|
|
|
|
Âĺňĺđčíŕđč˙>>Ăčíĺęîëîăč˙, ŕíäđîëîăč˙ č âîńďđîčçâĺäĺíčĺ äîěŕříčő ćčâîňíűő - ÷ŕńňü 2 
Îns?mân??rile artificiale la animalele domestice
Îns?mân??rile artificiale reprezint? o biotehnic? modern? a reproducerii
animalelor, care asigur? progresul genetic al efectivelor ?i implicit
sporirea productivit??ii acestora.
Îns?mân?area artificial? înl?tur? controlul sexual dintre mascul ?i
femel?, sperma fiind recoltat? de la un reproduc?tor mascul ?i depus? în
organele genitale ale unei femele aflate în c?lduri, cu ajutorul unui
instrumentar adecvat.
De?i în literatura de specialitate nu exist? date precise despre
începutul aplic?rii îns?mân??rilor artificiale, se consider?, totu?i c?
prima încercare a fost f?cut? de c?tre arabi, în secolul XIV, ob?inând un
produs de la un arm?sar valoros, prin prelevarea spermei cu un smoc de p?r
introdus în vaginul unei iepe ?i extras dup? monta acesteia, ?i apoi
introdus imediat în vaginul altei iepe în c?lduri.
Date sigure au stabilit c? îns?mân??rile artificiale au fost aplicate
înc? în secolul XVIII. Astfel se cunoa?te faptul c? fiziologul italian
Lazzaro Spallanzani în anul 1778, inoculând unei c??ele sperma recoltat?,
prin masturba?ie, de la un câine a ob?inut trei produ?i. Experien?e
asem?n?toare, cu rezultate bune au fost efectuate în secolul al XIX-lea de
c?tre Everett, Millais, Albrecht.
Studii aprofundate, bazate pe cercet?ri experimentale, au fost efectuate
pentru prima dat? de fiziologul rus Ilia Ivanov (1860-1932), considerat pe
drept cuvânt, fondator al îns?mân??rilor artificiale. Punând bazele
teoretice ?i practice ale îns?mân??rilor artificiale, Ivanov a aplicat, în
perioada 1889-1932, aceast? metod? la diferite specii (cabaline, bovine,
ovine, porcine), mai întâi ca mijloc profilactic pentru prevenirea bolilor
infec?ioase ?i parazitare transmisibile prin mont?, ?i apoi ca metod? de
ameliorare a raselor de animale. La ?coala creat? de Ivanov s-au format
speciali?ti de prestigiu care au elaborat valorase studii despre tehnologia
îns?mân??rilor artificiale, biochimia spermei, perfec?ionarea aparaturii ?i
instrumentarului.
Îns?mân??rile artificiale au înregistrat o larg? r?spândire într-o
perioada de timp relativ scurt? datorit? avantajelor mari pe care le
prezint? în ameliorarea animalelor. Astfel, Danemarca, Japonia ?i Israelul
utilizeaz?, practic, numai îns?mân?area artificial? la taurinele pentru
lapte ?i la suine. Metoda are extindere mare în SUA, ??rile din Europa ?i
Asia. Importan?a îns?mân??rilor artificiale se manifest? sub diferite
aspecte: zootehnic, economic, sanitar-veterinar ?i ?tiin?ific.
Gra?ie cre?terii substan?iale a eficien?ei utiliz?rii materialului
seminal, prin aplicarea îns?mân??rilor artificiale este posibil? folosirea
celor mai valoro?i reproduc?tori masculi, testa?i dup? descenden?? ?i cu
însu?iri morfo-productive deosebite, care intensific? progresul genetic-
ameliorativ al efectivelor într-un timp scurt. Astfel, un taur testat poate
avea pe durata vie?ii între 100.000 ?i 200.000 produ?i, vierul – peste 1000
într-un an, iar un arm?sar – peste 100 mânji pe sezon.
La speciile cu un interval mare între genera?ii, asocierea biotehnicii
îns?mân??rilor artificiale cu conservarea prin congelare a spermei permite
crearea unor b?nci de material seminal, care este unilizat dup? finalizarea
la taurii de 6 sau 7 ani a testului de performare dup? prima lacta?ie
normal? a fiicelor. În plus, peste 90% din caracterele morfoproductive care
au un determinism genetic pot fi ameliorate prin folosirea îns?mân??rilor
artificiale.
Prin folosirea unui num?r redus de reproduc?tori în centre specializate
de reproduc?ie, cu sperma c?rora pot s? fie îns?mân?ate un num?r mare de
femele se realizeaz? economii însemnate de for?? de munc?, de furaje, de
ad?posturi, putând fi între?inu?i în condi?ii foarte bune reproduc?torii de
mare valoare genetic?.
Între?inerea masculilor reproduc?tori în ferme specializate permite
men?inerea lor în condi?ii optime de s?n?tate ?i între?inere, cu o
produc?ie seminal? de calitate ?i indemn? de boli cu transmitere venerian?
(bruceloz?, tricomonoz?, vibrioz?). Garantarea indemnit??ii spermei fa?? de
principalele boli infecto-contagioase face posibil schimbul interna?ional
de gene prin importul exportul de material seminal congelat, f?r?
suportarea inconvenientelor prilejuite de carantin?.
Derularea diferitelor etape ale îns?mân??rilor artificiale majoreaz?
substan?ial aportul factorului uman la procesul reproducerii, fapt care
face necesar? întocmirea ?i p?strarea unor eviden?e complete reducând prin
aceasta pericolul transmiterii prin mo?tenire a unor boli genetice.
Alte avantaje ale îns?mân??rilor artificiale se refer? la reproducerea
artificial? a unor specii monogame (vulpile) ?i ob?inerea de hibrizi între
specii, care în mod natural nu se împerecheaz? (între m?gar ?i iap?, între
vac? ?i Iac, între bizonul european ?i bizonul american etc.).
