Использование простагландинов для направленной регуляции и коррекции нарушений функции размножения крупного рогатого скота

ГЛАВА III. НЕЙРОГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ У КРУПНОГО

ГЛАВА III. НЕЙРОГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ У КРУПНОГО

РОГАТОГО СКОТА

Репродуктивная функция крупного рогатого скота регулируется нервной и эндокринной системами.

Основные звенья, регулирующие функцию размножения коров, представлены гипоталамусом, гипофизом, яичниками и маткой.

Проявление полового поведения, рост фолликулов, созревание яйцеклетки, овуляция, развитие плода, поддержание беременности и отел – все эти процессы находятся под непосредственным контролем фолликулостимулирующего, лютеинизирующего гормонов гипофиза, простагландина F_2α вырабатываемого эндометрием, а также прогестерона и эстрогенов, вырабатываемых в яичниках.

Их соотношение и концентрация зависят от физиологического состояния и стадии полового цикла.

Высший центр регуляции функции размножения крупного рогатого скота находится в гипоталамусе [25; 4; 3].

3.1. Гипоталамус

Гипоталамус, или подбугровая область промежуточного мозга, расположен в основании переднего мозга непосредственно под таламусом и над гипофизом.

Он образует дно третьего желудочка и лежит между перекрестом зрительных нервов и задним краем маммилярных тел. В состав гипоталамуса входит серый бугор, срединное возвышение, воронка и задняя или нервная доля гипофиза.

Спереди он граничит с преоптической областью, которую отдельные авторы также включают в систему подбугорья.

Гипоталамус развивается в ранний период эмбриогенеза из переднего мозгового пузыря.

В процессе развития головного мозга, после обособления больших полушарий, передний мозговой пузырь дает начало межуточному мозгу, а его полость превращается в третий желудочек. В дне этого желудочка путем выпячивания образуется мозговая воронка, дистальный конец которой превращается в заднюю долю гипофиза. Основание воронки значительно утолщается и дает начало серому бугру.

В каудальной части образуются парные маммилярные тела. Боковые стенки третьего желудочка образуют зрительные бугры, связанные с большими полушариями головного мозга.

Центральное серое вещество гипоталамуса без резкой границы переходит в центральное серое вещество среднего мозга.

Нервные клетки в гипоталамусе собраны в более или менее обособленные группы, или ядра, которые занимают в нем определенное место и состоят из различных по своему строению нейронов.

Разнообразие нейрального состава ядер гипоталамуса обусловлено их функциональной дифференцировкой.

В литературе пока отсутствует единая номенклатура гипоталамических ядер.

Пинес и Майман выделяют в гипоталамусе передний, средний и задний отделы.

Гипоталамус - главный координирующий и регулирующий центр вегетативной нервной системы.

В гипоталамусе залегают нейроны, которые воспринимают все изменения, происходящие в крови и спинномозговой жидкости (температуру, состав, содержание гормонов и т.д.). В гипоталамус поступает информация из центров, регулирующих деятельность дыхательной и сердечнососудистой систем.

В гипоталамусе расположены центры жажды, голода, центры, регулирующие эмоции и поведение человека, сон и бодрствование, температуру тела и т. д.

Центры коры большого мозга корректируют реакции гипоталамуса, которые возникают в ответ на изменения внутренней среды организма.

В последние годы из гипоталамуса выделены обладающие морфиноподобным действием энкефалины и эндорфины.

Считают, что они влияют на поведение (оборонительные, пищевые, половые реакции) и вегетативные процессы, обеспечивающие выживание животного и человека.

Итак, гипоталамус регулирует все функции организма, кроме ритма сердца, кровяного давления и спонтанных дыхательных движений, которые регулируются продолговатым мозгом.

Особая роль гипоталамуса в регуляции репродуктивной функции крупного рогатого скота связана с тем, что он является органом, объединяющим нервную и эндокринную систему.

Он обладает свойством преображать нервные импульсы в химические вещества, регулирующие или косвенно влияющие на многие функции организма.

Гипоталамус связан с передней долей гипофиза (аденогипофизом) через воротную систему кровеносных сосудов, кроме того, отростки нейронов супраоптических и паравентрикулярых ядер идут к задней доле гипофиза – нейрогипофизу, эти нейроны регулируют образование и высвобождение окситоцина и вазопрессина [360].

Латеральная часть гипоталамуса формирует двухсторонние связи с верхними отделами продолговатого мозга, моста мозга, центральным серым веществом среднего мозга и с лимбической системой.

Чувствительные сигналы от поверхности тела и внутренних органов поступают в гипоталамус по восходящим спинобульборетикулярным путям, которые ведут в гипоталамус, либо через таламус, либо через лимбическую область среднего мозга. Остальные афферентные сигналы поступают в гипоталамус по полисинаптическим путям, которые пока еще не все идентифицированы [65].

