Merci fir Äre Besuch op Nature.com. D'Browserversioun, déi Dir benotzt, huet limitéiert CSS-Ënnerstëtzung. Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech, en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten). An der Zwëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, wäerte mir d'Websäit ouni Stiler a JavaScript duerstellen.
D'Fruchtbarkeet vu Vullen hänkt vun hirer Fäegkeet of, genuch liewensfäeg Spermien fir eng verlängert Zäit an de Spermienspäichertubuli (SST) ze späicheren. De geneeë Mechanismus, duerch deen d'Spermien an den SST erakommen, sech dran ophalen a verloossen, bleift kontrovers. D'Spermien vu Sharkasi-Hénger hunn eng héich Tendenz zu Agglutinatioun gewisen, wouduerch mobil filamentéis Bündel mat ville Zellen entstane sinn. Wéinst der Schwieregkeet, d'Motilitéit an d'Verhale vu Spermien an engem opaken Eileiter ze beobachten, hu mir en mikrofluidescht Apparat mat engem Mikrokanal-Querschnitt ähnlech wéi dee vu Spermien benotzt, fir d'Agglutinatioun an d'Motilitéit vu Spermien ze studéieren. Dës Studie diskutéiert, wéi sech Spermienbündel bilden, wéi se sech beweegen, an hir méiglech Roll bei der Verlängerung vun der Spermienresidenz am SST. Mir hunn d'Spermiengeschwindegkeet an d'rheologescht Verhale ënnersicht, wann de Flëssegkeetsfloss an engem mikrofluidesche Kanal duerch hydrostatesche Drock generéiert gouf (Stroumungsquote = 33 µm/s). D'Spermien tendéieren géint d'Stroum ze schwammen (positiv Rheologie) an d'Geschwindegkeet vum Spermienbündel ass am Verglach mat eenzele Spermien däitlech reduzéiert. Et gouf observéiert, datt Spermienbündel sech spiralfërmeg beweegen an u Längt an Déckt zouhuelen, wa méi eenzel Spermien rekrutéiert ginn. Et goufen observéiert, datt Spermienbündel sech un d'Säitewänn vun de mikrofluidesche Kanäl genéieren an un hinnen hänke gehalen hunn, fir ze vermeiden, datt se mat enger Flëssegkeetsgeschwindegkeet vun > 33 µm/s matgerappt ginn. Et goufen observéiert, datt Spermienbündel sech un d'Säitewänn vun de mikrofluidesche Kanäl genéieren an un hinnen hänke gehalen hunn, fir ze vermeiden, datt se mat enger Flëssegkeetsgeschwindegkeet vun > 33 µm/s matgerappt ginn. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюидных, избежать сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. Et gouf observéiert, datt Spermienbündel sech un d'Säitewänn vun de mikrofluidesche Kanäl uknäppen an un hinnen hale bleiwen, fir ze vermeiden, datt se bei Flëssegkeetsduerchflussraten vun >33 µm/s matgerappt ginn.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 sタs33 µm/s 扫过. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются a прилипают к боковым стенкам микрожидкостног, прилипают избежать сметания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. Et gouf observéiert, datt Spermienbündel sech un d'Säitewänn vum mikrofluidesche Kanal uknäppen an un hinnen hale bleiwen, fir ze vermeiden, datt se vum Flëssegkeetsfloss mat >33 µm/s matgerappt ginn.Raster- an Transmissiounselektronemikroskopie huet gewisen, datt d'Spermienbündel vun engem vill dichten Material ënnerstëtzt goufen. Déi kritt Donnéeën demonstréieren déi eenzegaarteg Mobilitéit vun de Sharkazi-Héngerspermatozoen, souwéi d'Fäegkeet vun de Spermatozoen sech ze agglutinéieren a mobil Bündel ze bilden, wat zu engem bessere Verständnis vun der laangfristeger Lagerung vu Spermatozoen an SMT bäidréit.
Fir eng Befruchtung beim Mënsch an de meeschten Déieren z'erreechen, mussen d'Spermien an d'Eeër zum richtegen Zäitpunkt op der Plaz vun der Befruchtung ukommen. Dofir muss d'Paarung virun oder zum Zäitpunkt vum Eisprung stattfannen. Op der anerer Säit späicheren e puer Mamendéieren, wéi Hënn, souwéi Net-Mamendéierenarten, wéi Insekten, Fësch, Reptilien a Vigel, Spermien an hire Fortpflanzungsorganer fir eng verlängert Zäit, bis hir Eeër fir d'Befruchtung prett sinn (asynchron Befruchtung 1 ). Vigel kënnen d'Liewensfäegkeet vu Spermien, déi fäeg sinn Eeër ze befruchten, fir 2-10 Wochen 2 behalen.
Dëst ass eng eenzegaarteg Eegeschaft, déi Vullen vun aneren Déieren ënnerscheet, well se eng héich Wahrscheinlechkeet vun enger Befruchtung no enger eenzeger Inseminatioun fir e puer Wochen ouni gläichzäiteg Paarung an Eisprung bitt. Dat Haaptorgan fir d'Spermien ze späicheren, dat Spermienspäichertubuli (SST) genannt gëtt, läit an de bannenzege Schleimhautfalten um uterovaginalen Iwwergank. Bis haut sinn d'Mechanismen, duerch déi Spermien an d'Spermienbank erakommen, sech ophalen a verloossen, net vollstänneg verstanen. Baséierend op fréiere Studien goufen eng ganz Rëtsch Hypothesen opgestallt, awer keng dovun gouf bestätegt.
Forman4 huet d'Hypothes opgestallt, datt Spermien hiren Openthalt an der SST-Höhl duerch kontinuéierlech oszilléierend Bewegung géint d'Richtung vum Flëssegkeetsfloss duerch Proteinkanäl op SST-Epithelzellen (Rheologie) behalen. ATP gëtt wéinst der konstanter flagellarer Aktivitéit ofgebaut, déi néideg ass fir d'Spermien am SST-Lumen ze halen, an d'Motilitéit hëlt schlussendlech of, bis d'Spermien duerch de Flëssegkeetsfloss aus der Spermienbank erausgefouert ginn an eng nei Rees duerch den opsteigenden Eileiter ufänken, fir d'Spermien ze befruchten. Ee (Forman4). Dëst Modell vun der Spermienspäicherung gëtt duerch d'Detektioun duerch Immunocytochemie vun den Aquaporine 2, 3 an 9 ënnerstëtzt, déi an SST-Epithelzellen präsent sinn. Bis elo feelen et Studien iwwer d'Rheologie vum Pouletsperma a seng Roll bei der SST-Späicherung, der vaginaler Spermienauswiel an dem Spermienkonkurrenz. Bei Pouleten trëtt d'Spermien no der natierlecher Paarung an d'Vagina, awer méi wéi 80% vun de Spermien ginn kuerz no der Paarung aus der Vagina erausgehäit. Dëst weist drop hin, datt d'Vagina déi primär Plaz fir d'Spermienauswiel bei Vigel ass. Zousätzlech gouf bericht, datt manner wéi 1% vun de Spermien, déi an der Vagina befrucht ginn, an SSTs landen2. Bei der künstlecher Befruchtung vu Küken an der Vagina tendéiert d'Zuel vun de Spermien, déi SST erreechen, 24 Stonnen no der Befruchtung ze klammen. Bis elo ass de Mechanismus vun der Spermienauswiel während dësem Prozess net kloer, an d'Spermienmotilitéit kéint eng wichteg Roll bei der Opnam vun SST-Spermien spillen. Wéinst den décke an opake Wänn vun den Eeleiter ass et schwéier, d'Spermienmotilitéit an den Eeleiter vu Vullen direkt ze iwwerwaachen. Dofir feelt et eis u Basiswëssen doriwwer, wéi Spermien no der Befruchtung an SST iwwergoen.