Îns?mân?area artificial? comport? ?i unele dezavantaje. Ele rezid? în
urm?toarele:
. folosirea reproduc?torilor necorespunz?tori din punct de vedere
genetic are ac?iune negativ? asupra amelior?rii. De aceea, este
absolut necesar s? se foloseasc? masculi de origine cunoscut?, testa?i
dup? descendent?;
. posibilitatea comiterii unor erori în etapele prelucr?rii,
conserv?rii, transportului, depist?rii c?ldurilor ?i îns?mân?area
femelelor de c?tre persoanele antrenate în procesul de munc?.
. Prin neglijarea profilaxiei bolilor genetice, îns?mân??rile
artificiale pot favoriza diseminarea unor boli, cum ar fi: boala
chistic? ovarian?, sindromul spastic, criptorhidia ?i defecte de
conforma?ie.
. Toate aceste neajunsuri pot fi înl?turate în cazul existen?ei în
re?eaua îns?mân??rilor artificiale a unui personal calificat, care s?
posede cuno?tin?e de biologia ?i patologia reproduc?iei, precum ?i de
ameliorare.
Teoria ?i practica îns?mân??rilor artificiale la animalele domestice
cuprinde urm?toarele compartimente:
- studiul spermei;
- metodele de recoltare a spermei;
- controlul ?i diluarea spermei;
- metodele de conservare a spermei;
- inocularea spermei sau îns?mân?area propriu-zis?.
Sperma
Sperma reprezint? un produs complex al aparatului genital mascul
constituit din spermatozoizi ?i plasm? seminal?.
Plasma seminal? este alc?tuit? din fluidul testicular secretat de
canaliculele testiculare, la care se adaug?, succesiv, secre?ia
epididimului ?i a canalelor deferente, Cantitatea cea mai mare de lichid
seminal cu rol biologic foarte important este secretat? de glandele anexe
ale aparatului genital: glandele seminale, prostata ?i glandele bulbo-
uretrale.
Sperma eliminat? de un mascul în timpul unui act coital poart? denumirea
de ejaculat.
Particularit??ile de structur? ale organelor genitale ?i dinamismul
actului coital determin? varia?ii atât în volumul ejaculatului, cât ?i în
compozi?ia lui la masculii de diferite specii. Astfel, volumul ejaculatului
la arm?sar este de 60-80ml, maximum 200ml, la vier – respectiv 200-500 ?i
1000ml, la berbec – 1-2 ?i 3,5ml, la taur – 4-5ml ?i 15 ml, la câine – 8-10
?i 25ml, la coco? – 0,3 ?i 2ml, la curcan – 0,25-0,4 ?i la gâscan 0,1-
1,3ml.
În func?ie de specie este diferit? ?i concentra?ia spermei. La animalele
de tip vaginal de îns?mân?are natural? concentra?ia spermiilor este de 5-10
ori mai mare în compara?ie cu cea la animalele de tip uterin de
îns?mân?are. A?a, într-un mililitru de sperm? se g?sesc în mediu: la berbec
– 2,5-3,5miliarde, la taur – 0,8-1,25miliarde, la vier – 0,15-0,21miliarde,
la arm?sar – 0,1-0,15miliarde, la coco? – 2-4miliarde, la curcan – 2-
4miliarde ?i la gânsac – 0,3-1miliard de spermi.
Raportul dintre spermi ?i plasma seminal? este diferit, în dependen?? de
specie ?i este în corela?ie cu volumul ejaculatului ?i mai ales cu
dezvoltarea glandelor anexe. În sperm?, spermii reprezint? 36% - la berbec,
14% - la taur, 7% - la vier ?i numai 1,75% - la arm?sar.
Compozi?ia chimic? a spermei
Din punct de vedere al compozi?iei chimice, sperma face parte din cele
mai complicate lichide ale organismului. Apa constituie circa 90-98% din
masa spermei, iar 2-10% revine substan?ei uscate, dintre care 60% sunt
proteine. Constituen?ii principali ai spermei sunt proteinele ?i lipidele.
În compozi?ia proteinelor spermei sunt proteinele ?i lipidele. În
compozi?ia proteinelor intr? aminoacizi care con?in sulf. Din lipidele
spermatice, într-o cantitate mai mare se con?ine lecitina, bogat? în
fosfor. În 100ml sperm? de berbec se con?in pân? la 355mg de fosfor, la
taur – 82mg, la vier – 66mg ?i la arm?sar – 19mg. El are un rol important
în procesele biochimice ce se produc în spermi.
În sperm? se con?in elemente minerale. În form? combinat? sau ca
electroli?i, dintre care e de men?ionat: Sodiul, potasiul, calciul,
magneziul, fosforul, zincul, clorurile, fosfa?ii etc. Zincul joac? un rol
important în procesul fecunda?iei, stimulând în acela?i timp ac?iunea
hormonilor androgeni.
Constituen?ii organici din sperm? au rol deosebit în biologia spermilor,
concretizat prin: asigurarea substratului energetic necesar metabolismului
spermilor; ac?iune protectoare asupra game?ilor, prin neutralizarea
efectului d?un?tor al unor constituen?i anorganici din sperm?; prevenirea
aglutin?rii spermilor etc. Dintre substan?ele organice, o mare importan??
prezint?: fructoza, acidul citric, inozitolul, fosforil-colina ?i fosforil-
gliceril-colina.
Fructoza este principalul glucid din sperm?. Ea a fost depistat? pentru
dat? în sperma de taur; ulterior s-a descoperit ?i în sperma altor specii.
Con?inutul de fructoz? a spermei este, la 100ml, în medie de 540mg la taur,
247mg la berbec, 15mg la arm?sar, 12mg la vier. Secretatq yn cea mai mare
parte de glandele seminale, fructoza constituie sursa principal? de energie
pentru spermi. Secre?ia fructozei este favorizat? de testosteron, iar
sinteza ei este condi?ionat? de declan?area unor mecanisme hormonale.