Посредством полисинаптических путей гипоталамус образует эфферентные связи с вегетативными и соматическими ядрами среднего мозга, моста мозга, продолговатого и спинного мозга. Медиальная часть обладает двусторонними связями с латеральной, и, кроме того, она непосредственно получает сигналы от некоторых отделов головного мозга.

Через нервные механизмы медиальная область гипоталамуса управляет деятельностью нейрогипофиза, а через гормональные – аденогипофиза [3; 272].

Ядра аркуатной зоны – контролируют секрецию ЛГ и ФСГ, ядра преоптической зоны – контролируют предовуляторные колебания их концентрации.

Такое тесное взаимодействие между гипофизом и гипоталамусом послужило основанием для объединения их в единую гипоталамо-гипофизарную систему, беспечивающую взаимодействие между нервной и эндокринной системами организма [115].

Таким образом, эта область служит промежуточным звеном между нервной и эндокринной системой.

В ответ на экзогенные и эндогенные импульсы, нервные клетки определенных ядер гипоталамуса вырабатывают специфические нейросекреты.

Они поступают в кровяное русло и по воротной сосудистой межуточно-гипофизарной системе доставляются к клеткам аденогипофиза, стимулируя их к выработке тропных гормонов, посредством которых оказывается влияние, в том числе и на функцию яичников [21; 43].

Все секретируемые гипоталамусом гормоны относятся к группе пептидов. К ним относятся: гонадотропин-рилизинг гормон; пролактин ингибирующий фактор; пролактин-рилизинг фактор; тиреотропин-рилизинг гормон; кортикотропин-рилизинг гормон; соматотропин-рилизинг гормон; соматостатин; окситоцин; антидиуретический гормон.

Действие этих биологически активных веществ многообразно. Гонадотропин-рилизинг гормон – оказывает влияние на аденогипофиз и стимулирует секрецию ФСГ и ЛГ.

Пролактин, ингибирующий фактор – является ингибитором синтеза пролактина. Пролактин-рилизинг фактор – стимулирует секрецию пролактина. Тиреотропин-рилизинг-гормон – стимулирует секрецию пролактина, тиреотропина и соматотропина (у КРС и крыс). Кортикотропин-рилизинг гормон – стимулирует секрецию адренокортикотропного гормона. Соматотропин-рилизинг гормон – стимулирует секрецию соматотропина. Соматостатин – ингибирует секрецию соматотропина. Окситоцин вызывает сокращение гладкой мускулатуры, вырабатывается гипоталамусом, депонируется нейрогипофизом.

Непосредственно с воспроизводством связаны следующие гормоны гипоталамуса: гонадотропин-рилизинг гормон (Гн-РГ), кортикотропин-рилизинг гормон, пролактин ингибирующий фактор (ПИФ), пролактин - рилизинг фактор.

Гипоталамусом также вырабатывается 2 гормона: окситоцин – вырабатываемый ядрами паравентрикулярной зоны и вазопрессин – вырабатываемый ядрами супраоптической зоны [152; 198].

Одним из основных рилизинг-гормонов, регулирующих поло-вой цикл крупного рогатого скота, является гонадотропин-рилизинг гормон.

Гонадотропный рилизинг-гормон (Гн-РГ, люлиберин), выделенный из гипоталамуса коров, представляет собой полипептид, состоящий из десяти аминокислотных остатков [329].

В начале семидесятых годов был осуществлен его химический синтез [351; 349].

Введение КРС Гн-РГ приводит к выделению как лютеинизи-рующего гормона (ЛГ), так и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ).

Резюмируя данные литературы, В.И. Покрышкин и В.Н. Баби-чев [73], отмечают наличие отдельного рилизинг-гормона для ФСГ.

Получение Гн-РГ синтетическим путем позволило ученым изучить его влияние на выделение гонадотропных гормонов у самок сельскохозяйственных животных.

Исследования показали, что применение малых доз синтетического Гн-РГ вызывает быстрое увеличение содержания ЛГ в крови, с максимумом через 10 минут.

Более высокие дозы дают большее по величине выделение ЛГ с более поздним наступлением максимума – через 20–40 мин. Менее выраженное увеличение уровней ФСГ в крови наблюдали значительно позднее, чем ЛГ, с максимумом через 40–60 мин. [94].

Выделение Гн-РГ происходит непрерывно, в количестве, достаточном для поддержания развития фолликулов и секреции ими эстрогенов. Эпизодическое выделение Гн-РГ обеспечивает циклическое выделение гонадотропинов и овуляцию.

В соответствии с этим, секреция гонадотропинов также имеет как пульсирующий характер, независимый от времени суток и физиологического состояния организма, так и циклический (появление пиков секреции ЛГ и ФСГ перед овуляцией) [344; 24].

Активную роль в синтезе и выделении Гн-РГ играет прстагландин Е₂ [296].