D'Rheologie gouf viru kuerzem als e wichtege Faktor unerkannt, deen den Spermientransport an de Genitalien vun de Säugetier kontrolléiert. Baséierend op der Fäegkeet vu bewegleche Spermien, géint d'Stréimung ze migréieren, hunn den Zaferani et al.8 e Corra-Mikrofluidsystem benotzt, fir beweglech Spermien passiv aus agespaarte Spermienprouwen ze isoléieren. Dës Zort vu Spermiensortéierung ass essentiell fir d'medizinesch Onfruchtbarkeetsbehandlung an d'klinesch Fuerschung a gëtt géintiwwer traditionelle Methoden bevorzugt, déi zäit- a müheintensiv sinn a kënnen d'Spermienmorphologie an d'strukturell Integritéit a Gefor bréngen. Bis elo goufen awer keng Studien iwwer den Effekt vu Sekretiounen aus de Genitalien vun Hénger op d'Spermienmotilitéit duerchgefouert.
Onofhängeg vum Mechanismus, deen d'Spermien am SST gespäichert hält, hunn vill Fuerscher observéiert, datt resident Spermien am SST vun Hënn 9, 10, Wachtelen 2 an Truthahn 11 Kapp u Kapp agglutinéieren, fir agglutinéiert Spermienbündel ze bilden. D'Auteuren proposéieren, datt et e Lien tëscht dëser Agglutinatioun an der laangfristeger Lagerung vu Spermien am SST gëtt.
Tingari a Lake12 hunn eng staark Verbindung tëscht Spermien an der Spermiendrüs vum Poulet gemellt a gefrot, ob Vullespermien op déiselwecht Aart a Weis agglutinéieren wéi Mamendéierspermien. Si gleewen, datt déi déif Verbindungen tëscht Spermien am Vas deferens op de Stress zréckzeféiere kéinten, deen duerch d'Präsenz vun enger grousser Zuel vu Spermien an engem klenge Raum verursaacht gëtt.
Wann een d'Verhale vu Spermien op frëschen hänkege Glasträger evaluéiert, kënne transient Zeeche vun Agglutinatioun gesi ginn, besonnesch un de Ränner vun den Spermidrëpsen. D'Agglutinatioun gouf awer dacks duerch d'Rotatiounsaktioun gestéiert, déi mat der kontinuéierlecher Bewegung verbonnen ass, wat den transienten Charakter vun dësem Phänomen erkläert. D'Fuerscher hunn och gemierkt, datt wann de Verdënnungsmëttel dem Spermien bäigefüügt gouf, verlängert "fuedemfërmeg" Zellaggregater opgetruede sinn.
Fréier Versich, e Spermien ze imitéieren, goufen ënnerholl, andeems en dënnen Drot vun engem hänkenden Drëps ewechgeholl gouf, wat zu enger verlängerter, spermienaartlecher Vesikel gefouert huet, déi aus dem Spermiendrëps erausstécht. D'Spermien hunn sech direkt parallel an der Vesikel opgestallt, awer déi ganz Eenheet ass wéinst der 3D-Limitatioun séier verschwonnen. Dofir ass et, fir d'Agglutinatioun vu Spermien ze studéieren, néideg, d'Motilitéit an d'Verhale vu Spermien direkt an isoléierte Spermienspäichertubuli ze observéieren, wat schwéier z'erreechen ass. Dofir ass et néideg, en Instrument z'entwéckelen, dat Spermien imitéiert, fir Studien iwwer d'Motilitéit an d'Agglutinatiounsverhalen vu Spermien z'ënnerstëtzen. Brillard et al13 hunn bericht, datt déi duerchschnëttlech Längt vun de Spermienspäichertubuli bei erwuesse Küken 400–600 µm ass, awer e puer SSTe kënne bis zu 2000 µm laang sinn. Mero an Ogasawara14 hunn d'Sammendrüsen a vergréissert an net-vergréissert Spermienspeichertubuli opgedeelt, déi allebéid déiselwecht Längt (~500 µm) an Halsbreet (~38 µm) haten, awer den duerchschnëttleche Lumenduerchmiesser vun den Tubuli war 56,6 respektiv 56,6 µm. . , respektiv 11,2 µm. An der aktueller Studie hu mir en mikrofluidescht Apparat mat enger Kanalgréisst vun 200 µm × 20 µm (B × H) benotzt, deem säi Querschnitt zimmlech no bei deem vum amplifizéierten SST ass. Zousätzlech hu mir d'Motilitéit an d'Agglutinatiounsverhalen vun de Spermien a fléissender Flëssegkeet ënnersicht, wat mat der Hypothese vum Foreman iwwereneestëmmt, datt Flëssegkeet, déi vun SST-Epithelzellen produzéiert gëtt, d'Spermien am Lumen an enger Géigestroumsrichtung (rheologescher) hält.
Zil vun dëser Studie war et, d'Problemer vun der Observatioun vun der Motilitéit vu Spermien an den Eileiter ze iwwerwannen an d'Schwieregkeeten ze vermeiden, déi mat der Studie vun der Rheologie a vum Verhale vu Spermien an engem dynameschen Ëmfeld verbonne sinn. E mikrofluidescht Apparat gouf benotzt, dat hydrostatesche Drock erstellt, fir d'Motilitéit vu Spermien an de Genitalien vun engem Poulet ze simuléieren.
Wéi en Drëps vun enger verdënnter Spermienprouf (1:40) an den Mikrokanal-Apparat gelueden gouf, konnten zwou Aarte vu Spermienmotilitéit identifizéiert ginn (isoléiert Spermien a gebonnen Spermien). Zousätzlech haten d'Spermien eng Tendenz, géint de Stroum ze schwammen (positiv Rheologie; Video 1, 2). Obwuel d'Spermienbündel eng méi niddreg Geschwindegkeet haten wéi déi vun isoléierte Spermien (p < 0,001), hunn si de Prozentsaz vun de Spermien, déi eng positiv Rheotaxis opgewisen hunn, erhéicht (p < 0,001; Tabelle 2). Obwuel d'Spermienbündel eng méi niddreg Geschwindegkeet haten wéi déi vun isoléierte Spermien (p < 0,001), hunn si de Prozentsaz vun de Spermien, déi eng positiv Rheotaxis opgewisen hunn, erhéicht (p < 0,001; Tabelle 2). Хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), ливич сперматозоидов, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001; Tab 2). Obwuel d'Spermatozoen-Bündel eng méi niddreg Geschwindegkeet haten wéi déi vun eenzelne Spermatozoen (p < 0,001), hunn si de Prozentsaz vun de Spermatozoen, déi eng positiv Rheotaxis weisen, erhéicht (p < 0,001; Tabelle 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 昧 显倧 示百分比 （p <0.001； 2。。。。。。）))）))) Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увелитичив сперматозоидов с положительной реологией (p < 0,001; Tabulatioun 2). Obwuel d'Geschwindegkeet vun de Spermienbündel méi niddreg war wéi déi vun eenzelne Spermien (p < 0,001), hunn si de Prozentsaz vun de Spermien mat positiver Rheologie erhéicht (p < 0,001; Tabelle 2).Déi positiv Rheologie fir eenzel Spermien an Tuften gëtt op ongeféier 53% respektiv 85% geschat.