Exist? o corela?ie semnificativ? între cantitatea de fructoz? din sperm? ?i
procentul de fecunditate ob?inut. Determinarea indicelui de fructoliz?
constituie o metod? eficace pentru aprecierea calit??ii spermei. Dintre
alte substan?e de natur? glucidic?, în sperm? se g?sesc: glucoza,
galactoza, arabinoza, riboza ?i ribuloza.
În afar? de fructoz? ?i de celelalte monozaharide sperma con?ine
cantit??i însemnate de sorbitol, secretat de glandele seminale. Sorbitolul
serve?te, de asemenea, ca surs? energetic? pentru spermi, g?sindu-se în
cantit??i care variaz? în limite foarte mari în sperma diferitelor specii:
la berbec – 26-120mg/100ml, la taur – 10-136mg/100ml, la vier – 6-
18mg/100ml, la arm?sar – 20-60mg/100ml sperm?.
Acidul citric este unul din constituen?ii caracteristici ai spermei, care
îndepline?te multiple roluri, cum sunt: activator al fosfatazei alcaline,
absolut necesar? în anumite faze ale glicolizei anaerobe; împreun? cu
sodiul ?i potasiul, acidul citric contribuie la realizarea presiunii
osmotice a lichidului spermatic. Ca ?i fructoza, este secretat în deosebi
de glandele seminale, sub influen?a testosteronului. S?rurile acidului
citric (citra?ii) sunt elemente ale sistemului-tampon al spermei, de aceea
adausul de citrat de sodiu în materialul seminal prelunge?te termenul de
viabilitate a spermilor. Sperma diferitelor specii con?ine, în medie,
urm?toarele cantit??i de acid citric la 100ml sperma: la taur – 720mg, la
vier – 130mg, la berbec – 120mg, la arm?sar – 26mg. Starea de între?inere a
animalului influen?eaz? con?inutul de acid citric din sperm? influen?eaz?
con?inutul de acid citric din sperm?, ca ?i de celelalte substan?e
reduc?toare.
Inozitolul s-a descoperit ini?ial în sperma de vier, fiind secretat de
glandele seminale, având o asem?nare de structur? cu glucoza ?i fructoza,
face s? se presupun? c? ar juca rolul de intermediar chimic între glucide
?i hormonii androgeni. Con?inutul de inozitol, la 100 ml sperm? este: la
vier 605-702mg, la taur 63,4mg, la berbec 40mg, la arm?sar 37,5mg.
Fosforil-colina ?i gliceril-fosforil-colina constituie con?inutul total
al fosforului existent în plasma seminal?. Gliceril-fosforil-colina este
secretat?, în principal, de epididim ?i se g?se?te în cantitate destul de
mare în sperma tuturor speciilor. În sperm?, gliceril-fosforil-colina se
g?se?te ca atare, dar ea este descompus? în elemente mai simple (colin?,
fosfoglicerol, glicerol liber) sub ac?iunea enzimelor secretate de aparatul
genital femel; din aceste considerente, gliceril-fosforil-colina constituie
o surs? de energie pentru spermi dup? depunerea lor în organele genitale
femele.
Prin determin?ri chimice, s-a constatat prezen?a în sperm? a vitaminelor
A,C,D, a vitaminelor din complexul B, a vitaminei PP. Dintre acestea
vitamina C este indispensabil? viabilit??ii spermilor, lipsa ei determinând
cre?terea procentului de infecunditate. Cantitatea de acid ascorbic în
sperm? este cu mult mai mare decât în sânge (4-14mg% în sperm? fa?? de 0,2-
0,4mg% în sânge). În 100g testicul se g?sesc urm?toarele cantit??i de
vitamina C: la taur – 29,39mg, la arm?sar 46mg, la iepure 14mg.
Sperma con?ine hormoni steroizi elabora?i de testicul. În sperma tuturor
masculilor se g?sesc hormoni androgeni, ?i în cantitate mai mic? – hormoni
estrogeni, cu excep?ia spermei de arm?sar, unde estrogenii sunt în
cantitate mai mare.
Lichidul seminal con?ine ?i Prostaglandin? F2alfa în concentra?ii care nu
dep??esc 100mg/ml ?i care, prin ac?iunea ocitocic? asupra miometrului,
favorizeaz? transportul spermilor în c?ile genitale femele.
Atât lichidul spermatic, cât ?i spermii con?in numeroase enzime cu
importan?? deosebit?, mai ales pentru activit??ile vitale ale celulelor
seminale. Din acestea fac parte: catalaza, fosfatazele, mucinaza, tripsina,
hialuronidaza etc.
Fosfatazele sunt enzime cu rol important în metabolismul glucidelor.
Activitatea fosfatazic? este mai intens? la masculii care beneficiaz? de un
regim ra?ional de hr?nire, îngrijire ?i exploatare, în timp ce la animalele
subalimentate, extenuate etc. activitatea fosfatazelor este mai redus?,
de?i concentra?ia spermei variaz? în limite normale. Fosfataza acid? este
secretat? în cea mai mare parte de glanda prostat?, fiind ca ?i fructoza,
un indiciu al activit??ii androgene. Fosfataza alcalin?, secretat?
îndeosebi de glandele seminale, intervine în procesul de hidroliz? a
fructozei.
Mucinaza este o enzim? secretat? de glandele anexe ale aparatului
genital, cu rol de a lichefia mucusul cervical care, în ultimele ore ale
c?ldurilor, este mai vâscos, constituind un mediu nefavorabil pentru
înaintarea spermilor depu?i în conductul genital.
Tripsina este o enzim? secretat? de glandele anexe, cu ac?iune mucolitic?
asupra gelului periovocitar. Se c?se?te în sperma p?s?rilor domestice (cu
excep?ia gânsacului), iar la animalele domestice este prezent? numai în
sperma de câine. Activitatea tripsinei este asem?n?toare hialurinidazei.
