Сколько жив сперматозоид

Сперматозоид или спермий — это половая клетка мужчины, которая оплодотворяет яйцеклетку. Термин применим для обозначения маленьких, чаще всего подвижных клеток у организмов для которых характерна оогамия, то есть тип полового процесса, где сливаются две половые клетки, существенно различающиеся по размеру, структуре и способности к передвижению. Сперматозоиды существенно меньше яйцеклетки, потому как не содержат много цитоплазмы. Они продуцируются в огромном количестве. При семяизвержении выделяется сперма, состав которой представлен спермиями, семенной плазмой, отмершими клетками слизистой уретры.

История открытия

Мужские гаметы заметил будущий врач Иоганн Гам в 1677 году. Открытием он поделился со своим приятелем Антони ван Левенгуком, который, в свою очередь, подробно описал гаметы, называя клетки семенными зверьками. Сначала были рассмотрены сперматозоиды человека, затем Левенгук изучил и половые клетки других животных. Левенгук сделал вывод, что «семенные зверьки» оплодотворяют женскую клетку. Но научное общество считало сперматозоиды организмами паразитирующими, а оплодотворение приписывало семенной жидкости. Доказательства того, что именно сперматозоид несет геном и приводит к зачатию, обнаружил итальянец Ладзаро Спалланцани. Само понятие «сперматозоид» ввел в 19 веке ученый Карл фон Бэр.

Формирование сперматозоида

Созревание гамет у мужчины начинается в подростковом возрасте и продолжается всю жизнь. Цикл развития одной клетки примерно 2,5-3 месяца, полностью смена клеток происходит каждые 80-90 суток.

Формируются сперматозоиды в семенниках, где и проходят четыре стадии деления (пролиферация, мейоз, спермиогенез, формирование). Процесс образования из сперматид в зрелые сперматозоиды контролируется гормонами яичек и гипофиза, основной из которых тестостерон.

За час в организме здорового мужчины вырабатывается до 100 млн гамет. Оптимальная температура для этого 34 ⁰С, поэтому мошонка с яичками вынесены за пределы тела.

На стадии пролиферации сперматогонии, то есть зародышевые клетки, делятся и размножаются. Во время мейоза осуществляется рост клеток. После сперматогенеза сперматозоид передвигается в придаток яичка, и ждет пока произойдет семяизвержение. Если эякуляции не происходит за месяц, то сперматозоиды растворяются и дают место молодым клеткам.

У здорового мужчины при семяизвержении выделяется порядка 2-6,4 мл эякулята, в одном миллилитре не менее 20 млн сперматозоидов.

Функция

Особенности строения

Для того чтоб выполнить задачу, преодолеть расстояние и слиться с яйцеклеткой, сперматозоид отличается от соматических клеток:

• цитоплазмы незначительное количество;
• ядро содержит только 23 хромосомы (гаплоидно);
• обмен веществ минимален;
• имеет хвост в виде жгутика для преодоления расстояния.

При созревании гаметы ядро клетки уплотняется из-за удаления гистонов, а ДНК связывается с белками-протаминами. Кроме того, для уменьшения клетки выбрасывается и цитоплазма.

Сперматозоиды содержат 22 общие хромосомы и одну либо Y-хромосому, и тогда их называют андроспермиями, или Х-хромосому — гиноспермией. Яйцеклетка имеет только Х-хромосому. Как правило, в яйцеклетку может проникнуть только один сперматозоид, затем она покрывается оболочкой непроницаемой для других клеток. Исключение клетки которые могут принять несколько мужских гамет, тогда начнут формироваться два или более эмбриона. К яйцеклетке проникнуть имеют одинаковую возможность и андроспермии и гиноспермии, поэтому специально зачать ребенка с желаемым полом естественным путем невозможно.

У здорового человека в сперме могут находиться и патологические спермии, но их не должно быть более 25%.

Строение клетки

Анатомически у сперматозоида выделяют:

• головку. Она в виде эллипса, сжатого с боков. Есть углубление, поэтому форму иногда описывают как ложковидную. В головке находятся:
• ядро. Является гаплоидным, так как несет один набор хромосом. При слиянии с женской клеткой (которая тоже несет одинарный набор) получается диплоидный организм, называемый зиготой;
• акросому. Клеточная структура, которая переносит литические ферменты, нужные для расщепления оболочки яйцеклетки. По размеру акросома сопоставима с ядром и занимает примерно половину головки. Она находится спереди от ядра и закрывает некоторую его часть. В акросоме находится 15 ферментов (самые важные гиалуронидаза и трипсиноподобный акрозин), которые при взаимодействии с яйцеклеткой расщепляют ее оболочку, давая сперматозоиду проникнуть к ядру;
• центросому. Представляет собой систему микротрубочек, которая приводит в движение хвост клетки. Предполагают, что помогает в сближении хромосом и делении родительских клеток.
• в средней части гаметы расположен цитоскелет хвостика, где есть митохондрион. Он синтезирует АТФ, что обеспечивает энергию для движения клетки;
• жгутик помогает клетки преодолевать расстояния.

Как передвигается сперматозоид

При движении клетка вращается по часовой стрелке. Скорость достигает тридцати сантиметров в час. Ориентировочно через 60-120 минут после полового контакта с семяизвержением в женские половые органы, мужские гонады достигают маточной трубы в поисках женской яйцеклетки.

Пока сперматозоиды в мужском теле, они неактивны и почти не перемещаются. Они имеют отрицательный заряд, что не позволяет им склеиваться в эякуляте. По мужским половым путям они проталкиваются при мышечном сокращении протоков и движении ресничек клеток выстилающих протоки. Энергия сперматозоида начинает расходоваться с момент контакта их с простатическим секретом. В женском организме сперматозоид передвигается самостоятельно, при этом даже против течения. Для того чтоб «докрутиться» до яйцеклетки сперматозоиду нужно преодолеть расстояние от шейки матки до фаллопиевых труб, что примерно составляет 20 сантиметров.

Кислотно-щелочная среда влагалища крайне неблагоприятна для сперматозоидов. Помогает семенная плазма, которая имеет щелочную среду и нейтрализует кислотность, кроме того, она частичного подавляет иммунитет женщины.

Из влагалища клетки направляются к шейке матки. Куда двигаться сперматозоиду подсказывает концентрация кислоты. Он стремится туда, где для него более благоприятная среда (рН влагалища 6, рН шейки матки 7,2). Как показывают исследования, большая часть клеток погибает, не успев добраться до шейки матки.

Пересечь шейку матки клетки тоже проблематично из-за биологической жидкости, продуцируемой органом. Пройдя шейку матки, клетка достигает матки, где условия для нее благоприятны и она становится более активной. Здесь сперматозоид может жить до трех суток.

Для зачатия в полость матки должно попасть как минимум 10 миллионов мужских половых клеток. После матки они продвигаются к фаллопиевым трубам. Ориентируются в пространстве они при помощи тока жидкости. Доказано, что мужские гаметы стремятся двигаться не по течению жидкости. В фаллопиевой трубе ток жидкости возникает при мышечных сокращениях органа и при участии ресничек эпителия слизистой.

Из всех сперматозоидов, которым удалось проникнуть в матку, только тысячи смогут дойти до конца маточной трубы. То, каким образом мужская половая клетка находит женскую, для науки еще загадка. Есть предположение, что этому способствует хемотаксис, то есть сперматозоид движется к каким-то веществам, которые находятся либо в самой яйцеклетке, либо в клетках фолликула, ее окружающих. И хотя наличие этой особенности доказана у организмов, которым присуще наружное оплодотворение, ни для человека, ни для млекопитающего эта теория не подтверждена. Как показывают наблюдения, сперматозоиды могут преодолевать препятствия и находятся в активном поиске.

Если сперматозоидов не поджидает яйцеклетка, они хаотично передвигаются и умирают в течение трех суток.

Чтобы произошло оплодотворение яйцеклетки с ней должно встретиться не менее трехсот тысяч сперматозоидов. Это необходимо чтоб растворить защитную оболочку женской яйцеклетки, состоящую из фолликулярных клеток. Этот слой разрушается ферментами из акросом половых клеток. Получается, тысячи сперматозоидов разрушают ее защиту, а первый кто достиг блестящей оболочки, оплодотворяет ее. При этом свою акросому он использует для растворения мукополисахаридной оболочки яйцеклетки, чтоб создать проход для головки. В яйцеклетку проникает только ядро.

Сколько живут сперматозоиды

После созревания клетки, которое длится в течение 64 дней, она может около месяца оставаться жизнеспособной. В эякуляте при благоприятных условиях среды (подходящей влажности, температуры, освещенности) она живет около суток. Клетка погибает менее чем за 2 часа во влагалище. После прохождения влагалища сперматозоид может активно искать женскую яйцеклетку приблизительно трое суток.

Главными критериями оценки способности к оплодотворению является строения клетки и возможность к активному передвижению. При наличии некоторых заболеваний у мужчины в сперме может быть снижено количество половых клеток (олигозооспермия) или же они могут быть малоподвижными (астенозооспермия). Бывает, что зрелые клетки отсутствуют вовсе. Способность клетки передвигаться более важно, чем количественная характеристика спермы. Если половые клетки живы, но не могут передвигаться, это называется акиноспермией. Выяснить качественные показатели спермы можно с помощью лабораторного исследования — спермограммы.

NASUM — современный метод, в ходе которого исследуются нативные сперматозоиды. Применение метода дает возможность проводить изучение морфологии спермия на субклеточном уровне, то есть с увеличением до 15 тысяч раз. Это дает возможность выявить аномалии строения клетки, которые сложно заметить при обычном светооптическом исследовании. Оценке подвергаются все структуры сперматозоида.

NASUM позволяет выявить значительно большее количество аномалий в строении и жизнедеятельности половой клетки. Анализ проводится на живых сперматозоидах с использованием микроскопа.

Показано микроскопическое исследование семенной жидкости в случае, если:

• Супружеская пара жалуется на бесплодие;
• Имеются подозрения на заболевания половой системы у мужчины;
• Пара готовится к искусственному оплодотворению;
• Планируется беременность;
• Мужчина просто желает проверить свою фертильность.

Как исследуют нативные сперматозоиды?

Для приготовления нативных препаратов эякулята, которые используются в исследовании, есть определенные правила. Для точности исследования получать материал лучше в лабораторных условиях. По прошествии часа после эякуляции полученное содержимое перемешивают. Предметное стекло подогревают до 20-25 градусов. После этого на него наносят каплю эякулята. Полученный препарат накрывают покровным стеклом.

Перед тем, как сдавать анализ, желательно от 3 до 7 суток воздерживаться от половых контактов.

Основную часть эякулята составляют сперматозоиды. Кроме того, есть в нем другие составляющие части, по количеству которых также можно сделать вывод о степени фертильности мужчины.

Если количество сперматозоидов в сперме недостаточно, или они низкого качества, заходит речь о мужском бесплодии.

В норме критерии эякулята следующие:

• рН — 7,2-7,8;
• Объем — от 2 мл;
• Общее число сперматозоидов — от 20 млн;
• Половина спермиев имеют поступательное движение;
• Более 30% клеток имеют нормальное морфологическое строение;
• Лейкоцитов — менее 1 млн/мл;
• Отсутствие склеивания;
• Клетки без нарушений - более 50%.

Встречаются в нативном эякуляте клетки сперматогенеза. В норме их от 2 до 4. Количество неподвижных спермиев допускается до 50%.

Если какой-либо из приведенных параметров не соответствует норме, возможно диагностировать мужское бесплодие.

Продукция АФК в нативном эякуляте — что это?

В некоторых случаях наблюдается избыточная продукция АФК в нативном эякуляте. Активные формы кислорода являются причиной оксидативного стресса сперматозоидов. Вызвать его могут заболевания репродуктивных органов, аутоиммунные реакции против сперматозоидов, действие вредных веществ окружающей среды. Кроме того, повыситься продукция АФК может с возрастом, у больных диабетом, испытывающих тяжелые физические нагрузки, неправильно питающихся мужчин.

Превышенное количество активных форм кислорода вызывает нарушение разного рода в сперматозоидах. В итоге они приведут к мужскому бесплодию.

Как сдавать анализ

Nasum – это один из самых современных методов диагностики проблем мужской репродуктивной сферы. Аббревиатура NASUM переводится как оценка ультраструктуры живого сперматозоида. До появления этого метода можно было оценить качество спермы только по нативному мазку. При применении методики Nasum можно изучить строение сперматозоида на субклеточном уровне под увеличением до 15-18 000 раз. Благодаря этому можно выявить мельчайшие аномалии строения мужских половых клеток, чего не позволяют другие методы. Оценить можно все структурные элементы сперматозоида. Рассмотрим подробнее методику nasum, как сдавать анализ и интерпретировать результаты.

Для успешного зачатия ребенка важно, чтобы здоровой была не только женщина, но и ее партнер. Основной причиной невынашивания беременности и неправильного развития эмбриона часто являются хромосомные нарушения. Фрагментация ДНК сперматозоида несовместима с полноценным развитием плода. Метод исследования NASUM позволяет получить самые точные характеристики эякулята.

Для диагностики состояния мужских половых клеток применяют не только изучение спермограммы, но и более современные информативные методы. Они основываются на изучении спермы под многократным увеличением. Это позволяет на 70% увеличить вероятность успешного оплодотворения.

Показатели и нормы спермограммы:

• Объем спермы: 2-5 мл.
• Количество спермиев в одном мл: от 20 млн.
• Численность половых клеток в эякуляте: от 50 млн.
• Цвет спермы: белый, с сероватым оттенком.
• Содержание живых клеток: от 75%.
• Количество неподвижных спермиев: менее 50%.
• Активно-подвижные сперматозоиды: от 25%.
• Слизь, эритроциты, спермиофаги, склеивание: отсутствуют.
• Время разжижения: через 10-20 минут.
• Лейкоциты в 1 мл спермы: не больше 1 млн.

Исследование спермы дает возможность выявить патологические процессы, которые оказывают влияние на отклонение характеристик спермы от нормы. Результаты, полученные в разных лабораториях, могут различаться между собой. Качественные анализы можно получить только при использовании высокоточного оборудования.

Метод ИМСИ, который используется для визуализации вакуолей под микроскопом и определения соответствия спермиев качественным критериям, не дает возможности изучать внутриклеточные структуры. Именно поэтому возникла необходимость в создании нового метода, который позволял бы рассматривать внутриклеточные органеллы половых клеток и оценивать их морфологию.

Что представляет собой метод NASUM?

Одной из инновационных разработок в этой области стал метод NASUM (Native Assessment of Sperm UltraMorphology), позволяющий выявить отклонения от нормы и определить морфологическое строение спермиев. Изучение ультраструктуры сперматозоидов проводится с использованием оборудования, дающего увеличение в 15 тыс. раз. Появляется возможность исследовать хромосомную структуру, подробно визуализировать содержимое клеток (митохондрии, вакуоли, акросомальный аппарат, сократительные элементы), определить причины нарушения процесса оплодотворения.

Данный метод значительно повышает вероятность зачатия даже при наличии тяжелых форм бесплодия, так как специалист может выделить спермии с поврежденной внутренней структурой и живые половые клетки, которые можно применять в программе ЭКО. Он незаменим при различных формах патозооспермии. Уникальность метода в том, что ранее у врачей не было возможности изучать живые половые клетки.

Создатель метода Сергей Яковенко (эмбриолог, генеральный директор клиники «Альтра Вита») является автором многих научных работ, эффективно применяющихся в андрологии и репродуктивной медицине. Созданная им микроскопная установка позволяет заметить аномалии в структуре сперматозоида, невидимые при светооптическом исследовании.

В каких случаях требуется изучение спермы?

• необходимо выявить причины бесплодия в супружеской паре;
• при подготовке к искусственному оплодотворению;
• есть подозрения о наличии патологий половой системы у представителя мужского пола.

Суть нативного изучения спермиев

Микроскопическое исследование спермы основывается на выяснении работоспособности сперматозоидов и вероятности оплодотворения яйцеклетки. Осуществляется подробное изучение микроструктуры эякулята. Образец субстанции в лабораторных условиях нагревается и разбавляется физраствором. После этого его рассматривают под увеличительным микроскопом.

При изучении нативного мазка дают оценку количеству и активности сперматозоидов. Его готовят через один час после забора материала, так как необходимо разжижение спермы. Для анализа лейкоцитов, макрофагов, клеток эпителия, эритроцитов и амилоидных тел применяется высушивание и дальнейшее окрашивание эозином.

При оценке размера и строения мужских половых клеток положительным считается результат, при котором 80% изученных спермиев являются нормальными. Клетки с аномальными патологиями имеют мало шансов на зачатие с благоприятным исходом. Если оно все же происходит – плод может погибнуть. Именно этим объясняются выкидыши на ранних стадиях вынашивания беременности.

Число живых половых клеток в норме должно составлять 50% от общего числа. Как проводится определение живых и мертвых спермиев? Эякулят окрашивается эозином: живые клетки стают прозрачными, а мертвые разрушаются под воздействием вещества и приобретают красный цвет.

При получении результатов анализов, которые свидетельствуют о значительном отклонении от нормальных показателей, важно выявить причину нарушения. Чаще всего встречаются такие патологические состояния:

• Таратозооспермия – число живых клеток в семенной жидкости составляет всего 20%, сперматозоиды деформированы, имеют аномалии в развитии. Причинами данного процесса являются: радиационное облучение, регулярное употребление алкоголя, наличие воспалительных заболеваний половой системы у мужчины.
• Некрозооспермия – количество живых клеток составляет малую часть, почти все спермии мертвы. В зависимости от доли живых клеток, различают частичную, истинную, ложную и постоянную некрозооспермию. Причинами заболевания являются стрессы, воздействие высоких температур, радиация, инфекционные заболевания.

Характеристика некоторых методов, применяющихся для изучения морфологической структуры сперматозоидов

• Фрагментация ДНК половых клеток. Тестирование невозможно осуществить на живых сперматозоидах, так как они повреждаются во время процедуры. По этой причине их нельзя будет применять при ICSI.
• Поляризационная микроскопия. Для точного исследования морфологии половых клеток нужны специальные настройки оборудования. Проведение процедуры возможно не во всех медицинских центрах.
• Тест HBA применяется для определения зрелости сперматозоидов. Его недостаток – зависимость от лабораторных условий.
• Изучение клеток на микроскопах с высоким разрешением (MSOME) позволяет изучать вакуоли.

Преимущества метода исследования NASUM

• Позволяет выявить аномалии в структуре половых клеток, невидимые при исследовании под обычным микроскопом.
• Дает возможность визуализировать внутреннее содержимое органелл.
• Методика позволяет выявить разные формы патозооспермии, определить причины, мешающие полноценному оплодотворению.
• Данный метод исследования эффективен при мужском бесплодии благодаря тому, что специалисты клиник получают возможность отбирать нативные спермии для дополнительных репродуктивных программ. В большинстве случаев проблема бесплодия решается.

Можно сделать выводы, что инновационный метод NASUM позволяет подробно анализировать морфологию сперматозоидов на субклеточном уровне. Применение метода значительно повышает шансы на успешное зачатие искусственным путем при многих формах мужского бесплодия.