Et gouf observéiert, datt d'Spermien vu Sharkasi-Hénger direkt no der Ejakulatioun linear Bündel bilden, déi aus Dosende vun Individuen bestinn. Dës Büschelen huelen mat der Zäit un Längt an Déckt zou a kënnen e puer Stonnen in vitro bleiwen, ier se sech opléisen (Video 3). Dës filamentéis Bündel si geformt wéi Echidna-Spermien, déi sech um Enn vum Nebenhoden bilden. Et gouf festgestallt, datt Sharkashi-Hénger-Spermien eng héich Tendenz huet, sech ze agglutinéieren an a manner wéi enger Minutt no der Sammlung e netzlecht Bündel ze bilden. Dës Strale si dynamesch a fäeg, un all noostehend Maueren oder statesch Objeten ze pechen. Och wann d'Spermienbündel d'Geschwindegkeet vun de Spermienzellen reduzéieren, ass et kloer, datt se makroskopesch hir Linearitéit erhéijen. D'Längt vun de Bündel variéiert jee no der Unzuel vun de Spermien, déi a Bündel gesammelt ginn. Zwee Deeler vum Bündel goufen isoléiert: den initialen Deel, inklusiv dem fräie Kapp vun der agglutinéierter Spermien, an den terminalen Deel, inklusiv dem Schwanz an dem ganze distalen Enn vun der Spermien. Mat enger High-Speed-Kamera (950 fps) goufen am éischten Deel vum Bündel fräi Käpp vun agglutinéierte Spermien observéiert, déi duerch hir oszilléierend Bewegung fir d'Beweegung vum Bündel verantwortlech sinn, andeems se déi reschtlech mat enger spiralfërmeger Bewegung an de Bündel gezunn hunn (Video 4). Wéi och ëmmer, bei laangen Büschelcher gouf observéiert, datt e puer fräi Spermienkäpp um Kierper gepecht sinn an den terminalen Deel vum Büschel als Lamellen déngen, fir den Büschel ze beweegen.
Wärend engem luese Flëssegkeetsfloss beweege sech d'Spermienbündel parallel zueneen, awer si fänken un sech ze iwwerlappen an un alles ze pechen, wat roueg ass, fir net vum Stroum ewechgespullt ze ginn, wann d'Flossgeschwindegkeet eropgeet. D'Bündel bilden sech, wann eng Handvoll Spermienzellen sech openeen zoukommen, si fänken un, sech synchron ze beweegen a sech ëmeneen ze wéckelen, an dann un eng pechteg Substanz ze pechen. D'Figuren 1 an 2 weisen, wéi d'Spermien sech openeen zoukommen a sou eng Verbindung bilden, wann d'Schwänz sech ëmeneen wéckelen.
D'Fuerscher hunn hydrostatesche Drock ugewannt fir e Flëssegkeetsfloss an engem Mikrokanal ze kreéieren, fir d'Rheologie vun de Spermien ze studéieren. E Mikrokanal mat enger Gréisst vun 200 µm × 20 µm (B × H) an enger Längt vun 3,6 µm gouf benotzt. Mikrokanäl tëscht Behälter mat Sprëtzen un den Enden goufen benotzt. Liewensmëttelfaarf gouf benotzt fir d'Kanäl méi siichtbar ze maachen.
Bind Verbindungskabelen an Accessoiren un d'Mauer. D'Video gouf mat engem Phasenkontrastmikroskop opgeholl. Mat all Bild ginn Phasenkontrastmikroskopie- a Mapping-Biller presentéiert. (A) D'Verbindung tëscht zwéi Stréim widdersetzt sech dem Floss wéinst der spiralfërmeger Bewegung (rout Pfeil). (B) D'Verbindung tëscht dem Röhrenbündel an der Kanalwand (rout Pfeiler), gläichzäiteg si se mat zwéi anere Bündel verbonnen (giel Pfeiler). (C) Spermienbündel am mikrofluidesche Kanal fänken un, sech mateneen ze verbannen (rout Pfeiler a bilden en Netz vu Spermienbündel. (D) Bildung vun engem Netzwierk vu Spermienbündel.
Wéi en Drëps verdënnte Spermien an de mikrofluideschen Apparat gelueden gouf an e Floss entstanen ass, gouf observéiert, wéi de Spermienstrahl géint d'Richtung vum Floss beweegt ass. D'Bündel passen enk un d'Wänn vun de Mikrokanäl, an déi fräi Käpp am initialen Deel vun de Bündel passen enk géint si (Video 5). Si hänken och un all stationär Partikelen op hirem Wee, wéi z. B. Dreck, fir net vum Stroum matgerappt ze ginn. Mat der Zäit ginn dës Büschelcher zu laange Filamenter, déi aner eenzel Spermien a méi kuerz Büschelcher afänken (Video 6). Wann de Floss ufänkt méi lues ze ginn, fänken laang Spermienlinnen un, en Netzwierk vu Spermienlinnen ze bilden (Video 7; Figur 2).
Bei héijer Stréimungsgeschwindegkeet (V > 33 µm/s) ginn d'Spiralbewegunge vun de Fuedem erhéicht, fir ze probéieren, vill eenzel Spermienbündel ze fänken, déi der driftender Kraaft vum Stréimung besser widderstoen. Bei héijer Stréimungsgeschwindegkeet (V > 33 µm/s) ginn d'Spiralbewegunge vun de Fuedem erhéicht, fir ze probéieren, vill eenzel Spermienbündel ze fänken, déi der driftender Kraaft vum Stréimung besser widderstoen. При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) множество отдельных сперматозоидов, образующих пучки, которые лучше противостоят дрейфующих силей. Bei héijen Duerchflussraten (V > 33 µm/s) huelen d'spiralfërmeg Beweegunge vun de Stréng zou, well se probéieren, vill eenzel Spermien ze fänken, wouduerch Bündel bilden, déi besser fäeg sinn, der driftender Kraaft vum Floss widderstoen.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) 时 ， 的 螺旋 运动 增加 ， 以 试图 许多 形成 缾坟 形成 束 在 高 流速从而 更 地 抵抗 的 漂移力。。。。。。。。。… При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/с) спиральное движение нитей увеличивается в попытке зах отдельных сперматозоидов, образующих пучки, чтобы лучше сопротивляться силам дрейфа потока. Bei héijen Duerchflussraten (V > 33 µm/s) erhéicht sech d'spiralfërmeg Beweegung vun de Filamenter, fir ze versichen, vill individuell Spermien ze fänken, déi Bündel bilden, fir den Driftkräfte vum Floss besser widderstoen.Si hunn och probéiert, Mikrokanäl un d'Säitewänn ze befestigen.
Spermienbündel goufen als Cluster vu Spermienkäpp a gekrauselte Schwänz mat Hëllef vu Liichtmikroskopie (LM) identifizéiert. Spermienbündel mat verschiddenen Aggregaten goufen och als verdréit Käpp a flagellar Aggregaten, méifach verschmolzene Spermienschwänz, Spermienkäpp, déi un engem Schwanz befestegt sinn, a Spermienkäpp mat gebéiten Zellkären als méifach verschmolzene Zellkären identifizéiert. Transmissiounselektronemikroskopie (TEM). Rasterelektronemikroskopie (SEM) huet gewisen, datt d'Spermienbündel aus ëmschielte Aggregaten vu Spermienkäpp waren an d'Spermienaggregaten en ugehängte Netzwierk vu gewéckelte Schwänz gewisen hunn.