Hialuronidaza se formeaz? în epiteliul seminifer al testiculului la
animalul adult ?i se g?se?te în spermi, lipsind în plasm?. Cercet?rile
efectuate au confirmat ipoteza c? aceast? enzim? se afl? mai ales în capul
spermatozoidului. Hialuronidaza faciliteaz? procesul p?trunderii
spermatozoidului în ovul prin dislocarea celulelor foliculare care formeaz?
coroana radiat?; pentru denudarea ovulului de celulele foliculare este
necesar un num?r foarte mare de spermi care s? elibereze o cantitate
crescut? de hialuronidaz?.
Cunoa?terea compozi?iei chimice a spermei contribuie mult la preg?tirea
diluan?ilor care permit men?inerea ?i prelungirea viabilit??ii spermilor în
produsul conservat.
Morfologia spermului
Spre deosebire de celelalte celule din organismul animal, spermii sunt
celule flagelate, având atât potenalitate eriditar? patern?, cât ?i
proprietatea de a se mi?ca.
Pentru prima dat? spermii au fost observa?i în anul 1677 de c?tre
studentul Hamm din Leida, în sperma de om, iar doi ani mai târziu game?ii
au fost observa?i în sperma animalelor, de c?tre Leuwenhoech.
Celula spermatic? la animalele se deosebe?te de ovul ca m?rime, form? ?i
mobilitate. Lungimea spermului este de aproximativ de dou? ori mai mic?
decât diametrul ovulului, iar volumul gametului mascul este de circa 60000
ori mai mic decât cel al gametului femel. M?rimea spermilor variaz? în
limita de 50-80microni. Astfel, la taur ?i berbec lungimea spermului este
de 75-80microni, la ?ap – 60-65microni, la arm?sar 50-60microni ?i la vier
– 50-55microni.
Studiul morfologic al spermilor a fost posibil datorit? colora?iilor
vitale, tehnicilor biochimice ?i, îndeosebi microscopiei electronice.
Sub aspect morfologic spermul este format din: cap, gât, piesa
intermediar?, piesa principal? ?i piesa terminal?. Cele trei piese
(intermediar?, principal? ?i terminal?) alc?tuiesc la un loc flagelul sau
coada spermului.
Capul spermului la mamifere este ovoid, alungit, aplatizat ?i u?or
convex, cu grosimea maxim? la baz? ?i îngustat la vârf, având lungimea ?i
l??imea de 8-10 microni ?i respectiv – 4-4,5microni la taur, berbec ?i
vier, 5-7 ?i respectiv 2,7-4 microni la arm?sar, câine ?i cotoi; grosimea
spermilor la toate speciile este de 0,1-0,15 microni.
Din punct de vedere al structurilor chimice, capul spermului este format,
în special, din nucleoproteide ?i cantit??i mici de proteine libere, lipide
?i s?ruri. Nucleoproteidele con?in acid dezoxiribonucleic (AND) ?i o
protein? simpl?, care, în cazul mamiferelor este o histon?, iar în cazul
p?s?rilor – o protamin?. Histonele sunt reprezentate de circa 18
aminoacizi, dintre care arginina constituie aproximativ 25%. AND-ul
reprezint? circa 55% din substan?a uscat? a capului spermului, iar împreun?
cu histonele – 80-83%. În afar? de nucleoproteide capul spermului con?ine
?i lipoproteine (17-20%), care sunt concentrate în special, în acrozom.
În componen?a capului intr? mai multe forma?iuni: nucleul, acrozomul,
perforatorul, capi?onul sau furoul postnuclear, protuberan?ele bazale, fosa
de implanta?ie ?i membrana celular?.
Nucleul constituie partea principal? a capului spermului. Cromatina
nuclear? con?ine acidul dezoxiribonucleic (43%), care reprezint? depozitul
codificat al caracterelor ereditare, printre care figureaz? ?i cele de sex.
Partea anterioar? a membranei nucleare constituie membrana intern? a
acrozomului ?i formeaz? corpul acrozomului.
Aproximativ 60% din suprafa?a nucleului anterior este acoperit de
capi?onul acrozomului, care are un perete dublu de 0,1 micorni grosime ?i
încorporeaz? substan?a acrozomal?, corpusculii, corpul ?i vacuolele
acrozomale. Restul de 40% din nucleu ?i membrana nuclear?, de la zona
ecuatorial? spre baza capului este învelit de furoul nuclear. Prin forma
sa, acrozomul constituie la conturarea profilului caracteristic al
extremit??ii anterioare a capului spermului, pentru fiecare specie în
parte.
Perforatorul este o forma?iune dens? situat? între membrana nuclear? ?i
acrozom. I se atribuie rol în perforarea membranei ovulare în timpul
fecunda?iei.
Protuberan?ele bazale sunt ni?te forma?iuni semicirculare sau sferice
a?ezate în zona posterioar? a capului, în jurul fosei de implanta?ie,
respectiv în jurul inser?iei gâtului spermului.
Fosa de implanta?ie este o înfundare hemisferic? a p?r?ii posterioare a
nucleului, în care se g?se?te implantat? extremitatea apical? a
filamentului axial al cozii spermului.
Membrana multistrat celular? acoper? complet capul, corpul ?i coada
spermului, membrana extern? a acrozomului putându-se deta?a spontan în
coada epididimului la masculi cu absen?? sexual? îndelungat?; prin ruperea
membranei celulare ?i a membranei externe a înveli?ului acrozomului în zona
ecuatorial? se elibereaz? hialuronidaza necesar? penetr?rii ovulei.
Gâtul reprezint? piesa de leg?tur? dintre capul ?i coada spermului. Este
o forma?iune dintre capul ?i coada spermului. este o forma?iune foarte
scurt? dispus? între centriolul proximal ?i jum?tatea anterioar? a
centriolului distal. Teaca mitocondrial? de 0,1 microni î?i afl? originea
în granulele bazale ale capului, care genereaz? o structur? mitocondrial?
dublu spiralat? în sensul acelor de ceasornic, care se continu? în piesa
intermediar? pân? la inelul terminal Jensen.
