктеріне түтік сұйықтығының ағып өтуінің маңыздылығын атап көрсетеді. Brillard20 тауықтар мен күркетауықтарда сперматозоидтар қынап кіреберісінен жатыр-қынап қосылысына белсенді қозғалыс арқылы миграцияланатынын хабарлады, онда олар сақталады. Дегенмен, бұл қозғалыс жатыр-қынап қосылысы мен инфундибулум арасында қажет емес, себебі сперматозоидтар пассивті ығысу арқылы тасымалданады. Осы алдыңғы ұсыныстарды және ағымдағы зерттеуде алынған нәтижелерді біле отырып, сперматозоидтардың жоғары қарай қозғалу қабілеті (реология) іріктеу процесі негізделген қасиеттердің бірі деп болжауға болады. Бұл сперматозоидтардың қынап арқылы өтуін және олардың сақтау үшін CCT-ге енуін анықтайды. Forman4 ұсынғандай, бұл сперматозоидтардың белгілі бір уақыт ішінде SST-ге және оның тіршілік ету ортасына ену процесін жеңілдетуі мүмкін, содан кейін олардың жылдамдығы баяулай бастағанда шығуы мүмкін.
Екінші жағынан, Мацузаки мен Сасанами 21 құс сперматозоидтары еркек және аналық жыныс жолдарында қозғалыстың тыныштықтан қозғалысқа ауысатынын айтты. SST-де резидент сперматозоидтарының қозғалысының тежелуі сперматозоидтардың ұзақ сақталуын және SST-ден шыққаннан кейін жасаруын түсіндіру үшін ұсынылды. Гипоксия жағдайында Мацузаки және т.б. 1 SST-де лактаттың жоғары өндірілуі мен бөлінуін хабарлады, бұл резидент сперматозоидтардың қозғалысының тежелуіне әкелуі мүмкін. Бұл жағдайда сперматозоидтар реологиясының маңыздылығы сперматозоидтардың сақталуында емес, оларды таңдауда және сіңіруде көрінеді.
Сперматозоидтардың агглютинация үлгісі SST-те сперматозоидтардың ұзақ сақталу мерзімінің ықтимал түсіндірмесі болып саналады, себебі бұл құстарда сперматозоидтардың сақталуының кең таралған үлгісі2,22,23. Бакст және т.б. 2 көптеген сперматозоидтардың бір-біріне жабысып, фасцикулярлық агрегаттарды түзетінін, ал бөдене CCM-де жеке сперматозоидтардың сирек кездесетінін байқады. Екінші жағынан, Вен және т.б. 24 тауықтардағы SST қуысында шашыраңқы сперматозоидтардың көбірек және сперматозоидтардың аз шоғырланғанын байқады. Осы бақылауларға сүйене отырып, сперматозоидтардың агглютинациясына бейімділік құстар арасында және бір эякуляциядағы сперматозоидтар арасында әртүрлі деп болжауға болады. Сонымен қатар, Ван Крей және т.б. 9 агглютинацияланған сперматозоидтардың кездейсоқ диссоциациясы сперматозоидтардың фаллопиялық түтіктің қуысына біртіндеп енуіне жауап береді деп болжады. Бұл гипотеза бойынша, агглютинация қабілеті төмен сперматозоидтарды алдымен SST-ден шығару керек. Осыған байланысты, сперматозоидтардың агглютинациялану қабілеті лас құстардағы сперматозоидтар бәсекелестігінің нәтижесіне әсер ететін фактор болуы мүмкін. Сонымен қатар, агглютинацияланған сперматозоидтар неғұрлым ұзақ диссоциацияланса, құнарлылық соғұрлым ұзақ сақталады.