D'Morphologie an d'Ultrastruktur vu Spermien, d'Bildung vu Spermienbündel goufen mat Liichtmikroskopie (hallef Schnëtt), Rasterelektronemikroskopie (SEM) an Transmissiounselektronemikroskopie (TEM) ënnersicht, Spermienausstricher goufen mat Acridin-Orange gefierft an mat Epifluoreszenzmikroskopie ënnersicht.
D'Färbung vun engem Spermienausstrich mat Acridin-Orange (Fig. 3B) huet gewisen, datt d'Spermienkäpp zesummegepecht a mat sekretoreschem Material bedeckt waren, wat zu der Bildung vu groussen Tuften gefouert huet (Fig. 3D). D'Spermienbündel bestoungen aus Spermienaggregaten mat engem Netzwierk vu befestegten Schwänz (Fig. 4A-C). Spermienbündel bestinn aus de Schwänz vu ville zesummegepechte Spermien (Fig. 4D). Sekretiounen (Fig. 4E,F) hunn d'Käpp vun de Spermienbündel bedeckt.
Bildung vum Spermienbündel Mat Hëllef vu Phasenkontrastmikroskopie a Spermienausstrich, déi mat Acridin-Orange gefierft goufen, gouf gewisen, datt d'Käpp vun de Spermien zesummekleben. (A) Déi fréi Bildung vun de Spermienbüschel fänkt mat engem Spermium (wäisse Krees) an dräi Spermien (giel Krees) un, woubei d'Spiral um Schwanz ufänkt an um Kapp ophält. (B) Photomikrographie vun engem Spermienausstrich, deen mat Acridin-Orange gefierft ass, deen ugehaangen Spermienkäpp weist (Pfeiler). D'Ausfluss bedeckt de Kapp(en). Vergréisserung × 1000. (C) Entwécklung vun engem grousse Stral, deen duerch Floss an engem mikrofluidesche Kanal transportéiert gëtt (mat enger High-Speed-Kamera mat 950 fps). (D) Mikrographie vun engem Spermienausstrich, deen mat Acridin-Orange gefierft ass, deen grouss Büschelcher weist (Pfeiler). Vergréisserung: ×200.
Rasterelektronemikroskopesch Foto vun engem Spermienstrahl an engem Spermienausstrich, deen mat Acridin-Orange gefierft gouf. (A, B, D, E) sinn digital Faarf-Rasterelektronemikroskopesch Fotoe vu Spermien, an C an F sinn Mikroskopesch Fotoe vun Acridin-Orange gefierfte Spermienausstrich, déi d'Befestigung vu verschiddene Spermien weisen, déi de Schwanznetz ëmschléissen. (AC) Spermienaggregate ginn als Netzwierk vu befestegte Schwänz (Pfeiler) gewisen. (D) Adhäsioun vu verschiddene Spermien (mat Haftstoff, rosa Kontur, Pfeil), déi sech ëm de Schwanz ëmschléissen. (E an F) Spermienkappaggregate (Zeiger), déi mat Haftstoff (Zeiger) bedeckt sinn. D'Spermien hunn Bündel mat verschiddene vortexähnleche Strukturen geformt (F). (C) ×400 an (F) ×200 Vergréisserungen.
Mat Hëllef vun der Transmissiounselektronemikroskopie hu mir festgestallt, datt d'Spermienbündel ugeschlossene Schwänz haten (Fig. 6A, C), Käpp, déi un de Schwänz befestegt waren (Fig. 6B) oder Käpp, déi un de Schwänz befestegt waren (Fig. 6D). D'Käpp vun de Spermien am Bündel si gebéit a weisen sech an der Schnëtt zwou Nuklearregiounen (Fig. 6D). Am Schnëttbündel haten d'Spermien e verdréinte Kapp mat zwou Nuklearregiounen a multiple Flagellarregiounen (Fig. 5A).
Digital Faarfelektronemikroskopfoto, déi d'Verbindungsschwänz am Spermienbündel an dat agglutinéierend Material weist, dat d'Spermienkäpp verbënnt. (A) Ugehaangene Schwanz vun enger grousser Zuel vu Spermien. Bedenkt, wéi de Schwanz souwuel a Portrait- (Pfeil) wéi och a Landschafts- (Pfeil) Projektiounen ausgesäit. (B) De Kapp (Pfeil) vun de Spermien ass mam Schwanz (Pfeil) verbonnen. (C) Verschidde Spermienschwänz (Pfeiler) sinn ugehaangen. (D) Agglutinatiounsmaterial (AS, blo) verbënnt véier Spermienkäpp (violett).
Rasterelektronemikroskopie gouf benotzt fir Spermienkäpp a Spermienbündel z'entdecken, déi mat Sekretiounen oder Membranen bedeckt waren (Figur 6B), wat drop hiweist, datt d'Spermienbündel duerch extrazellulärt Material verankert waren. Dat agglutinéiert Material war am Spermienkapp konzentréiert (Quallkapp-ähnlech Assemblage; Fig. 5B) an huet sech distal ausdehnt, wouduerch et ënner der Fluoreszenzmikroskopie e brillant gielt Ausgesinn krut, wann et mat Acridin-Orange gefierft gouf (Fig. 6C). Dës Substanz ass kloer ënner engem Rastermikroskop ze gesinn a gëllt als Bindemittel. Hallefdënn Schnëtter (Fig. 5C) a Spermienausstricher, déi mat Acridin-Orange gefierft goufen, hunn Spermienbündel mat dicht gepackte Käpp a gekrauselte Schwänz gewisen (Fig. 5D).
Verschidde Fotomikroskopfotoen, déi d'Aggregatioun vu Spermienkäpp a gefalteten Schwänz mat verschiddene Methoden weisen. (A) Digital Faarftransmissiounselektronemikroskopfoto vun engem Spermienbündel, deen e gewéckelte Spermienkapp mat engem zweedeelegen Zellkär (blo) a verschiddene flagellare Deeler (gréng) weist. (B) Digital Faarfrasterelektronemikroskopfoto, déi e Koup vu Quallen-änleche Spermienkäpp (Pfeiler) weist, déi bedeckt schéngen. (C) Hallefdënnen Schnëtt, deen aggregéiert Spermienkäpp (Pfeiler) a gekrauselt Schwänz (Pfeiler) weist. (D) Mikroskopfoto vun engem Spermienausstrich, deen mat Acridin-Orange gefierft ass, deen Aggregater vu Spermienkäpp (Pfeiler) a gekrauselt, ugehäuft Schwänz (Pfeiler) weist. Et ass ze bemierken, datt eng klebrig Substanz (S) de Kapp vum Spermien bedeckt. (D) × 1000 Vergréisserung.
Mat Hëllef vun der Transmissiounselektronemikroskopie (Fig. 7A) gouf och festgestallt, datt d'Spermienkäpp verdréit waren an d'Käre eng spiralfërmeg Form haten, wéi duerch Spermienausstricher bestätegt goufen, déi mat Acridin-Orange gefierft a mat Fluoreszenzmikroskopie ënnersicht goufen (Fig. 7B).
(A) Digital Faarftransmissiounselektronemikroskopfoto an (B) mat Acridin-Orange gefierft Spermienausstrich, deen opgewéckelt Käpp an d'Befestigung vu Spermienkäpp a -schwänz weist (Pfeiler). (B) × 1000 Vergréisserung.