În structura piesei intermediare, cu lungimea de 10-15 microni, intr?
fibrele filamentului axial care sunt dispuse astfel: 2 fibrile centrale, 9
fibrile sub?iri care constituie cercul intern ?i 9 fibrile groase formând
cercul extern. Filamentul axial este îmbr?cat de o c?ma?? mitocondrial?,
dispus? sub forma unui filament spiralat dublu. La exterior se g?se?te o
membran? bogat? în lipide. Aceasta provine din protoplasma celular?, în
special din resturile aparatului Golgi, grupate ini?ial la nivelul gâtului.
Treptat protoplasma se distribuie de-a lungul piesei intermediare; acest
proces are loc în timpul tranzitului epididimar ?i constituie unul din
fenomenele importante ale matur?rii spermului. În cazul când nu se produce
acest? disperare protoplasma grupat? la nivelul gâtului sau piesei
intermediare, constituie pic?tura protoplasmatic?. Prezen?a pic?turii
protoplasmatice este un indiciu al imaturit??ii spermului. Piesa
intermediar? este constituit? în cea mai mare parte din substan?e
lipoproteice. În ea se g?sesc grupate majoritatea enzimelor spermului.
Piesa intermediar? furnizeaz? energia necesar? proceselor metabolice din
spirala mitocondrial?.
Piesa principal? sau coada propriu-zis? (lung? de 35-45 microni ?i groas?
de 0,4-0,8 microni) este delimitat? de inelul lui Jensen, situat la
jum?tatea extern? a centriolului distal, ?i distal de piesa terminal?.
Fibrele din coada spermului, repartizate tot dup? formula 2+9+9 sunt
acoperite de un înveli? fibrilar spiralat alc?tuit dintr-o pereche
helicoidal? cu mai mult de 400 de înf??ur?ri.
Piesa terminal? are 3-4 microni lungime ?i este constituit? din por?iunea
terminal? a fibrelor acoperite cu membrana celular? ?i din care lipse?te
înveli?ul spiralat fibrilar al cozii spermului.
Coada spermului con?ine lipoproteine, proteine simple ?i lipide (circa
23%). În compozi?ia lipidelor intr? fosfolipide (73,3%), colesterin
(14,5%), gliceride (9,6%) ?i cear? (2,6%). Dintre substan?ele minerale cele
mai importante sunt fosforul, care ocup? 2,7% din substan?a uscat? a
spermului, sodiul, potasiul, calciul, magneziul ?i sulful.
Mi?carea, fenomenul fiziologic caracteristic spermului, este rezultatul
contractilit??ii fibrelor din filamentul axial. Rolul cel mai important îl
au fibrele din cercul extern. Se sus?ine, c? punctul de plecare al
contractilit??ii se afl? în granulele bazale de la nivelul gâtului. Energia
este furnizat? de moleculele mici, care se distrug în procesul de
contractilitate ?i sunt ref?cute de mitocondriile filamentului axial.
Propriet??ile biologice ale spermei
Reu?ita îns?mân??rilor artificiale este legat? de viabilitatea ?i
capacitatea fecundant? a spermei, care, la rândul s?u, este asigurat? de
propriet??ile biologice ale materialului seminal. Principalele
caracteristici biologice ale spermei sunt: mobilitatea aglutinarea ?i
metabolismul spermilor.
Mobilitatea reprezint? una din caracteristicile principale ale spermilor,
prin care ace?tia se deosebesc de celelalte celule ale organismului.
Mobilitatea reprezint? un factor indispensabil viabilit??ii spermilor.
Mobilitatea ?i viabilitatea spermilor necesit? utilizarea energiei
chimice ?i transformarea ei în energie biologic?. Mi?carea spermului în
baza energiei biologice, se datoreaz? por?iunii sale terminale, care are o
structur? similar? ciliatelor ?i flagelatelor. Mi?carea game?ilor este
determinat? de contrac?iile cozii (flagelului) ?i de rotirea spermului în
jurul axei sale longitudinale. Prin contrac?iile cozii se asigur? mi?carea
de avansare, iar capul, prin forma sa u?or exavat? (convex?) determin?
rotirea în jurul axei sale longitudinale. În felul acesta, spermul execut?
mi?carea de «sfredelire ?i înaintare».
Spermii pot realiza trei feluri de mi?c?ri:
. de înaintare sau rectiline
. circular? sau «în manej»
. de pendulare sau vibratoare
Pentru mamifere ?i p?s?ri mi?carea de înaintare este considerat? normal?,
pe când mi?c?rile circular? ?i vibratoare sunt anormale.
La aprecierea spermei se ?ine seama îndeosebi de mobilitatea spermilor
determinat? de viteza cu care ace?tia înainteaz? în câmpul microscopic,
precum ?i de procentul de spermi capabili s? execute aceast? mi?care.
Viteza de înaintare a spermiilor variaz? în func?ie de specie, de
intervalul de timp când se examineaz? sperma dup? recoltare, de pH-ul
spermei de temperatura mediului ambiant etc. pe specii, viteza medie de
înaintare pe minut este urm?toarea: la arm?sar – 5,22 mm, la taur – 4,02
mm, la berbec – 3 mm, la câine – 2,08 mm. Aceste date sunt posibile la un
pH al spermei caracteristic spermei ?i la temperatura obi?nuit? a
organismului animal (37-38(C).
Aglutinarea spermilor const? în alipirea sau încleierea acestora, sub
form? de rozet? sau dezordonat? ca urmare a diminu?rii sau pierderii totale
a sarcinii electrice negative. Aglutinarea este reversibil?, în cazul când
spermii se reunesc în form? de rozet?, alipindu-se numai de capul, iar
mobilitatea cozii este p?strat? ?i ireversibil?, când game?ii se alipesc de
toat? suprafa?a celular? ?i r?mân imobiliza?i (aglutinare dezordonat? sau
total?).