В регуляции пульсирующего выделения Гн-РГ участвуют моноаминергетические структуры: норадреналин и ацетилхоли-нереактивные структуры стимулируют, а допаминреактивнные структуры тормозят его секрецию [208]; мелатонин стимулирует, а серотонин тормозит пульсирующее выделение Гн-РГ [141].

В настоящее время известны три типа связей, регулирующих выделение Гн-РГ [148]:

1. Длинная обратная связь –­ выделение Гн-РГ модулируется гормонами периферических половых желез;
2. Короткая обратная связь – секреция Гн-РГ зависит от количества гонадотропинов;
3. Ультракороткая или аутообразная обратная связь – при этом типе связи сами Гн-РГ контролируют собственную продукцию.

Кроме того, большое значение в этой регуляции придается моноаминам мозга и простагландинам. Взаимодействие гормонов по принципу обратной связи координируется ЦНС [5; 24].

Широкое применение этот полипептид нашел и в искусственной регуляции и стимуляции репродуктивной функции.

Индуцированный инъекцией Гн-РГ скачок концентрации ЛГ вызывает овуляцию доминантного фолликула [280; 233], синхронизация овуляции при этом составляет 70–80%, но оплодотворяемость остается невысокой [204].

3.2. Гипофиз

Гипофиз (от греческого "гипо" – под; нижний придаток мозга) – это небольшая, овальной формы железа находится на основании головного мозга (нижней поверхности) в гипофизарной ямке турец-кого седла клиновидной кости, отделяется от полости черепа отростком твердой оболочки головного мозга и образует диафрагму седла.

Диафрагма седла имеет в центре отверстие, через которое гипофиз соединён с воронкой гипоталамуса промежуточного мозга; посредством её гипофиз связан с серым бугром, расположенным на нижней стенке III желудочка.

По бокам гипофиз окружён пещеристыми синусами. Снаружи гипофиз накрыт капсулой.

Гипофиз развивается из двух эктодермальных зачатков раз-личного происхождения: выпячивания первичного ротового углубления (карман Ратке) и выпячивания дна 3-го желудочка мозга (воронка).

В дальнейшем из передней стенки кармана Ратке образуется передняя доля гипофиза, из задней – промежуточная его доля.

Задняя доля и ножка гипофиза образуются из вертикального выпячивания дна 3-го желудочка мозга.

Гипофиз состоит из двух основных отделов – передней доли, или аденогипофиза, и задней доли, или нейрогипофиза. Аденогипофиз подразделяется на дистальную, промежуточную и туберальную части. В отличие от задней доли, передняя не имеет прямых нейронных контактов с гипоталамусом.

Связь осуществляется посредством сосудистого соединения – гипоталамо-гипофизарной системы.

Передняя доля гипофиза секретирует лютеинизирующий (ЛГ) и фолликулостимулирующий (ФСГ) гормоны, гликопротеины с молекулярной массой около 25000 и 40000, соответственно, состоящих из α и β субъединиц.

Функция яичника полностью зависит от секреции гонадо-тропных гормонов и его реакция на ЛГ и ФСГ зависит от наличия специфических рецепторов на поверхности различных типов его клеток.

ФСГ может рассматриваться как инициатор овариальной ак-тивности, т.к. он способствует росту и дифференцировке овариаль-ных фолликулов до антральной стадии, стимулирует митотическую пролиферацию гранулезных клеток и трансформацию окружающей стромы в слой текальных клеток яичника секреции фолликулярных гормонов и пролиферативным изменениям в матке и влагалище.

Если вводить экзогенный ФСГ коровам в больших дозах, когда рост фолликулов уже начался, это может привести к множественному росту фолликулов и суперовуляции [53].

Однако под влиянием одного ФСГ фолликулы не достигают стадии полного роста и секреторной активности, а только подготавливаются к последующему воздействию ЛГ [80].

Ранние работы по ФСГ показали, что его содержание в гипофизе резко падает перед наступлением охоты [213].

Было выдвинуто предположение, что это происходит из-за увеличения его секреции в кровяное русло.

Это подтвердилось в последующих исследованиях с помощью радиоиммунологического анализа концентраций ФСГ в плазме крови. Пик концентрации ФСГ наблюдается в начале эструса и через 24 часа после первого наступает второй пик [182].

Во время полового цикла концентрация ФСГ периодически возрастает с интервалом в 5 дней, пики приходятся на волны роста фолликулов во время лютеальной фазы цикла [358].

Функция ЛГ – стимулировать развитие и овуляцию антрального фолликула, а также образование и поддержание функциональной активности желтого тела.

Средние уровни концентрации ЛГ низки почти на всем протяжении эстрального цикла с резким подъемом перед эструсом, совпадающим с первым пиком ФСГ.

Предовуляторное повышение концентрации ЛГ стимулирует процесс овуляции, начало лютеолизации гранулезных клеток и клеток теки фолликула.