Сперматозоидтардың агрегациясы және шоқтарға агрегациясы бірнеше зерттеулерде байқалғанымен2,22,24, олар SST ішіндегі кинематикалық бақылаудың күрделілігіне байланысты егжей-тегжейлі сипатталмаған. In vitro сперматозоидтардың агглютинациясын зерттеуге бірнеше әрекет жасалды. Жұқа сым салбырап тұрған тұқым тамшысынан алынған кезде кең, бірақ өтпелі агрегация байқалды. Бұл тамшыдан шәует безін имитациялайтын созылған көпіршіктің шығып тұруына әкеледі. 3D шектеулері мен тамшылатып кептіру уақытының қысқа болуына байланысты бүкіл блок тез бұзылды9. Ағымдағы зерттеуде Шаркаши тауықтары мен микрофлюидті чиптерді пайдаланып, біз бұл шоқтардың қалай пайда болатынын және олардың қалай қозғалатынын сипаттай алдық. Сперматозоидтар шоғырлары шәует жиналғаннан кейін бірден пайда болды және спираль бойынша қозғалатыны анықталды, бұл ағында болған кезде оң реологияны көрсетеді. Сонымен қатар, макроскопиялық түрде қараған кезде, сперматозоидтар шоғырларының оқшауланған сперматозоидтармен салыстырғанда қозғалғыштығының сызықтықтығын арттыратыны байқалды. Бұл сперматозоидтардың агглютинациясы SST енуіне дейін болуы мүмкін екенін және сперматозоидтардың өндірілуі бұрын айтылғандай (Tingari және Lake12) стресске байланысты шағын аймақпен шектелмейтінін көрсетеді. Буын түзілуі кезінде сперматозоидтар түйін пайда болғанша синхронды түрде жүзеді, содан кейін олардың құйрықтары бір-біріне оралады және сперматозоидтың басы бос қалады, бірақ сперматозоидтың құйрығы мен дистальды бөлігі жабысқақ затпен бір-біріне жабысады. Сондықтан байламның бос басы қозғалысқа жауап береді, байламның қалған бөлігін сүйрейді. Сперматозоид шоқтарының сканерлеуші ​​​​электронды микроскопиясы көптеген жабысқақ материалмен жабылған бекітілген сперматозоид бастарын көрсетті, бұл сперматозоид бастарының демалу шоқтарында бекітілгенін көрсетеді, бұл сақтау орнына (SST) жеткеннен кейін болуы мүмкін.
Шәует жағындысын акридин қызғылт сарысымен бояған кезде, шәует жасушаларының айналасындағы жасушадан тыс жабысқақ материалды флуоресцентті микроскоп арқылы көруге болады. Бұл зат шәует шоғырларының айналадағы кез келген беттерге немесе бөлшектерге жабысып, жабысуына мүмкіндік береді, осылайша олар айналадағы ағынмен бірге ығыспайды. Осылайша, біздің бақылауларымыз сперматозоидтардың адгезиясының қозғалмалы шоғыр түрінде рөлін көрсетеді. Олардың ағысқа қарсы жүзу және жақын беттерге жабысу қабілеті шәуеттің SST-де ұзағырақ қалуына мүмкіндік береді.
Rothschild25 гемоцитометриялық камераны пайдаланып, суспензия тамшысындағы ірі қара мал шәуетінің қалқымалы таралуын зерттеді, микроскоптың тік және көлденең оптикалық осі бар камера арқылы фотомикрографиялар түсірді. Нәтижелер сперматозоидтардың камераның бетіне тартылғанын көрсетті. Авторлар сперматозоидтар мен бет арасында гидродинамикалық өзара әрекеттесулер болуы мүмкін деп болжайды. Мұны, Шаркаши балапан шәуетінің жабысқақ шоқтар түзу қабілетімен қатар, шәуеттің SST қабырғасына жабысып, ұзақ уақыт сақталу ықтималдығын арттыруы мүмкін.