Sc?derea sau absen?a sarcinii electrice negative are loc la apari?ia în
sperm? a particulelor înc?rcate cu sarcin? electric? pozitiv?. Aglutinarea
spermilor se produce mai ales la cre?terea concentra?iei ionilor de
hidrogen ca urmare a acumul?rii în mediu a acidului lactic. Astfel, într-un
mediu cu aciditate sc?zut? (pH 5-6,4) spermii se adun? sub form? de rozet?,
iar când aciditatea este mai mare se produce aglutinarea dezordonat?
(total?) a spermilor ?i ace?tea nu mai fac mi?c?ri. Aglutinarea spermilor
apare u?or în prezen?a ionilor metalelor polivalente, precum ?i sub
ac?iunea aglutininelor spermatice, prezente în materialul seminal ?i în
vaginul femelei. Formarea aglutininelor spermatice este reac?ia
organismului femel la p?trunderea parenteral? a proteinelor spermatice.
Prin urmare, la femelele tinere, nulipare aglutininele lipsesc sau sunt
într-o cantitate mic?, pe când la femelele îns?mân?ate ?i mai ales la cele
multipare aglutininele sunt în cantit??i mari. Posibilitatea aglutin?rii
spermilor trebuie luat? în considerare ?i la utilizarea diluan?ilor lapte-
ou sau la ad?ugarea în diluan?i a plasmei sanguine.
Aglutinarea spermilor poate fi prevenit? prin reac?ia de antiaglutinare.
În condi?ii naturale, în conductul genital femel aglutinarea spermilor este
prevenit? de antiaglutininele, care se con?in în lichidul folicular al
ovarului ?i în sperma masculului (în secre?ia prostatic?). Datorit? acestor
particularit??i aglutinarea spermilor la animalele s?n?toase se
înregistreaz? rar.
Metabolismul
Reprezint? procesul biologic fundamental prin care se asigur? energia
necesar? mobilit??ii ?i viabilit??ii spermilor. Substan?ele energetice se
g?sesc în spermi sau în plasma seminal?, ceea ce demonstreaz? existen?a a
dou? surse energetice. Astfel, s-a demonstrat c? produsele metabolice se
produc atât la nivelul spermilor, cât ?i în plasma seminal?. Spermii pot
utiliza energia chimic? necesar? mobilit??ii ?i viabilit??ii în mediul
anaerob, dar ?i în cel aerob.
Metabolismul în mediul aerob. La baza metabolismului aerob st? mecanismul
glicolitic. El se caracterizeaz? prin activitate respiratorie intens?
înso?it? de diminuarea progresiv? a fructozei ?i apari?ia în sperm? a
acidului lactic. În mediul aerob spermii folosesc ca substrat energetic
glucidele ?i în primul rând, fructoza. Ca rezultat al metabolismului apare
acidul lactic. O parte din fructoz? este oxidat? pân? la stadiul de CO2 ?i
H2O. Rezult? c? în condi?ii de aerobioz? spermii manifest? ?i activitate
respiratorie (consum de oxigen), a c?rei intensitate depinde în mare m?sur?
de concentra?ia spermei. Astfel, volumul de oxigen (mm3) consumat în decurs
de o or? la temperatura de 20(C de c?tre 100 milioane de spermi variaz? în
func?ie de specie:
La taur – 3,4
La berbec – 8,4
La arm?sar – 4,3
La vier – 7,2
Coborârea temperaturii spermei pân? la 10(C reduce intensitatea
activit??ii respiratorii de 2 ori. La temperatura de 0(C activitatea
respiratorie a spermilor se manifest? foarte slab. Cre?terea acidit??ii
mediului inhib? respira?ia, iar alcalinizarea mediului o intensific?.
Spermii u?or oxideaz? ?i sorbitolul, secretat de glandele seminale.
Acesta serve?te, de asemenea, ca surs? energetic? pentru spermi. În anumite
cantit??i sorbitolul în spermi se formeaz? din fructoz? ?i glucoz?.
Deoarece fructoza se con?ine în cantit??i mai mari în sperma rumeg?toarelor
?i cantitatea de sorbitol este mai mare în sperma acestor reproduc?tori: la
taur – 10-136 mg%, la berbec – 26-120 mg%, la vier – 6-18 mg% ?i la arm?sar
20-60 mg%.
Activitatea respiratorie la spermi se produce datorit? enzimelor în
special sub influen?a citocromoxidazei. În prezent în sperm? a fost
descoperit întregul complex de fermen?i oxidan?i. Cantitatea enzimelor din
sperm? variaz? în func?ie de specie: cantitatea enzimelor din sperma de
arm?sar ?i vier este de câteva ori mai mare decât din sperma
rumeg?toarelor.
De obicei, în procesul de metabolism, spermii folosesc substan?ele
energetice (zah?rurile) care se g?sesc în plasma seminal?; în cazul
epuiz?rii rezervelor din sperm?, game?ii folosesc fosfolipidele care
constituie principala surs? de energie intracelular?. Mai mult se
utilizeaz? fosfolipidele din sperma berbecului, probabil de aceea c? în
sperma acestuia rezervele de zah?r se epuizeaz? în 3-6 ore.
Etapele mecanismului fosfolipidic decurg dup? urm?toarea schem? general?:
- degradarea hidrolitic? a fosfolipidelor;
- oxidarea acizilor gra?i.
Acest tip de metabolism în care se folosesc numai substan?e energetice
intracelulare, denumit ?i metabolism endogen, nu este înso?it de formarea
acidului lactic.
Spermii sunt celule care fac parte din anaerobii facultativi, adic?
game?ii se pot mi?ca atât în condi?ii de aerobioz?, cât ?i în condi?ii de
anaerobioz?.
