Сперма. строение сперматозоида

Диагностика

Виды

В медицине принято делить мужские половые клетки на 2 вида: те, в которых содержатся X хромосомы (гиноспермии) и те, которые несут Y хромосомы (андроспермии). Первые клетки приводят к зачатию девочки, а вторые – мальчика. Стоит сказать, что тот факт, сколько хромосом у сперматозоида, не зависит от его разновидности. В норме их всегда будет 23.

К сожалению, сразу после зачатия абсолютно точно узнать пол ребенка невозможно, однако его можно предположить с достаточно большой вероятностью. Как показывают наблюдения, репродуктивные клетки с Y-хромосомой гораздо более активны, в то время как клетки, несущие X-хромосому имеют большую продолжительность жизни.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что пары, желающие зачать мальчика должны вступать в незащищенные половые контакты во время овуляции. В этом случае сперматозоиды с Y хромосомой достигнут цели гораздо быстрее. Если же половой акт произошел за сутки до овуляции – повышаются шансы зачать девочку.

Стоит сказать, что для удачного оплодотворения важно не только количество сперматозоидов, но и их качество, состав семенной жидкости. В спермограмме даже самого здорового мужчины наряду с качественными гаметами встречаются также патологические формы репродуктивных клеток

Однако их количество обычно не превышает 20-25%.

Иногда сперматозоидов с нетипичным строением может быть чрезвычайно много. Такое может происходить при различных заболеваниях половых органов (как правило, воспалительного характера).

Чтобы узнать соотношение здоровых и патологических репродуктивных сперматозоидов, выявить каковы особенности строения сперматозоидов у мужчины, медики традиционно выполняют тест Крюгера.

Его суть состоит в том, что мужчина сдает сперму в медицинском учреждении путем сексуального самоудовлетворения. Биологический материал собирается в стерильный контейнер, а затем отправляется в лабораторию. Там его окрашивают по Папаниколау (это необходимо для того, чтобы четче рассмотреть половые клетки) и исследует под микроскопом.

При различных патологиях сперматозоид может иметь такое строение:

• избыточная толщина шейки или ее искривление;
• наличие двойного хвоста;
• полное отсутствие хвоста;
• деформации головки;
• наличие двух головок.

Кроме этого возможны также малозаметные изменения в форме сперматозоида.

Данное состояние требует срочного медицинского вмешательства, так как чрезмерное число аномальных репродуктивных клеток повышают шансы замершей беременности, выкидышей, а также рождения ребенка с различными патологиями.

6.3. Строение и функции сперматозоидов

Что влияет на активность сперматозоидов

Низкая активность сперматозоидов может быть вызвана множеством факторов.

Подвижность спермиев снижают:

• Питание нездоровой пищей, переедание. Отсутствие в пище достаточного количества витаминов и микроэлементов приводит к нехватке белка и выработке «вялых» спермиев.
• Низкая физическая активность, вызывающая застой в органах половой сферы.
• Вредные привычки — курение, употребление спиртного. Алкоголь и никотин отравляют спермии, делая их нежизнеспособными.
• Инфекции, дающие осложнения на половую систему. Это могут быть свинка или грипп, перенесенные в детстве.
• Травмы области мошонки, сопровождающиеся нарушением проходимости семявыносящих протоков.
• Скрытые и хронические ЗППП, приведшие к необратимым изменениям в ткани семенников и предстательной железы.
• Варикоцеле и воспалительные процессы органов половой сферы. Для производства в яичках подвижных спермиев необходима температура на 1-2 градуса ниже телесной. Но при варикозном расширении сосудов и воспалении она повышается и «живчики» теряют подвижность.
• Бурная интимная жизнь. Частые половые акты ведут к снижению активности половых клеток. Такой же результат дает и интимное воздержание.
• Возраст. С годами уровень тестостерона снижается, а количество и подвижность спермиев ухудшаются.
• Сопутствующие заболевания — сахарный диабет, тиреотоксикоз, гипертония, ожирение, влияющие на циркуляцию крови в организме и состояние полового аппарата мужчины.
• Прием лекарств, ухудшающих сперматогенез.
• Вредные условия труда и неблагоприятная экологическая обстановка в зоне проживания.

Лечение аспермии

Медикаментозная терапия помогает в 30% случаев. С её помощью предотвращается ретроградная аспермия.
Антибактериальное лечение помогает ликвидировать возбудителей.
Хирургическое вмешательство нужно при обструкции семявыводящих протоков.
При отсутствии эффекта от лечения для поддержки репродуктивной функции используют такие методы, как выделение спермы из постэякуляторной мочи или забор её из мочевого пузыря. Для этого катетер вводят в мочевой пузырь, после чего мужчине нужно вызвать эякуляцию и опорожнить мочевой пузырь.

Аспермия – это серьёзный диагноз, однако строгое выполнение рекомендаций поможет достичь нужного эффекта. При его отсутствии после исчерпывающего лечения в тяжёлых случаях используют донорскую сперму.

Строение и функция сперматозоида

Сперматозоид человека — это специализированная клетка, строение которой позволяет ей выполнить свою функцию: преодолеть половые пути женщины и проникнуть в яйцеклетку, чтобы внести в неё генетический материал мужчины. Сперматозоид, сливаясь с яйцеклеткой, оплодотворяет её.

В организме человека сперматозоид является самой маленькой клеткой тела (если учитывать только саму головку без хвостика). 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.

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. При сперматогенезе (развитии сперматозоидов) образуются сперматозоиды двух типов: несущие X-хромосому и несущие Y-хромосому. При оплодотворении яйцеклетки X-несущим сперматозоидом формируется эмбрион женского пола. При оплодотворении яйцеклетки Y-несущим сперматозоидом формируется эмбрион мужского пола. Ядро сперматозоида значительно мельче ядер других клеток, это во многом связано с уникальной организацией строения хроматина сперматозоида (см. протамины). 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 объёма 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 которых 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 её. Хвост — орган движения сперматозоида. Его строение типично для клеточных жгутиков эукариот.

Сперматозоиды в других организмах

Вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ)

Под вспомогательными репродуктивными технологиями подразумеваются:

• Внутриматочная инсеминация спермой мужа.
• Экстракорпоральное оплодотворение.
• Экстракорпоральное оплодотворение с микроманипуляцией ICSI (ИКСИ)
• Использование спермы донора во ВРТ.

Введение сперматозоидов непосредственно в полость матки предусматривает искусственное прохождение шейки матки сперматозоидами, которые могли бы погибнуть при цервикальном факторе бесплодия при попытки е стественного зачатия.

Показаниями к внутриматочной инсеминации также являются эякуляторная дисфункция, иммунологическое бесплодие, олигоастенозооспермия.

Иммунологический фактор бесплодия преодолевается путем предварительной обработки сперматозоидов. В случае неизвестной этиологии бесплодия также возможно искусственное оплодотворение методом внутриматочной инсеминации при удовлетворительных показателях качества эякулята (количество подвижных сперматозоидов более 5 млн.). Инсеминация спермы донора позволяет избежать непосредственного полового акта.

Методика экстракорпорального оплодотворения, предусматривает стимуляцию суперовуляции, что может вызвать ряд осложнений, как непосредственно при стимуляции, так вследствие многоплодной беременности. Успех процедуры стимуляции в большой степени зависит от состояния эндокринной системы женщины. Известно, что частота наступления беременности выше в тех случаях, когда при пункции фолликулов удается аспирировать более 5 яйцеклеток. Далее ооциты аспирируются путем трансвагинальной пункции яичников. После этого происходит оплодотворение in vitro — экспозиция яйцеклеток в одной среде с обработанными сперматозоидами. Затем следует перенос эмбрионов в полость матки и редукция части эмбрионов.

Возможности коррекции азооспермии оставались минимальными до внедрения методики инъекции сперматозоида в цитоплазму зрелой яйцеклетки (ICSI), требующей для оплодотворения лишь единичных сперматозоидов эпидидимального или тестикулярного происхождения.

Показаниями к ЭКО (ICSI) является: концентрация сперматозоидов ниже 10 млн. (2 млн. для ИКСИ), подвижность сперматозоидов 2 — меньше 10% (5% для ICSI), более 70% патологических форм сперматозоидов (более 96 для ИКСИ), возможность получения сперматозоидов только хирургическим путем, безуспешность других методов лечения.

Эффективность методов искусственного оплодотворения составляет около 30% за одну попытку.

Применение вспомогательных репродуктивных технологий значительно расширяет возможности коррекции наиболее тяжелых форм мужского бесплодия, включая азооспермию. Грамотное и эффективное лечение бесплодного брака возможно только при осуществлении четкого взаимодействия между урологами, гинекологами и специалистами ЭКО. Обязательным является полное информирование пациента обо всех возможных методах восстановления фертильности с указанием процента успешных мероприятий и риска развития осложнений у него самого и его супруги.

Как правильно сдавать эякулят?

Для того чтобы получить достоверные результаты анализа спермограммы, мужчина перед сдачей материала должен соблюдать некоторые рекомендации:

1. За неделю, а еще лучше за десять дней нужно полностью отказаться от алкоголя.
2. В течение 2-3 дней перед сдачей анализа воздержаться от секса и мастурбации.
3. Накануне противопоказаны интенсивные физические нагрузки, психоэмоциональное перенапряжение.
4. Ночью перед сдачей спермограммы нужно хорошо выспаться.
5. В течение 2,5 месяцев следует воздержаться от посещения бань, саун и других тепловых процедур.
6. Непосредственно перед сдачей анализа нужно помочиться, чтобы очистить мочеиспускательный канал, помыть с мылом руки, половые органы.

Удивительные факты

Вам может быть интересны следующие факты.

• Аквариумная рыбка тетрадон имеет сперматозоиды с двумя жгутиками. Они более подвижны, чем человеческие.
• У круглых червей сперматозоиды не имеют хвостиков вообще. Овальные головки гамет перемещаются на ложноножках с маленькой скоростью.
• У кенгуру сперматозоиды работают «в паре». Они объединяются по два и вместе двигаются, помогая друг другу синхронными взмахами хвостиками. Клетки-партнеры превращаются в конкурентов только тогда, когда вместе достигают яйцеклетки.
• У мышей и крыс головки сперматозоидов имеют форму крючка.
• Человеческие сперматозоиды – одни из самых мелких в природе. Мышиные гаметы в 1,5 раза больше человеческих, а сперматозоид тритона больше гаметы человека в 5 раз!
• Объем эякулята здорового мужчины составляет ровно половину чайной ложки.

• Не стоит недооценивать спермии. Если все клетки, входящие в состав эякулята после одного стандартного полового акта, поставить друг за другом в прямую линию, получится отрезок длиной 9 километров 600 метров!
• Мертвая гамета вполне может привести к рождению живого ребенка. Если у мужчины мертвы все половые клетки, в лабораторных условиях есть возможность получить ценное ДНК из головки погибшей клетки и спровоцировать оплодотворение под микроскопом. Главное, чтобы генетический набор был полноценным.
• Женщина теряет способность к зачатию с наступлением климакса. У мужчины «фабрика гамет» работает всю жизнь. Даже пожилой мужчина может стать папой.
• Одно яичко вполне может обеспечить мужчине репродуктивное здоровье. Если второе утрачено в результате травмы или отсутствует с рождения, второе начинает производить большее количество половых клеток.

О строении, размерах и функциях сперматозоидов смотрите в следующем видео.

Первые издания ВОЗ по оценке эякулята

Классификация ВОЗ была впервые опубликована в 1980 году. Она была основана на исследованиях Маклауда и Элиассона. В 1-м издании средняя нормальная морфология составляла 80,5%. Во 2-м издании в 1987 году значение процента нормальных форм составляло 50%, а морфологические изменения были разделены на 3 группы – патология головы, средней части и хвоста.

Строгие критерии (тайгербергские)

В 1980-е годы проведено несколько исследований, которые показали, что сперматозоиды, выделенные из слизи шейки матки и матки, маточных труб, перитонеальной жидкости  показали улучшенную морфологию по сравнению со сперматозоидами в исходном образце спермы. Сперматозоиды, обнаруживаемые в слизи на уровне внутреннего зева, обычно представляют собой более гомогенную популяцию.  

Менквилд и соавторы опубликовали описание морфологических нормальных сперматозоидов, основанное на клетках, полученных после проникновения через хорошую цервикальную слизь. Определение морфологически нормального сперматозоида заключалось в следующем:

Это определение, по существу, такое же, как и описание, описанное Элиассоном в 1971 г. в отношении размера и формы, но обеспечивает более подробное описание акросомы и осевого прикрепления шеи. Однако принцип Эллиасона «если вы не уверены, что сперматозоид ненормальный, он должен рассматриваться как нормальный», был изменен на принцип, согласно которому в этих случаях сперматозоиды должны классифицироваться как патологические. По строгим критериям сперматозоиды со слегка ненормальными «пограничными» головками классифицируются как ненормальные. Диапазон, определяющий нормальную форму, мал, и это является одним из наиболее важных аспектов этой классификации.

Исследователи показали, что оценка по более строгим критериям повышает объективность исследования и уменьшает межлабораторные различия.

Нормальные сперматозоиды по Крюгеру или «строгая морфология»

В процессе сперматогенеза сперматозоид проходит сложное развитие. Происходит реорганизация ядра, развитие и позиционирование акросомы, сборка структур хвоста и реорганизация цитоплазмы и заканчивается высвобождением сперматозоидов в просвет семенных канальцев. Оценка морфологии под микроскопом показывает, сперматозоиды у людей очень неоднородны и могут выглядеть очень по-разному. Поэтому главный вопрос: что такое нормальный сперматозоид?

«Нормальные сперматозоиды по Крюгеру» означает, что сперматозоид прошёл серьезный отбор по так называемым строгим критериям Крюгера. Другие названия — строгие (strict criteria) или тюгербергские (тайгербергские, Tygerberg критерии). Эти критерии относятся к размеру, форме и строению сперматозоидов и были описаны Крюгером в 1986 году. Основой критериев является рутинный морфометрический анализ, то есть измерение разных частей сперматозоида с помощью специального микрометра.

Диагностика аспермии

При постановке диагноза «аспермия» важно выяснить врождённое это заболевание или приобретённое. Для врождённого характерна недоразвитость семявыводящих путей или их отсутствие, а также тестикулярная аспермия – неспособность яичек продуцировать семенную жидкость.. Спермограмма – важный этап диагностирования

Её низкий PH – свидетельство обструктивной аспермии. Если сдать спермограмму невозможно, то на анализ берут посэякуляторную мочу. Наличие в ней сперматозоидов говорит о том, что причина аспермии в ретроградной эякуляции.

Спермограмма – важный этап диагностирования. Её низкий PH – свидетельство обструктивной аспермии. Если сдать спермограмму невозможно, то на анализ берут посэякуляторную мочу. Наличие в ней сперматозоидов говорит о том, что причина аспермии в ретроградной эякуляции.

Анализ на инфекции помогает определить наличие воспалительных заболеваний

Также важно сделать с этой же целью трансректальное УЗИ, при помощи которого выявляются отклонения в структуре простаты, семенных пузырьков, семявыводящих протоках.. Биопсия яичек нужна при секреторной аспермии.

Биопсия яичек нужна при секреторной аспермии.

Процесс оплодотворения

Для успешного осуществления процесса, дальнейшее движение должно продолжать не мене 10000000 сперматозоидов.

Оплодотворение яйцеклетки происходит в расширяющейся около яичника части маточной трубы.

Следующим препятствием для доступа к яйцеклетке становится лучистый венец  пласт фолликулярных клеток вокруг неё.

Этот слой должен быть разрушен ферментами акросом сперматозоидов. Большое количество сперматозоидов, стремящихся достигнуть яйцеклетки, разрушают структуру, лучистого венца.

Первый сперматозоид, достигнувший блестящей оболочки яйцеклетки, имеет больше всего шансов оплодотворить яйцеклетку.

Затем, сперматозоид с помощью ферментов акросомы растворяет мукополисахаридную оболочку яйцеклетки, создавая отверстие для головки. После этого его головка проникает внутрь яйцеклетки. При этом тело и хвост остаются за её пределами. Во время слияния гаплоидных яйцеклетки и сперматозоида образуется диплоидная зигота, содержащая 46 хромосом.

Существование вне организма

В период выхода спермы из семенного канала огромное количество клеток движется по направлению к единственной яйцеклетке. При отсутствии яйцеклетки или при ее неактивности все эти возможные будущие плоды остаются неиспользованными, что в скором времени приводит к их гибели.

По статистике, только 3 миллиона из всех имеют шанс на то, чтобы оплодотворить яйцеклетку, но лишь одному сперматозоиду размером в 60 мкн удастся попасть в цель и начать развитие. Мощь фермента такого крохи и рвение к жизни делает его более сильным и активным, что и позволяет прорвать мембрану на яйцеклетке, оплодотворив ее.

Природой устроено так, что мужские клетки с генами при попадании во влагалище направляются по верному пути и не сбиваются с него. Мнения о том, что нужно принять определенную позу при половом акте, иначе клетки не найдут дороги, крайне ошибочны. Сперматозоиды, выходя из семенного канала на открытый воздух, сразу теряют свои свойства, а значит, те, кто желает ограничиться ласками, могут не переживать о наступлении нежелательной беременности.

https://www.youtube.com/watch?v=Jej_ZFA4woY

Внутриматочная искусственная инсеминация. Донорство спермы. Корсак В. С. Изд. Н-Л, 2002.

Искусственная инсеминация. Букин Г. И. Изд. Москва, 1996.

Развитие яйцеклеток и сперматозоидов

Созревание и развитие половых клеток называется гаметогенезом. У животных и человека он происходит в половых железах: яйцеклетки развиваются в яичниках, а сперматозоиды — в яичках.

Стадии развития

Процессы развития мужских половых клеток (сперматогенез) и женских половых клеток (овогенез) имеют ряд сходных черт. И в яичнике, и в яичках различают три разных стадии:

• Стадии размножения;
• стадии роста;
• стадии созревания половых клеток.

Стадии развития половых клеток

На первой стадии сперматогонии и овогонии (клетки — предшественники сперматозоидов и яйцеклеток) размножаются митотическим путем и число их увеличивается.

У мужчин митотическое деление сперматогоний начинается в период полового созревания и продолжается десятки лет. У женщин деление овогоний происходит только в эмбриональный период их жизни и заканчивается еще до рождения. У животных деление этих клеток зависит от сроков и периодов размножения.

Во второй стадии сперматогонии и овогонии перестают размножаться, начинают расти и увеличиваться в размерах, превращаясь в первичные сперматоциты и овоциты. Особенно значительно возрастают размеры у овоцитов. Например, у лягушек линейные размеры овоцита больше в 2 тыс. раз, чем у овогонии. Это связано с тем, что в них накапливаются питательные вещества, необходимые для развития зародыша.

Наиболее важные изменения происходят с будущими половыми клетками на третьей стадии созревания. Здесь проявляются и существенные отличия между спермато- и овогенезом. В этой зоне первичные овоциты дважды делятся путем мейоза. При первом мейотическом делении образуется крупный вторичный овоцит и мелкая клетка— первичный полоцит (первое полярное, или направительное, тельце).

При втором мейотическом делении вторичный овоцит делится на крупную незрелую яйцеклетку и мелкий вторичный полоцит (второе полярное тельце). Первичный полоцит тоже может разделиться еще на два полоцита.

Таким образом, в результате двух мейотических делений из одного первичного овоцита получается 4 клетки с гаплоидным набором хромосом — незрелая половая клетка (которая превращается в зрелую яйцеклетку) и три полоцита, которые в дальнейшем погибают.

При сперматогенезе первичный сперматоцит в зоне созревания тоже дважды делится путем мейоза. Но при этом возникают 4 одинаковых гаплоидных сперматиды. В дальнейшем они путем сложных преобразований (изменения формы, развития хвоста) превращаются в зрелые сперматозоиды.