Оно продолжается примерно 7–8 часов и овуляция наступает примерно через 24–32 часа после его начала.

Радиоиммунологическим методом M. Dobeli [181] определил, что концентрация ЛГ в сыворотке крови КРС в течение полового цикла колеблется в пределах 1,5–2,5 нг/мл. Во время течки концентрация гормона повышается до 20–60 нг/мл.

Начало накопления ЛГ обычно отмечается через 25 часов после первых признаков течки, затем концентрация гормонов в крови резко усиливается и достигает максимума в течение 4-х часов, после чего концентрация ЛГ резко падает, снижаясь до исходного уровня в течение 8 часов.

Предовуляторный выброс ЛГ представляет собой сумму очень частых пульсов его секреции.

Овуляция у животных обычно наступает через 10–12 часов после максимального накопления ЛГ в крови.

Под влиянием ЛГ внутри фолликула возрастает синтез простагландинов, что приводит к сокращению стенки фолликула и выбросу содержимого овулировавшего фолликула [236].

Частота секреторных выбросов ЛГ составляет примерно 0,25 пульсов в час в лютеальную фазу [175] и постепенно увеличивается до одного в час и чаще в фолликулярную.

Хотя пульсы ЛГ наблюдаются редко во время лютеальной фазы, их величина и количество достаточны для поддержания функции ЖТ. Поэтому ЛГ можно рассматривать главным, если не единственным, лютеотропным гормоном у нестельных коров [227].

Во время предовуляторного пика ЛГ связывается с рецепто-рами клеток гранулезы и вызывает быструю их лютеинизацию, приводя к синтезу прогестерона.

Сцепление ЛГ с рецепторами сохраняется весь период функционирования желтого тела [259].

Однако более поздние данные показывают, что ФСГ также важен в регуляции выделения прогестерона в лютеальную фазу полового цикла [370].

Пролактин, по-видимому, не имеет лютеотропной роли у коров, хотя наблюдается его пик во время эструса [352].

ФСГ и ЛГ в норме вырабатывается одним и тем же типом клеток гипофиза, но соотношение между ними варьируется в зависимости от физиологической ситуации.

Например, во время стельности количество импульсов и концентрация ЛГ были больше в начале и конце стельности (1,6 – 2,7 импульса за 12 часов; 1,5 – 2,0 нг/мл), чем в середине (0,4 – 1,2 импульса за 12 часов; 1,1 – 1,6 нг/мл).

Частота пульсирующего высвобождения ФСГ в течение стельности не изменялась (0,5 – 6,2 импульса за 12 часов). Накоплено множество фактов, доказывающих синергизм взаимодействия между ФСГ и ЛГ, который проявляется усилением действия одного гормона другим.

Этот принцип широко используется для искусственной стимуляции половых желез [36; 72; 44; 38; 328; 18; 127].

ФСГ вместе с эстрадиолом стимулирует развитие ЛГ-рецепторов на гранулезных клетках созревающего фолликула.

Таким образом, развитие фолликула зависит от тщательно скоординированной последовательности эндокринных стимулов, которая обеспечивает зрелость гранулезных клеток, и клеток теки, а также ооцита к моменту наступления овуляции.

Выделение гонадотропных гормонов гипофизом находится в прямой зависимости от функционального состояния гонад и уровня секреции ими половых стероидов [5; 23; 93; 134].

Взаимоотношения гормонов гипофиза и гонад в регуляции полового цикла протекают по принципу “плюс-минус” взаимодействия [36].

Если гормон одной железы стимулирует другую, то гормон последней угнетает гормонообразование в первой.

Продолжение · 5

Усиление гонадотропной функции гипофиза при удалении яичников [326] и снижение уровня гонадотропинов в гипофизе и крови при введении в организм больших доз эстрогенов [94; 278] подтверждают установленный М.М. Завадовским принцип.

По принципу обратной связи избыток эстрогенов ингибирует, а недостаток стимулирует секрецию и выделение гонадотропинов.

Сейчас известны три типа подобных связей:

1. Длинная обратная связь –­ выделение Гн-РГ модулируется гормонами периферических половых желез;
2. Короткая обратная связь – секреция Гн-РГ зависит от количества гонадотропинов;
3. Ультракороткая или аутообразная обратная связь – при этом типе связи сами Гн-РГ контролируют собственную продукцию. Кроме того, большое значение в этой регуляции придается моноаминам мозга и простагландинам [148]. Взаимодействие гормонов по принципу обратной связи координируется ЦНС [5; 24].

3.3. Яичники

Яичники – это парные органы, расположенные в полости малого таза. Яичник имеет миндалевидную форму.

Яичник состоит из двух слоев: коркового вещества, покрытого белочной оболочкой, и мозгового вещества.

Наружный слой коркового вещества состоит из клеток зачаткового эпителия, из которого образуются гаметы. Корковое вещество образовано развивающимися фолликулами, а мозговое – стромой, которая содержит соединительную ткань, кровеносные сосуды, и зрелые фолликулы.