Eng interessant Erkenntnis ass, datt d'Spermien vum Sharkazi sech zesummesetzen a mobil filamentéis Bündel bilden. D'Eegeschafte vun dëse Bündel erlaben eis, hir méiglech Roll bei der Absorptioun a Späicherung vu Spermien am SST ze verstoen.
No der Paarung kommen d'Spermien an d'Vagina a maachen engem intensiven Selektiounsprozess duerch, wouduerch nëmmen eng limitéiert Zuel vu Spermien an den SST kommen15,16. Bis haut sinn d'Mechanismen, duerch déi d'Spermien an den SST erakommen an erauskommen, net kloer. Bei Gefligel ginn d'Spermien fir eng verlängert Period vun 2 bis 10 Wochen am SST gelagert, ofhängeg vun der Aart6. Iwwer den Zoustand vum Spermien während der Lagerung am SST gëtt et nach ëmmer eng Kontrovers. Sinn se a Bewegung oder a Rou? An anere Wierder, wéi behalen d'Spermienzellen hir Positioun am SST sou laang?
De Forman4 huet virgeschloen, datt d'Residenz an d'Ejektioun vun SST duerch d'Motilitéit vun de Spermien erkläert kéinte ginn. D'Auteuren stellen d'Hypothes op, datt d'Spermien hir Positioun behalen, andeems se géint de Flëssegkeetsstroum schwammen, deen vum SST-Epithel entsteet, an datt d'Spermien aus dem SST ausgestossen ginn, wann hir Geschwindegkeet ënner de Punkt fällt, op deem se ufänken, sech wéinst Energiemangel zréckzebeweegen. Den Zaniboni5 huet d'Präsenz vun den Aquaporine 2, 3 an 9 am apikalen Deel vun den SST-Epithelzellen bestätegt, wat indirekt de Spermienspäichermodell vum Foreman ënnerstëtze kéint. An der aktueller Studie hu mir festgestallt, datt bal d'Halschent vun de Sharkashi-Spermien eng positiv Rheologie an der fléissender Flëssegkeet weisen, an datt agglutinéiert Spermienbündel d'Zuel vun de Spermien erhéijen, déi eng positiv Rheologie weisen, obwuel d'Agglutinatioun se verlangsamt. Wéi d'Spermienzellen duerch d'Eeleider vum Vugel erop op d'Plaz vun der Befruchtung reesen, ass net vollstänneg verstanen. Bei Mamendéieren zitt d'follikulär Flëssegkeet d'Spermien chemoattraktiv un. Wéi och ëmmer, et gëtt ugeholl, datt Chemoattraktanten d'Spermien op laang Distanzen leeden7. Dofir sinn aner Mechanismen fir den Transport vu Spermien verantwortlech. D'Fäegkeet vu Spermien, sech géint d'Flëssegkeet vum Eeleider ze orientéieren a fléissen, déi no der Paarung fräigesat gëtt, gouf als e wichtege Faktor bei der Zilsetzung vu Spermien bei Mais gemellt. Parker17 huet virgeschloen, datt Spermien d'Eeleider duerchschwammen, andeems se géint de Ziliarstroum bei Vigel a Reptilien schwammen. Och wann et net experimentell bei Vigel nogewisen gouf, war den Adolphi18 den Éischten, deen festgestallt huet, datt Vigelspermien positiv Resultater ginn, wann eng dënn Flëssegkeetsschicht tëscht engem Deckglas an engem Objektträger mat engem Sträif Filterpabeier erstallt gëtt. Rheologie. Hino an Yanagimachi [19] hunn e Maus-Eeleider-Gebärmutter-Komplex an e Perfusiounsring placéiert an 1 µl Tënt an den Isthmus injizéiert, fir de Flëssegkeetsfloss an den Eeleider ze visualiséieren. Si hunn eng ganz aktiv Bewegung vu Kontraktioun an Entspanung am Eeleider bemierkt, bei där all d'Tëntekugelen sech stänneg Richtung Ampulla vum Eeleider beweegt hunn. D'Auteuren ënnersträichen d'Wichtegkeet vum Floss vun der Eileiterflëssegkeet vun den ënneschten an déi iewescht Eileiter fir den Opstig an d'Befruchtung vun de Spermien. Brillard20 huet bericht, datt bei Hënn an Truthahn d'Spermien duerch aktiv Bewegung vum Vaginalengang, wou se gelagert ginn, bis bei d'utero-vaginal Verbindung, wou se gelagert ginn, migréieren. Dës Bewegung ass awer net tëscht der uterovaginaler Verbindung an dem Infundibulum erfuerderlech, well d'Spermien duerch passiv Verdrängung transportéiert ginn. Mat dëse fréiere Empfehlungen an de Resultater aus der aktueller Studie kann een dovun ausgoen, datt d'Fäegkeet vu Spermien, sech no uewen ze beweegen (Rheologie), eng vun den Eegeschafte ass, op deenen de Selektiounsprozess baséiert. Dëst bestëmmt de Passage vu Spermien duerch d'Vagina an hiren Entrée an de CCT fir d'Lagerung. Wéi de Forman4 virgeschloen huet, kéint dëst och de Prozess vun der Erantrëttung vun de Spermien an den SST an säin Habitat fir eng Zäit erliichteren an dann erausgoen, wann hir Geschwindegkeet ufänkt ze verlangsamen.
Op der anerer Säit hunn de Matsuzaki an de Sasanami21 virgeschloen, datt Vullespermatozoen Motilitéitsännerungen vun Dormanz zu Motilitéit an de männlechen a weibleche Fortpflanzungstrakte maachen. D'Inhibitioun vun der residenter Spermienmotilitéit am SST gouf proposéiert als Erklärung fir déi laang Lagerungszäit vu Spermien an duerno d'Verjéngung nodeems se den SST verlooss hunn. Ënner hypoxesche Konditiounen hunn de Matsuzaki et al.1 eng héich Produktioun a Fräisetzung vu Laktat am SST gemellt, wat zu enger Hemmung vun der residenter Spermienmotilitéit féiere kann. An dësem Fall spigelt sech d'Wichtegkeet vun der Spermienrheologie an der Auswiel an Absorptioun vu Spermien erëm, a net an hirer Lagerung.
D'Agglutinatiounsmuster vun de Spermien gëllt als plausibel Erklärung fir déi laang Lagerzäit vu Spermien am SST, well dëst e gemeinsamt Muster vun der Spermienretentioun bei Gefligel ass2,22,23. Bakst et al.2 hunn observéiert, datt déi meescht Spermien unenee gehale sinn, faszikulär Aggregaten geformt hunn, an eenzel Spermien goufen rar am Wachtel-CCM fonnt. Op der anerer Säit hunn Wen et al.24 méi verstreet Spermien a manner Spermienbüschelcher am SST-Lumen bei Hénger observéiert. Baséierend op dësen Observatioune kann een dovun ausgoen, datt d'Neigung zur Spermienagglutinatioun tëscht Vullen an tëscht Spermien am selwechten Ejakulat ënnerscheet. Zousätzlech hunn de Van Krey et al.9 virgeschloen, datt déi zoufälleg Dissoziatioun vun agglutinéierte Spermien fir déi graduell Pénétratioun vu Spermien an de Lumen vum Eileiter verantwortlech ass. No dëser Hypothese sollten Spermien mat enger méi niddreger Agglutinatiounskapazitéit als éischt aus dem SST erausgedréckt ginn. An dësem Kontext kéint d'Fäegkeet vu Spermien ze agglutinéieren e Faktor sinn, deen den Ausgang vun der Spermienkonkurrenz bei dreckege Vullen beaflosst. Zousätzlech, wat méi laang déi agglutinéiert Spermien sech dissoziéieren, wat méi laang d'Fruchtbarkeet erhale bleift.
