Новые данные о реотаксисе, агглютинации и формировании пучков сперматозоидов у кур породы Шаркаси на основе исследования in vitro

Том 12 научных докладов, номер статьи: 13003 (2022 г.) Цитировать эту статью

1242 Доступа

6 цитат

Подробности о метриках

Фертильность птиц зависит от их способности сохранять достаточное количество жизнеспособной спермы в течение длительного времени в канальцах для хранения спермы (SST). Точные механизмы входа, пребывания и выхода сперматозоидов из SST до сих пор остаются спорными. Сперма кур Шаркаси проявляла высокую склонность к агглютинации, образуя подвижные нитевидные пучки, состоящие из множества клеток. Поскольку внутри непрозрачного яйцевода трудно наблюдать за подвижностью и поведением сперматозоидов, мы использовали микрофлюидное устройство с поперечным сечением микроканалов, близким к поперечному сечению сперматозоидов, что позволяет изучать агглютинацию сперматозоидов и поведение подвижности. В этом исследовании обсуждается, как формируются пучки сперматозоидов, как они движутся и какую роль они могут играть в продлении пребывания сперматозоидов внутри SST. Мы исследовали скорость сперматозоидов и поведение реотаксиса, когда поток жидкости создавался внутри микрофлюидного канала под действием гидростатического давления (скорость потока = 33 мкм/с). Сперматозоиды имели тенденцию плыть против течения (положительный реотаксис), а пучки сперматозоидов имели значительно меньшую скорость по сравнению с одиночными сперматозоидами. Было замечено, что пучки сперматозоидов плавают по спирали и увеличиваются в длину и толщину по мере набора более одиноких сперматозоидов. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прикрепляются к боковым стенкам микрофлюидных каналов, чтобы избежать их проноса потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия показала, что пучки сперматозоидов поддерживаются обильным плотным веществом. Результаты показывают отчетливую подвижность спермы кур Шаркаси, а также способность сперматозоидов агглютинировать и образовывать подвижные пучки, что обеспечивает лучшее понимание долгосрочного хранения спермы в SST.

Для достижения оплодотворения у людей и большинства животных сперма и яйцеклетка должны достичь места оплодотворения в нужное время. Поэтому совокупление должно происходить до или во время овуляции. С другой стороны, некоторые виды млекопитающих, такие как собаки, и классы немлекопитающих, такие как насекомые, рыбы, рептилии и птицы, хранят сперму в своих репродуктивных органах в течение длительных периодов времени, пока их яйцеклетки не будут готовы к оплодотворению (асинхронное оплодотворение1). ). Птицы способны сохранять жизнеспособную сперму, способную оплодотворить яйцеклетку, в течение периода от 2 до 10 недель2.

Это уникальная особенность, отличающая птиц от других животных, поскольку позволяет обеспечить высокую вероятность оплодотворения после однократного осеменения в течение нескольких недель без необходимости синхронизации спаривания и овуляции. Основной орган хранения спермы, называемый канальцами хранения спермы (SST), расположен во внутренних складках слизистой оболочки маточно-влагалищного соединения3. На сегодняшний день механизмы проникновения, пребывания и эвакуации сперматозоидов из резервуаров спермы до конца не изучены. По данным ранее проведенных исследований, на этот счет выдвигался ряд гипотез, но ни одна из них не подтвердилась.

Forman4 предположил, что сперматозоиды сохраняют свое пребывание в просвете SST за счет непрерывного колебательного движения против направления жидкости, текущей через белковые каналы, расположенные на эпителиальных клетках SST (реотаксис). Из-за постоянной активности жгутиков, необходимой для удержания сперматозоидов внутри просвета SST, АТФ истощается, и подвижность в конечном итоге снижается до тех пор, пока сперматозоиды не выносятся из резервуаров сперматозоидов потоком жидкости, чтобы начать новое путешествие, поднимаясь по яйцеводу для оплодотворения. яйцеклетка (Форман4). Эта модель хранения спермы подтверждается данными, подтверждающими наличие аквапоринов 2, 3 и 9 в эпителии SST с помощью иммуноцитохимии5. На сегодняшний день исследования реотаксиса сперматозоидов у кур и роли, которую он может играть в хранении SST, вагинальном отборе спермы и конкуренции сперматозоидов, отсутствуют. У кур эякулят спермы попадает во влагалище после естественного спаривания; однако более 80% сперматозоидов выходит из влагалища вскоре после совокупления6. Это говорит о том, что влагалище является основным местом отбора сперматозоидов у птиц. Более того, также сообщалось, что менее 1% сперматозоидов, оплодотворенных во влагалище, попадают в SST2. Когда цыплят искусственно осеменяли во влагалище, количество сперматозоидов, достигших SST, имело тенденцию к увеличению через 24 часа после осеменения. До сих пор механизм отбора сперматозоидов в этом процессе неизвестен, и подвижность сперматозоидов может играть важную роль в попадании сперматозоидов в SST4. Непосредственно у птиц контролировать подвижность сперматозоидов в яйцеводе сложно из-за толстой и непрозрачной стенки яйцевода. Поэтому нам не хватает базовых знаний о том, как сперма переносится в SST после оплодотворения.