การผสมพันธุ์ภายนอกหรือภายใน

ขึ้นอยู่กับสัตว์แต่ละสปีชีส์ ตัวอสุจิอาจจะผสมพันธุ์กับไข่ภายนอกหรือภายในในการผสมพันธุ์ภายนอก ตัวอสุจิจะผสมพันธุ์กับไข่ข้างนอกอวัยวะสืบพันธุ์ของตัวเมียตัวอย่างเช่น ปลา สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกตัวเมียวางไข่ภายในสิ่งแวดล้อมในน้ำและจะได้รับการผสมพันธุ์กับน้ำอสุจิของตัวผู้ในที่นั้น

ส่วนการผสมพันธุ์ภายในเกิดขึ้นภายในอวัยวะสืบพันธุ์ของตัวเมียซึ่งเกิดขึ้นหลังจากที่ตัวผู้ฉีดน้ำอสุจิเข้าในช่องคลอดของตัวเมียในระหว่างการร่วมเพศในสัตว์มีกระดูกสันหลังส่วนมาก รวมทั้ง สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์ปีก ปลาที่ออกลูกเป็นตัว เช่น ปลาหางนกยูง หรือฉลาม และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอันดับโมโนทรีมการร่วมเพศเกิดที่ทวารร่วม (cloaca[3]) ของทั้งตัวผู้และตัวเมียแต่ในสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้องและในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีรก การร่วมเพศจะเกิดขึ้นผ่านช่องคลอด

การผลิตและตัวอสุจิในมนุษย์

ตัวอสุจิของมนุษย์ เป็นองค์ประกอบหลักในน้ำอสุจิปกติ และเป็นตัวที่ทำการผสมพันธุ์กับไข่ของผู้หญิง (ขยายขนาด 1,000 เท่า) แผนผังตัวอสุจิของมนุษย์ ส่วนหัวแสดง Acrosome

เพศชายจะเริ่มสร้างตัวอสุจิ ที่ผลิตภายในอัณฑะ ซึ่งอยู่ในถุงหุ้มอัณฑะภายนอกร่างกาย เพื่อรักษาอุณหภูมิให้ต่ำที่ 32 องศาเซลเซียส เพื่อมิให้อสุจิตาย ถุงหุ้มอัณฑะจำขยายเมื่อุณหภูมิสูงทำให้ห้อยยานลงเป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวในการระบายความร้อน และหดตัวเล็กเมื่ออากาศหนาว ในท่อที่เรียกว่าหลอดสร้างตัวอสุจิ[4] (seminiferous tubule) เมื่ออายุประมาณ 12 ปี และจะสร้างไปจนตลอดชีวิต

ตัวอสุจิหรือสเปิร์ม ที่มีลักษณะคล้ายลูกอ๊อด ซึ่งเป็นตัวไปเจาะไข่ของเพศหญิงในกระบวนการปฏิสนธิ แบ่งโดยลักษณะออกเป็น 2 ส่วน คือ

• ส่วนหัวเป็นส่วนที่บรรจุนิวเคลียส โดยมี 2/3 ส่วนภายในหัวของอสุจิที่เรียกว่า Acrosome ซึ่งเป็นที่เก็บเอนไซม์ 2 ชนิดที่มีความสำคัญในการเจาะไข่ของตัวเมีย ได้แก่ Hyaluronidase และ Power proteolytic enzyme
• ส่วนหางมี 3 ส่วนหลัก ๆ แต่ส่วนที่สำคัญที่สุดก็คือ ส่วนที่ติดกับส่วนหัว ภายในจะมี Mitochondria ซึ่งเป็นที่ให้พลังงานแก่ตัวอสุจิในการเคลื่อนที่