În sperma masculilor de tip vaginal de îns?mân?are natural? (taur,
berbec) se con?in cantit??i importante de zaharuri (pân? la 1500 mg%), pe
când în sperma reproduc?torilor de tip uterin de mont? natural? se
eviden?iaz? numai urme de zah?r, de aceea spermii la aceste specii nu sunt
capabili, sau manifest? o capacitate slab? de glicoliz?.
Metabolismul în mediul anaerob. În condi?ii de anaerobioz?, substratul
energetic al spermilor este preluat numai din mediul ambiant, adic? din
plasma seminal?. Ca ?i în mediul aerob, spermii folosesc ca substrat
energetic monozaharidele: fructoza, glucoza ?i manoza, rolul cel mai
important avându-l fructoza. Între glicoliza aerob? ?i anaerob? exist?
urm?toarea deosebire esen?ial?: în glicoliza aerob? o parte din acidul
lactic rezultat prin descompunerea monozaharidului este oxidat? mai departe
pân? la ob?inerea de H2O ?i CO2, constituind prin aceasta o surs? de
energie suplimentar?, care duce la sc?derea consumului de monozaharide; în
glicoliza anaerob? acidul lactic, care constituie produsul final al
glicolizei, nu mai sufer? în continuare procesul de oxidare.
În sperma animalelor domestice, eliberarea de energie se face pe baza
proceselor oxidative ?i glicolitice. La taur, berbec ?i ?ap, fiindc? sperma
este bogat? în glucide ?i s?rac? în electroli?i, au loc ambele procese (de
intensitate egal?). La arm?sar, vier ?i câine, specii la care sperma este
s?rac? în glucide ?i bogat? în electroli?i, predomin? procesele oxidative.
Intensitatea mecanismului glucolitic este mai mare la un pH de 7,6; în
cazul acidul?rii mediului pân? la pH 6,4 sau la alcalinizarea acestuia
procesul de glicoliz? sl?be?te.
Principalul glucid din sperm? este fructoza. Secretat? în cea mai mare
parte de glandele seminale ea constituie sursa principal? de energie pentru
spermi. De aceea, în spermii, care se g?sesc în canalele ?i epididimul
testicular procesul de fructoliz? nu are loc.
La ad?ugarea în sperm? a glucozei coeficientul de respira?ie cre?te, ceea
ce denot? intensificarea utiliz?rii zah?rului de c?tre spermi. Spermul este
o celul? cu permeabilitate ridicat? ?i permite trecerea din plasm? a
zah?rului, de aceea includerea în compozi?ia mediilor de dilu?ie a
zah?rurilor prelunge?te viabilitatea game?ilor, prevenind totodat?
epuizarea rezervelor energetice proprii. Prin membrana celular? a spermului
u?or trece glucoza sau fructoza, mai greu trec dizaharidele ?i este
impermebil? pentru zaharuri fosforilate.
Din problemele complicate ale metabolismului spermilor, pentru aplicarea
practic? a îns?mân??rilor artificiale este important c? game?ii mamiferelor
în mediul ambiant sunt capabili s? consume oxigen ?i glucoz?, iar în cazul
prezen?ei zah?rului ace?tea pot tr?i ?i se mi?ca ?i f?r? oxigen. Astfel, în
condi?ii de anaerobioz? spermii tr?iesc mai mult decât în prezen?a
oxigenului. Pe aceast? capacitate a spermilor se bazeaz? metoda de p?strare
a spermei sub un strat de ulei de vazelin?, care limiteaz? aera?ia, iar
prin urmare ?i procesele de oxidare.
Odat? cu acumularea acidului lactic spermii trec într-o stare de
anabioz?; la alcalinizarea mediului ?i ridicarea temperaturii mobilitatea
game?ilor se restabile?te. Anabioza acid? poate fi folosit? la conservarea
spermei. Trecerea spermilor în st?ri de anabioz? permite m?rirea termenului
de p?strare a spermei în afara organismului pân? la câteva zile.
Prin înc?lzire sau alcalinizarea mediului spermii se scot din starea de
anabioz?.
Dup? cum am men?ionat mai sus, una din caracteristicile principale ale
spermilor este mobilitatea, adic? capacitatea de a se mi?ca activ pe baza
energiei provenit? din mecanismul glicolitic ?i activitatea respiratorie.
Pentru a se mi?ca, spermii necesit? acid adenozin-trifosforic (ATP). Sperma
taurilor fertili con?ine 7-11 mg% de ATP. Sc?derea nivelului de ATP pân? la
3 mg% reduce fecunditatea spermilor. Prin procesele de fructoliz? are loc
transformarea fructozei ce duce la apari?ia unei importante cantit??i de
energie chimic?. Aceasta se acumuleaz? sub form? de ATP, care ulterior,
prin desfacerea leg?turilor macroergice, furnizeaz? energie pentru
contractarea cozii spermului. În coada spermului a fost pus? în eviden??
spermozina, analog al actomiozinei din mu?chi. Sub ac?iunea spermozinei,
care are propriet??i enzimatice se desfac leg?turile macroergice ale ATP,
din care apar acidul adenozin-difosforic ?i acidul fosforic; în rezultatul
acestui proces spermii sunt asigura?i cu energie. Activitatea enzimatic? a
spermozinei este optim? la nivelul pH-ului de 8,3, de aceea, alcalinizarea
spermei intensific? mobilitatea spermilor. Adaosul de ATP în sperm? nu
modific? mobilitatea spermilor deoarece membrana celulei spermatice nu las?
s? treac? acidul adenozin-trifosforic. Glucoza, ad?ugat? la sperm?,
amelioreaz? procesul de glicoliz?, iar prin urmare, ?i activitatea
respiratorie a spermilor, men?inându-se astfel mobilitatea lor.