Bccetti мен Afzeliu26 шәует гликокаликсисінің гаметаны тану және агглютинациялау үшін қажет екенін хабарлады. Форман10 құс шәуетін нейраминидазамен өңдеу арқылы гликопротеин-гликолипидті жабындардағы α-гликозидті байланыстардың гидролизі шәует қозғалғыштығына әсер етпестен құнарлылықтың төмендеуіне әкелетінін байқады. Авторлар нейраминидазаның гликокаликске әсері жатыр-қынап түйіспесінде шәуеттің секвестрациясын бұзады, осылайша құнарлылықты төмендетеді деп болжайды. Олардың бақылаулары нейраминидазамен емдеу шәует пен ооциттің танылуын төмендетуі мүмкін екенін ескермеуі мүмкін. Форман мен Энгель10 тауықтарды нейраминидазамен өңделген шәуетпен қынап ішіне ұрықтандырған кезде құнарлылықтың төмендейтінін анықтады. Дегенмен, нейраминидазамен өңделген шәуетпен ЭКҰ бақылау тауықтарымен салыстырғанда құнарлылыққа әсер еткен жоқ. Авторлар сперматозоид қабықшасының айналасындағы гликопротеин-гликолипидті жабынның өзгеруі жатыр-қынап түйіспесінде сперматозоидтардың секвестрленуін бұзу арқылы сперматозоидтардың ұрықтану қабілетін төмендетеді, бұл өз кезегінде жатыр-қынап түйіспесінің жылдамдығына байланысты сперматозоидтардың жоғалуын арттырады, бірақ сперматозоидтар мен жұмыртқа жасушаларын тануға әсер етпейді деген қорытындыға келді.
Күркетауықтарда Бакст пен Баучан 11 SST қуысында ұсақ көпіршіктер мен мембрана фрагменттерін тауып, бұл түйіршіктердің кейбіреулері сперматозоидтар мембранасымен біріккенін байқады. Авторлар бұл байланыстар SST-де сперматозоидтардың ұзақ мерзімді сақталуына ықпал етуі мүмкін деп болжайды. Дегенмен, зерттеушілер бұл бөлшектердің көзін, олардың CCT эпителий жасушаларымен бөлінетінін, ерлердің репродуктивті жүйесімен өндірілетінін немесе сперматозоидтың өзімен өндірілетінін нақтылаған жоқ. Сондай-ақ, бұл бөлшектер агглютинацияға жауапты. Грюцнер және т.б.27 эпидидимальды эпителий жасушалары бір тесікті ұрық жолдарының пайда болуы үшін қажетті арнайы ақуызды өндіріп, бөлетінін хабарлады. Авторлар сонымен қатар бұл шоғырлардың таралуы эпидидимальды ақуыздардың өзара әрекеттесуіне байланысты екенін хабарлайды. Никсон және т.б.28 аднекса ақуызды, қышқыл цистеинге бай остеонектинді бөлетінін анықтады; SPARC қысқа тұмсықты эхидналар мен өрмекшітәрізділерде сперматозоидтар шоғырларының пайда болуына қатысады. Бұл сәулелердің шашырауы осы ақуыздың жоғалуымен байланысты.
Ағымдағы зерттеуде электронды микроскопияны қолданатын ультрақұрылымдық талдау сперматозоидтардың тығыз материалдың көп мөлшеріне жабысқанын көрсетті. Бұл заттар жабысқақ бастардың арасында және айналасында конденсацияланатын, бірақ құйрық аймағында төмен концентрацияда болатын агглютинацияға жауапты деп есептеледі. Біз бұл агглютинациялайтын заттың аталық жыныс жүйесінен (эпидидимис немесе ваз деференс) шәуетпен бірге шығарылатынын болжаймыз, себебі эякуляция кезінде шәуеттің лимфа мен шәует плазмасынан бөлініп жатқанын жиі байқаймыз. Құс сперматозоидтары эпидидимис пен ваз деференс арқылы өткен кезде, олардың ақуыздарды байланыстыру және плазма леммасымен байланысты гликопротеиндерді алу қабілетін қолдайтын жетілуге ​​байланысты өзгерістерге ұшырайтыны туралы хабарланған. Бұл ақуыздардың SST-дегі тұрақты сперматозоид мембраналарында сақталуы бұл ақуыздардың сперматозоид мембранасының тұрақтылығын алуға 30 әсер етуі және олардың құнарлылығын анықтауы мүмкін екенін көрсетеді 31. Ахмад және т.б.32 аталық жыныс жүйесінің әртүрлі бөліктерінен (ата бездерінен дистальды вас деференске дейін) алынған сперматозоидтардың сақтау температурасына қарамастан, сұйықтықты сақтау жағдайында тіршілік ету қабілетінің біртіндеп артатынын және тауықтардың тіршілік қабілеті жасанды ұрықтандырудан кейін жатыр түтіктерінде де артатынын хабарлады.