องค์ประกอบของน้ำอสุจิในมนุษย์

แผนผังอวัยวะเพศชาย

เมื่อผู้ชายผ่านการเร้าอารมณ์ทางเพศมาในระดับที่สมควร การหลั่งน้ำอสุจิก็จะเริ่มขึ้นภายใต้การควบคุมของระบบประสาทซิมพาเทติก[5] คือ ตัวอสุจิจะวิ่งออกจากอัณฑะ (scrotum ดูรูป) ผ่านหลอดน้ำอสุจิ (vas deferens) เข้าผสมกับของเหลวจากต่อมสร้างน้ำเลี้ยงอสุจิ (seminal vesicle) และต่อมลูกหมาก (prostate gland) หลังจากนั้นจะวิ่งผ่านท่อฉีดอสุจิ (ejaculatory duct) ผสมน้ำหล่อลื่นจากต่อม bulbourethral gland (หรือต่อมคาวเปอร์) ประกอบกันเป็นน้ำอสุจิ พุ่งผ่านท่อปัสสาวะ ออกนอกกายทางปลายท่อปัสสาวะ (urethral openning) ขับออกโดยกล้ามเนื้อที่หดเกร็งเป็นจังหวะ[6] 6-8 ระรอกซึ่งมักพบว่า 8 ระรอกตามระยะบีบตัวของกล้ามเนื้อที่เกิดการกระตุ้นของกระแสประสาทและใช้เวลาในการพัก (action potential) ทำให้น้ำอสุจิหลั่งออกมา 8 ระรอก ซึ่งระรอกหลัง ๆ จะมีปริมาณน้อยลง

ต่อมสร้างน้ำเลี้ยงอสุจิเป็นตัวผลิตของเหลวข้น สีขาวนวล ซึ่งสมบูรณ์ไปด้วยฟรักโทสและองค์ประกอบอื่น ๆ รวมกันเป็นส่วนถึง 70% ของน้ำอสุจิทั้งหมด[7] ส่วนต่อมลูกหมาก ซึ่งอาศัยฮอร์โมนเพศชาย dihydrotestosterone ก็จะหลั่งน้ำ (ไม่เหนียว) ออกมาเป็นสีขาวหรือบางครั้งใสมีเอนไซม์ย่อยโปรตีน (proteolytic enzyme) กรดซิตริก (citric acid) เอนไซม์ phosphatase และลิพิด (ไขมัน) เป็นองค์ประกอบ[7] ส่วนต่อม bulbourethral glands หลั่งน้ำหล่อลื่นมีลักษณะใสออกมาในท่อปัสสาวะโดยตรง[8] โดยไม่เหมือนน้ำส่วนอื่นที่กล่าวมาแล้วซึ่งต้องอาศัยท่อผ่านต่อมลูกหมากเพื่อจะออกมาสู่ท่อปัสสาวะ (ดูรูป)

ค่าความเป็นกรดด่างของน้ำอสุจิ อยู่ที่ประมาณ 7.5 คือเป็นด่างเล็กน้อย หากมากกว่านี้ จะทำให้ตัวอสุจิตาย และเมื่อมีอุณหภูมิสูง จะทำให้เคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น ภายในมี Metabolic rate สูงขึ้น แต่ก็ทำให้ตัวอสุจิมีอายุน้อยลงด้วยเช่นกัน

แสดงลูกอัณฑะของมนุษย์ ป้าย A, B, C, D เน้นหลอดเก็บตัวอสุจิ (epididymis)

การขับเคลื่อนตัวอสุจิออกจากอัณฑะเริ่มที่เซลล์ Sertoli ซึ่งพยาบาลรักษา spermatocyte อันเป็นชื่อของตัวอสุจิช่วงพัฒนาโดยเซลล์จะหลั่งน้ำออกมาภายในหลอดสร้างตัวอสุจิ (seminiferous tubule) ซึ่งช่วยนำพาตัวอสุจิไปในท่อส่งตัวอสุจิส่วนท่อ Efferent ducts ซึ่งมีเซลล์ลูกบาศก์ที่มี microvilli[9] และไลโซโซมก็จะเปลี่ยนน้ำในท่อโดยดูดซึมน้ำกลับเป็นบางส่วนเมื่อน้ำอสุจิไปถึงหลอดเก็บตัวอสุจิ (epididymis) เซลล์หลักในที่นั้น ซึ่งมีถุงพิโนไซโทซิส (pinocytotic vesicles[10]) อันแสดงถึงกระบวนการดูดซึมน้ำกลับก็จะหลั่งสารประกอบ glycerophosphocholine ซึ่งน่าจะมีหน้าที่ห้ามไม่ให้ capacitation[11] เกิดก่อนเวลาส่วนต่อมอื่น ๆ เช่นต่อมสร้างน้ำเลี้ยงอสุจิ ต่อมลูกหมาก และ bulbourethral glandเป็นอวัยวะที่ผลิดองค์ประกอบของน้ำอสุจิที่มีปริมาณมากที่สุด

พลาสมาของน้ำอสุจิ (Seminal plasma) ซึ่งหมายถึงน้ำอสุจิที่เหลือนอกจากตัวอสุจิ มีองค์ประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ที่ซับซ้อนมีหน้าที่ให้สารอาหารและเป็นสื่อป้องกันสำหรับตัวอสุจิที่กำลังเดินทางไปในช่องสืบพันธุ์ของหญิงสิ่งแวดล้อมโดยปกติของช่องคลอดจะเป็นปรปักษ์กับตัวอสุจิเพราะว่า มีฤทธิ์เป็นกรด (เนื่องจากเชื้อแบคทีเรียที่มีอยู่ตามธรรมชาติที่ผลิดกรดแล็กติก) มีความเหนียว และมีการดูแลโดยเซลล์ภูมิคุ้มกันองค์ประกอบต่าง ๆ ของพลาสมาน้ำอสุจิเป็นส่วนที่ช่วยแก้ไขความเป็นปรปักษ์คือ สารประกอบอินทรีย์ (amine) มีฤทธิ์ด่างต่าง ๆ เช่น putrescine[12], spermidine[13] และ cadaverine[14]ทำให้น้ำอสุจิมีกลิ่นและมีรสชาติเช่นที่มันเป็นสารมีสภาพด่างเหล่านี้ เข้าไปแก้ความเป็นกรดในช่องคลอดและป้องกันดีเอ็นเอของตัวอสุจิจากการกัดกร่อนจากกรด

น้ำอสุจิมีสัดส่วนของผลิตภัณฑ์จากอวัยวะต่าง ๆ คือ

ต่อม	% (โดยประมาณ)	รายละเอียด
อัณฑะ	2–5%	ตัวอสุจิประมาณ 200-500 ล้านตัวเกิดที่ลูกอัณฑะ มีการปล่อยออกเมื่อมีการหลั่งน้ำอสุจิ แต่ถ้าชายคนนั้นได้ผ่านการตัดหลอดน้ำอสุจิ (vasectomy) ออกแล้ว (เพื่อประโยชน์ในการทำหมันเป็นต้น) น้ำอสุจิก็จะไม่มีตัวอสุจิ
ต่อมสร้างน้ำเลี้ยงอสุจิ	65–75%	กรดอะมิโน, กรด citrate, เอนไซม์ต่าง ๆ, สารประกอบ flavins, น้ำตาลฟรักโทส (2–5 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร[15] ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักของตัวอสุจิ ที่ต้องอาศัยน้ำตาลจากพลาสมาเพื่อพลังงานเพียงแหล่งเดียว), phosphorylcholine[16], โพรสตาแกลนดิน (มีหน้าที่ระงับการตอบโต้ของภูมิต้านทานผู้หญิงต่อน้ำอสุจิที่เป็นสิ่งแปลกปลอม), โปรตีน, และวิตามินซี
ต่อมลูกหมาก	25–30%	เอนไซม์ acid phosphatase, กรด citric, เอนไซม์ fibrinolysin, เอนไซม์ prostate specific antigen[17], เอนไซม์ย่อยโปรตีน (proteolytic enzyme) ต่าง ๆ, ธาตุสังกะสี (มีระดับประมาณ 135±40 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตรสำหรับชายมีสุขภาพดี[18] มีหน้าที่ช่วยดำรงเสถียรภาพให้กับโครมาตินซึ่งมีตัวดีเอ็นเอในเซลล์ตัวอสุจิ การขาดธาตุสังกะสี อาจจะทำให้ความเจริญพันธุ์เสื่อมลงเพราะตัวอสุจิจะอ่อนแอ และสามารถมีผลลบต่อการสร้างสเปิร์ม)
bulbourethral glands	< 1%	น้ำตาลกาแลกโตส, เมือก (มีหน้าที่เพิ่มความสามารถในการเคลื่อนไหวของตัวอสุจิในช่องคลอดและในปากมดลูก โดยทำทางของตัวอสุจิให้เหนียวน้อยลง และป้องกันการแพร่ของตัวอสุจิออกจากน้ำอสุจิ ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่น้ำอสุจิเมื่อหลั่งออกใหม่ ๆ มีลักษณะเหมือนวุ้น), น้ำหล่อลื่น, และกรด sialic

ในปี พ.ศ. 2535 มีรายงานขององค์การอนามัยโลกว่า น้ำอสุจิมนุษย์โดยปกติจะมีปริมาตร 2 มิลลิลิตรหรือมากกว่านั้นมีค่าพีเอชระหว่าง 7.2-8.0 มีความเข้มข้นของตัวอสุจิที่ 20 ล้านตัวต่อมิลลิลิตรหรือยิ่งกว่านั้นมีตัวอสุจิถึง 40 ล้านตัวต่อการหลั่งน้ำอสุจิหรือยิ่งกว่านั้น50% ของตัวอสุจิหรือยิ่งกว่านั้น (ประเภท a และ b) มีการเคลื่อนไหวไปข้างหน้า และ 25% หรือยิ่งกว่านั้น (ประเภท a) มีการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วภายใน 60 นาทีหลังการหลั่งน้ำอสุจิ[19]

บทความปริทัศน์งานวิจัยต่าง ๆ ในปี พ.ศ. 2548 พบค่าเฉลี่ยต่าง ๆ ของน้ำอสุจิในมนุษย์ดังนี้[20]

องค์ประกอบ	ค่าต่อ 100 mL	ค่ารวมที่ปริมาณเฉลี่ยที่ 3.4 mL
แคลเซียม (mg)	27.6	0.938
ไอออนคลอไรด์ (mg)	142	4.83
กรด Citrate (mg)	528	18.0
ฟรักโทส (mg)	272	9.25
กลูโคส (mg)	102	3.47
กรด Lactic (g)	62	2.11
แมกนีเซียม (mg)	11	0.374
โพแทสเซียม (mg)	109	3.71
โปรตีน (g)	5.04	0.171
โซเดียม (mg)	300	10.2
Urea (g)	45	1.53
สังกะสี (mg)	16.5	0.561
ความสามารถในการบัฟเฟอร์ (β)	25
Osmolarity (mOsm)	354
ค่าพีเอช	7.7
ความหนืด (Centipoise)	3–7
ปริมาตร (mL)	3.4
● ค่ารวมต่าง ๆ สำหรับปริมาตรเฉลี่ยเป็นค่าโดยคำนวณที่ปัดเศษให้เป็น 3 จุดค่าอื่น ๆ เป็นค่าที่มาในบทความปริทัศน์

ลักษณะปรากฏของน้ำอสุจิของมนุษย์

น้ำอสุจิของมนุษย์ ให้สังเกตว่าในระยะแรก ๆ จะมีการเกาะติดกันเหมือนวุ้น

น้ำอสุจิมักจะดูขุ่น ๆ ออกทางสีขาว ๆ หรือแม้แต่เหลือง ๆถ้ามีเลือดก็จะมีสีชมพูหรืออกแดง ๆ เป็นภาวะที่เรียกว่า hematospermiaซึ่งอาจจะชี้ว่ามีปัญหาสุขภาพและควรจะปรึกษาหมอถ้าไม่หายเอง[21]