Raportul dintre intensitatea proceselor de glicoliz? ?i activitatea
respiratorie a spermilor la animalele domestice determin? dou? tipuri de
sperm?:
- Sperm? care con?ine cantit??i mai mari de zaharuri ?i slab asigurat?
cu enzime cito-respiratorii. Spermii sunt capabili de glicoliz? ?i
activitate respiratorie în m?suri egale. A?a tip de spermi este
caracteristic pentru tauri, berbeci ?i ?api;
- Sperm? care con?ine doar urme de zah?r, în schimb este bine asigurat?
cu fermen?i cito-respiratori. Predomin? procesele de activitate
respiratorie; datorit? con?inutului redus de zaharuri se cheltuie în
scopuri energetice, cu preponderen?? lipidele. Este caracteristic?
arm?sarilor, vierului ?i câinelui.
Ac?iunea asupra spermilor a factorilor de mediu
Deoarece o mare varietate de factori fizico-chimici ?i biologici
afecteaz? grav viabilitatea spermilor, la prelevare ?i prelucrarea
materialului seminal trebuie s? se cunoasc? ac?iunea asupra game?ilor a
diferitor factori de mediu, cum ar fi: temperatura, lumina, presiunea
osmotic?, reac?ia mediului, flora bacterian? etc.
Temperatura. Viabilitatea ?i mobilitatea optim? a spermiilor se men?ine o
anumit? perioad? de timp la temperatura fiziologic?, de 37-38(C. Ridicarea
temperaturii pân? la 40(C asigur? activizarea mobilit??ii game?ilor, îns?
brusc se reduce termenul de viabilitate al spermilor. La temperatura de
45(C game?ii mor datorit? coagul?rii proteinelor spermatice.
Coborârea treptat? a temperaturii reduce activitatea cinetic? a celulelor
spermatice, deoarece are loc inhibarea (diminuarea) proceselor de
respira?ie ?i glicoliz?. La temperatura de 15(C mi?carea spermiilor devine
vibratorie, iar dup? r?cirea pân? la +5(C mi?carea game?ilor înceteaz? –
apare anabioza termic? a spermiilor. Exist? o rela?ie invers propor?ional?
între temperatura ?i termenul de p?strare a viabilit??ii spermiilor.
R?cirea spermei într-un interval de timp scurt, precum ?i trecerea brusc?
de la temperaturi ridicate la temperaturi coborâte provoac? la spermi ?ocul
termic (frigorific), exprimat prin pierderea capacit??ii fecundative de
c?tre game?i, apari?ia formelor teratologice de spermi ?i chiar moartea
acestora.
Exist? mai multe teorii ?i ipoteze referitoare la producerea ?ocului
termic, îns? nici una nu elucideaz? complet mecanismul apari?iei acestuia.
Se consider? c? un rol important în acest sens îl au procesele de osmoz? ?i
difuzie din sperm?. Cu cât aceste procese decurg mai lent, cu atât
manifest?rile ?ocului sunt mai atenuate.
?ocul termic se manifest? deja la temperatura de +25-20(C, îns? spermii
sunt mai sensibili fa?? de acest fenoment la r?cirea spermei proasp?t
recoltat? mai jos de +18(C. De aceea, în sala de recolt?ri ?i în
laboratorul unde se lucreaz? cu sperma, temperatura nu trebuie s? fie sub
limita de +18(C.
Posibilitatea apari?iei ?ocului termic trebuie luat? în seam? mai ales la
prelucrarea spermei de taur ?i berbec, care datorit? volumului mic al
ejaculatului, se r?ce?te mai repede.
În practica îns?mân??rilor artificiale, pentru atenuarea ?ocului termic
se folose?te g?lbenu?ul de ou de g?in?. Lecitina, con?inut? în g?lbenu?, se
absoarbe la suprafa?a game?ilor ?i formeaz? o pelicul?, care protejeaz?
membrana celular? a spermiului ?i îl face s? reziste la ac?iunea ?ocant? a
frigului. Alt? metod? de prevenire a ?ocului termic este coborârea treptat?
a temperaturii pân? la +4-2(C, care face posibil? adaptarea spermiilor la
regimul de temperatur? dat.
Punerea spermiilor în condi?ii de anabioz?, prin crearea unor temperaturi
sc?zute, st? la baza conserv?rii materialului seminal prin refrigerare sau
congelare. Dup? reanimare, prin ridicarea temperaturii, game?ii î?i
restabilesc mobilitatea ?i capacitatea fecundant?.
Lumina. Razele solare directe omoar? spermii în timp de 20-40 minute.
Lumina difuz? nu influen?eaz? viabilitatea game?ilor. Prin urmare, la
prelevarea ?i procesarea materialului seminal se evit? ac?iunea asupra
ejaculatelor, a razelor solare directe.
Reac?ia mediului. Este proprietatea fizico-chimic? a spermei care
reprezint? gradul de aciditate sau concentra?ia ei în ioni de hidrogen.
Între pH-ul spermei, concentra?ie ?i metabolism exist? o strâns? corela?ie.
Astfel în sperma deas? de berbec ?i taur pH-ul are tendin?? de aciditate
(6,6-6,9), ca rezultat al metabolismului cumulat în acid lactic al
spermiilor, în timp ce la sperma rar? de arm?sar ?i vier pH-ul este u?or
alcalin (7,0-7,9), din cauza num?rului redus de game?i care elibereaz? mai
pu?in acid lactic.
Glucoza este considerat? ca surs? principal? de energie a spermiilor atât
în mediul aerob cât ?i în cel anaerob; la sperma cu o concentra?ie ridicat?
în fructoz? se constat? diminuarea într-un timp foarte scurt al pH-ului dat
de acumularea acidului lactic: la valoarea pH-ului de 6,3-6,4 apare
anabioza acid? a spermiilor. Acest principiu este pus la baza conserv?rii
spermiilor. Acest principiu este pus la baza conserv?rii spermei la
temperatura camerei (+16-18(C) ?i în medii u?or acide (prin barbotarea
mediilor cu CO2).
Cre?terea în continuare a acidit??ii (pH
|
|
