Созревание сперматозоидов: особенности процесса

Что это такое?

Сперматозоид – это половая клетка мужского организма (гамета). Название клетки происходит от трех древнегреческих слов, означающих «семя», «жизнь», «вид». По сути, в названии и кроется ответ на вопрос о главной функции этих маленьких и очень подвижных клеток. Это размножение, продолжение рода. Спермии зарождаются, зреют и выходят наружу только для того, чтобы оплодотворить женскую яйцеклетку, передать ей свой генетический материал, который вместе с женским станет базовым и определяющим генетическим набором для будущего малыша. Из оплодотворенной яйцеклетки разовьется новый организм – зародыш, эмбрион, а позднее плод.

Если внимательно посмотреть на спермий в микроскоп, станет понятно, что он сам по себе отражает важные и длительные эволюционные процессы. По своей структуре он напоминает общего предка всех живых организмов и грибов – одноклеточное ядерное создание, способное к перемещению за счет хвостика-жгутика. Когда-то давно именно такое существо дало начало жизни в современном ее понимании.

Впервые о существовании особых подвижных клеток человечество узнало в 1677 году благодаря стараниям известного ученого Антони ван Левенгука, который изобрел микроскоп. Он поделился изобретением с товарищем – студентом-медиком Иоганном Гамом, а тот, рассматривая в чудо-устройство все, что попадалось под руку, наткнулся на странные живые клетки в собственном эякуляте. Он поделился этим открытием с Левенгуком, который первым из людей детально изучил и описал «семенных зверьков» (именно такое название он дал сперматозоидам).

Левенгук почти сразу догадался, что функции открытых им с товарищем клеток, – размножение. Об этом он уведомил королевских британских деятелей науки. Но «светила» того времени лишь посмеялись над идеей и заключили, что найденные «живчики» – не что иное, как бесполезные паразиты, а зачатие происходит лишь благодаря жидкости, в которой они плавают. Почти 100 лет к трудам Левенгука относились скептически. Только через век его теорию подтвердили итальянские медики и физики, а затем и российские ученые, которые в XIX веке и дали мужской гамете то название, которое используется по сей день – сперматозоид.

Путь мужских половых клеток к яйцеклетке

Эякуляция – это стартовая точка для сперматозоидов на пути к зачатию. Именно с нее начинают свой сложный путь приблизительно 400 миллионов мужских клеток, запрограммированных на оплодотворение яйцеклетки. Длина пути составляет всего 10 см, но для микроскопического сперматозоида, размер которого 0,0055 см (55 мкм). Это расстояние огромно, как для человека 6500 км. Не все они достигнут финиша, так как многие сразу же вытекут из влагалища наружу, а преобладающая часть начнет путешествие через множество преград. Основной путь состоит из 5 пунктов:

1. Агрессивная среда влагалища. Во время эякуляции во влагалище женщины впрыскивается огромное количество сперматозоидов. Так и не начав свой путь, здесь погибает до 80% единиц семени из-за повышенной кислотности среды и ее бактерицидных качеств.
2. Защитные свойства цервикальной слизи шейки матки. Пройдя глобальный отсев во влагалище, оставшиеся 20% попадают в зону матки и проходят через защитный барьер шеечного секрета. В нем содержатся бактерицидные вещества (антитела к микроорганизмам и сперме, лизоцим, иммуноглобулин класса A, M и G, лактоферин). Здесь слабая часть сперматозоидов не выдерживает воздействия среды и гибнет. Оставшиеся живчики перемещаются в матку.
3. Зона накопления сил. Среда матки является очень благоприятной для сперматозоидов. В ней они могут сохранять свою жизнеспособность и подвижность до 3 суток. Здесь же происходит комплекс физиологических преобразований (капацитация) – мужские половые клетки активизируются, а вместе с тем значительно вырастает их подвижность и проникающая способность перед последним этапом.
4. Движение против течения. Живчики обычно достигают фаллопиевых труб уже через 10 минут после эякуляции. Теперь их количество составляет около 2 тыс. единиц. На этом этапе и решается, кто из сильнейших окажется победителем. Едва войдя в фаллопиеву трубу, часть сперматозоидов устраивает «привал» в стенке трубы, лениво дожидаясь яйцеклетку, а остальные вопреки всему продолжают движение к своей цели. На пути им постоянно возникают волны мышечных сокращений, направленные против их движения. Кроме того, маленькие живчики, то и дело путаются в ворсинках трубы и теряются в изгибах.
5. Финиш. Двигающаяся по фаллопиевой трубе яйцеклетка, выделяет определённое химическое вещество, на призыв которого сперматозоиды слетаются, как мотыльки на свет. В определённых местах на теле сперматозоида расположены мельчайшие молекулы, реагирующие на химический сигнал яйцеклетки. Когда она приближается, происходит хемотаксис и один из сильнейших оплодотворяет ее.