Шаркаши тауығының шәует шоқтарының эхидналар, өрмекшітәрізділер, орман тышқандары, бұғы егеуқұйрықтары және теңіз шошқалары сияқты басқа түрлерге қарағанда өзгеше сипаттамалары мен функциялары бар. Шаркаси тауықтарында шәует шоқтарының пайда болуы олардың жүзу жылдамдығын жалғыз шәуеттерге қарағанда төмендетті. Дегенмен, бұл шоқтар реологиялық тұрғыдан оң шәуеттердің пайызын арттырды және шәуеттердің динамикалық ортада тұрақтану қабілетін арттырды. Осылайша, біздің нәтижелеріміз SST-дегі шәуеттердің агглютинациясы шәуеттердің ұзақ мерзімді сақталуымен байланысты деген алдыңғы болжамды растайды. Біз сондай-ақ шәуеттердің шоқтардың пайда болуына бейімділігі SST-дегі шәуеттердің жоғалу жылдамдығын бақылауы мүмкін, бұл шәует бәсекелестігінің нәтижесін өзгертуі мүмкін деген болжам жасаймыз. Бұл болжамға сәйкес, агглютинация қабілеті төмен шәует алдымен SST шығарады, ал агглютинация қабілеті жоғары шәует ұрпақтың көп бөлігін береді. Бір тесікті шәует шоқтарының пайда болуы пайдалы және ата-ана мен баланың арақатынасына әсер етеді, бірақ басқа механизмді қолданады. Эхидналар мен өрмекшітәрізділерде сперматозоидтар бір-біріне параллель орналасқан, бұл шоқтың алға жылжу жылдамдығын арттырады. Эхидна шоғырлары жеке сперматозоидтарға қарағанда шамамен үш есе жылдам қозғалады. Эхидналарда мұндай сперматозоидтар шоғырының пайда болуы үстемдікті сақтауға арналған эволюциялық бейімделу деп саналады, себебі аналықтары бір-бірімен жыныстық қатынасқа түсіп, әдетте бірнеше аталықпен жұптасады. Сондықтан әртүрлі эякуляттардан шыққан сперматозоидтар жұмыртқаны ұрықтандыру үшін қатты бәсекелеседі.
Шаркаси тауықтарының агглютинацияланған сперматозоидтарын фазалық контрастты микроскопияны қолдану арқылы оңай көруге болады, бұл тиімді деп саналады, себебі ол in vitro сперматозоидтардың мінез-құлқын оңай зерттеуге мүмкіндік береді. Шаркаси тауықтарында сперматозоидтардың шоғырлануын ынталандыратын механизм де кейбір плацентарлы сүтқоректілерде, мысалы, ағаш тышқандарында байқалатын механизмнен өзгеше, мұнда кейбір сперматозоидтар жұмыртқаларға жетіп, басқа туыс адамдардың жұмыртқаларына жетіп, оларды зақымдауына көмектеседі. өзін-өзі дәлелдеу үшін. альтруистік мінез-құлық. Өзін-өзі ұрықтандыру 34. Сперматозоидтардағы кооперативті мінез-құлықтың тағы бір мысалы бұғы тышқандарында табылды, онда сперматозоидтар генетикалық тұрғыдан ең жақын сперматозоидтарды анықтап, біріктіріп, туыс емес сперматозоидтармен салыстырғанда жылдамдығын арттыру үшін кооперативті топтар құра алды35.
Бұл зерттеуде алынған нәтижелер Фоманның SWS-те сперматозоидтарды ұзақ уақыт сақтау теориясына қайшы келмейді. Зерттеушілер сперматозоидтар SST-ті қаптаған эпителий жасушаларының ағынында ұзақ уақыт бойы қозғала беретінін және белгілі бір уақыттан кейін сперматозоидтардың энергия қоры таусылатынын, нәтижесінде жылдамдықтың төмендеуіне әкелетінін, бұл шағын молекулалық салмақтағы заттардың шығарылуына мүмкіндік беретінін хабарлайды. SST люменінен сұйықтық ағынымен сперматозоидтардың энергиясы Жатыр түтігінің қуысы. Ағымдағы зерттеуде біз жеке сперматозоидтардың жартысы ағынды сұйықтықтарға қарсы жүзу қабілетін көрсеткенін және олардың шоғырдағы адгезиясының оң реологияны көрсету қабілетін арттырғанын байқадық. Сонымен қатар, біздің деректеріміз SST-те лактат секрециясының жоғарылауы резидент сперматозоидтардың қозғалғыштығын тежеуі мүмкін деп хабарлаған Мацузаки және т.б. 1 деректерімен сәйкес келеді. Дегенмен, біздің нәтижелеріміз SST-дегі олардың мінез-құлқын түсіндіру үшін микроканал ішіндегі динамикалық ортада сперматозоидтардың қозғалғыш байламдарының пайда болуын және олардың реологиялық мінез-құлқын сипаттайды. Болашақ зерттеулер агглютинациялаушы агенттің химиялық құрамы мен шығу тегін анықтауға бағытталуы мүмкін, бұл зерттеушілерге сұйық шәуетті сақтаудың және құнарлылық ұзақтығын арттырудың жаңа жолдарын әзірлеуге сөзсіз көмектеседі.
Зерттеу барысында шәует доноры ретінде 30 апталық он бес жалаңаш мойынды еркек шаркаси (гомозиготалы доминант; Na Na) таңдалды. Құстар Египеттегі Ашит губернаторлығының Ашит университетінің Ауыл шаруашылығы факультетінің ғылыми-зерттеу құс фермасында өсірілді. Құстар жеке торларда (30 x 40 x 40 см) ұсталып, жарық бағдарламаға (16 сағат жарық және 8 сағат қараңғылық) ұшыратылып, әрқайсысында 160 г шикі ақуыз, 2800 ккал метаболизденетін энергия, 35 г кальций бар диетамен берілді. Рационның бір килограммына 5 грамм қолжетімді фосфор.
36, 37 деректеріне сәйкес, еркектерден іштің массажы арқылы шәует алынды. 3 күн ішінде 15 ер адамнан барлығы 45 шәует үлгісі алынды. Шәует (n = 15/тәулік) құрамында калий дифосфаты (1,27 г), мононатрий глутаматы моногидраты (0,867 г), фруктоза (0,5 күн) сусыз натрий ацетаты (0,43 г), трис(гидроксиметил)аминометан (0,195 г), калий цитраты моногидраты (0,064 г), калий монофосфаты (0,065 г), магний хлориді (0,034 г) және H2O (100 мл) бар Belsville Poultry Semen сұйылтқышымен 1:1 (көлем:көлем) қатынасында дереу сұйылтылды, рН = 7,5, осмолярлық 333 мОсм/кг38. Сұйытылған шәует үлгілері алдымен шәует сапасының (ылғалдылығының) жақсы екеніне көз жеткізу үшін жарық микроскопымен тексерілді, содан кейін жиналғаннан кейін жарты сағат ішінде пайдаланылғанға дейін 37°C температурада су моншасында сақталды.
Сперматозоидтардың кинематикасы мен реологиясы микрофлюидтік құрылғылар жүйесін пайдаланып сипатталған. Шәует үлгілері Белтсвилл құс шәуетінің сұйылтқышында 1:40 қатынасына дейін сұйылтылып, микрофлюидтік құрылғыға салынды (төменде қараңыз), ал кинетикалық параметрлер микрофлюидтік сипаттама үшін бұрын жасалған компьютерленген шәует талдауы (CASA) жүйесін пайдаланып анықталды. Сұйық ортадағы сперматозоидтардың қозғалғыштығы туралы (Механикалық инженерия кафедрасы, Инженерия факультеті, Ассиут университеті, Египет). Плагинді мына жерден жүктеп алуға болады: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39. Қисық жылдамдық (VCL, μm/s), сызықтық жылдамдық (VSL, μm/s) және орташа траектория жылдамдығы (VAP, μm/s) өлшенді. Сперматозоидтардың бейнелері Tucson ISH1000 камерасына 30 кадр/с жылдамдықпен 3 секунд бойы қосылған инверттелген Optika XDS-3 фазалық контрастты микроскоп (40x объективі бар) арқылы түсірілді. CASA бағдарламалық жасақтамасын пайдаланып, әрбір үлгіде кемінде үш аймақты және 500 сперматозоид траекториясын зерттеңіз. Жазылған бейне үйде жасалған CASA көмегімен өңделді. CASA плагиніндегі қозғалғыштықтың анықтамасы сперматозоидтың ағын жылдамдығымен салыстырғандағы жүзу жылдамдығына негізделген және бүйірден бүйірге қозғалыс сияқты басқа параметрлерді қамтымайды, себебі бұл сұйықтық ағынында сенімдірек екені анықталды. Реологиялық қозғалыс сперматозоид жасушаларының сұйықтық ағынының бағытына қарсы қозғалысы ретінде сипатталады. Реологиялық қасиеттері бар сперматозоидтар қозғалғыш сперматозоидтар санына бөлінді; тыныштықта болған және конвективті түрде қозғалатын сперматозоидтар санаудан шығарылды.