Obwuel d'Aggregatioun vu Spermien an d'Aggregatioun a Bündel a verschiddene Studien2,22,24 observéiert goufen, goufen se wéinst der Komplexitéit vun hirer kinematescher Observatioun am SST net am Detail beschriwwen. Et goufen e puer Versich gemaach, d'Aggglutinatioun vu Spermien in vitro ze studéieren. Eng extensiv awer transient Aggregatioun gouf observéiert, wéi den dënnen Drot aus dem hänkege Somendrëps ewechgeholl gouf. Dëst féiert dozou, datt eng verlängert Blos aus dem Drëps erausstécht, déi d'Someindrüs imitéiert. Wéinst 3D-Aschränkungen a kuerzen Drëpsdréchnungszäiten ass de ganze Block séier a Verfall geroden9. An der aktueller Studie konnten mir mat Sharkashi-Hénger a mikrofluidesche Chips beschreiwen, wéi dës Büschelcher sech bilden a wéi se sech beweegen. Spermienbündel hunn sech direkt no der Spermiensammlung geformt a sech a Spiralform beweegt, wat eng positiv Rheologie weist, wa se am Floss präsent sinn. Ausserdeem gouf observéiert, datt Spermienbündel, wa se makroskopesch gekuckt ginn, d'Linearitéit vun der Motilitéit am Verglach mat isoléierte Spermien erhéijen. Dëst weist drop hin, datt d'Spermienagglutinatioun virun der SST-Penetratioun optriede kann an datt d'Spermienproduktioun net wéinst Stress op e klenge Beräich limitéiert ass, wéi virdru scho proposéiert (Tingari a Lake12). Wärend der Büschelbildung schwammen d'Spermien synchron, bis se eng Verbindung bilden, dann wéckelen hir Schwänz sech ëmeneen an de Kapp vum Spermien bleift fräi, awer de Schwanz an den distalen Deel vum Spermien bleiwen mat enger klebriger Substanz zesummen. Dofir ass de fräie Kapp vum Ligament fir d'Bewegung verantwortlech a zitt de Rescht vum Ligament mat. D'Rasterelektronemikroskopie vun de Spermienbündel huet ugehaangen Spermienkäpp gewisen, déi mat vill klebrigem Material bedeckt waren, wat drop hiweist, datt d'Spermienkäpp a Rouebündel ugehaangen waren, wat eventuell nom Erreeche vun der Späicherplaz (SST) geschitt ass.
Wann e Spermienausstrich mat Acridin-Orange gefierft gëtt, kann extrazellulärt Klebstoff ronderëm d'Spermienzellen ënner engem Fluoreszenzmikroskop gesi ginn. Dës Substanz erlaabt et de Spermienbündel sech un all Ëmgéigendflächen oder Partikelen ze hale fir net mam Ëmgéigendstroum ze fléissen. Dofir weisen eis Observatioune d'Roll vun der Adhäsioun vun de Spermien a Form vu mobile Bündel. Hir Fäegkeet géint d'Stréimung ze schwammen an un noostehenden Uewerflächen ze hänken, erlaabt et de Spermien méi laang am SST ze bleiwen.
De Rothschild25 huet eng Hämocytometriekamera benotzt fir d'Schwebverdeelung vu Rëndsperma an engem Drëps Suspension ze studéieren, andeems hien Mikroskopfotoe mat enger Kamera mat souwuel vertikaler wéi och horizontaler optescher Achs vum Mikroskop gemaach huet. D'Resultater hunn gewisen, datt d'Spermien vun der Uewerfläch vun der Kammer ugezunn goufen. D'Auteuren suggeréieren, datt et hydrodynamesch Interaktiounen tëscht de Spermien an der Uewerfläch kéint ginn. Wann een dëst berécksiichtegt, zesumme mat der Fäegkeet vum Sharkashi-Kükensperma fir plakeg Büschelcher ze bilden, kéint et d'Wahrscheinlechkeet erhéijen, datt de Sperma un der SST-Wand hält a fir laang Zäit gelagert gëtt.
Bccetti an Afzeliu26 hunn bericht, datt de Glykokalyx vum Spermien fir d'Erkennung an d'Agglutinatioun vu Gameten noutwendeg ass. Forman10 huet observéiert, datt d'Hydrolyse vun α-Glykosidbindungen a Glykoprotein-Glykolipid-Beschichtungen duerch d'Behandlung vu Vogelsperma mat Neuraminidase zu enger reduzéierter Fruchtbarkeet gefouert huet, ouni datt d'Motilitéit vun de Spermien beaflosst gëtt. D'Auteuren suggeréieren, datt den Effekt vun der Neuraminidase op de Glykokalyx d'Spermiensekwestratioun um utero-vaginalen Iwwergank behënnert, wouduerch d'Fruchtbarkeet reduzéiert gëtt. Hir Observatioune kënnen d'Méiglechkeet net ignoréieren, datt d'Behandlung mat der Neuraminidase d'Erkennung vu Spermien an Eezellen reduzéiere kann. Forman an Engel10 hunn festgestallt, datt d'Fruchtbarkeet reduzéiert gouf, wann Hénger intravaginal mat Sperma, deen mat Neuraminidase behandelt gouf, inseminéiert goufen. Wéi och ëmmer, IVF mat Neuraminidase-behandelte Spermien huet d'Fruchtbarkeet am Verglach mat Kontrollhénger net beaflosst. D'Auteuren hunn de Schluss gezunn, datt Ännerungen an der Glykoprotein-Glykolipid-Beschichtung ronderëm d'Spermienmembran d'Fäegkeet vun de Spermien zur Befruchtung reduzéiert hunn, andeems se d'Sequestratioun vu Spermien um utero-vaginalen Iwwergank behënnert hunn, wat dann de Spermienverloscht wéinst der Geschwindegkeet vun der utero-vaginaler Iwwergank erhéicht huet, awer d'Erkennung vu Spermien an Eezellen net beaflosst.
Bei Truthahn hunn de Bakst an de Bauchan 11 kleng Vesikelen a Membranfragmenter am Lumen vum SST fonnt a festgestallt, datt e puer vun dëse Granula mat der Spermienmembran fusionéiert waren. D'Auteuren suggeréieren, datt dës Bezéiungen zu der laangfristeger Lagerung vu Spermien am SST bäidroe kéinten. D'Fuerscher hunn awer net d'Quell vun dëse Partikelen uginn, ob se vun CCT-Epithelzellen ausgeschott ginn, vum männleche Fortpflanzungssystem produzéiert a ausgeschott ginn oder vun de Spermien selwer produzéiert ginn. Ausserdeem sinn dës Partikelen fir d'Agglutinatioun verantwortlech. Grützner et al27 hunn bericht, datt epididymal Epithelzellen e spezifescht Protein produzéieren a sekretéieren, dat fir d'Bildung vun eenzelporegen Samentrakter gebraucht gëtt. D'Auteuren berichten och, datt d'Dispersioun vun dëse Bündel vun der Interaktioun vun epididymalen Proteinen ofhänkt. Nixon et al28 hunn festgestallt, datt d'Adnexa e Protein ausschotten, dat sauert Cystein-räicht Osteonectin; SPARC ass un der Bildung vu Spermienbüschelcher bei kuerzschnabelegen Echidnaen a Platypussen bedeelegt. D'Streuung vun dëse Stralen ass mam Verloscht vun dësem Protein verbonnen.