Клинические варианты

Выделяют несколько видов патологического слипания мужских половых клеток. Каждая из них характеризуется собственным течением развития и имеет отличительные клинические признаки.

Истинная

В этой ситуации мужские половые клетки склеиваются между собой. Это может произойти в любых их отделах: например, они могут склеиться только головками или шейками, или в области хвостиков.

Также возможны такие ситуации, когда сперматозоиды склеиваются друг с другом всем телом. Такие ситуации имеют, как правило, более неблагоприятный прогноз.

Опасность истинной формы в том, что мужские половые клетки начинают терять свою способность к активному движению. Это способствует тому, что возможность естественного оплодотворения снижается в несколько раз.

Ложная

Данный клинический вариант также называется неспецифическим. В этой ситуации сперматозоиды между собой непосредственно не слипаются. Они соединяются друг с другом через биологические субстраты, которые их окружают. К ним относятся в том числе эпителиальные клетки и слизь.

В дальнейшем достоверность результатов обследования будет сильно влиять на составление тактики лечения

Важно, чтобы диагностику проводили только опытные специалисты. В таком случае риск получения недостоверных результатов существенно ниже

Смешанная

Некоторые исследователи также могут называть этот вариант комбинированным. Он характеризуется сочетанием двух первых видов агглютинации.

В случае развития данного патологического состояния сперматозоиды начинают не только непосредственно слипаться между собой, но и быть склеенными посредством различных биологических субстратов.

Также слипаться сперматозоиды могут по причине того, что снаружи их покрывает достаточно много антиспермальных антител. Такое патологическое состояние приводит к уменьшению необходимого для достаточной отрицательного заряда. В конечном итоге это и приводит к агглютинации.

При какой температуре погибают сперматозоиды?

• Сперматозоиды очень чувствительны к температуре. 36-37 градусов – идеальный показатель для их продолжительной жизнеспособности.
• Повышение температуры приводит к гибели сперматозоида. Наружное расположение половых органов исключает перегрев мужского органа. Но многое зависит от образа жизни человека.
• Условия труда, связанные с повышенной температурой, могут снизить показатели репродуктивности мужчины. В период планирования зачатия не рекомендуется посещать бани и сауны. По этой же причине одежда должна быть свободной и соответствовать сезонным условиям.
• Пониженный температурный режим ограничивает подвижность сперматозоидов. Дееспособность сохраняется до отметки 4 градусов тепла. Дальнейшее понижение температуры ограничивает скорость движения сперматозоида и препятствует зачатию.

Важна температура

Сохранение жизнеспособности при показателях ниже 0 °C позволяет использовать биологическую жидкость для донорства. Заморозка позволяет самостоятельно определить период зачатия и совместить с женскими биологическими процессами.

Как можно увеличить продолжительность жизни сперматозоидов?

Прежде всего нужно отказаться от дурных привычек, таких как, курение, наркотики, неумеренное употребление крепких напитков и пива, половая распущенность. Здоровый образ жизни, рациональное питание и улучшение экологических условий – вот путь к увеличению продолжительности жизни сперматозоидов, а также и жизни вообще.

Но есть и менее глобальные правила. Мужчинам нельзя носить слишком теплое белье. То же самое относится к узким плавкам, брюкам и джинсам. Спать же лучше всего вообще без одежды.

Наличие в пище селена и витамина С в достаточном количестве помогает организму выработать достаточное количество жизнеспособной спермы и улучшает ее качество.

Когда семья ждет не дождется аиста, жизнеспособность несущих жизнь половых клеток становится одним из решающих факторов

Если беременность нежелательна, то важно остановить семя как можно дальше от матки

От чего могут погибнуть сперматозоиды?

Спермии становятся нежизнеспособными при следующих факторах:

• Варикоцеле – варикозное расширение вен яичка и семенного канатика, значительно уменьшает количество дееспособных живчиков.
• Сперматозоиды умирают при сильном облучении носителя;
• При постоянном отравлении организма наркотиками, алкоголем и никотином.
• Недоедание и переедание, как и наличие в пище большого количества консервантов и химических добавок не помогает выживанию головастиков.

А также действуют на время жизни сперматозоидов половые инфекции и гормональные нарушения.

ОПАСНО! Свинка (паротит), даже перенесенная в юном возрасте, часто делает мужчину бесплодным.

При температуре выше 38°С сперматозоиды умирают, а при +4 и ниже «живчики» замирают, но не погибают. Они выживают даже при глубокой заморозке, что и позволяет создать банк спермы. После разморозки спермии вновь приходят в свое рабочее состояние.

Так что мужчине не стоит переохлаждаться, но и слишком кутать интимное место тоже не стоит. Ведь недаром пенис и мошонка не спрятаны внутри организма, а выведены наружу.

Как исключить незапланированную беременность?

Лучший способ не допустить незапланированного зачатия – это применять современные меры контрацепции. Надежность презерватива, например, оценивается в 95%, гормональных контрацептивов для женщин – 99%, тогда как прерванный половой акт, по медицинской статистике, надежен всего на 70%. Содержание сперматозоидов в смазке выше у мужчин молодых, здоровых, ведущих активный образ жизни и не имеющих вредных привычек.

На практике некоторые пары отказываются от использования презерватива по причине снижения остроты сексуальных ощущений, порой встречаются случаи аллергии на латекс и спермицидные смазки, которые используются производителями контрацептивов.

После прерванного полового акта женщине желательно провести спринцевание не позднее чем через 10 минут после завершения соития. Мужчине желательно помочиться и хорошо помыть половой член, отодвинув крайнюю плоть. Повторный половой акт, если таковой намечается в течение 24 часов, нужно проводить либо в презервативе, либо с применением контрацептивов в виде крема или вагинальных таблеток, которые вводятся во влагалище не позднее чем за 15 минут до коитуса.

Пары, практикующие прерванный половой акт, часто основывают свои действия на определении опасных и безопасных дней женского цикла.

Калькулятор расчета овуляции

Длительность цикла

Длительность менструации

• Менструация
• Овуляция
• Высокая вероятность зачатия

Укажите первый день последней менструации

Овуляция происходит за 14 дней до начала менструального цикла (при 28-дневном цикле – на 14-й день). Отклонение от среднего значения бывает часто, поэтому расчет является приблизительным.

Также вместе с календарным методом можно измерять базальную температуру, исследовать цервикальную слизь, использовать специальные тесты или мини-микроскопы, сдавать анализы на ФСГ, ЛГ, эстрогены и прогестерон.

Однозначно установить день овуляции можно посредством фолликулометрии (УЗИ).

1. Losos, Jonathan B.; Raven, Peter H.; Johnson, George B.; Singer, Susan R. Biology. New York: McGraw-Hill. pp. 1207-1209.
2. Campbell N. A., Reece J. B., Urry L. A. e. a. Biology. 9th ed. — Benjamin Cummings, 2011. — p. 1263
3. Ткаченко Б. И., Брин В. Б., Захаров Ю. М., Недоспасов В. О., Пятин В. Ф. Физиология человека. Compendium / Под ред. Б. И. Ткаченко. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. — 496 с.
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Овуляция

Организм женщины – это не механизм, он может давать сбои, овуляция может сместиться. Забеременеть можно даже непосредственно перед месячными, ведь порой в одном цикле образуется две яйцеклетки. Одна выходит из фолликула в срок, через сутки погибает, а вторая может выйти только через неделю, в результате пара беременеет в совершенно «безопасный», по их мнению, период.