Яичник содержит две эндокринные железы: фолликул и желтое тело. Однако, эти структуры взаимосвязаны, поскольку желтое тело является производным фолликулярной ткани.

Таким образом, фолликул можно рассматривать, в сущности, как функциональную единицу яичника. Форма и размер фолликула и желтого тела зависят от стадии их зрелости.

Основные функции яичников заключаются в образовании, сохранении и выделении яйцеклеток, а также в синтезе и секреции стероидных гормонов – эстрогенов и прогестерона.

Эстрогены и прогестерон ответственны: за рост и созревание яйцеклеток внутри яичника; за изменение поведения самки в различные периоды воспроизводительного цикла; подготовку половых органов к оплодотворению и беременности; поддержание беременности и развитие плода [84; 78; 205].

Рост и созревание половых клеток (ооцитов) начинается во время достижения половой зрелости.

Эти процессы проходят в фолликуле.

В фолликулярных клетках theca interna из холестерина синтезируются эстрогены до стадии тестостерона, который всасывается внутрь фолликула и под воздействием ароматизирующих ферментов, выделяемых зародышевыми клетками, превращается в эстрадиол-17β [89; 253].

Гормоны яичников относятся к классу стероидов.

Класс стероидных гормонов объединяет обширную группу полициклических соединений терпеноидной липидной природы [84]. Общим свойством всех стероидных гормонов является наличие в их молекулах стероидного блока – полициклического С17 – стеранового скелета.

Все стероидные гормоны характеризуются липофильностью и гидрофобностью.

В физиологических концентрациях они легко диффундируют через различные клеточные мембраны.

Все стероиды синтезируются из холестерина.

Синтез стероидных гормонов в яичниках находится под контролем гипоталамо-гипофизарного комплекса, поэтому в организме самок происходит смена и цикличность синтеза различных стероидных гормонов, что обеспечивает половой цикл.

Наибольшей физиологической активностью из эстрогенов обладает эстрадиол-17β [24].

Физиологическое значение эстрогенов заключается в воздействии главным образом на матку и влагалище, делая их способными к половому акту и подготавливая почву для оплодотворения [134].

Эстрогены в комплексе с прогестероном воздействуют на организм в двух направлениях:

- действием на ЦНС (гипоталамус) вызывают изменения в половом поведении животных;

- действием на периферическую нервную систему вызывают развитие вторичных половых признаков, увеличение размера матки в период течки, разрастание маточного эпителия, усиливает сокращения матки, облегчая продвижение спермиев к яйцеводу [88].

Эстрогены необходимы для половой дифференцировки в эмбриогенезе. Как и прогестерон, эстрогены принимают участие в процессах имплантации, стимулируют рост эпителия альвеолярных ходов молочной железы, обмен веществ в клетке, увеличивая синтез РНК, изменяют свойства мембран эпителия матки [131; 130; 265].

Кроме этого эстрогены, влияют на развитие костного скелета, ускоряя его созревание. За счет действия на эпифизарные хрящи они тормозят рост костей в длину.

Эстрогены задерживают азот, воду, соли, способствуют эффективному маточно-плацентарному кровообращению.

В итоге эстрогены регулируют половое поведение, овогенез, процессы оплодотворения и имплантации яйцеклетки, развитие и дифференцировку плода, нормальный родовой акт.

В экспериментах, проведенных на крысах и овцах, было установлено, что в синтезе эстрогенов участвуют клетки, теки интерна и гранулезы фолликула [223].

Из холестерина в клетках теки интерна под контролем ЛГ и ФСГ синтезируется тестостерон, который затем преобразуется в эстрадиол - 17β в гранулезных клетках фолликула под действием фермента ароматазы, после чего секретируется в жидкость развивающегося антрального фолликула и в овариальную вену.

Позднее было установлено, что эстрогены вырабатываются плацентой и, в незначительном количестве, корой надпочечников.

В настоящее время выделено три эстрогена: эстрон, эстриол и эстрадиол, но наибольшей активностью обладает эстрадиол. Считается, что эстрон и эстриол являются промежуточными продуктами метаболизма эстрадиола. У коров 50–65% эстрогенов составляет эстрадиол, 30–40% эстрон, количество эстриола незначительно. При беременности концентрация эстрадиола увеличивается [207; 303].

Скорость синтеза эстрадиола отражает число и качество созревающих фолликулов [168].

Концентрация эстрадиола поддерживается на низком уровне большую часть эстрального цикла и увеличивается в течение четырех дней перед эструсом, достигая своего пика в день или за день до начала эструса [207].

Этот пик предшествует или совпадает с предовуляторным пиком ЛГ. Увеличение концентрации эстрадиола положительно коррелирует с увеличением размера доминантного овариального фолликула [213], который, является источником большей части эстрогенов.