An der aktueller Studie huet d'Ultrastrukturanalyse mat Hëllef vun der Elektronemikroskopie gewisen, datt d'Spermien un eng grouss Quantitéit un dichtem Material ugepecht hunn. Et gëtt ugeholl, datt dës Substanzen fir d'Agglutinatioun verantwortlech sinn, déi sech tëscht an ëm déi ugepecht Käpp kondenséiert, awer a méi niddrege Konzentratiounen an der Schwanzregioun. Mir huelen un, datt dës agglutinéierend Substanz zesumme mam Spermien aus dem männleche Fortpflanzungssystem (Epididymis oder Vas deferens) ausgeschott gëtt, well mir dacks observéieren, wéi d'Spermien sech während der Ejakulatioun vun der Lymph an dem Samenplasma trennt. Et gouf bericht, datt d'Vullespermien, wa se duerch den Epididymis an de Vas deferens passéieren, Reifungsännerungen duerchlafen, déi hir Fäegkeet ënnerstëtzen, Proteinen ze bannen a Plasma-Lemma-assoziéiert Glykoproteinen z'akzeptéieren. D'Persistenz vun dëse Proteinen op de residente Spermienmembranen am SST seet aus, datt dës Proteinen d'Erfaassung vun der Spermienmembranstabilitéit 30 beaflosse kënnen an hir Fruchtbarkeet 31 bestëmmen. Den Ahammad et al32 hunn bericht, datt Spermien, déi aus verschiddenen Deeler vum männleche Fortpflanzungssystem (vun den Hoden bis zum distale Vas deferens) gewonnen goufen, eng progressiv Erhéijung vun der Viabilitéit ënner flëssege Lagerbedingungen gewisen hunn, onofhängeg vun der Lagertemperatur, an d'Viabilitéit bei Hënnchen och an den Eeleiter no der künstlecher Befruchtung eropgeet.
Sharkashi Poulet-Spermienbüschelen hunn aner Charakteristiken a Funktiounen wéi aner Aarte wéi Echidnaen, Platypussen, Holzmais, Hirschratt a Meerschwäinchen. Bei Sharkasi-Poulet huet d'Bildung vu Spermienbündel hir Schwammgeschwindegkeet am Verglach mat eenzele Spermien reduzéiert. Dës Bündel hunn awer de Prozentsaz vun de rheologesch positiven Spermien erhéicht an d'Fäegkeet vun de Spermien erhéicht, sech an engem dynameschen Ëmfeld ze stabiliséieren. Dofir bestätegen eis Resultater déi fréier Suggestioun, datt d'Spermien-Agglutinatioun bei SST mat enger laangfristeger Spermienlagerung assoziéiert ass. Mir stelle och d'Hypothes op, datt d'Neigung vun de Spermien, Büschelen ze bilden, de Rate vum Spermienverloscht bei SST kontrolléiere kann, wat de Resultat vun der Spermienkonkurrenz verännere kann. No dëser Viraussetzung setzen d'Spermien mat enger gerénger Agglutinatiounskapazitéit als éischt SST fräi, während d'Spermien mat enger héijer Agglutinatiounskapazitéit déi meescht Nokommen produzéieren. D'Bildung vu Spermienbündel mat engem Pore ass virdeelhaft an beaflosst d'Elteren-Kand-Verhältnis, benotzt awer en anere Mechanismus. Bei Echidnen a Platypussen sinn d'Spermien parallel zueneen ubruecht, fir d'Vitesse vum Stral ze erhéijen. Bündel vun Echidnen beweege sech ongeféier dräimol méi séier wéi eenzel Spermien. Et gëtt ugeholl, datt d'Bildung vun esou Spermienbüschelcher bei Echidnen eng evolutiv Adaptatioun ass, fir d'Dominanz z'erhalen, well d'Weibercher promisku sinn a meeschtens mat verschiddene Männercher paaren. Dofir konkurréiere Spermien aus verschiddenen Ejakulaten hefteg ëm d'Befruchtung vum Ee.
Agglutinéiert Spermien vu Sharkasi-Hénger sinn einfach mat Phasenkontrastmikroskopie ze visualiséieren, wat als virdeelhaft ugesi gëtt, well et eng einfach Studie vum Verhale vu Spermien in vitro erméiglecht. De Mechanismus, duerch deen d'Bildung vu Spermienbüschelcher d'Reproduktioun bei Sharkasi-Hénger fördert, ass och anescht wéi dee bei e puer Plazenta-Säugetieren ze gesinn, déi kooperativt Spermienverhalen representéieren, wéi z. B. Holzmais, wou e puer Spermien d'Eeër erreechen an anere verwandte Persounen hëllefen, hir Eeër z'erreechen a beschiedegen. sech selwer ze beweisen. altruistescht Verhalen. Selbstbefruchtung 34. En anert Beispill vu kooperativem Verhalen bei Spermien gouf bei Hirschmais fonnt, wou Spermien fäeg waren, déi genetesch verwandtste Spermien z'identifizéieren a mat hinnen ze kombinéieren a kooperativ Gruppen ze bilden, fir hir Geschwindegkeet am Verglach mat net verwandte Spermien ze erhéijen 35.
D'Resultater, déi an dëser Studie kritt goufen, widderspriechen net der Foman senger Theorie vun der laangfristeger Lagerung vu Spermien am SWS. D'Fuerscher berichten, datt d'Spermienzellen sech weiderhin am Floss vun Epithelzellen beweegen, déi den SST auskleeden, fir eng verlängert Zäit, an no enger gewësser Zäit sinn d'Energiereserven vun de Spermienzellen opgebraucht, wat zu enger Ofsenkung vun der Geschwindegkeet féiert, wat d'Ausdreiwe vu Substanzen mat klengem Molekulargewiicht erméiglecht. D'Energie vun de Spermienzellen mam Floss vun der Flëssegkeet aus dem Lumen vum SST an der Kavitéit vum Eeleider. An der aktueller Studie hu mir observéiert, datt d'Halschent vun den eenzelne Spermien d'Fäegkeet gewisen huet, géint fléissend Flëssegkeeten ze schwammen, an hir Adhäsioun am Bündel huet hir Fäegkeet erhéicht, eng positiv Rheologie ze weisen. Ausserdeem sinn eis Donnéeën am Aklang mat deene vum Matsuzaki et al. 1, déi bericht hunn, datt eng erhéicht Laktatsekretioun am SST d'Motilitéit vun de residente Spermien hemme kann. Eis Resultater beschreiwen awer d'Bildung vu beweegleche Spermienligamenter an hiert rheologescht Verhalen a Präsenz vun engem dynameschen Ëmfeld an engem Mikrokanal, fir hiert Verhalen am SST ze klären. Zukünfteg Fuerschung kéint sech op d'Bestimmung vun der chemescher Zesummesetzung an dem Urspronk vum Agglutinatiounsmëttel konzentréieren, wat de Fuerscher ouni Zweiwel hëllefe wäert, nei Weeër z'entwéckelen, fir flëssege Spermien ze späicheren an d'Dauer vun der Fruchtbarkeet ze erhéijen.
