Сперматозоид – это мужская половая клетка, целью жизнедеятельности которой является оплодотворение половой клетки женского организма. Сперматозоид несёт в себе генетический материал, который в дальнейшем будет участвовать в формировании эмбриона. Количество сперматозоидов, которые попадают в женский организм в результате одной эякуляции, может достигать нескольких миллиардов, а строение каждой половой клетки ориентировано на одну цель: быстрое передвижение к яйцеклетке и её оплодотворение.
Мужская половая клетка не похожа ни на одну другую клетку человеческого организма. Размер тела сперматозоида очень мал – 50-55 мкм, и рассмотреть клетку в составе эякулята можно только с помощью микроскопа.
Активная половая клетка имеет следующее строение:
- Головка. Она имеет вытянутую форму, чуть расширенную у основания, и напоминает плод ягоды клубники. Физиологически головка включает в себя следующие функциональные структуры: ядро – самая важная часть половой клетки содержит в себе генетический материал, а именно 11 пар хромосом, плюс одна X или Y хромосома, определяющая пол будущего ребёнка (женский, если это X-хромосома, и мужской, если это Y-хромосома); акросома или мембранный пузырёк – строением и формой данная составляющая сперматозоида напоминает ядро, в ней формируются специальные вещества-ферменты, которые самопроизвольно выбрасываются при приближении мужской половой клетки в женской, ферменты растворяют защитную оболочку яйцеклетки, что позволяет сперматозоиду проникнуть в её цитоплазму; центросома – напоминает головной мозг, она отдаёт команды хвостовой части сперматозоида и регулируют его движение.
- Шейка. Мягкое соединительное образование, которое расположено между хвостовой частью сперматозоида и головкой. Шейка обеспечивает возможность головки производить наклоны под небольшим углом, что задаёт направление движения мужской гаметы в целом.
- Тело (средняя часть). Здесь проходит ось тела сперматозоида, которая обеспечивает гибкость и подвижность хвостовой части клетки. Также тело содержит в себе митохондрии, которые обеспечивают сперматозоид энергией для совершения движения.
- Хвост. Эта часть мужской клетки состоит из фибрилл, которые, работая на манер винта, обеспечивают мужской гамете движение в необходимую сторону. Форма хвоста с зауженным кончиком обеспечивает сперматозоиду гибкость.
Существует мнение, что сперматозоиды – носители Y-хромосомы (мальчики) более активны, но живут менее суток, в то время как сперматозоиды – носители X-хромосомы (девочки) менее активны, но продолжительность их жизни в среде женского организма может достигать 3-4 суток.
Когда сперма в том или ином количестве попадает в организм женщины, кислая среда влагалища даёт способность двигаться большому количеству сперматозоидов. Их основная функция – движение в сторону яйцеклетки и её оплодотворение.
Но в процессе достижения мужскими гаметами своей цели, происходит жёсткий естественный отбор:
- первый отсев большого количества сперматозоидов происходит ещё во влагалище. Условия внутренней среды женского организма одновременно включает способность мужской половой клетки к движению, но тем не менее в этой среде активно двигаться могут далеко не все «головастики». Только самые подвижные достигнут тела матки;
- далее сперматозоиды движутся от влагалища к яйцеводу по маточным трубам. Длительность перехода соответствует нескольким часам, что, учитывая микроскопичные размеры «головастиков», свидетельствует об огромной скорости их движения. Стоит отметить, что в матричных трубах соблюдается щелочная среда, и сперматозоиды могут «блуждать» там до нескольких дней;
- в расширенной полости в конце маточных труб находится яйцеклетка. Но если она ещё не созрела, сперматозоиды хаотично движутся внутри этой полости до нескольких суток, после чего погибают. При высокой выживаемости сперматозоидов, оплодотворение может пройти через несколько дней после полового акта, при наступлении овуляции;
- при нормальной скорости сперматозоидов, полный путь от влагалища до созревшей яйцеклетки происходит в течение 1-1,5 часов;
- очень важным фактором при оплодотворении яйцеклетки является число сперматозоидов, достигших цели. Их число не должно быть меньше 300 000, так как специального фермента меньшего количества «головастиков» может не хватить для растворения защитной оболочки яйцеклетки. После того как защитный слой полностью или частично повреждён, самый активный и подвижный сперматозоид внедряется в ядро яйцеклетки и образует зиготу.
Многие ошибочно думают, что одну яйцеклетку может оплодотворить большее число сперматозоидов, например, в случае рождения разнояйцовых близнецов или двойняшек. Но на самом деле одну яйцеклетку может оплодотворить только один сперматозоид.
Рождение однояйцевых близнецов является результатом деления оплодотворённой яйцеклетки, а рождение двойняшек (тройняшек и так далее) обусловлено тем, что во время овуляции в женском организме созревает 2 и более яйцеклетки, каждая из которых оплодотворяется одним сперматозоидом.
Созревание половых клеток у мужчин начинается в пубертатный период (период начала полового созревания) и продолжается на протяжении всего репродуктивного периода.
Цикл созревания одной клетки может длиться от 2,5 до 3 месяцев, поэтому можно сделать выводы, что полное обновление сперматического материала происходить приблизительно 4 раза в год.
Процесс созревания мужской гаметы происходит в семенниках, где клетка проходит несколько этапов развития:
- Сперматогоний – первородная мужская половая клетка в результате нескольких стадий митотического деления образует две новые клетки с одинаково полным количеством хромосом. Продукт деления называется сперматоцит.
- Каждый сперматоцит вступает в мейотическое деление, которое происходит в два этапа: разделение набора хромосом пополам и разделение самого сперматоцита на две клетки. Образовавшаяся клетка называется сперматид.
- Сперматиды не подлежат делению, но приходят процесс преобразования в зрелую мужскую половую клетку – сперматозоид.
Данный процесс происходит непрерывно. Когда подходит к завершению созревание одних половых клеток, сразу начинают образовываться новые сперматогонии, и процесс их созревания начинается снова.
Процесс формирования новых сперматозоидов называется сперматогенез, и регулируется гормонами яичек и гипофиза. Пока гаметы находятся в мужском организме, они лишены какой-либо физической активности, но во время эякуляции происходит выброс простатического фермента, который стимулирует активность сперматозоидов.
Важно не количество сперматозоидов, а концентрация активных элементов в эякуляте и максимально возможный процент нормальных форм их тел. Только при таких параметрах сперматозоиды смогут нормально выполнять свои функции.
Факторы, влияющие на созревание сперматозоида
Нормальный процесс созревания сперматозоидов обусловлен в первую очередь оптимальной температурой внутренней среды, а именно 34 °C.
Также нормальное протекание формирования половых клеток зависит от следующих факторов:
- возраст мужчины;
- сфера в деятельности мужчины в условиях повышенной химической опасности;
- наличие хронических заболеваний, а также перенесённые в детстве сложные заболевания;
- пищевые привычки;
- физические нагрузки;
- употребление различных медикаментов;
- наличие вредных привычек.
Совокупность всех этих векторов может выразить клиническую картину, если у мужчины наблюдаются нарушения в процессе спермообразования или низкая эффективность сперматозоидов.
Существует также ряд конкретных факторов, негативно влияющих на сперматогенез:
- избыток тепла (внешнего и внутреннего);
- повышенная температура тела, как симптом вирусных или инфекционных заболеваний;
- частое принятие горячих ванн, посещение бань, саун и парилок;
- стресс, затяжные депрессии;
- влияние химических и токсических веществ;
- облысение;
- нарушения работы сосудистой системы, застой крови в малом тазу;
- перепады артериального давления;
- сидячий образ жизни (в том числе и профессиональная деятельность);
- половые инфекции;
- простатит;
- заболевания щитовидной железы;
- неправильно подобранное нижнее бельё;
- табакокурение;
- употребление алкоголя и наркотических веществ.
Этот перечень далеко не полный, так как заболевания всех внутренних органов и систем органов могут негативно сказаться на процессе сперматогенеза.
Не всегда сперматогенез протекает правильно. В результате у мужчин могут развиваться различные патологии, влияющие на спермообразование и дальнейшее деторождение, при полном сохранении мужского здоровья и сексуальной функции:
- Азооспермия – это патология, при которой в эякуляте отсутствуют сперматозоиды. Данное нарушения сперматогенеза опасно тем, что протекает абсолютно бессимптомно, и выявить проблему можно только лабораторным методом. Если азооспермию не лечить, результатом может быть необратимое бесплодие.
- Акиноспермия – полная неподвижность живых сперматозоидов в эякуляте. Патология может быть вызвана факторами окружающей среды и вредными привычками.
- Аспермия – отсутствие в эякуляте не только сперматозоидов, но и первородных клеток сперматогенеза. Патология вызвана нарушением работы семенников, их закупорки в результате травм или острых воспалительных заболеваний.
- Астенозооспермия – сперматозоиды малоподвижны и скорость их передвижения крайне мала.
- Гемоспермия – появление в эякуляте некоторого количества крови. Причинами данного явления могут быть многочисленные патологии, включая воспалительные заболевания внутренних половых и мочевыводящих органов, онкологию и простатит.
- Гипоспермия (олигоспермия) – уменьшение общего объёма эякулята (менее 2 мл). Причины: гормональная недостаточность, простатит, частый онанизм.
- Некроспермия – сперматозоиды гибнут практически сразу после семяизвержения.
- Пиоспермия – присутствие в эякуляте гноя и неприятного запаха. Причинами могут быть острые инфекции мочевыводящих путей.
- Полиспермия – повышенное количество в эякуляте активных сперматозоидов.
- Тератозооспермия – строение сперматозоида патологичное, неправильная форма или размер. Данное нарушение – частая причина выкидышей и патологий плода.
Диагнозы могут быть смешанными, то есть у одного мужчины может наблюдаться сразу несколько патологий одновременно.
18. Сперма. Строение сперматозоида
Спе́рма семя, эякулят - жидкость (мутная, вязкая, опалесцирующая, светло-серого цвета), выделяемая приэякуляции (семяизвержении) самцами животных, Сперма – смесь спермиев (половых клеток самца) и плазмы (сыворотки).
Сперматозоид - это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи разнополых гамет. Размеры сперматозоида микроскопические: длина этой клетки у человека составляет 50-70 мкм (самые крупные они у тритона - до 500 мкм). Все сперматозоиды несут отрицательный электрический заряд, что препятствует их склеиванию в сперме. Количество сперматозоидов, образующихся у особи мужского пола, всегда колоссально. Например, эякулят здорового мужчины содержит около 200 млн сперматозоидов (жеребец выделяет около 10 млрд сперматозоидов).
Строение сперматозоида По морфологии сперматозоиды резко отличаются от всех других клеток, но все основные органеллы в них имеются. Каждый сперматозоид имеет головку, шейку, промежуточный отдел и хвост в виде жгутика (рис.1). Почти вся головка заполнена ядром, которое несет наследственный материал в виде хроматина. На переднем конце головки (на ее вершине) располагается акросома, которая представляет собой видоизмененный комплекс Гольджи. Здесь происходит образование гиалуронидазы - фермента, который способен расщеплять мукополисахариды оболочек яйцеклетки, что делает возможным проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки. В шейке сперматозоида расположена митохондрия, которая имеет спиральное строение. Она необходима для выработки энергии, которая тратится на активные движения сперматозоида по направлению к яйцеклетке. Большую часть энергии сперматозоид получает в виде фруктозы, которой очень богат эякулят. На границе головки и шейки располагается центриоль. На поперечном срезе жгутика видны 9 пар микротрубочек, еще 2 пары есть в центре. Жгутик является органоидом активного движения. В семенной жидкости мужская гамета развивает скорость, равную 5 см/ч (что применительно к ее размерам примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца). Установлено, что сперматозоиды более устойчивы к воздействию ионизирующей радиации, чем незрелые яйцеклетки.
Установлено, что оболочка сперматозоида имеет специфические рецепторы, которые узнают химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Поэтому сперматозоиды человека способны к направленному движению по направлению к яйцеклетке (это называется положительным хемотаксисом).
При оплодотворении в яйцеклетку проникает только головка сперматозоида, несущая наследственный аппарат, а остальные части остаются снаружи.
19. Сперма. Свойства сперматозоидов
Спе́рма (семя, эякулят - жидкость (мутная, вязкая, опалесцирующая, светло-серого цвета), выделяемая приэякуляции (семяизвержении) самцами животных, Сперма – смесь спермиев (половых клеток самца) и плазмы (сыворотки).
Половые клетки самцов – это жгутиковые клетки, имеющие своеобразную бичевидную форму, с последовательным размещением основных органелл, что позволяет выделить в каждой из них головку, шейку, тело (связующий отдел) и хвостик.
Головка сперматозоида является самой существенной и объемной его частью. У животных с внешним оплодотворением она симметрична, имеет правильную форму (например, у щук – шаровидная). У животных с внутренним оплодотворением форма головки асимметричная, что обеспечивает вращение спермия вокруг продольной оси и прямолинейное поступательное его движение. Так, у сперматозоидов петуха она пиявкообразная, у самца полевой мыши – серповидная, а у представителей сельскохозяйственных млекопитающих головка имеет грушевидную форму, но с уплощенной поверхностью одного края, что в целом придает ей вид ковша.
Многие неблагоприятные воздействия, например, кислая среда при воспалительных процессах в половых путях самки, могут вызвать набухание головки, что приводит к утере способности сперматозоидов к вращению, а следовательно, и к прекращению поступательного прямолинейного движения.
Большая часть головки у сперматозоидов занята ядром, а самая передняя образует головной чехлик с акросомой (acros – верхний, крайний, soma – тело). В акросоме видоизмененный пластинчатой комплекс накапливает ферменты (гиалуронидаза, протеазы), с помощью которых сперматозоиды проходят через вторичные оболочки яйцеклеток к оволемме, чтобы обеспечить оплодотворение. При этом разрушаются межклеточные связи, формируемые гиалуроновой кислотой в лучистом венце, а также гликопротеиды основного вещества прозрачной оболочки.
Позади ядра, в шейке клетки, расположены одна за другой две центриоли центросомы – проксимальная и дистальная. Проксимальная центриоль лежит в цитоплазме свободно, при оплодотворении она вносится в яйцеклетку для образования клеточного центра зиготы. Дистальная связана с осевой нитью, представляющей собой специальную органеллу сперматозоида – сократительный аппарат, которая вырастает из этой центриоли на стадии его формирования.
Состоит осевая нить, как и любая ресничка или жгутик, из 9 периферических дублетов тубулиновых микротрубочек, соединенных короткими динеиновыми мостиками (ручками), и центрального, микротрубочки которого связываются длинными радиальными нитями с определенными периферическими дублетами, что формирует только одну плоскость сокращения самой осевой нити. Это, в свою очередь, обеспечивает биение хвостика тоже в одной только плоскости.
В области тела сперматозоида вокруг осевой нити выстраиваются в виде спирально закрученной цепочки митохондрии (спиральная нить), богатые АТФ. Здесь же скапливаются значительные запасы гликогена. Таким образом формируется энергетический центр половой клетки самца.
В области хвостика цитоплазма быстро убывает, так что в его конечной части осевая нить одета только плазмолеммой.
Величина мужских гамет у представителей разных классов и видов животных колеблется в широких пределах.
Учитывая то обстоятельство, что для организма самки сперматозоиды выступают в роли генетически чужеродных клеток, они подвергаются массированной атаке со стороны ее защитных клеточных и гуморальных факторов, а поэтому вынуждены еще в канале придатка семенника приобретать дополнительную липопротеиновую оболочку за счет секретов эпителиоцитов для маскировки своих антигенов. Здесь же в плазмолемме сперматозоидов создается устойчивый отрицательный ионный потенциал, что обеспечивает их взаимное отталкивание и свободное продвижение вперед против слабого встречного тока жидкости (реотаксис), образующейся за счет усиления секреторной активности генитальных желез самки в эстральную фазу полового цикла.
Скорость движения сперматозоидов составляет 2-5 мм в минуту. Такая скорость позволяет им в течение 6-9 часов достигать передней трети яйцеводов, где и осуществляется оплодотворение.
Для успешности оплодотворения необходимо, чтобы до яйцеклетки дошло, как минимум, несколько десятков тысяч мужских гамет. В пути их большая часть погибает. Поэтому природа проявляет в основном вопросе продолжения жизни необычайную щедрость при общей своей рациональности и скупости. При естественном осеменении во влагалище (коровы, овцы, козы) или в матку (кобылы, свиньи) вводится огромнейшее количество сперматозоидов. Их в одном эякуляте спермы насчитывается:
Мужчины – 300-500 млн., хряк – 40-50 млрд.,
бык – 4-14 млрд., баран – 2-4 млрд.,
жеребец – 3-15 млрд., петух – 0,3-0,4 млрд.
Губительный эффект на сперматозоиды оказывают высокая температура, ультрафиолетовое облучение, кислая среда, соли тяжелых металлов. Неблагоприятное влияние проявляется при воздействии радиационного излучения, алкоголя, никотина, наркотических веществ, антибиотиков и других сильнодействующих лекарственных препаратов. Влияние всех перечисленных факторов надо учитывать при организации процессов воспроизводства, равно как и сроки переживаемости сперматозоидов в половых путях самок:
Крольчих – 8-12 часов, кур – 30-40 дней,
коров – 25-30 часов, женщин – 5-8 дней. овец – 30-36 часов.
Сперматозоид (от др.-греч. σπέρμα (род. п. σπέρματος) - семя, ζωή - жизнь и εἴδος - вид) - мужская половая клетка, мужская гамета, которая служит для оплодотворения женской гаметы, яйцеклетки. Термин используется для обозначения мелких, обычно подвижных гамет у организмов, которым свойственна оогамия. Обычно они значительно меньше яйцеклетки, поскольку не содержат столь значительного количества цитоплазмы и производятся организмом одновременно в значительном количестве. Понятие «сперматозоид» необходимо отличать от понятия «сперма», поскольку последняя состоит из семенной жидкости (в которой содержатся сперматозоиды), а также содержит небольшое количество эпителиальных клеток мочеиспускательного канала.
Открытие сперматозоидов
Строение и функция
Сперматозоид человека - это специализированная клетка, строение которой позволяет ей выполнить свою функцию: преодолеть половые пути женщины и проникнуть в яйцеклетку, чтобы внести в нее генетический материал мужчины. Сперматозоид, сливаясь с яйцеклеткой, оплодотворяет ее. В организме человека сперматозоид является самой маленькой клеткой тела. Общая длина сперматозоида у человека равна приблизительно 55 мкм. Головка составляет приблизительно 5,0 мкм в длину, 3,5 мкм в ширину и 2,5 мкм в высоту, средний участок и хвостик - соответственно, приблизительно 4,5 и 45 мкм в длину. Малые размеры, вероятно, необходимы для быстрого движения сперматозоида.
Для уменьшения размера сперматозоида при его созревании происходят специальные преобразования: ядро уплотняется за счет уникального механизма конденсации хроматина (из ядра удаляются гистоны, и ДНК связывается с белками-протаминами), большая часть цитоплазмы выбрасывается из сперматозоида в виде так называемой «цитоплазматической капли», остаются только самые необходимые органеллы. Сперматозоиды, содержащие Y-хромосому, называются андроспермиями, Х-хромосому - гиноспермиями. Яйцеклетку может оплодотворить, как правило, только один спермий, причём, с равной вероятностью им может быть андро - или гиноспермий, в связи с чем предварительные предсказания пола ребёнка практически невозможны. Предполагают, что мальчики чаще рождаются от мужчин, в сперме которых преобладают андроспермии. В спермограмме здорового мужчины наряду с нормальными встречаются и патологические формы спермиев, но не более 20-25%. Сперматозоид мужчины имеет типичное строение и состоит из головки, средней части и хвоста.
Головка сперматозоида человека имеет форму эллипсоида, сжатого с боков, с одной из сторон имеется небольшая ямка, поэтому иногда говорят о «ложковидной» форме головки сперматозоида у человека. В головке сперматозоида располагаются следующие клеточные структуры:
- Ядро , несущее одинарный набор хромосом. Такое ядро называют гаплоидным. После слияния сперматозоида и яйцеклетки (ядро которой также гаплоидно) образуется зигота - новый диплоидный организм, несущий материнские и отцовские хромосомы. Ядро сперматозоида значительно мельче ядер других клеток, это во многом связано с уникальной организацией строения хроматина сперматозоида. В связи с сильной конденсацией хроматин неактивен - в ядре сперматозоида не синтезируется РНК.
- Акросома - видоизмененная лизосома - мембранный пузырек, несущий литические ферменты - вещества, растворяющие оболочку яйцеклетки. Акросома занимает около половины объема головки и по своему размеру приблизительно равна ядру. Она лежит спереди от ядра и покрывает собой половину ядра (поэтому часто акросому сравнивают с шапочкой). При контакте с яйцеклеткой акросома выбрасывает свои ферменты наружу и растворяет небольшой участок оболочки яйцеклетки, благодаря чему образуется небольшой «проход» для проникновения сперматозоида. В акросоме содержится около 15 литических ферментов, основным из который является акрозин.
- Центросома - центр организации микротрубочек, обеспечивает движение хвоста сперматозоида, а также предположительно участвует в сближении ядер зиготы и первом клеточном делении зиготы.
Позади головки располагается так называемая «средняя часть» сперматозоида . От головки среднюю часть отделяет небольшое сужение - «шейка». Позади средней части располагается хвост. Через всю среднюю часть сперматозоида проходит цитоскелет жгутика, который состоит из микротрубочек. В средней части вокруг цитоскелета жгутика располагается митохондрион - гигантская митохондрия сперматозоида. Митохондрион имеет спиральную форму и как бы обвивает цитоскелет жгутика. Митохондрион выполняет функцию синтеза АТФ и тем самым обеспечивает движение жгутика.
Хвост , или жгутик, расположен за средней частью. Он тоньше средней части и значительно длиннее ее. Хвост - орган движения сперматозоида. Его строение типично для клеточных жгутиков эукариот.
Движение сперматозоидов
Сперматозоид человека движется при помощи жгутика. Во время движения сперматозоид обычно вращается вокруг своей оси. Скорость движения сперматозоида человека может достигать 0,1 мм в сек. или более 30 см в час. У человека приблизительно через 1-2 часа после коитуса с эякуляцией первые сперматозоиды достигают ампулярной части фаллопиевой трубы (той части, где происходит оплодотворение). В организме мужчины сперматозоиды находятся в неактивном состоянии, движения жгутиков у них незначительны. Перемещение сперматозоидов по половым путям мужчины (семенные канальцы, проток эпидидимиса, семявыносящий проток) происходит пассивно за счет перестальтических сокращений мышц протоков и биения ресничек клеток стенок протоков. Сперматозоиды приобретают активность после эякуляции за счет воздействия на них ферментов простатического сока. Движение сперматозоидов по половым путям женщины является самостоятельным и осуществляется против движения жидкости. Для осуществления оплодотворения сперматозоидам необходимо преодолеть путь длинной около 20 см (цервикальный канал - около 2 см, полость матки - около 5 см, фаллопиева труба - около 12 см). Среда влагалища является губительной для сперматозоидов, семенная жидкость нейтрализует влагалищные кислоты и частично подавляет действие иммунной системы женщины против сперматозоидов.