หลังจากการหลั่งน้ำอสุจิ ส่วนสุดท้าย ๆ ที่หลั่งจะเกาะกันเป็นก้อนทันที[22] โดยออกเป็นก้อนกลม ๆ[23] แม้ว่า ส่วนที่หลั่งออกมาก่อนมักจะไม่เป็นเช่นนั้น[24] และจากนั้นอีกสักระยะหนึ่งประมาณ 15-30 นาทีแอนติเจน[25]ต่อมลูกหมาก (prostate-specific antigen[17] หรือ PSA) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของน้ำอสุจิก็จะทำให้เกิดการละลายกลายเป็นน้ำ[26] สันนิษฐานกันว่า การจับเป็นก้อนเช่นนั้นช่วยรักษาน้ำอสุจิไว้ในช่องคลอด[22] ในขณะที่การละลายช่วยตัวอสุจิให้ว่ายเข้าไปหาไข่ได้[22]

งานปริทัศน์ในปี พ.ศ. 2548 พบว่าความหนืดโดยเฉลี่ยของน้ำอสุจิที่พบในงานวิจัยต่าง ๆ อยู่ที่ 3-7 Centipoise[20]

คุณภาพของตัวอสุจิ

ตัวอสุจิของมนุษย์ ย้อมสีเพื่อตรวจคุณภาพ

คุณภาพของน้ำอสุจิเป็นค่าที่วัดความสามารถของน้ำอสุจิในการผสมพันธุ์ดังนั้น จึงเป็นค่าวัดภาวะเจริญพันธุ์ของผู้ชายตัวอสุจิในน้ำอสุจิเป็นองค์ประกอบหลักในการผสมพันธุ์และดังนั้น คุณภาพของน้ำอสุจิจึงหมายถึงทั้งจำนวนทั้งคุณภาพของตัวอสุจิ

ปริมาณ

ปริมาณของน้ำอสุจิที่หลั่งออกมามีความแตกต่างกันไปงานปริทัศน์ต่องานวิจัย 30 งานพบว่า ปริมาณเฉลี่ยอยู่ที่ 3.4 มิลลิลิตรโดยมีงานวิจัยบางงานพบมากถึง 4.99 มิลลิลิตร และบางงานพบน้อยถึง 2.3 มิลลิลิตร[20] ในงานวิจัยในคนสวีเดนและคนเดนมาร์กความมีระยะที่ห่างระหว่างการหลั่งน้ำอสุจิทำให้ตัวอสุจิมีจำนวนสูงขึ้นแต่ไม่ได้ทำปริมาณน้ำอสุจิให้เพิ่มขึ้น[27]

การเพิ่มปริมาณน้ำอสุจิ

มีบริษัทบางบริษัทที่โฆษณาอาหารเสริมที่เพิ่มปริมาณน้ำอสุจิแต่ก็เหมือนกับอาหารเสริมประเภทอื่น ๆ อาหารเสริมพวกนี้ไม่ได้มีการอนุมัติหรือการควบคุมดูแลจากองค์กรควบคุมยาและอาหาร (เหมือนกับยาแผนปัจจุบันมี)และคำโฆษณาเหล่านั้นก็ไม่ได้มีการยืนยันโดยวิธีการทางวิทยาศาสตร์มีคำโฆษณาคล้าย ๆ กันอย่างนี้เกี่ยวกับพวกอาหารเสริมที่เป็นยาเร้าความกำหนัดอีกด้วย ซึ่งก็ขาดการยืนยันทางวิทยาศาสตร์เช่นเดียวกัน

การเก็บน้ำอสุจิ

น้ำอสุจิสามารถเก็บไว้ได้ในสารละลายบางอย่างเช่น Illini Variable Temperature (ตัวย่อ IVT)ซึ่งประกอบด้วยเกลือหลายชนิด น้ำตาลหลายชนิด ยาฆ่าเชื้อโรค และอัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์[28]และมีรายงานว่าสามารถรักษาคุณภาพของน้ำอสุจิโดยวิธีนี้เป็นเวลาถึง 7 วัน[28]

สำหรับการเก็บระษาไว้ในระยะยาว สามารถใช้วิธีแช่แข็ง (Semen cryopreservation)สำหรับอสุจิมนุษย์ รายงานระยะการเก็บรักษาที่ยาวที่สุดที่ใช้การได้ด้วยวิธีนี้ก็คือ 21 ปี[29]