Fofzéng 30 Wochen al männlech Sharkasi ouni Hals (homozygot dominant; NaNa) goufen als Spermienspender an der Studie ausgewielt. D'Vullen goufen op der Fuerschungsgefligelfarm vun der Fakultéit fir Landwirtschaft vun der Ashit Universitéit, Gouvernement Ashit, Ägypten, gezuucht. D'Vullen goufen an eenzelne Käfeg (30 x 40 x 40 cm) ënnerbruecht, engem Liichtprogramm (16 Stonne Liicht an 8 Stonne Däischtert) ënnerworf an hunn eng Ernährung mat 160 g Réiprotein, 2800 kcal metaboliséierbarer Energie, 35 g Kalzium pro Stéck, a 5 Gramm verfügbarem Phosphor pro Kilogramm Ernährung gefiddert.
No den Donnéeën 36, 37 gouf Sperma vu Männercher duerch Bauchmassage gesammelt. Insgesamt goufen 45 Spermaproben vu 15 Männer iwwer 3 Deeg gesammelt. De Sperma (n = 15/Dag) gouf direkt 1:1 (v:v) mat Belsville Poultry Semen Diluent verdënnt, deen Kaliumdiphosphat (1,27 g), Mononatriumglutamatmonohydrat (0,867 g), Fruktose (0,5 d), wasserfrei Natriumacetat (0,43 g), Tris(Hydroxymethyl)aminomethan (0,195 g), Kaliumcitratmonohydrat (0,064 g), Kaliummonophosphat (0,065 g), Magnesiumchlorid (0,034 g) an H2O (100 ml) enthält, pH = 7, 5, Osmolaritéit 333 mOsm/kg38. Verdënnte Spermienprouwen goufen als éischt ënner engem Liichtmikroskop ënnersicht fir eng gutt Spermienqualitéit (Fiichtegkeet) ze garantéieren an duerno an engem Waasserbad bei 37°C gelagert bis se bannent enger hallwer Stonn no der Sammlung benotzt ginn.
D'Kinematik an d'Rheologie vu Spermien ginn mat Hëllef vun engem System vu mikrofluideschen Apparater beschriwwen. Spermienprouwen goufen weider op 1:40 am Beltsville Avian Semen Diluent verdënnt, an e mikrofluidescht Apparat gelueden (kuckt ënnen), an d'kinetesch Parameter goufen mat engem Computerized Semen Analysis (CASA) System bestëmmt, dat virdru fir d'Charakteriséierung vun der Mikrofluidik entwéckelt gouf. Iwwer d'Mobilitéit vu Spermien a flëssege Medien (Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Assiut University, Egypten) gouf erofgelueden. De Plugin kann erofgeluede ginn op: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39. Kurvegeschwindegkeet (VCL, μm/s), linear Geschwindegkeet (VSL, μm/s) an duerchschnëttlech Trajektoriegeschwindegkeet (VAP, μm/s) goufen gemooss. Videoe vu Spermien goufen mat engem invertéierten Optika XDS-3-Phasenkontrastmikroskop (mat 40x Objektiv) opgeholl, dat mat enger Tucson ISH1000 Kamera mat 30 fps fir 3 Sekonnen verbonnen war. Benotzt d'CASA-Software fir op d'mannst dräi Beräicher an 500 Spermienbunnen pro Prouf ze studéieren. Dat opgeholl Video gouf mat engem hausgemaachten CASA veraarbecht. D'Definitioun vun der Motilitéit am CASA-Plug-in baséiert op der Schwammgeschwindegkeet vun de Spermien am Verglach mat der Duerchflussrate a enthält keng aner Parameteren wéi Säit-zu-Säit-Beweegung, well dës sech als méi zouverlässeg beim Flëssegkeetsfloss erwisen huet. Rheologesch Bewegung gëtt als d'Beweegung vu Spermienzellen géint d'Richtung vum Flëssegkeetsfloss beschriwwen. Spermien mat rheologeschen Eegeschafte goufen duerch d'Zuel vun de bewegleche Spermien gedeelt; Spermien, déi a Rou waren, a konvektiv beweeglech Spermien goufen aus der Zuel ausgeschloss.
All Chemikalien, déi benotzt goufen, goufen vun Elgomhoria Pharmaceuticals (Kairo, Ägypten) kritt, ausser et ass anescht uginn. Den Apparat gouf wéi vum El-sherry et al. 40 beschriwwen hiergestallt, mat e puer Modifikatiounen. D'Materialien, déi fir d'Fabrikatioun vun de Mikrokanäl benotzt goufen, waren Glasplacken (Howard Glass, Worcester, MA), SU-8-25 negativ Resist (MicroChem, Newton, CA), Diacetonalkohol (Sigma Aldrich, Steinheim, Däitschland) a Polyaceton. -184, Dow Corning, Midland, Michigan). D'Mikrokanäl gi mat mëller Lithographie hiergestallt. Als éischt gouf eng transparent Schutzgesiichtsmask mam gewënschten Mikrokanaldesign op engem Héichopléisungsdrucker (Prismatic, Cairo, Egypt and Pacific Arts and Design, Markham, ON) gedréckt. D'Master goufe mat Glasplacken als Substrater hiergestallt. D'Placke goufen an Aceton, Isopropanol an deioniséiertem Waasser gereinegt an duerno mat enger 20 µm Schicht SU8-25 duerch Spincoating (3000 rpm, 1 min) beschichtet. D'SU-8 Schichten goufen duerno virsiichteg gedréchent (65 °C, 2 Minutten an 95 °C, 10 Minutten) a fir 50 Sekonnen UV-Stralung ausgesat. No der Beliichtung gouf 1 Minutt an 4 Minutte bei 65 °C an 95 °C gebak, fir déi ausgesat SU-8 Schichten ze vernetzten, gefollegt vun enger Entwécklung an Diacetonalkohol fir 6,5 Minutten. D'Waffele goufe fest gebak (200 °C fir 15 Minutten), fir d'SU-8 Schicht weider ze verstäerken.
PDMS gouf preparéiert andeems de Monomer an den Härter an engem Gewiichtsverhältnis vun 10:1 gemëscht goufen, duerno an engem Vakuumexsikkator entgast an op den SU-8 Haaptframe gegoss gouf. Den PDMS gouf an engem Uewen (120 °C, 30 Minutten) gehärtet, duerno goufen d'Kanäl erausgeschnidden, vum Master getrennt a perforéiert, fir datt d'Réier um Agank an Ausgang vum Mikrokanal befestegt konnte ginn. Schlussendlech goufen d'PDMS-Mikrokanäl permanent un d'Mikroskopträger mat engem portable Corona-Prozessor (Electro-Technic Products, Chicago, IL), wéi soss beschriwwen, befestegt. De Mikrokanal, deen an dëser Studie benotzt gouf, moosst 200 µm × 20 µm (B × H) an ass 3,6 cm laang.
De Flëssegkeetsfloss, deen duerch den hydrostateschen Drock am Mikrokanal induzéiert gëtt, gëtt erreecht andeems de Flëssegkeetsniveau am Inletreservoir iwwer dem Héichtenënnerscheed Δh39 am Auslaafreservoir gehale gëtt (Fig. 1).
wou f de Reibungskoeffizient ass, definéiert als f = C/Re fir laminar Stréimung an engem rechteckege Kanal, wou C eng Konstant ass, déi vum Aspektverhältnis vum Kanal ofhänkt, L d'Längt vum Mikrokanal ass, Vav déi duerchschnëttlech Geschwindegkeet am Mikrokanal ass, Dh den hydrauleschen Duerchmiesser vum Kanal ass, g d'Schwéierkraaftbeschleunigung. Mat dëser Equatioun kann déi duerchschnëttlech Kanalgeschwindegkeet mat der folgender Equatioun berechent ginn: