Георгий Дюльгер - Физиология размножения и репродуктивная патология собак

Рис. 12. Схематическое изображение спермия собаки:

1 — головка; 2 — шейка; 3 — тело; 4 — хвост

Оплодотворение яйцеклетки — основная функция спермия, выполнение которой обеспечивается за счет способности сперми-ев активно двигаться, генерировать энергию и проникать через оболочки ооцита. Оплодотворяющей способностью характеризуется головка спермия. Большую часть головки занимает ядро, окруженное непроницаемой ядерной оболочкой. Хроматин ядра плотно упакован и состоит из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и специфических ядерных белков — гистонов. Снаружи головка покрыта цитоплазматической оболочкой (плазмолеммой), которая переходит на шейку, тело и хвост спермия. В апикальной части головки спермия между плазмолеммой и ядерной оболочкой располагается акросома, состоящая из внутренней и внешней мембран и содержимого, богатого ферментами. Акросомные энзимы необходимы для рассеивания клеток яйценосного бугорка и проникновения головки спермия в яйцеклетку. Ферменты из ак-росомы высвобождаются после дозревания спермиев в нижней трети маточных труб в результате так называемой акросомной реакции — разрушения наружной оболочки акросомы.

Шейка соединяет головку с телом. Ее цитоплазма содержит две центриоли — проксимальную, которая при оплодотворении вносится в цитоплазму яйцеклетки, и дистальную, которая подразделяется на две части: переднюю и заднюю. От передней части дис-тальной центриоли начинается осевая нить — двигательный аппарат спермия, представляющий собой микротрубочки, содержащие сократительный белок тубулин. Осевая нить состоит из 11 фибрилл, 2 из которых центральные, 9 боковые. Боковые фибриллы, сформированные из тонких внутренних и толстых наружных нитей, образуют фибриллярный футляр. Осевая нить пронизывает тело и хвост спермия и по строению сходна с ресничками мерцательного эпителия. Энергию, необходимую для движения спермия, генерируют митохондрии, образующие двойную спиралевидную оболочку вокруг осевой нити тела. Замыкающее кольцо этой оболочки (кольцо Иенсена) представляет собой заднюю часть дистальной центриоли.

Хвост — орган движения спермия. Его осевая нить окружена тройной спиральной нитью. Концевая часть хвоста лишена плаз-молеммы, из-за расслоения 11 тонких фибрилл по виду напоминает кисточку.

Источником энергии для спермиев служит аденозинтрифос-форная кислота (АТФ). Эндогенные запасы АТФ у спермия быстро расходуются при движении и поэтому должны постоянно восполняться за счет гликолиза (фруктолиза) моносахаров и биологического окисления различных веществ. При гликолизе образуются две молекулы молочной кислоты и выделяется энергия: С 6Н 12O 6—> 2СзН 6О 3+ 2АТФ. Химически процесс окисления глюкозы (фруктозы) выражается следующей формулой: С 6Н 12O 6+ 60 2—> 6СO 2+ 6Н 2О + 38АТФ. В качестве энергетических материалов спермии могут использовать фруктозу и сорбит плазмы спермы, собственные структурные жиры и белки, а в половых путях самки и в искусственных средах — фруктозу, глюкозу, маннозу и некоторые другие соединения. Конечные продукты окисления жиров — диоксид углерода и вода. При окислении белков могут образовываться токсичные для спермиев вещества: аммиак, пе-роксид водорода.

Различают три вида движения спермиев: прямолинейно-поступательное, колебательное и манежное. Нормальные спермии двигаются прямолинейно-поступательно за счет волнообразных сокращений хвоста и вращения спермия вокруг своей оси. При недостаточном количестве энергии спермии совершают только колебательное движение, при деформированной головке — двигаются по кругу: как бы гоняются за своим хвостом. Спермии способны к ориентированному движению: против тока жидкости (реотаксис) и по направлению к химическим раздражителям (хемотаксис). При движении они не сталкиваются и не склеиваются друг с другом благодаря поверхностному отрицательному электрическому заряду.

Влияние факторов внешней среды на активность и жизнеспособность спермиев. При работе со спермой вне организма необходимо четко представлять характер воздействия факторов внешней среды на активность и жизнеспособность спермиев и умело использовать эти знания на практике.

Температура. При нормальной температуре тела животного спермии проявляют высокую метаболическую и двигательную активность, но быстро погибают вследствие истощения энергетических запасов и накопления в плазме спермы продуктов обмена (молочной кислоты и др.). Повышение температуры опасно для спермиев. При температуре 46 °C и выше начинается коагуляция (свертывание) белков плазмы. Охлаждение спермы улучшает ее сохранность. При температуре 15 °C спермии становятся малоактивными и способны совершать только колебательные движения. При температуре 2…5 °C они впадают в состояние анабиоза. При нагревании охлажденной спермы до нормальной температуры тела животного их активность восстанавливается. Однако следует отметить, что резкое охлаждение спермы вызывает температурный (холодовый) шок — гибель и повреждение спермиев. При разбавлении спермы молочным разбавителем или специальными протекторными (защитными) искусственными средами, содержащими свежий желток куриного яйца, и при медленном охлаждении спермии не погибают от температурного шока. В естественной среде — плазме спермы — спермии не переносят замораживания. При разбавлении спермы криопротек-торной искусственной средой, содержащей глицерин, и соблюдении технологии замораживания большинство спермиев после размораживания сохраняет свою активность и оплодотворяющую способность. Срок хранения замороженной спермы исчисляется десятилетиями.

Свет. Прямой солнечный свет вреден для спермиев. Под его воздействием в плазме спермы в результате фотохимических реакций образуется токсичное для спермиев вещество — пероксид водорода. В отличие от крови плазма спермы не содержит перокси-дазы — фермента, разрушающего пероксид водорода.

Реакция, или рН, среды. Концентрация ионов водорода оказывает большое влияние на подвижность и жизнеспособность спермиев. Слабокислая среда подавляет обменные процессы в спермиях, слабощелочная, наоборот, активизирует обмен веществ в половых клетках. В слабокислой среде спермии впадают в состояние анабиоза уже при комнатной температуре. Нейтрализация кислоты, а также повышение температуры выводят спермии из анабиотического состояния, и они возобновляют движение. Сильные кислоты и щелочи даже в незначительных концентрациях вызывают гибель спермиев.