Высокие концентрации эстрадиола в течение фолликулярной фазы полового цикла индуцируют увеличение секреции гонадотропинов через положительную обратную связь.

Этот механизм влияет на увеличение частоты пульсов секреции Гн-РГ и на повышение чувствительности передней доли гипофиза к воздействию Гн-РГ, что приводит к выделению ЛГ и ФСГ [254]. Низкие концентрации эстрадиола - 17β, секретируемые развивающимися фолликулами во время лютеальной фазы, действуют в комплексе с прогестероном, для создания отрицательной обратной связи на секрецию ЛГ.

Повторный пик концентрации эстрадиола наступает на 6 день полового цикла и, по-видимому, связан с наличием крупного фолликула [168; 237].

Наличие в яичниках больших антральных фолликулов ускоряет рост преантральных, в результате воздействия эстрадиола-17β, который образуется под влиянием гонадотропинов [370].

Рост и атрезия антральных фолликулов происходят непрерывно во время эстрального цикла [315].

По мере развития фолликулов их чувствительность к гонадотропинам сильно изменяется.

При достижении гонадотропин-чувствительной стадии, фолликулы в начале более чувствительны к ФСГ, чем к ЛГ [291].

Под влиянием ФСГ происходит усиление чувствительности клеток гранулезы к ЛГ.

Вместе с ФСГ в этом процессе синергично участвует эстрадиол-17β [236; 291].

Эстрогены и ФСГ стимулируют рост преантральных фолликулов, увеличивают в них число рецепторов к ФСГ и, особенно, к ЛГ.

Преантральные фолликулы секретируют в основном андрогены [143].

Под влиянием андрогенов гранулеза фолликула становится чувствительной к воздействию ФСГ, при этом стимулируется образование прогестерона [236].

По мере созревания фолликулов в клетках тека интерна усиливается активность ароматизирующих ферментов, что приводит к увеличению секреции эстрогенов и снижению концентрации андрогенов [143].

Будет ли происходить атрезия фолликулов, зависит от соотношения эстрогенов и андрогенов в фолликулярной жидкости. Преобладание андрогенов прекращает рост фолликулов и приводит к их атрезии, а преобладание эстрогенов, способствует дальнейшему развитию фолликулов [236; 238; 237].

В жидкости предовуляторного фолликула резко возрастает содержание эстрадиола-17β.

Предовуляторный подъем эстрогенов способствует возрастанию уровня ЛГ, после чего, через несколько часов, наступает овуляция [127].

Резкое повышение уровня ЛГ («пик») в крови перед овуляцией, воздействуя на гранулезу, и теку интерна фолликулов, приводит к перестройке стероидогенеза: синтез эстрогенов ослабляется, а синтез прогестерона усиливается.

После овуляции оставшиеся структуры фолликула преобразуются в новую железу – желтое тело.

Клетки зародышевого эпителия размножаются, увеличиваются в размере, накапливают пигмент лютеин и превращаются в лютеиновые клетки.

В лютеиновых клетках желтого тела синтезируется гормон – прогестерон [201].

Он выделен в I930 году из желтых тел яичников свиней.

По химическому строению прогестерон представляет собой ненасыщенный 3,20 дикстон, образующийся из холестерина.

В желтом теле, плаценте и коре надпочечников из холестерина образуется промежуточное соединение – прегненолон, который под воздействием ферментов превращается в прогестерон.

Его концентрация начинает увеличиваться с 4-го дня полового цикла, достигая своего пика на 8-й день и сохраняясь на этом уровне до 17-го дня, и резко снижается до базального уровня перед следующим эструсом и овуляцией.

По данным [316] большая часть прогестерона (80%) секретируется в крупных клетках желтого тела, которые занимают приблизительно 40% объема желтого тела [297].

Как крупные, так и мелкие лютеальные клетки, по-видимому, чувствительны к воздействию ЛГ и, кроме того крупные лютеальные клетки чувствительны к влиянию простагландина Е₂ [332].

Концентрация прогестерона у неоплодотворенных коров колеблется от минимума в эстральной фазе 0,1 – 0,5 нг/мл и достигает максимума 4 нг/мл на 10 – 16 день после овуляции [105].

Sneeman J.M. и Gosling J. [342] радиоиммунологическим методом обнаружили в плазме периферической крови у нормально циркулирующих телок минимальный уровень прогестерона в первые 2 – 4 дня полового цикла, на 10 – 16 день цикла концентрация прогестерона в крови быстро поднималась, а за четыре дня до наступления течки – резко падала.

Dobeli M. [181] установил, что до формирования в яичнике желтого тела концентрация прогестерона в плазме крови коров ничтожна и колеблется в пределах 100 – 500 пг/мл.

После формирования желтого тела концентрация прогестерона в плазме крови КРС постепенно повышается до 7 – 9 нг/мл и остается на этом уровне до 270-го дня стельности, а затем постепенно снижается к отелу до исходного уровня.

Воздействие высоких концентраций прогестерона через отрицательную обратную связь тормозит выделение ЛГ.

Когда желтое тело начинает регрессировать, частота импульсов ЛГ возрастает. Этот процесс происходит в результате увеличения уровня эстрадиола, который стимулирует подъем концентрации ЛГ. Прогестерон во время лютеальной фазы выделяется импульсами, и это показывает его прямую связь с импульсным выделением ФСГ из передней доли гипофиза [370].

Стадия развития желтого тела и стельность влияют на концентрацию прогестерона в плазме крови и молоке, что используется при диагностике стельности, эстральных циклов и послеотельной овариальной активности [310; 160].

Некоторое время после отела, уровень прогестерона в молоке сохраняется на базальном уровне.

Примерно у 50 процентов коров наступающее после этого увеличение концентрации прогестерона короче по продолжительности, чем во время нормального полового цикла.

Есть много предположений относительно источника и важности этого кратковременного подъема в концентрации прогестерона. Предполагали, что этот прогестерон секретируется неовулировавшими овариальными фолликулами, которые подверглись лютеолизации или нормальное желтое тело, которое не способно полноценно ответить на лютеотропные стимулы ЛГ. Однако некоторые исследования показывают, что это увеличение концентрации прогестерона предшествует овуляции и что выделение простагландина F_2α из матки приводит к неполноценному лютеальному циклу [186].

Возможность функционирования этого первого укороченного лютеального периода обеспечивают гонадотропины, секретируемые как в нормальный половой цикл.

Проявление охоты редко наблюдается перед первым повышением уровня прогестерона у молочных коров, но обычно регистрируется в последующие половые циклы [295].

В исследованиях Ноттингемского университета на молочных и мясных коровах наблюдали оплодотворение перед повышением концентрации прогестерона в молоке.

Прогестерон и эстрогены оказывают центральное и периферическое действие.

При центральном действии эстрогены оказывают влияние на центры гипоталамуса, регулирующие гонадотропную функцию гипофиза, в комплексе с прогестероном оказывают сильное воздействие на выделение ЛГ из гипофиза перед овуляцией [93].

В результате у животного наступает половое возбуждение. Периферическое действие эстрогенов приводит к увеличению матки, пролиферации и ороговению эпителия влагалища, усилению отделения слизи эндометрием, создает благоприятные условия для продвижения спермиев по половым путям.

Прогестерон создает условия для имплантации бластоцисты и дальнейшего развития зародыша [44; 274].

Воздействуя на гипоталамус, он оказывает ингибирующее влияние на выделение ЛГ из гипофиза [134], не влияя на секрецию ФСГ; сенсибилизирует нервные половые центры, увеличивая их чувствительность к эстрогенам.

Кроме того, прогестерон влияет на белковый, минеральный и водный обмен.

В соответствии с открытым М.М. Завадовским принципом «плюс – минус» взаимодействия, яичники не только испытывают стимулирующее влияние со стороны гипофиза, но и, в свою очередь сами могут усилить (в малых дозах) или подавлять (в больших дозах) секрецию гонадотропинов [49].

Благодаря обратному тормозящему действию гормона желтого тела – прогестерона становится возможным регулирование циклической секреции гонадотропинов.

Введение прогестерона в организм или секреция его желтым телом подавляет циклическую секрецию гипофизарных гонадотропинов, необходимых для овуляции.

Однако овулирующие количества гонадотропинов выделяются немедленно, как только прекращается поступление прогестерона в организм, что приводит к предовуляторному росту фолликулов и овуляции.

Группой отечественных исследователей [40] были произведены некоторые модификации молекулы прогестерона и его производных с целью получения прогестагенов с высокой биологической активностью при оральном применении.

Так, введение в шестое положение двойной связи сопровождается получением высокоактивного гестагенного препарата, ацетата мегестрола (АЦМ). Минимальная эффективная доза АЦМ, по тесту Клауберга, вызывающая 50%-ый эффект при оральном введении, составила 0,5 мг.

3.4. Матка

Матка – мышечный полый орган, служа­щий вместилищем для развивающегося плода.

Матка расположена в тазовом отделе брюшной полости.

Сверху в нее входят трубы, а снизу ее полость сообщается с влагалищем. Стенка матки состоит из трех оболочек: слизистой (эндометрия), мышечной (миометрия) и серозной (периметрия). Состоит матка из шейки матки и тела.

Об участии матки в регуляции половой функции самок известно сравнительно давно.

В 1930 году R. Kurzrok и C.C. Lieb установили, что семенная жидкость человека способствует попеременному сокращению или расслаблению миометрия в зависимости от времени физиологического цикла матки.

В 1935 г. U.S. Eulervon обнаружил стимулирующее влияние семенной жидкости мужчины на сократительную способность гладкой мускулатуры.