Из влагалища сперматозоиды движутся по направлению к шейке матки. Направление движения сперматозоид определяет, воспринимая pH окружающей среды. Он движется по направлению уменьшения кислотности; pH влагалища около 6,0 , pH шейки матки около 7,2. Как правило, большая часть сперматозоидов не способна достичь шейки матки и погибает во влагалище (по критериям ВОЗ, используемым в посткоитальном тесте, спустя 2 часа после коитуса во влагалище не остается живых сперматозоидов).
Прохождение канала шейки матки является для сперматозоидов сложным, из-за наличия в нем цервикальной слизи. После прохождения шейки матки сперматозоиды оказываются в матке, среда которой благоприятна для сперматозоидов, в матке они могут достаточно долго сохранять свою подвижность (отдельные сперматозоиды до 3-х дней). Среда матки оказывает на сперматозоиды активирующее действие, их подвижность значительно возрастает. Это явление получило название «капацитация».
Для успешного оплодотворения в матку должно проникнуть не менее 10 млн сперматозоидов. Из матки сперматозоиды направляются в фаллопиевы трубы, направление к которым и внутри которых сперматозоиды определяют по току жидкости. Показано, что сперматозоиды имеют отрицательный реотаксис, то есть стремление двигаться против течения. Ток жидкости в фаллопиевой трубе создают реснички эпителия, а также перистальтические сокращения мышечной стенки трубы.
Большая часть сперматозоидов не может достичь конца фаллопиевой трубы - так называемой «воронки», или «ампулы», где происходит оплодотворения. Из нескольких миллионов сперматозоидов, вошедших в матку, лишь несколько тысяч достигают ампулярной части фаллопиевой трубы. Каким образом сперматозоид человека разыскивает яйцеклетку в воронке фаллопиевой трубы остается неясным. Существуют предположения о наличии у сперматозоидов человека хемотаксиса - движения по направлению неким веществам, выделяемым яйцеклеткой, либо фолликулярными клетками, ее окружающими. Несмотря на то, что хемотаксис присущ сперматозоидам многих водных организмов с наружным оплодотворением, у сперматозоидов человека и млекопитающих животных его наличие пока не доказано. Наблюдения in vitro показывают, движение сперматозоидов является сложным, сперматозоиды способны обходить препятствия, осуществлять активный поиск.
Продолжительность жизни сперматозоидов После периода созревания, составляющего около 64 дней сперматозоид может сохраняться в организме мужчины до месяца. В эякуляте они способны выжить в зависимости от условий среды (свет, температура, влажность) до 24 часов. Во влагалище сперматозоиды погибают в течение нескольких часов. В шейке матки, матке и фаллопиевых трубах сперматозоиды остаются живыми до 3-х суток. В спермограмме здорового мужчины наряду с нормальными встречаются и патологические формы спермиев, но не более 20 - 25%. Превышение этого числа может приводить к бесплодию или к врождённым уродствам плода.
При патологии в эякуляте уменьшается количество сперматозоидов (олигозооспермия), может снижаться число подвижных форм (астенозооспермия). Иногда отсутствуют зрелые сперматозоиды, а встречаются лишь клетки сперматогенеза. Все сперматозоиды могут быть неподвижными или в сперме могут отсутствовать как сперматозоиды, так и клетки сперматогенеза (аспермия).
Строение сперматозоида: 1 - «головка»; 2 - «шейка»; 3 - средняя часть; 4 - жгутик; 5 - акросома; 6 - ядро; 7 - центриоли; 8 - митохондрии.
Сперматозоид млекопитающих имеет форму длинной нити. Длина сперматозоида человека 50–60 мкм. В строении сперматозоида можно выделить «головку», «шейку», промежуточный отдел и хвостик. В головке находится ядро и акросома. Ядро содержит гаплоидный набор хромосом. Акросома - мембранный органоид, содержащий ферменты, используемые для растворения оболочек яйцеклетки. В шейке расположены две центриоли, в промежуточном отделе - митохондрии. Хвостик представлен одним, у некоторых видов - двумя и более жгутиками. Жгутик является органоидом движения и сходен по строению со жгутиками и ресничками простейших. Для движения жгутиков используется энергия макроэргических связей АТФ, синтез АТФ происходит в митохондриях.
Сперматозоид открыт в 1677 году А. Левенгуком.
Именно ядро несет в себе генетический отцовский материал. Головка, в которой располагается ядро, спереди оснащена акросомой, которая помогает сперматозоиду проникнуть в женскую половую клетку. Шейка и тело сперматозоида состоит из митохондрий и спиральных нитей, которые обеспечивают активность движения мужской половой клетки.
Подвижность сперматозоида самая основная его качественная характеристика. Подвижность обеспечивает хвост сперматозоида за счет совершения однотипных ударов. Высокая подвижность сперматозоида может играть более значительную роль, чем их количество в семенной жидкости. Если в сперме подвижными являются приблизительно только сорок процентов сперматозоидов, то это говорит о патологии, в таком случае шансы на оплодотворение яйцеклетки значительно уменьшаются.
В настоящее время в медицине существует такой термин как астенозооспермия, что представляет собой уменьшение количества подвижных сперматозоидов и снижение их скорости движения в семенной жидкости. Причины, по которым у некоторых людей возникает данная патология, до сих пор полностью не известны. Часто это явление может быть спровоцировано наличием в сперме различных бактерий или инфекцией плазмы спермы. Не редко астенозооспермия является причиной бесплодия у мужчин или же врожденных патологий плода.
Иногда случается так, что в эякуляте возможно вообще отсутствие сперматозоидов, а вместо них наличие других клеток сперматогенеза, это явление носит название азооспермии. Чаще всего причинами этой патологии являются врожденные нарушения. Иногда азооспермия может так же стать последствием влияния на организм токсических сильных препаратов, таких как алкоголь, химические препараты, радиация.
Если же сперма характерна полной неподвижностью сперматозоидов, то это может говорить о таких патологиях как акиноспермия или некроспермия. Акиноспермия говорит о том, что в сперме присутствуют живые сперматозоиды, которые полностью неподвижны и не способны к оплодотворению яйцеклетки. Часто такое нарушение может быть вызвано различными заболеваниями половых желез. Некроспермия в свою очередь характеризуется наличием в сперме нежизнеспособных сперматозоидов. Некроспермию разделяют на обратимую и необратимую. В случае обратимой некроспермии или как ее еще называют ложной, жизнедеятельность сперматозоидов удается восстановить. Если же выявлена необратимая некроспермия, лечение произвести невозможно, причины ее возникновения до сих пор неизвестны.
Срок жизни сперматозоида при попадании его во влагалище обычно достигает 2- 2,5 часов. Если сперматозоид проник в шейку матки, то этот срок увеличивается до 48 часов. Каждый сперматозоид несет в себе Y- или X- хромосому, которые и определяют в последствии при оплодотворении яйцеклетки будущий пол ребенка. В основном женскую половую клетку может оплодотворить только один сперматозоид. При этом если в оплодотворении будет участвовать сперматозоид, который несет в себе Y- хромосому, то это определят пол ребенка как мужской, при наличии у сперматозоида X- хромосомы пол ребенка будет женским.
— это половая клетка мужчины, главной функцией которой является оплодотворение женской половой клетки. В нем содержится генетическая информация, передающаяся от отца к будущему ребенку. Строение мужской половой клетки целиком подчинено основной цели: размер его маленький, он быстрый и подвижный, а количество сперматозоидов огромно. Узнаем подробнее, какие особенности этих половых клеток позволяют им максимально эффективно выполнять свои функции.
Мужская половая клетка сильно отличается не только от женской яйцеклетки, но и от всех других клеток организма. Увидеть, как она выглядит в эякуляте, можно только под микроскопом. Размер ее 50-55 мкм.
Спермий состоит из нескольких частей:
- Головка. Форма ее выглядит, как ложка. В ней расположены следующие ключевые структуры:
- ядро. В нем содержится 23 хромосомы (22 общие и одна X или Y, которая и определяет пол будущего ребенка). Если сперматозоид содержит Х-хромосому, то плод будет женского пола, а если Y, то родится мальчик;
- мембранный пузырек или акросома. Размер и форма этой структуры примерно с ядро. В ней содержатся особые ферменты, которые сперматозоид выбрасывает при приближении к яйцеклетке. Они растворяют ее оболочку и дают возможность мужской половой гамете проникнуть в цитоплазму яйцеклетки;
- центросома. Эта структура отвечает за регулировку движения хвостовой части.
- Шейка. Мягкая часть, которая обеспечивает определенную подвижность головки и возможность ее наклона под небольшим углом. Размер ее очень небольшой.
- Тело или средняя часть. Здесь проходит осевая нить, которая обеспечивает подвижность хвоста. Кроме этого, в ней содержится комплекс митохондрий, которые вырабатывают энергию, благодаря чему эта клетка может двигаться.
- Хвост. Состоит из фибрилл, которые выполняют роль «винта» и позволяю клетке двигаться в нужном направлении. Форма его помогает поддерживать нормальную скорость и направление движения сперматозоида.
Интересно! Существует теория, по которой сперматозоиды-мальчики (с Y -хромосомой) более активны, но живут всего сутки, а вот с Х-хромосомой менее подвижны, но более живучи до 3-4 суток. Поэтому, чтобы зачать мальчика, половой акт должен случиться точно во время .
Особенности созревания и сперматогенеза
Созревание мужских половых гамет начинается в пубертатном периоде у мужчин и длится на протяжении всей жизни. В среднем цикл развития этой клетки составляет 2,5-3 месяца, поэтому обновление спермиев происходит примерно раз в 80-90 дней.
Образуются мужские половые гаметы в семенниках, где проходят все последовательные стадии деления. В ходе сложного процесса сперматогенеза из сперматид и образуются зрелые сперматозоиды. Эти процессы сперматогенеза регулируются гормонами яичек и гипофиза.
В организме мужчины сперматозоиды практически неподвижны, а при эякуляции (семяизвержении) происходит их активация ферментами простатического секрета. В эякуляте содержится большое количество этих клеток, около 1-2 миллионов сперматозоидов в одном миллилитре.
Важно! Значение имеет не количество сперматозоидов, а их подвижность, процент нормальных форм и концентрация сперматозоидов в эякуляте. Только при соответствии этих параметров норме, они могут выполнять свои функции.
Как движутся эти клетки
Когда сперма попадает во влагалище женщины, большое количество сперматозоидов, содержащихся в эякуляте, приобретают способность двигаться. У них нет другой функции, кроме движения по направлению к яйцеклетке, чтобы оплодотворить ее.
Во влагалище скорость их минимальна, но там происходит первый отбор сперматозоидов, и только живучие и подвижные особи достигают тела матки. Там их скорость резко увеличивается, и они движутся к маточным трубам. Путь сперматозоида от влагалища до яйцевода занимает всего несколько часов, и это очень большая скорость, учитывая микроскопические размеры клетки.
Во влагалище большая часть их гибнет, и они движутся медленно, поскольку там кислая среда. В матке среда щелочная и там они ускоряются и могут долго сохранять свою подвижность вплоть до 3-4 суток.
Из матки мужские половые гаметы направляются в маточные трубы, где в это время в расширенном конце их должна поджидать яйцеклетка. Если этого не происходит, то они хаотично движутся в маточной трубе в течение нескольких дней, а затем погибают. Все время движения от влагалища до яйцеклетки составляет 1-1,5 часа, при условии, что скорость их соответствует норме.
При встрече с яйцеклеткой важно, чтобы количество сперматозоидов было не меньше 300 тысяч. Это нужно чтобы растворить защитную оболочку женской половой клетки. Если концентрация сперматозоидов меньше, этого может не хватить для «раздевания яйцеклетки от защитных одежек».
Важно! Благодаря выживаемости сперматозоидов оплодотворение может наступить, даже если половой акт был за несколько дней до .
Вопросы к доктору
Вопрос : Если нарушено строение сперматозоида и его скорость, то это может стать причиной бесплодия у мужчин?
Ответ : Да, конечно. Если есть структурные изменения мужских половых клеток в эякуляте, то зачатие практически невозможно. Даже если яйцеклетка будет оплодотворена таким дефектным сперматозоидом, впоследствии это станет причиной выкидыша уже на ранних стадиях.
Вопрос : Количество сперматозоидов и их строение можно проверить какими-нибудь исследованиями?
Ответ : Да, конечно. Обычная спермограмма показывает количество сперматозоидов в сперме. Можно дополнительно провести расширенную спермограмму по Крюгеру, которая учитывает все аномальные и неподвижные формы.
Вопрос : Можно ли увидеть сперматозоид невооруженным глазом в эякуляте или только под микроскопом?
Ответ : Размер этой клетки очень маленький, рассмотреть ее в эякуляте можно только под микроскопом. Но не под каждым аппаратом, для визуализации нужно воспользоваться микроскопом с определенным разрешением.
Вопрос: Сколько нужно времени на улучшение моего сперматогенеза?
Ответ: На улучшение мужского сперматогенеза влияет питание, образ жизни и генетически факторы. Обновление половых клеток происходит раз в три месяца. Если вас беспокоит улучшение вашего сперматогенеза, то за это время нужно исключить инфекции и воспалительные заболевания, а после перестраивать образ жизни. Точно узнать сколько времени на это уйдет, можно только после всех обследований.
Строение мужской половой гаметы напрямую связано с ее функцией. Отклонения от нормы как формы, так и количества сперматозоидов может стать причиной проблем с зачатием. Для уточнения диагноза нужно выполнить спермограмму и получить консультацию врача.