Гальмування статевих рефлексів

Статева активність плідників та якість виділюваної ними сперми, як і заплідню- ваність самок та якість їх приплоду, у значній мірі обумовлюються рівнем годівлі, утриманням та використанням самців.

На станціях і пунктах штучного осіменіння інколи відмічають випадки ослаблення, гальмування і навіть збочення статевих рефлексів. Частіше всього це буває внаслідок неправильних годівлі, утримання та використання плідників, порушення правил підго­товки штучної вагіни і техніки одержання сперми, захворювань статевої системи і т. п.

Гальмування статевих рефлексів може бути - постійним (безумовним) або тим­часовим (умовним).

До постійного гальмування належить: зовнішнє гальмування, замежне гальму­вання, охоронне (сонно-гальмівний стан); до тимчасового гальмування належить: згасальне гальмування, диференціювальне гальмування, гальмування запізнюючого рефлексу.

Зовнішнє гальмування (явище негативної індукції, орієнтовний рефлекс) розви­вається у плідників у незнайомій для них обстановці, при появі в манежі сторонніх осіб, нових запахів, зміни освітлення, місця взяття сперми, шумі, криках і т. п.). Ці сторонні, випадкові подразники викликають на себе орієнтовну реакцію - плідник оглядається, прислуховується, статевий потяг у нього тимчасово пригнічується, садку він робить мляво чи цілком від неї відмовляється.

Частіше всього зовнішнє гальмування спостерігається у плідників слабкого тем­пераменту, рідше - в урівноважених і цілком не спостерігається у тварин незрівнова- женого, нестримного типу. Зовнішньому гальмуванню піддається рефлекс статевого потягу і ерекції, і майже не піддається - парувальний та рефлекс ерекції.

Щоб уникнути зовнішнього гальмування статевих рефлексів, не можна допускати виникнення сторонніх подразників при одержанні сперми.

Замежне гальмування. У дуже збудливих плідників, які тривалий час не вико­ристовувалися, статевий потяг буває настільки сильним, що замість збільшення ін­тенсивності наступних статевих рефлексів, вони гальмуються. Такий плідник робить енергійну садку, але ерекція статевого члена виявляється недостатньою або її не бу­ває. Те ж саме стосується еякуляції.

З метою профілактики подібного виду гальмування плідників стримують при пер­ших спробах зробити садку. Через 5-10 хв. після першої садки у бугаїв беруть другий еякулят. У перерві між садками плідника водять.

Внутрішнє охоронне гальмування (сонно-гальмівний стан). При тривалому одер­жанні сперми в одноманітній обстановці (в одному й тому ж місці, на одну і ту ж тварину) у плідника може наступити пригнічення нервової системи. Він стає млявим, статевий потяг у нього зникає, в манеж він йде неохоче, довго обнюхує тварину, на яку одержують сперму, і, так і не зробивши садки, стоїть у напівсонному стані біля підставної тварини, іноді поклавши голову на неї. Цей вид гальмування виникає на ґрунті своєрідної "втоми" деяких ділянок головного мозку під впливом одноманітних подразників.

Найчастіше сонно-гальмівний стан спостерігається у бугаїв рухливого темпера­менту.

Профілактика сонно-гальмівного стану полягає в правильному режимі викорис­тання. Сперму беруть не частіше, як один раз на три дні; час від часу змінюють тва­рин, на яких беруть сперму; застосовують холості приводи через кожні два - три взят- тя сперми (підводять бугая до місця одержання сперми, дозволяють йому обнюхати тварину, що стоїть в станку і, не дозволивши зробити садку, відводять). Через 3-4 го­дини заводять його вдруге і дозволяють зробити садку. Якщо названі заходи не допо­магають, то можна попробувати взяти сперму на ходу - бугая ведуть вздовж слідом за твариною, на яку одержують сперму. При виникненні статевого збудження передню тварину швидко фіксують у станку або навіть отримають сперму на ходу.

Згасальне гальмування розвивається при відсутності підкріплення умовного реф­лексу безумовним. У плідників, що утримуються в одному приміщенні із самками, їх вигляд та запах спочатку збуджує статеві рефлекси, але коли не дозволити їм стате­вого акту, тобто не дати підкріплення статевого рефлексу, то самець скоро перестає збуджуватися виглядом і запахом самки.

Для попередження згасального гальмування плідників утримують ізольовано від самок, систематично змінюють тварин, на яких отримають сперму.

Під диференціювальним гальмуванням розуміють відмову від садки при певних умовах, з якими у плідника зв'язані неодноразові невдалі спроби здійснити садку, при активному прояві статевих рефлексів в інших умовах. Наприклад, якщо при одержан­ні сперми були допущені болючі для плідника прийоми - необережне, грубе дотор­кання до статевого члена, дуже низька або, навпаки, висока температура в штучній вагіні, груба або незмазана гума приладу, різке підведення вагіни до статевого члена, і т. п. - все це пов'язується у плідника з присутністю техніка. Достатньо буває техніку відійти або змінити одяг, як плідник зразу ж збуджується і нормально дає сперму на штучну вагіну.

Для профілактики вказаного виду гальмування необхідно суворо дотримуватися правил підготовки штучних вагін і одержання на них сперми. Не можна ставити в ста­нок для взяття сперми тварин з широким крупом, оскільки різке відведення статевого члена набік (в штучну вагіну) буде викликати біль у плідника.

Гальмування запізнілого рефлексу виникає у тих випадках, коли плідника приво­дить у манеж задовго до взяття сперми або, привівши його, затримують через якісь там неполадки. Спочатку у нього під впливом умовних подразників (манеж, час і т. п.) проявляється статеве збудження, але, оскільки безумовний подразник (садка) запіз­нюється, то це збудження поступово згасає і плідник мляво робить садку або відмов­ляється від неї. У таких випадках плідника виводять з манежу, роблять 10-15-хвилин- ну проводку, після чого знову заводять в манеж і негайно отримують сперму.

При нерегулярному використанні плідників, відсутності моціону у бугаїв і жереб­ців часто спостерігається збочення статевих рефлексів у вигляді онанізму.

Профілактика цього збочення базується на правильному режимі використання і догляду. Щоб запобігти онануванню бугаям зразу ж після вставання дають концен­трований корм у годівниці, підв'язують голову догори. Як тільки який з бугаїв по­чинає онанувати, черговий по станції робить різкий окрик або навіть легкий удар. На ряді станцій штучного осіменіння для боротьби з онанізмом використовують спеці­альний прилад - електрострум.

Профілактика буйної поведінки. Буйна поведінка плідників є результатом не­вмілого, грубого обходження з ними, відсутності моціону, нерегулярного одержання сперми, нанесення болісних подразнень при ветеринарних обробках і т. п., що врешті приводить до вироблення у тварин захисних рефлексів та рефлексів переслідування.

Профілактика цього виду негативних рефлексів полягає в умілому, рівному, суво­рому, але не грубому, обходженні з плідниками. При чищенні тварин слід обов'язково чистити у них лоб та потилицю від пилу. Після садки давати тваринам в стійла ласий корм. Перед твариною не можна проявляти ознак страху. В стійлах для тварин пови­нні бути міцні бар'єри. Для надійної фіксації тварин їм вставляють (у молодому віці) носові кільця. Виводять бугая лише за допомогою палки-водила. Позитивні наслідки дає фізична робота. Можна також задавати буйним тваринам препарати брому у ви­гляді 3 %-ного розчину в дозі від 0,4 до 2,8 г на добу протягом 2-х тижнів.

Питання для самоконтролю

1. Які знаєте види природного парування тварин?

2. Які позитивні та негативні риси природного парування тварин?

3. Як необхідно готувати самок до осіменіння?

4. Які заходи ветеринарного контролю організовують при осіменінні тварин?

5. Які головні етапи можна виділити в історії розвитку штучного осіменіння?

6. В чім заслуга І. І. Іванова у розвитку штучного осіменіння тварин?

7. Які існують методи отримання сперми від самців?

8. Які переваги методу штучної вагіни над іншими методами отримання сперми від самців?

9. Яку роль відіграє тип нервової діяльності самця у прояві ним статевих рефлексів?

10. Які знаєте види гальмування статевих рефлексів у плідників і чим вони проявля­ються?

СПЕРМА.

ФІЗІОЛОГІЯ ТА БІОХІМІЯ • СПЕРМИ

Сперма та її склад

У 1765 році вийшла у світ книга "Таємниці природи, відкриті Антоном Левен- гуком". Сконструювавши мікроскоп, що дозволяв збільшувати досліджувані об'єкти у 300 разів, Левенгук вперше побачив у краплі досліджуваної сперми живі рухливі "анімалькулі" - спермії, що дало початок сперматології.

Сперма ссавців є складною біологічною рідиною, що утворюється під час еяку­ляції із сперміїв (сперматозоїдів) - статевих клітин самця і секретів придатка та до­даткових статевих залоз - передміхурової, міхурцевих, цибулинно-сечівникових та уретральних. З суміші вказаних секретів утворюється рідка частина сперми, її плаз­ма. Складна природа сперми, що обумовлена участю у її утворенні різних залозистих структур, накладає свій відбиток на її фізіологію та біохімію.

Сперма, виділена самцем за одну садку, називається еякулятом.

Головною складовою частиною сперми є спермії, оскільки у них закладена спад­кова основа у вигляді молекули ДНК і лише об'єднуються під час запліднення з яй­цеклітиною, а плазма сперми є рідким середовищем, що підтримує життєдіяльність сперміїв і сприяє здійсненню цього процесу.

Співвідношення між об'ємом сперміїв та плазми у спермі різних видів тварин різне, воно залежить від розвитку у них окремих залоз статевого апарату. Так, у бара­на спермії складають до 30 % об'єму еякуляту, а у кнура і жеребця - лише 2-7 %. У зв'язку з цим сперма барана і бугая більш насичена сперміями, тобто більше концен­трована, ніж сперма кнура і жеребця. У спермі сільськогосподарських тварин існує зворотний зв'язок концентрації сперміїв з об'ємом еякуляту (див. табл. 7).

Спермії

Спермій є однією з найменших клітин організму. Він складається з голівки, шийки, тіла та довгого хвостика. Дві останні частини утворюють джгутик (аксонему) спермія.

Кожна структура спермія виконує відповідну функцію: генетичну (голівка), збу­дження руху (шийка), метаболічну (тіло) й рухову (хвостик).

Таблиця 7 Вид тварин чи птахів Об'єм еякуляту - середній та коливання, мл Концентрація сперміїв, млрд/мл Об'єм сперміїв у еякуляті, % Ступінь розрідження густої маси сперміїв секретами додаткових статевих залоз Баран 1 (0,6-4) 2-6   3 рази Бугай 4(2-15) 1-2 10-14 6 разів Жеребець 100 (40-600) 0,05-0,3   30-50 Кнур 250 (150-1000) 0,15-0,2 2-7 90-100 Пес 2 (1-18)       Півень 0,8 (0,2-1,5) 0,6 (1-4)     Індик 0,3 (0,2-2) 2 (1-3)     Гусак 0,1(0,05-1,3) 0,5 (0,2-1)

 

Немає великої різниці у розмірі сперміїв між окремими видами тварин, як і вза­ємозв'язку між величиною тварини і розмірами її сперміїв. Так, спермії кита не біль­ші сперміїв кроля, хоча по живій масі ці тварини відрізняються між собою у декілька тисяч разів. Найбільші спермії у дрібних співучих птахів та у дрібних земноводних. Наприклад, спермій зяблика досягає 300 мкм у довжину, а у південноєвропейської жаби круглоязичника - навіть 2 250 мкм (видно неозброєним оком). У бугая і барана

довжина сперміїв 75-80 мкм, у цапа - 60-65, жеребця - 50-60, 5 6 7 8 кнура - 50-55 мкм.

Головні показники сперми свійських тварин і птахів

1 0

8 0

?

О

??

Рис. 26. Спермії свійських тварин: 1 - жеребця, 2 - осла, 3 - бугая, 4 - барана, 5 - 7 - пса, 8 - кота.

Голівка спермія має форму овальної пластинки, вдавленої з одного боку і випуклої з друго­го. Вона поступово звужується спереду назад. Основну части­ну голівки займає ядро, оточе­не тонким шаром протоплазми. Наявний у ядрі хроматин, що складається в основному з ДНК, не розсіяний у вигляді зерен, а складає тут суцільну масу. Ха­рактерних для ядер інших клі­тин хромосом при звичайному мікроскопічному дослідженні цапа, 6 - кнура, у сперміях не видно, для цього потрібна спеціальна обробка.

Статеві клітини (гаме­ти) містять половинний (гаплоїдний) набір хромо­сом. У спермія бугая їх 30 пар, барана, кнура - 20, жеребця - 33. Кожній хро­мосомі у спермії відповідає аналогічна у яйцеклітині.

Зверху голівка спермія вкрита тонкою ліпопро- теїдною оболонкою, яка продовжується на шийку, тіло і хвіст. Під цією обо­лонкою на передній частині голівки є подвійний ковпа­чок - акрозома (акросома), що накриває 2/3 голівки. У акрозомі є фермент гіалу- ронідаза, а в її внутрішній мембрані фермент акро- зин, які відіграють важливу роль у проникненні спермія у яйцеклітину. Під впливом ряду факторів (зміна рН,

біохімічне та ензиматичне активування, дія електролітів, заморожування та розморо­жування, зміна осмотичного тиску середовища і т. п.) акрозома може змінювати свою структуру, частково чи повністю відриватися від голівки, оголюючи ядро.

У задній частині голівки є своєрідне заглиблення - бокалоподібна капсула, в якій розміщені структури шийки спермія - передня чи проксимальна центросома, що при­лягає у вигляді диска до голівки спермія, дистальна центросома і розташований між ними шар протоплазми. Проксимальна і дистальна центросоми (чи центріолі) - це кінетичний центр активності спермія. Шийка - найбільш ламка частина спермія.

рухи вільної частини хвостика спермія (за Греєм)

Рис. 27. Будова спермія: 1 - акросома, 2 - зерна хроматину, 3 - оболонка голівки, 4 - бокалоподібна капсула, 5 - проксимальна центріола, 6 - зовнішні волокна, 7 - центральні волокна, 8 - подвійна спіраль, 9 - Кільце Єнсена, 10 - зовнішня спіраль джгутика, 11 - кінчик хвостика.

Від дистальної центросоми відходить вісьова нитка, що проходить вздовж усього тіла і хвостика спермія. Вона складається з двох центральних волокенець, оточених двома шарами периферійних фібрил (по 9 у кожному) - внутрішні тонші, з діаме­тром біля 180 ангстрем, що йдуть аж до кінця хвостика, і зовнішні, товстіші, з діа­метром 700 ангстрем, що є лише у шийці та тілі спермія. Центральні фібрили дуже чутливі до дії ферментів, тоді як зовнішні більш стійкі. У тілі спермія периферійні волокна оточені подвійною спіральною ниткою, що робить 15 обертів і закінчується центросомним кільцем. Вона складається з великої кількості (біля 800) мітохондрій, з'єднаних білком у один ланцюжок. Отже, мітохондрії - енергетичний апарат спер­
мія, що розміщений поряд з системою фібрил - кінетичним апаратом клітини, який є головним споживачем продукованої енергії. У мітохондріях відбувається ресинтез розкладеної під час руху спермія АТФ і утворення білка, необхідного для відновлення деяких енергетичних затрат. Вісьова нитка та подвійна спіраль оточені внутрішнім шаром плазми.

В ділянці хвостика зовнішні фібрили поступово тоншають і стають однакової тов­щини з внутрішніми. Спіральна нитка тут потрійна, вона не містить мітохондрій і закін­чується разом з ліпопротеїдною оболонкою, не доходячи 3 мкм до кінця хвостика. Кін­чик хвостика складається з оголених волокон вісьової нитки, які можуть розходитися.

Хімічний склад сперміїв. Спермії містять 75,4 % води і 24,6 % сухих речовин, переважно - білків, ліпідів і мінеральних речовин. Суха маса одного знежиреного спермія складає біля 2-2,5*10^-8 мг.

Голівка спермія на 9 % побудована з білка, 3/4 якого складають нуклеопротеїди та 1/4 ліпопротеїди (нуклеопротеїд - комплексна сполука нуклеїнової кислоти з про­стим білком). Нуклеїнова кислота голівок сперміїв за своєю будовою є дезоксирибо­нуклеїновою. На одну молекулу ДНК у нуклеопротеїді припадає біля 100 молекул протаміну.

Дослідження останніх років показали, що спадкові якості тварин визначаються порядком та кількістю азотистих основ у ДНК.

Зв'язок між ДНК та протамінами електростатичний: позитивно заряджені аміногру­пи протамінів взаємодіють з негативно зарядженими фосфатними групами ДНК. При цьому короткі ланцюжки протаміну обмотуються навколо подвійної спіралі ДНК.

Серед амінокислот у сперміях найбільше аргініну, значно менше лізину, цистину, лейцину, глютамінової кислоти та інших амінокислот.

Таким чином, у голівці спермія є два білки: нуклеопротеїд і ліпопротеїд. Ну- клепротеїд зосереджений головним чином у ядрі, а ліпопротеїд - у акрозомі. Тут також виявлено вуглеводи з групи мукополісахаридів, нейрамінову кислоту, фермен­ти кислу фосфатазу і гіалуронідазу. Крім того, у голівці спермія містяться невеликі кількості вільного ліпіду, солей та інших речовин. Особливо високий у них вміст фосфору, який знаходиться в складі ДНК.

Загальна кількість фосфору у сухій речовині спермія складає 2,7 %, а у голівці спермія - 4 %.

Тіло і хвостова частина спермія на 73 % складається з простих білків і 23 % лі­підів. Основна маса ліпідів фосфоліпідного характеру, певну частину складає леци­тин. Із жирних кислот, що входять до складу ліпідів, 40,9 % припадає на пальміти­нову кислоту, 26,4 % - на міристинову, 12,9 % - на стеаринову, 10,5 % - на олеїнову, 7,4 % - лінолеву, решту - 1,9 % - складають пальмітоолеїнова, лауринова, пентадеци­лова та маргаринова кислоти.

Оболонка спермія на 17-19 % складається з азоту, тобто є в основному білкової природи. Вона багата на аргінін, гістидин та цистин. Спермії жуйних містять всі ферменти, що входять до гліколітичної системи використання вуглеводів і ресинтезу

АТФ, та ферменти пов'язані з аеробним обміном речовин. У них виявлено цитохроми а, Ь, с, цитохромоксидазу, дегідрогеназу, амінокислотні оксидази.

Частина з наявних у спермі ферментів містяться і у сперміях, і у плазмі сперми (наприклад, рибофлавін); лужна фосфатаза, цитохромоксидаза, гіалуронідаза, ако- нітаза, амілаза, сукциндегідрогеназа - головно у сперміях, причому кожен з них - у певному місці локалізації. Так, лужна фосфатаза виявлена у спіральній обмотці ший­ки, тіла та вісьової нитки, мітохондріях, а кисла фосфатаза - на поверхні вісьової мембрани; сукциндегідрогеназа зосереджена у тілі та шийці, молочнокисла - більше у тілі і менше у шийці; АТФаза - в шийці, тілі та хвості, тобто, в скоротливій частині спермія, а гексофосфатаза - у всіх частинах спермія. Я. Германюк виявив у спермі рибонуклеазу, зосереджену, очевидно, у поверхневому шарі спермія. У плазмі сперми цього ферменту виявилося мало, зате у ній встановлені значні кількості рибонуклео- тиду фосфорилази. Перший фермент здійснює розщеплення РНК, а другий - дефос- форилювання. У сперміях виявлено багато мікроелементів (цинк, мідь, марганець, залізо, алюміній, олово бор та ін.), які входять в основному до складу органічних сполук, зокрема ферментів.

Плазма сперми. Виділювані спермії завжди оточені певною кількістю плазми, що утворюється під час еякуляції із суміші секретів додаткових статевих залоз. Вона розріджує густу масу сперміїв, створює для них ізотонічне буферне середовище, по­легшує їх просування по статевих шляхах самця і самки, збуджує їх рухливість, за­безпечує їх енергетичним матеріалом. Склад плазми та її властивості залежать від розвитку у самців додаткових статевих залоз, їх секреторної активності. Так, у барана та бугая, у яких краще розвинені міхурцеві залози та придатки сім'яників, їх секрети беруть більшу участь у формуванні плазми, тоді як у кнура та жеребця головну участь у формуванні плазми беруть секрети уретральних та цибулинно-сечівникових залоз.

У барана, де спермії складають до 30 % об'єму еякуляту, 50-60 % плазми форму­ється за рахунок секрету придатка, 10-20 % - з секретів міхурцевих залоз і невеликої кількості секретів передміхурової та цибулинно-сечівникових залоз.

У бугая, де спермії складають 10-14 % еякуляту, на долю секрету міхурцевих за­лоз припадає до 40 %, передміхурової - 5-6 %, цибулинно-сечівникових та уретраль­них залоз - до 30 % і секрету придатка - 5-10 % еякуляту. У еякуляті кнура, де спермії займають 2-7 %, головну масу - від 55 % до 70 % складають секрети передміхуро­вої та уретральних залоз, 26 % - міхурцевих, 18 % - цибулинно-сечівникових і лише 2 % - секрет придатка сім'яника. У спермі кнура секрети цибулинно-сечівникових за­лоз містять речовини, які під впливом виділюваного міхурцевими залозами ферменту везикулази, утворюють згустки, так звані сагові зерна, які, набухаючи, складають до 20 % об'єму еякуляту. У жеребця цибулинно-сечівникові та уретральні залози виділя­ють 25-80 мл секрету, міхурцеві залози від 8 до 85, передміхурова залоза - не більше 0,5 мл, а спермії складають лише 1,75 % еякуляту.

Секрет придатка сім'яника, на відміну від інших секретів, кислої реакції, має ви­сокий вміст білка, гліцерофосфорилхоліну та солей кальцію.

У секреті передміхурової залози мало білка, зате багато вільних амінокислот, зо­крема глютамінової, простагландину та вазогландину, які викликають скорочення матки, а також антаглютину.

Важлива роль у формуванні плазми сперми належить секрету міхурцевої залози, який відзначається високим вмістом білка, ліпідів, проте найхарактернішими компо­нентами його є фруктоза - фізіологічний цукор сперми та лимонна кислота - голо­вний буфер сперми.

У секреті міхурцевої залози кнура високий вміст інозиту та ерготіонеїну. Інозит належить до вітамінів групи В, а ерготіонеїн викликає скорочення мускулатури матки і гальмує окислювальні процеси.

Лужні секрети цибулинно-сечівникових та уретральних залоз "промивають" сечо­статевий канал перед еякуляцією і нейтралізують кислу реакцію придатка сім'яника. Під впливом наявної у секреті міхурцевої залози кнура везикулази із секрету цибу- линно-сечівникової залози утворюються згустки у вигляді сагових зерен.

Таким чином, внаслідок змішування секретів вищезгаданих залоз утворюється плазма сперми зі своєрідним хімічним складом. Через деякий час після змішування сперміїв із секретами додаткових статевих залоз відбувається врівноваження їх хі­мічного складу, причому вміст неелектролітів у плазмі та сперміях урівноважується швидше, тоді як іони врівноважуються повільно та неповно.

Біля 90 % маси сперми складає вода, найнижчий уміст її у спермі барана (85 %) і найвищий (98 %) - у спермі жеребця. Сперма тварин, особливо барана, містить високі концентрації білка. Методом електрофорезу у ньому виявлені альбуміни, альфа-, бета- та гамаглобуліни. Вступаючи у сполуки з іншими речовинами, білки сперми утворю­ють такі комплекси, як ліпопротеїди, фосфопротеїни, нуклеопротеїди, глюкопротеїди та ін. У білках сперми найбільше аргініну, лейцину, лізину, цистину і глютамінової кис­лоти, а серед ліпідів найбільше лецитину, що відзначається високим вмістом фосфору.

Серед органічних сполук важлива роль належать фруктозі - фізіологічному цу­кру сперми, головному енергетичному субстрату. Її концентрація у спермі барана та бугая коливається від 7 до 40 ммоль/л. Тут також містяться помітні кількості глюкози і проміжного продукту перетворення її у фруктозу - багатоатомного спирту сорбіту.

Сперма також багата на такі складні органічні сполуки, як лактацидоген, фос- фаген, холестерин, сечовина, холін, лимонна кислота. Найбільший вміст останньої у спермі бугая (38,5 ммоль/л). Солі цієї кислоти виконують буферну роль. У спермі кнура високі концентрації інозиту - шестиатомного циклічного спирту, що за фізі­ологічною дією відноситься до вітамінів групи В, його роль у спермі поки що не з'ясована. Крім того, у спермі містяться великі кількості таких вітамінів групи В, як тіамін, рибофлавін, пантотенова кислота, ніацин; у спермі бугая та барана високі кон­центрації аскорбінової кислоти.

Сперма багата ферментами, частина з яких може дифундувати у плазму із спермі­їв. У ній, зокрема, виявлені три фосфатази (дві лужних і одна кисла) 5-нуклеотидаза,

Таблиця 8 Показники Види тварин Бугай Баран Кнур Жеребець Осмотичний тиск, атм. 8,4 9,0 8,4 7,8 Депресія точки замерзання, °С -0,62 -0,66 -0,61 -0,57 Питома вага 1.035 2,030 1,0239 1,10-1,30 Концентрація водневих іонів 6,8 6,9 7,4 7,4 Вода, %         Білок, г/л       10,4-22,0 Ліпіди, ммоль/л 1,77 5,20 0,35 0,47 Фруктоза, ммоль/л 26,6-83,25 18,3-28,8 0,30-3,99 0-0,36 Сорбіт, ммоль/л 0,55-7,75 1,44-6,15 0,33-0,45 1,75-3,38 Глюкоза, ммоль/л 1,11-11,1 1,11-4,71 0,47-2,22 0,66-1,83 Лимонна кислота, ммоль/л         Інозит, ммоль/л 3,50 2,22 36,90 2,08 Молочна кислота, ммоль/л 3,21-6,99 13,98 2,33 1,66 Аскорбінова кислота, ммоль/л 375,0 280,0 168,0   Фосфор загальний, ммоль/л 26-40 114,3 19,3 6,12 Калій, ммоль/л 57,8 22,26 25,42 16,32 Натрій, ммоль/л 120,84 62,03 123,54 33,93 Кальцій, ммоль/л 9,68 4,50 22,16 4,98 Хлор, ммоль/л 72,3 15,6   158,6

 

гіалуронідаза, ксантиноксидаза, глюкозидаза, ацетилхолінестераза та ін. Їх вміст у спермі різних тварин сильно коливається і залежить від багатьох факторів, вирішаль­ними серед яких є годівля, догляд, утримання та експлуатація. Дослідники сперми виявили не лише міжвидові, індивідуальні та сезоні різниці її якості, а й навіть добові коливання у межах однієї тварини.

Рух сперміїв. Характерною рисою сперміїв ссавців є їх рухливість, яка має важли­ве значення у процесі запліднення. Адже лише високорухливий спермій може досягти верхньої третини яйцепроводу і проникнути у яйцеклітину. Опромінювання сперміїв Х-променями позбавляє їх запліднюючої здатності без погіршення їх рухливості. У нормальній спермі запліднююча здатність і рухливість сперміїв настільки тісно вза­ємопов'язані, що цей показник використовують для оцінки плодючості самців.

Фізико-хімічна характеристика сперми окремих видів тварин (за Т. Манном, М. Шергіним, В. Яблонським)

Швидкість руху сперміїв залежить від навколишнього середовища і його темпе­ратури. При температурі 38-40 °С спермії бугая рухаються з швидкістю 5,6 мм за хв., барана - 4,6 мм, жеребця - 5,22 мм, кнура - 2,8 мм, пса - 2,58 мм, півня - 1,02 мм. Рух спермія здійснюється внаслідок ударів джгутика об навколишню рідину і обер­тання навколо своєї осі. Імпульс до скорочення джгутика зароджується у проксималь­
ній центріолі шийки і передається на вісьову нитку, переходячи поступово з першо­го волокенця на друге, третє і т. д., аж до дев'ятого, з наступаючою за цим хвилею розслаблення. Внаслідок ритмічних хвилеподібних ударів хвостика спермія він наче відштовхується, а дещо скошена форма голівки та спіральна покресленість поверхні джгутика обумовлює його обертання навколо поздовжньої осі. Спермій при цьому гвинтоподібно рухається вперед. При температурі 37 °С спермій бугая робить дев'ять ударів хвостом за секунду, просуваючись при кожному з них на 8,3 мкм.

Розрізняють три види руху сперміїв: прямолінійно-поступальний, манежний та коливальний. У свіжо отриманій спермі основна маса сперміїв рухається прямоліній­но-поступально, вперед, уздовж поздовжньої осі спермія. Такий рух вважається нор­мальним. Проте, поступово удари хвостика слабшають і він уже не може обертати го­лівку навколо поздовжньої осі. Скошена форма головки викликає відхилення спермія вбік при русі вперед. Рух його стає колоподібним, манежним. Коли ж удари хвостика настільки ослабнуть, що не зможуть зрушити спермія з місця, його рух стає коливаль­ним - голівка спермія залишається на місці, а хвостик коливається в боки. Манежний і коливальний рух вважається ненормальним, оскільки просуватися вперед назустріч яйцеклітині можуть лише спермії з прямолінійним поступальним рухом.

Характерною рисою сперміїв ссавців є здатність до реотаксису - руху проти течії рідини. Це має велике значення, оскільки виділення тічкового слизу мають протилеж­ний напрямок - з матки у піхву і назовні. Повільно виділюваний потік тічкового слизу спрямовує спермії у напрямку верхівки яйцепроводу. Проте реотаксис проявляється лише у тих сперміїв, що доторкаються до нерухомого предмета, наприклад до слизо­вої оболонки геніталій.

Істотний вплив на рух сперміїв має їх електричний заряд. Під час проходження сперміїв по довгому каналу придатка сім'яника вони вкриваються ліпопротеїдною оболонкою, яка надає сперміям від'ємного електричного заряду. Це запобігає зіткнен­ню сперміїв у густому еякуляті; однойменно зарядженні спермії дещо відштовхують один одного і не склеюються. У густій спермі барана і бугая можна навіть спостеріга­ти впорядкований рух паралельних рядів сперміїв. При пошкодженні ліпопротеїдного покриву спермії втрачають електричний заряд і починають склеюватися, спочатку го­лівками (зірчаста аглютинація), а пізніше всією масою (масова коагуляція). Сприяють аглютинації підвищення кислотності середовища (внаслідок накопичення молочної кислоти), присутність іонів дво- і тривалентних металів (кальцію, магнію, алюмінію), позитивні заряди яких легко нейтралізують негативні заряди сперміїв. Аглютинацію можуть викликати аглютиніни - продукти імунізації організму сторонніми білками. Перешкоджає аглютинації наявність у геніталіях самки антиаглютинінів, що поступа­ють сюди з фолікулярної рідини або разом зі спермою (з секретом простати).

Енергетика сперміїв

Джерелом енергії для руху сперміїв є три біохімічні процеси: дихання, гліколіз та розпад АТФ. Ці процеси взаємозв'язані: внаслідок перших двох виділяється енергія, а третій зводиться до перетворення цієї енергії в таку форму, яка може діяти на руховий апарат спермія. Названі три процеси екзотермічні, тобто супроводжуються виділен­ням енергії, їх можна зобразити такими рівняннями:

Дихання

С₆ Н₁₂О₆ + 6О₂ ^ 6СО₂ + 6Н₂ О + 2846 кДж Гліколіз ^С6 ^Н12 ^О6 * ^2С3 ^Н6 ^Оз + ¹²⁹ кДж Розпад АТФ АТФ + Н₂ О ^ АДФ + Н₃ РО₄ + 33,5-41,9 кДж

Друга і третя реакції - зворотні і можуть йти як зліва направо, так і справа наліво за рахунок енергії, виділеної у першій реакції. При цьому АДФ, що утворилася під час руху спермія, переходить у АТФ за рахунок енергії дихання чи гліколізу, а накопи­чена під час гліколізу молочна кислота може назад відновлюватись за рахунок енергії дихання до фруктози.

Акумулятором утворюваної енергії служить АТФ, молекула якого складається з аденозину та трьох частин фосфорної кислоти. Остання частка фосфорної кислоти приєднана за допомогою макроергічного зв'язку; при розриві цього зв'язку виділя­ється енергія (33,5-41,9 кДж/моль) і АТФ перетворюється у АДФ. Таким же чином остання може перетворюватися у АМФ.

В. А. Енгельгарт і С. А. Бурнашова виділили з сперміїв бугая скоротливий білок спермозин, що володіє властивістю ферменту аденозинтрифосфатази. Спермозин зо­середжений переважно у хвостовій частині спермія, його зовнішніх дев'яти фібрилах. При його дії на АТФ руйнується макроергічний зв'язок, а виділювана енергія, що передається спермозину, перетворюється з хімічної у механічну роботу, що проявля­ється рухом спермія.

Коли макроергічні зв'язки у АТФ та АДФ вичерпуються, скорочення волокенець спермія та його рух припиняються. Щоб рух сперміїв продовжувався АТФ і АДФ по­винні відновитися. Насправді так і є, ці реакції обратимі. Для ресинтезу АТФ з АДФ або АДФ в АТФ потрібен органічний фосфат та енергія, що виділяється у процесі ди­хання та гліколізу. Ця енергія захоплюється молекулою АТФ у вигляді макроергічних зв'язків, які розриваються під впливом спермозину, і вивільнювана енергія передаєть­ся скоротливому білку, який при цьому скорочується і обумовлює рух спермія. Завдяки диханню та гліколізу вміст АТФ у сперміях утримується приблизно на одному рівні. Якщо позбавити спермії цих процесів (помістивши у безкисневі умови та безцукрове середовище), то концентрація АТФ у них швидко впаде і рух сперміїв припиниться.

Головними субстратами для дихання та гліколізу є цукри, оскільки вони легко проникають крізь оболонку сперміїв і піддаються розщепленню з виділенням енергії. Одержання енергії для життєвих процесів шляхом розщеплення цукру у безкисневих умовах називається гліколізом. Оскільки головним цукром сперми є фруктоза, то цей процес ще називають фруктолізом; інтенсивність гліколізу (фруктолізу) залежить від концентрації цукру.

У спермі бугая та барана міститься значно більше цукру, ніж у спермі кнура та же­ребця, тому його розщеплення тут набагато інтенсивніше. У спермі ж кнура та жереб­ця переважає дихання, а розклад цукру тут мало помітний. Враховуючи це М. П. Шер- гін розділив сперму сільськогосподарських тварин на два типи. До першого належить сперма з високим вмістом цукру та добре вираженим гліколізом (фруктолізом). Це - сперма бугая, барана, цапа, оленя. Характерною рисою сперми цього типу є малий об'єм еякуляту, висока концентрація сперміїв, кисла реакція та виражена здатність сперміїв впадати у анабіоз. До другого типу належить сперма кнура та жеребця, яка характеризується великим об'ємом еякуляту, низькою концентрацією у ній сперміїв, малим вмістом цукру, лужною реакцією і слабкою здатністю впадати в анабіоз.

Майже всі проміжні реакції гліколізу супроводжуються звільненням невеликої кількості енергії, що разом складає 129 кДж на ммоль фруктози. Якщо би така кіль­кість енергії звільнялася в результаті однієї реакції, то це викликало б теплове по­шкодження структур сперміїв і їх загибель. Поступове ж виділення енергії захищає клітини від перегрівання.

Усі проміжні реакції гліколізу супроводжуються фосфорилюванням, яке охороняє виділювану при цьому енергію від розсіювання. Без фосфатів вона виділялась би у вигляді теплової енергії, нездатної викликати скорочення джгутика.

Гліколіз може відбуватися як у анаеробних, так і в аеробних умовах, проте на зна­чно нижчому рівні. Кінцевим продуктом гліколізу є молочна кислота, яка, залежно від її концентрації, діє по-різному на спермії. Спочатку вона гальмує гліколіз і викликає у сперміїв стан неглибокого анабіозу, збільшуючи при цьому їх виживання. Під мі­кроскопом такі спермії (в стані неглибокого анабіозу) виглядають нерухомими, але, якщо помістити їх на обігрівальний столик, то вони починають рухатися. Тому при оцінці сперми користуються мікроскопом з обігрівальним столиком. При дальшому накопиченні молочної кислоти наступає друга фаза анабіозу, коли одного підвищення температури вже недостатньо для активування сперміїв: необхідно додати до краплі сперми на предметному склі краплю лугу. Нарешті, при значному накопиченні молоч­ної кислоти і зміщенні рН сперми нижче 5,7 більшість сперміїв гине.

Перебуваючи у стані анабіозу, спермії наче зберігають енергію, їх протоплазма змінюється мало, їх живучість збільшується. Проте подібний анабіоз не настільки глибокий, щоб припинити шкідливу дію на протоплазму сперміїв молочної кислоти, і з часом все менший процент сперміїв може відновлювати рухливість (на відміну від низькотемпературного анабіозу).