Қолданылған барлық химиялық заттар, егер басқаша көрсетілмесе, Elgomhoria Pharmaceuticals (Каир, Египет) компаниясынан алынған. Құрылғы El-sherry және т.б. 40 сипаттағандай, кейбір модификациялармен жасалған. Микроарналарды жасау үшін пайдаланылған материалдарға шыны пластиналар (Howard Glass, Worcester, MA), SU-8-25 теріс төзімділігі (MicroChem, Newton, CA), диацетон спирті (Sigma Aldrich, Steinheim, Германия) және полиацетон кірді. -184, Dow Corning, Midland, Michigan). Микроарналар жұмсақ литографияны қолдану арқылы жасалады. Алдымен, қажетті микроарна дизайны бар мөлдір қорғаныс бет маскасы жоғары ажыратымдылықтағы принтерге басылды (Prismatic, Cairo, Egypt and Pacific Arts and Design, Markham, ON). Шеберлер субстрат ретінде шыны пластиналарды пайдаланып жасалды. Пластиналар ацетонда, изопропанолда және деиондалған суда тазартылып, содан кейін 20 мкм SU8-25 қабатымен айналмалы жабынмен жабылды (3000 айн/мин, 1 мин). Содан кейін SU-8 қабаттары ақырын кептірілді (65°C, 2 мин және 95°C, 10 мин) және 50 секунд бойы ультракүлгін сәулеленуге ұшырады. Ашық SU-8 қабаттарын өзара байланыстыру үшін экспозициядан кейін 65°C және 95°C температурада 1 мин және 4 мин пісіріңіз, содан кейін диацетон спиртінде 6,5 мин пісіріңіз. SU-8 қабатын одан әрі қатайту үшін вафлилерді қатты пісіріңіз (200°C, 15 мин).
PDMS мономер мен қатайтқышты 10:1 салмақ қатынасында араластыру арқылы дайындалды, содан кейін вакуумдық эксикаторда газсыздандырылып, SU-8 негізгі рамасына құйылды. PDMS пеште (120°C, 30 мин) қатайтылды, содан кейін арналар кесіліп, негізгіден бөлініп, түтіктерді микроарнаның кірісі мен шығысына бекіту үшін тесілді. Соңында, PDMS микроарналары басқа жерде сипатталғандай, портативті корона процессорын (Electro-Technic Products, Чикаго, Иллинойс) пайдаланып микроскоп слайдтарына тұрақты түрде бекітілді. Бұл зерттеуде қолданылған микроарнаның өлшемі 200 мкм × 20 мкм (ені × биіктігі) және ұзындығы 3,6 см.
Микроканал ішіндегі гидростатикалық қысыммен туындаған сұйықтық ағыны кіріс резервуарындағы сұйықтық деңгейін шығыс резервуарындағы Δh39 биіктік айырмашылығынан жоғары ұстап тұру арқылы жүзеге асырылады (1-сурет).
мұндағы f – үйкеліс коэффициенті, тікбұрышты арнадағы ламинарлық ағын үшін f = C/Re ретінде анықталады, мұндағы C – арнаның арақатынасына байланысты тұрақты шама, L – микроарнаның ұзындығы, Vav – микроарна ішіндегі орташа жылдамдық, Dh – арнаның гидравликалық диаметрі, g – ауырлық күшінің үдеуі. Осы теңдеуді қолдана отырып, арнаның орташа жылдамдығын келесі теңдеуді қолдана отырып есептеуге болады: