SPERMIOLOGIJA I Doc. dr. sc. Marko Samardžija
Spermiogeneza odvija se u testisima. Oni predstavljaju primarne organe rasplodnje mužjaka i imaju dvojaku ulogu: a) produkcija spermija b) produkcija androgenih hormona
Osnova za nastanak spermatogonija gonociti i potporne stanice (u sjemenim kanalićima fetusa) U sedmom mjesecu gravidnosti u fetusu bikova gonociti se diferenciraju u spermatogonije dva mjeseca poslije teljenja iz potpornih stanica nastaju Sertolijeve stanice
Period prije puberteta - sjemeni kanalići ispunjeni su germinativnim i - drugim nediferenciranim stanicama - nemaju šupljinu nema uvjeta za spermiogenezu!
Proces spermiogeneze Započinje č spolnom zrelošću (nije istovjetna sa rasplodnom zrelošću!) Završava staračkom atrofijom testisa (atrofia senilis). ) Odvija se: - kontinuirano -pretežno u sezoni tjeranja
Pubertet početak spermiogeneze Mijenja j se germinativni i epitel i nastaje epitel karakterističan za spolno zrele rasplodnjake. Iz germinativnih stanica u sjemenim kanalićima (tubuli seminiferi) ) serijom: mtotč mitotičkih dioba mejotičkih dioba metarmofozom m spermiji
Spermatogonije Male stanice, najčešće č okruglog oblika, promjera 10 do 14 μm. Sa jezgrom (u citoplazmi) promjera oko 2μm ispunjena: - finim kromatinskim granulama (kao i somatske stanice) i - kristalima ma (tzv. Luburschovi kristali).
Razvojni tipovi spermatogonija 1. A spermatogonije 2. Intermediarne 3. B spermatogonije spermatocite I reda.
Podjelom om spermatogonija Nastaju: A1 i A2 spermatogonije (relativno velike12μm) - s velikom ovalnom jezgrom (8 μm). - poput spužve (šupljikava granula kromatina) - sadrže 60 kromosoma (maleni štapići maleni štapići).
Mitotičkom dioba spermatogonija spermatogonija A1 - ostaje nepromijenjena i miruje - služi kao pričuva za sljedeći ciklus spermiogeneze - slijedeći ciklus spermiogeneze počinje tek onda kad iz B spermatogonija nastaju spermatociti
spermatogonija A2 dijeli se u: 2 intermediarne spermatocite 4 B1 spermatocite 8 B2 spermatocita 16 spermatocita I reda (diploidni broj kromosoma)
Četiri faze spemiogeneze Mitoza spermatogonija 16 primarnih spematocita 15-17 17 Dana Meioza Primarni u sekundarne spermatocite oko 15 (haploidni br. kromosoma) dana II Meioza sekundarni spermatociti spermatide nekoliko sati Metamorfoza iz spermatida oblikuju se spermiji petnaestak dana
Ukupno trajanje j od spermiogeneze do pojave spermija u ejakulatu Spermiogeneza - 40 do 60 dana. Prolazak spermija kroz epididimis i 8-14 dana DOKAZ: kod oštećenja testisa (ovisno o mjestu oštećenja) pojava patoloških oblika spermija u ejakulatu tek poslije 30 i 60 dana!
Diploidni broj kromosoma pojedinih vrsta sisavaca Konj 64 Pas 78 Magarac 62 Mačka 38 Govedo 60 Kunić 44 Koza 60 Štakor 42 Ovca 54 Gorila 48 Svinja 40 Ljudi 46
Građa spermija Specifičnog su oblika različitog od ostalih stanica organizma, Za razliku od drugih stanica spermiji imaju malu citoplazmu Ne rastu i ne dijele se. Karakterizira i ih mogućnost ć samostalnog kretanja, sposobnost življenja j i oplodnje izvan organizma u aerobnim i anaerobnim uvjetima.
Otkriću ć spermija pogodovalo je otkriće ć optičkog mikroskopa prvi ih je vidio 1677. god. Van Lowenhoock novije spoznaje otkrivene su pomoću elektronskog mikroskopa.
Usporedba veličine č bičjih ih spermija i jajne stanice krave 1 : 160.000 000 Zonarna reakcija
lipoproteinska ovojnica spermija Štiti ih izvana sastoji se od lipida, proteina i fosfolipida. formira se u nuzjajima tijekom zrenja spermija sastoji se od koloidnog sekreta kanala epididimisa Funkcija ovojnice: - čini ih plodnim, - nositelj je električnog naboja spermija i - ima zaštitnu ulogu.
Nezreli spermiji prepoznaju se po protoplazmatskoj kapljici pj (ostatak protoplazme p i piroproteina) - Spušta se od glave prema kraju repa, - gubi se zrenjem. Nezreli spermiji su neplodni i neotporni.
Građa spermija a) glava b) srednji dio c) rep
Glava a spermija kruške oblik - s jedne strane je konkavna, a s druge konveksna. Ona je u stvari jezgra stanice na kojoj j razlikujemo nukleus i citoplazmu. Jezgra (nucleus) ima tanak sloj protoplazme i sadrži kompletan genski materijal. Sastoji se od: - kromatina, - DNK, -RNK - nekih drugih bjelančevina, te -alkalne ln fosfataze.
- Glave spermija svih sisavaca su asimetrične - zadebljale na jednoj strani -asimetrija omogućuje gibanje spermija: pravolinijsko rotacijsko. Prednji dio spermija pokriva opna koja je formirana iz Goldijevog aparata, a zove se akrosoma (nalikuje kapi!). Na njoj j razlikujemo prednji, apikalni i stražnji dio.
Akrosoma (glava spermija) akrosomom, perforatorium maleni šiljak na prednjoj strani jezgre spermija. galea capitis -unutarnji dio akrosome koji direktno naliježe na jezgru Akrosoma sadrži nekoliko enzima najvažniji su : - akrozin - hijaluronidaza.
Srednji dio: vrat i tijel vrat i tijelo Vrat je kratak - u njemu se nalazi proksimalni centriol oblika prstena sastavljen od 9 segmenata - bazalno tjelešce od kojeg prolaze 2 fibrile il (aksoneme): centralna i spiralna koje se pružaju kroz tijelo i rep spermija.
Tijelo -kratko je (10-1212 μm) ispaja glavu s repom -motor koji pokreće rep i spermije sadrži: -centralnu fibrilu oko koje su raspoređeni mitohondriji važni za gibanje spermija i - spiralnu fibrilu savijena je obratno od kazaljke na satu i -tanka je (0,1μm) m): pars ascendens i pars spiralis. Tijelo spermija sadrži: bjelančevine, ugljikohidrate i lipide koji (sudjeluju u metabolizmu).
Rep - najduži dio spermija (oko 50μm). - prosječna debljina iznosi 0,6 μm. Sadrži: - centralnu aksonemu koja je u području srednjeg dijela omotana spiralnom mitohondrijskom ovojnicom (mitohondrijski ij omotač). - Aksonema završava na samom repu kao kist s 9 do 12 dlačica.
Patološki oblici spemija Prema nastanku razlikujemo: - primarne,, nastale prije ejakulacije i -sekundarne (negativni uvjeti poslije ejakulacije) ac j
Primarni mogu biti prouzročeni: -degenerativnim i upalnim procesima u testisima, epididimisima i akcesornim spolnim žlijezdama. Upala se očituje produktima upale (leukocitima itd.) - poremećajem termoregulacije u testisima (do 98% patološki promijenjenih spermija u ejakulatu). - avitaminozom E vit. - deficitarnom prehranom - teškim fizičkim radom (pastuh) -urođenim anomalijama (kriptorhizam, hormonalna insuficijencija).
Sekundarni: najčešće č su uzrokovani - hipotonijom i - hipertonijom, -naročito prisustvom vode u ejakulatu atu
Teratološki - patološki oblici spermija Promjene na glavi: gigantski spermiji s neuobičajeno velikom glavom; mikrospermiji sitne glave; gigantski spermiji s 2-4 glave s jednim repom; razni oblici i deformacije glave (kruška, osmica, polumjesec, okrugli, klinasti šiljasti, krunasto oštećenje, preuska, premalena, prevelika, kratka i široka te otpala normalna glava). najčešće primarne, nastale tijekom spermiogeneze i prilikom ejakulacije!
promjene na srednjem dijelu: spiralno oštećenje, ć protoplazmatska kapljica, pseudokapljica i ostale deformacije srednjeg dijela nabiranje i zavrnuće srednjeg dijela spermija (tzv. "dag defekt ).
promjene na repu: dvostruki repovi, savijeni, prekinuti, prekratki, retroaksijalana implantacija ij repa, distalna kapljica, zavrnut rep itd. td.. Pretežno sekundarne naravi - Uzrokuje ih hladnoća, ć grub postupak p pri manipulaciji, razrjeđivači.
Ostale promjene: - promjene na lipoproteinskoj ovojnici, - akrosomi, - kromosomima (sljepljenim), - manjim m brojem kromosoma i slično.
U bičjim ejakulatima uglavnom nema patoloških oblika spermija, no može ih se naći do 18%. Defekti spermija rezultiraju neplodnošću ( (impotentio generandi), Smatraju se nasljednim, nositelj tih anomalija je autosomalni recesivni i gen!
EJAKULAT Zajednički proizvod: TESTESA EPIDIDIMISA AKCESORNIH SPOLNIH ŽLIJEZDA Sastoji se od: SPERME i SJEMENE PLAZME
EJAKULACIJA SADRŽAJ EPIDIDIMISA SPERMIJI + SEKRET SEKRET AKCESORNIH SPOLNIH ŽLIJEZDA sjemene vrećice prostata lukovičaste žlijezde uretralne žlijezde EJAKULAT: korpuskularni dio (sperma+epitel) tekući dio (sjemena (j plazma)
STVARANJE: od spolne zrelosti do senilnosti LUČENJE: ejakulacijom polucijom
Količina ejakulata ovisi o: Uzrastu Tjelesnoj j masi Pasmini Režimu eksploatacije Ishrani Ih Individualnim razlikama
vrsta Karakteristike ejakulata Prosječni volumen Broj mil/ml ph Bik 2-12 (5-7) 1.000(300-6-6,7 6,7 2.000) Jarac 1 (0,7-2) 2-5.000 6.2-7 Ovan 1 (0,7-2) 2-5.000 6.2-7 Nerast 250 (150-500) 500) 100 (25-300) 64-7 6,4 74 7,4 Pastuh 120 (30-300) 300) 120 (30-800) 6,8-7,5 Pas 1-25 125 (3-350) 350) 6,0-7,0 Kunić 1 (0,4-6,0) 700 (100-2.000) 6,6-7,5 Čovjek 3,5 (2-6) 100 (50-150) 7,4(7,1-7,5) 7,5)
Neke osobitosti spermija Sastav pretežno voda Od 85% (ovan) do 96% (pas) Depresija ledišta: -0,6 o C (-0,54) Veličina: cijeli spermij 55-70µ glava 5-9 µ širina 1-3 µ
Biokemijski sastav ejakulata bik ovan pastuh nerast pas ph 6,8 6,8 7,4 7,3 6,7 Fruktozamg/% 530 250-300 3 13 <1 Inozit 63 40 650 38 Sorbitol 10-136136 26-120 6-18 20-40 Fosfati 80 375 17 66 13 Limunska kis. 720 137 130 66 Ergotiomin U tragovima 3,12 7,6 Protein 5,8 10 1,5 3,8 Ledište (-) 0,54 0,54-0,73 0,55-0,70,7 0,58-0,62 0,62 0,59-0,63 0,63 0,58-0,6 0,6
Metabolizam spermija: fakultativni anaerobi a) AEROBNI UVJETI (biooksidacija) b) ANAEROBNI UVJETI (glikoliza)
a) AEROBNI UVJETI (biooksidacija-disanje) disanje) KORISTE: - jednostavne šećere -lipoide - aminokiseline
b) ANAEROBNI UVJETI koriste fruktozu -svoj prirodni šećer FRUKTOZA (iz sjemene plazme) - ph alkalan glikoliza MLIJEČNA KISELINA + ENERGIJA Pada ph sjemene plazme šteti spermijima
b) ANAEROBNI UVJETI Nizak ph sjemene plazme šteti spermijima brzo trošenje zaliha!!! potiče intenzitet metabolizma Alkalni sekret akcesornih spolnih žlijezda
šećere Spermiji za dobivanje energije koriste masne tvari bjelančevine
a) Šećeri (ugljikohidrati) Fruktoza (prekurzor glukoza iz krvi). (preživaći je imaju u izobilju) Mliječna kis. (u anaerobnim uvjetima - sve živ. podjednako!) Sorbitol u spermi bika, nerasta, ovna, pastuha (sudjeluje samo u katalitičkom metabolizmu) ejakulat treba na vrijeme konzervirati!
a) Šećeri (ugljikohidrati) Inozit rezerva energije u spermi. (pretvorbom glukoze u fruktozu; ako nedostaje stvara se iz fruktoze) Ima ga mnogo u spermi nerastova: - anaerobni uvjeti - aerobni uvjeti - spermiji dobro pokretljivi oksidiraju mlječnu kis. pritom troše: - octenu kis. - glicerol - pirigroždanu kiselinu
b) masne tvari Lipidi CoA Masne kiseline (u procesu ß-oksidacije) oslobađaju se oslobađaju se CH CH 3 (metilne skup.) Aktivni acetat lanac oksidacije
b) masne tvari Osnovne dušićne baze u spermi su: Ergotionein -sperma pastuha i nerasta Spermin - ljudska sperma Glicerinfosforilholin (GPC) - rezerva E za kretanje u žen. spolnim org. - maternice ovce i krave imaju fermente koji mogu otcijepiti KOLIN ne upotrebljavaju TRIGLICERIDE
b) masne tvari Plazmalogen l lipid id sličan GPC-u razlika: na 1. CH 2 veže se masna kis., na 2. CH 2 aldehid Kada se oni otcijepe - IZOPLAZMALOGEN (otrov) posljednja rezerva E potroši se - spermij ugiba Lecitin (umjesto zasićene-nezasićena nezasićena masna kis). Hrani i štiti spermije na niskim temp. Kokošje jaje ca 7%
c) bjelančevine Samo aminokiseline ( (bičja č sperma sadrži dž mnogo proteina i slobodnih am.kis.).) Najviše: - glutaminska - alanin - glicin - asparaginska kis. Moraju sudjelovati fermenti koji pretvaraju amino keto kis. reverzibilno
c) bjelančevine TRANSAMINAZE GOT ( (glutaminat oksaloctena kis.) ) GPT (glutaminat piruvat transaminaza) Ovise o razini m. spolnih hormona (sezona pripusta) pusta)
Enzimi Sperma preživaća ć - Malo kisele, a mnogo alkalne fosfataze - Fosfomonoesteraza - Pirofosfataza - Glilkozidaza - Transaminaza glutaminske i - Transaminaza oksal-octene octene kis
Karakteristike ejakulata PREŽIVAČA: malog su volumena velik broj spermija (gust ejakulat) malo sjemene plazme sadrže dž mnogo FRUKTOZE (sjem.plazma)) prevladavaju procesi glikolize
Karakteristike ejakulata PASTUHA, NERASTA i PSA: Velikog su volumena Rijetki (malo spermija u ml) Malo fruktoze Prevladavaju procesi DISANJA Najviše se troše lipoidi brzo se potroše i spermiji ugibaju
Osjetljivost j spermija na uvjete in vitro Osjetljivost na vanjske činioce: Temperatura (utječe na intenzitet meabolizma) 1. Temperatura ( 2. Svjetlo 3. Kemikalije (deterđenti, đ ti kis.,lužine) 4. Metali 5. Osmotski tlak
Električni č naboj spermija Nosioc el. naboja je lipoproteinska membrana Dokaz: sperma iz testesa t (bez lpp membrane) ima (+) i (-) naboj - kreću se prema anodi i katodi - slobodni u mediju koaguliraju
Električni naboj Spermiji pokazuju el. potencijal koji se manifestira kao električni naboj Biofizičko svojstvo: ejakulat u područje elektroforeze spermiji se kreću prema ANODI: negativno su nabijeni i međusobno se odbijaju!!
Električni naboj ovisi o: o a) Ph medija koji djeluje koji djeluje na: - intenzitet fruktolize - stvaranje kinetičke energije Spermi više odgovara alkalna sredina - Kod ph 3 spermiji miruju - Kod ph 0 gube el. Potencija, koaguliraju (lijepe se)
Optimalan Ph medija Fruktoliza optimalna: ph 7,6 usporena: ph 6,4 Sustav puferiranja sperme : ovna****, bika, bika***, nerasta**, pastuha*
Djelovanje kiselina na spermu Jake anorganske kiseline (HCl, H 2 SO 4 ) u otopini disociraju i ne mogu prodrijeti kroz staničnu č membranu Slabe anorganske kiseline u otopini ne disociraju u potpunosti (neke molekule ostaju cijele): Prodiru u spermije Snižava ph Usporavaju proces glikolize i kretanje spermija
Električni naboj ovisi o: b) Prisustvu iona metala - kationi (Na, K) smanjuju el.potencial (ali još postoji) anioni: Dvo (Ca, Mg), tro i četverovalentni (Al, To,Ce) - anioni (Al, To,Ce) smanjuju el. potencial polivalentni isprazne ga i promijene el. naboj
Metali: U pravilu ne smiju doći u dodir sa spermom: teške kovine imaju spermicidno djelovanje (Pb,Fe,Ag) Plemeniti metali (Au, Pt) ne štete
Osjetljivost na vanjske činioce temperatura kemijske tvari svijetlo antibiotici i i osmotski elektroliti ph tlak zrak krv i urin ultrazvuk metali rendgenske zrake.
1. Temperatura Što je ona viša, to je: Brža mijena tvari Troše se izvori energije(frukt.,lipoidi,am.kis.) Spermiji brže ugibaju
45 46 o C štetne za spermije 50 o C koagulacija nekih jelančevina inaktivacija nekih fermenata
TEMPERATURNI ŠOK spermija Svijež, netom polučeni ejakulat (37 o C) Naglo hlađenje đ 18 o C TEMPERATURNI ŠOK SPERMIJA
TEMPERATURNI ŠOK POSLJEDICE: E - oštećuje se lipoproteinska ovojnica - ona postaje propusna za važne metabolite (fermenti, ATP, fruktoza) - poremetnje mijene nekih fosfolipida: neki spermiji ugibaju drugi su (manje/više) oštećeni ć
TEMPERATURNI ŠOK Oštećena je sperma neplodna AKINEZA Ireverzibilno stanje (nepomična sp.) Razlika od stanja fiziološke ANABIOZE koja je reverzibilna!
2. Svijetlo SPERMIJI Šteti im direktno izlaganje Pri polučivanju, dnevnom svjetlu spermu treba zaštititi od direktnog svijetla!
3. ph Spermohvatači, č umjetne vagine i ostali probor čiste se : vodom ili 75%-om otopinom alkohola l (ishlapi) i) IZBJEGAVATI: Detergente, sapune, lužine, kiseline.
4. Metali Štetno djeluju na spermije!! Sav pribor koji dolazi u dodir sa spermom treba biti od: Posebne gume Plastičnih masa Stakla
5. Osmotski tlak Karakterističan č za spermu: od -0,58 do -0,62 (izotonija) U dodiru sa hipo i hipertoničnom otopinom spermiji brzo ugibaju!! Sav pribor za postupke sa spermom mora biti suh ili ispran razrjeđvačem. Spermi šteti potresanje, stoga treba sve posude napuniti do vrha!!