О том, можно ли забеременеть от мужской смазки, смотрите в следующем видео.

3 Причины астенозооспермии

Снижение активности сперматозоидов может являться следствием 3 типов причин.

3.1 Физиологические

Естественные причины уменьшения активности спермиев имеют непостоянный характер и не требуют лечения.

К ним относятся:

• весеннее время года;
• суточные колебания: утром активность спермиев ниже, чем вечером;
• возраст мужчины;
• частота половых сношений или мастурбаций: частые половые акты или мастурбация, способствуют частому обновлению спермы и увеличению активности сперматозоидов.

3.2 Патологические

К патологическим причинам появления слабых сперматозоидов относятся:

• Воспалительные заболевания предстательной железы — простатит. Причиной снижения активности сперматозоидов служит присутствие в эякуляте бактерий, особенно кишечной палочки, которые приводят к склеиванию спермиев между собой. Это явление носит название агглютинации.
• Варикозное , или варикоцеле, приводящее к нарушению кровоснабжения яичка, в котором созревают мужские половые клетки или закупорка семявыводящих путей расширенными венами.
• Недоразвитие половых органов: неопущение яичек в мошонку или их перекручивание.
• Воспаление придатка яичка — эпидидимит.
• Половые инфекции: хламидиоз, уреоплазмоз, гонорея и т. д.
• Вирусные инфекции: паротит.
• Аутоиммунные заболевания, сопровождающиеся образованием в организме антиспермальных антител, принимающих живые и активные сперматозоиды за чужие клетки и направленные на их уничтожение.
• Гормональные нарушения.
• Сбои работы эндокринных органов: щитовидной железы и коры надпочечников, сахарный диабет, избыточная масса тела.
• Повышенное артериальное давление, при котором отмечается ухудшение притока крови к тазовым органам.
• Врожденные отклонения: синдром «9+0», при котором в хвосте сперматозоидов отсутствует центральная пара микротрубочек и они лишены умения передвигаться.

3.3 Внешние

К внешним причинам понижения активности мужских половых клеток относятся:

• Перегрев яичек вследствие частых посещений бани или сауны, длительного пребывания в горячей воде, езды в автомобиле на сидении с электроподогревом.
• Ношение узкого нижнего белья.
• Несбалансированное питание.
• Вредные привычки: табакокурение, употребление алкоголя и наркотических веществ, которые снижают сексуальное влечение, а следовательно, и качество спермы, оказывают разрушительное влияние на мужские половые клетки, нарушая их двигательную способность и строение, повышая риск зачатия ребенка с хромосомными патологиями.
• Прием антибактериальных и противосудорожных препаратов.
• Регулярное питание в фастфудах, частое употребление в пищу газировки, консервантов и красителей, оказывающих разрушающее действие на половые клетки.
• Злоупотребление кофе.
• Опасные условия труда: регулярные и продолжительные контакты с радиоактивным облучением, солями тяжелых металлов, лакокрасочными материалами и т. д.
• Частые стрессовые ситуации, хронический стресс.

Как образуются сперматозоиды

Спермии образуются в семенных пузырьках, затем поступают в придаток яичка, где происходит их дозревание. Во время полового акта они через семенные протоки, где смешиваются с секретом, который вырабатывает предстательная железа, попадают в мочеиспускательный канал и оттуда во влагалище.

Смешивание секрета семенных пузырьков с секретом предстательной железы активирует подвижность жгутика, и сперматозоид устремляется к цервикальному каналу и проникают в полость матки, откуда по трубам двигаются против тока жидкости к яичникам. Если в этот момент произошла овуляция, он пытаются проникнуть в яйцеклетку, постепенно разрушая ее внешнюю оболочку. Только один спермий может ее оплодотворить, что обеспечивают разные механизмы защиты.

Способность к оплодотворению зависит от множества факторов. Заболевания яичка, предстательной железы, уретры могут вызвать нарушение образования спермиев и препятствовать их выходу в момент эякуляции.

Условия, влияющие на развитие сперматозоидов

Созревание сперматозоидов должно проходить в комфортных условиях: подходящая температура для развития и созревания половой клетки мужчин 34-35 градусов. Время созревания сперматозоидов около 72-74 суток. В момент созревания сперматозоидов, неблагоприятные факторы окружающей среды могут повлиять на развитие: снижается активность сперматозоидов, нарушается их строение и, в конце концов, сперматозоид теряет свою природную способность.

Неблагоприятные факторы

Есть ряд факторов, которые неблагоприятно влияют на развитие и созревание половой клетки мужчин:

• излишнее тепло (это могут быть горячие ванны, бани, сауны. парилки, а также длительная лихорадка)
• действие токсинов, излучений различной природы
• стресс
• застой крови в малом тазу, в результате длительного пребывания в одном положении
• неправильное, узкое белье
• переохлаждение организма в целом или органов малого таза
• заболевания инфекционной природы или эндокринные нарушения
• длительный прием некоторых лекарственных веществ, алкоголя, курение, прием наркотических препаратов

Все вышеописанные факторы отрицательно сказываются на созревании и развитии сперматозоидов.

Сперматозоид требует для своего нормального созревания питательную среду. Такой средой является сперма, так как в ее состав входить масса питательных веществ: белки, липиды, молочная кислота, аскорбиновая кислота, витамин В12, различные ферменты.

Нормальные показатели морфологии сперматозоидов

В целом, мужчина считается способным к зачатию естественным способом, без вмешательства репродуктивных вспомогательных методов, в том случае, если:

• в его спермограмме обнаруживается около 20-40 миллионов половых клеток;
• общий объем спермы не менее 2 миллилитров;
• сперматозоидов, которые подвижны и активны, в этом количестве не менее 25%;
• если количество сперматозоидов, которые не «мечутся», а двигаются прямо к цели, по прямой траектории, не менее 50%.

Хорошим признаком считается, если в обнаруживается не менее 15% здоровых, морфологически правильных спермиев.

Сама морфологическая оценка предусматривает анализ строения половых клеток. Жесткие критерии Крюгера расценивают даже пограничные параметры, которые многие другие методы относят к вариантам нормы, к патологии. Даже малейшее несоответствие сперматозоида эталону приводит к незамедлительной выбраковке этой клетки.

Идеальный сперматозоид должен соответствовать нескольким важным критериям. Вот они:

• Головка. Сперматозоид с нормальной морфологией головки всегда имеет одну головку, не две и не более. Форма головки строго овальная. Не менее половины площади головки должна занимать акросома — небольшое пространство, органоид. Нормальная ширина головки – 2,5-3,5 мкм, нормальной длиной считается значение, находящееся в диапазоне 4-5,5 мкм.
• Шейка. Эта часть половой клетки мужчин не должна превышать в ширину 1 мкм. Длина шейки в идеале должна быть равной значению, не превышающему полторы длины головки. Соединяться с головкой шейка должна под девяностоградусным углом, правильно, без видимых искривлений. Сама шейка должна быть ровной.
• Хвостик. Эта часть половой клетки должна занимать 90% от всего размера спермия. Хвостик должен быть ровным, не загнутым, не скрученным, не имеющим бугорков, узелков. Он слегка сужается и заостряется на конце. По отношению к головке, хвостик должен быть больше в 9-10 раз. Хвостик у здорового эталонного сперматозода в наличии только один, не два и не три.

Открытие сперматозоида

Первым, кто открыл сперматозоид, был друг известного голландского натуралиста Антони ван  Левенгука Иоганн Гамм. Именно он сообщил Левенгуку о «семенных зверьках» в 1677 году.

Но заслуга Левенгука состоит в том, что он первым детально описал их, задокументировал наблюдения и отослал результаты в Лондонское Королевское общество.

Линзы тогда были размером с горошину, и прикладывать их приходилось прямо к глазу.

Самого Левенгука открыл для мира другой известный учёный  Грааф, написавший в 1673 году секретарю Лондонского Королевского общества об удивительном изобретателе, увеличительные приборы которого превосходили известные на то время.

В том же году Грааф умер, не дожив и до 33 лет. Если бы не он, то Левенгук мог и не получить нужной ему поддержки, и мир узнал о сперматозоидах значительно позже.

В знак признания его заслуг, Левенгук всё-таки был принят в Лондонское Королевское общество, несмотря на то, что многие его члены сначала высокомерно относились к учёному.

Как ни парадоксально, но после открытия сперматозоидов многие учёные того времени посчитали их паразитирующими в семени животными. Эта точка зрения была доминирующей на протяжении века.

Левенгук придерживался другого мнения, считая их будущей особью в зародышевом состоянии. Оплодотворяющая функция сперматозоида была позже доказана итальянским учёным Ладзаро Спалланцани. Сам же термин «сперматозоид» впервые был введён Карлом Эрнстом фон Бэром.

Как происходит оплодотворение

Сперматогенез у здорового мужчины происходит постоянно, однако не все сперматозоиды участвуют в процессе оплодотворения яйцеклетки. Часть сперматозоидов погибает, другая часть имеет дефекты в строении и только 15% от числа всех созревающих сперматозоидов, способны оплодотворить женскую половую клетку. Чем старше мужчина, тем количество активных сперматозоидов меньше.

После семяизвержения сперма попадает во влагалище женщины. Она имеет щелочную среду. Это крайне необходимо для защиты сперматозоидов от кислой среды влагалища. Затем, самые подвижные и активные сперматозоиды проникают до шейки матки, где происходит их активация под действием слизистой пробки канала шейки матки. В процессе оплодотворения могут участвовать только те сперматозоиды, которые добрались до шеечной слизи. Существует несколько вариантов подвижности сперматозоидов:

1. Хорошая подвижность — сперматозоиды движутся поступательно и прямолинейно
2. Умеренная подвижность — сперматозоиды движутся не активно, но достаточно прямо направлено
3. Недостаточно активные сперматозоиды — движения поступательные, непостоянные

В области внутреннего зева цервикального канала сперматозоиды проходят отбор. Менее подвижные половые клетки, клетки с нарушенным строением, аномальные или поврежденные сперматозоиды не в силах пройти эту преграду. Второй этап отбора находится в месте соединения маточной трубы и матки. В этом месте происходит накопление сперматозоидов. Здесь повышается их проникающая возможность (капацитация) в течение 5-7 часов.

В процессе слияния с яйцеклеткой участвует только самый подвижный сперматозоид. Оплодотворение — это зарождение новой жизни.

У женщины процесс оплодотворения происходит в середине менструального цикла, то есть когда происходит овуляция. Из фолликулы, которая находится в яйцеклетки, выходит зрелая яйцеклетка. Яйцеклетка попадает в брюшную полость и ее тут же захватывают реснички фалопиевых труб. Именно в маточной трубе и происходит процесс зарождения новой жизни. В результате слияния яйцеклетки со сперматозоидом образуется зигота. Зигота имеет полный набор хромосом и несет в себе генетическую память от обоих родителей.

Таким образом, процесс оплодотворения происходит в маточной трубе, затем образуется зигота. Зигота делится сначала на две клетки, затем на три, на четыре, восемь и далее. В конце концов, образуется бластоциста. Эта клетка имеет два слоя: Эмбриобласт — внутренний слой и трофобласт — наружный слой. Именно наружный слой подготавливает место для имплантации эмбриона.

Эмбрион по маточной трубе стремиться попасть в полость матки и там имплантироваться. Имплантация эмбриона к стенки матки происходит на 6-7 день после зачатия. Далее женщине предстоит вынашивание беременности и роды.