В последующих опытах он получил данные указывающие на принадлежность неизвестных биологически активных веществ к кислотам жирного ряда.

Так как, по его предположению, они вырабатывались простатой, он назвал их простагландинами.

Позднее они были выделены из различных тканей человека и животных.

Простагландины обнаружены практически во всех тканях человека и животных.

Они оказывают влияние на эндокринную, репродуктивную, нервную, пищеварительную, дыхательную, сердечнососудистую и выделительную системы [225].

Механизм их действия на уровне клетки заключается в изменении секреции циклического аденозинмонофосфата на уровне мембран с одновременным освобождением Ca²⁺ из клеточных мембран и поступлением натрия внутрь клетки.

Предшественниками простагландинов в биосинтезе являются жирные кислоты: арахидоновая, декосатетраэнолатовая, декосапентаэнолатовая.

Hansel установил, что лютеальная и фолликулярная ткани содержат ПГ-синтетазный ферментный комплекс, а арахидоновая кислота стимулирует синтез PGF in vitro при инкубации срезов этих тканей [219].

В настоящее время различают шесть классов простагландинов (A, B, С, D, E, F), они имеют в своей структурной основе двадцать углеродных атомов и различаются положением гидроксильных остатков и кетогрупп, а также числом двойных связей в молекулах, обозначаясь по этому признаку цифрами 1, 2, 3.

Различают еще α и β – по конфигурации девятой гидроксильной группы [299; 168].

Наличие лютеолитического агента в эндомертии подтверждалось и более поздними исследованиями. Разрушая эндометрий у свиней и морских свинок, многие авторы добивались продления существования циклического желтого тела, также как и при полном удалении матки [294; 145].

Продолжение · 6

Ginther O.J., [205] установил, что после удаления матки (эктомии) вместе с шейкой у коров происходила персистенция желтого тела, но если были оставлены шейка и часть тела матки или часть одного из рогов, то циклирование не прекращалось, хотя наблюдались нарушения регулярности циклов.

В 1966 году J.С. Babcock [146] было установлено, что концентрация простагландина F_2α увеличивается в матке к концу полового цикла и вызывает лютеолиз желтого тела.

Это впоследствии было подтверждено многими исследователями.

Исследования L.R. Wilson [et al.], [270] показали, что простагландины появляются в крови маточных вен в период регрессии желтого тела.

Значительное увеличение концентрации простагландина F_2α на 14-й день цикла по сравнению с другими днями подтверждает ключевое значение матки в регрессии желтого тела.

По данным W. Hansel [219], раздражение матки вызывает сокращение или удлинение полового цикла в зависимости от стадии цикла в момент нанесения раздражения.

Pharris B.B. [301] установил, что лютеолитическим действием обладают простагландины типа F_2α.

Эти вещества секретируются тканями матки и через кровеносную систему яичников могут оказывать влияние на кровоснабжение желтых тел, что подтверждается инъекциями простагландина F_2α крысам и кроликам, которые значительно уменьшали кровоснабжение матки и яичников.

Такие же инъекции беременным овцематкам снижают лютеальную функцию яичников и плаценты, вызывая аборт.

Позднее эти сведения подтвердили многие авторы [92; 343].

По-видимому, действие простагландинов обусловлено в основном воздействием на гладкие мышцы сосудов. Так, В.В. Ряженов, Т.А. Бабкина, Н.И. Романова [92] вводили ПГ F_2α в вену крыс в дозе 2 мкг/кг, при этом наблюдалось снижение артериального давления на 10,2%, в дозе 5 мкг/кг – на 19,8%.

При этом, снижение давления наступало сразу после введения ПГ F_2α и продолжалось 40 – 50 секунд. В дозе 10 мкг/кг ПГ F_2α вызывал двухфазный эффект – сначала снижал артериальное давление на 20,6%, а затем повышал на 12,1%.

В исследованиях W.H. Tam, W.K. Beveridge, E.S.F. Tso [355], на морских свинках установлено, что в фолликулах присутствуют рецепторы ПГ F_2α, которые участвуют в развитии фолликулов яичника.

Кроме того, простагландины участвуют в транспорте яйцеклетки в яйцеводе [366].

На положительную роль простагландинов в механизме оплодотворения указывают также S. Rustichelli, A. Chiappa, M. Mariatti [325].

Доказано участие простагландинов в стероидогенезе и передаче действия гормонов на клеточном уровне, сообшают А.М. Чомаев, Ю.Д. Клинский, Ч.Б. Колодиев [127].

Вызывая регрессию желтого тела и снижая концентрацию прогестерона в крови, ПГ F_2α разблокирует гипоталамо-гипофизарную систему и, тем самым, способствует увеличению концентрации гонадотропных гормонов в крови [150].

Простагландин F_2α из-за способности рассасывать желтые тела яичников нашел широкое использование во многих схемах синхронизации охоты и индукции овариальной функции коров.

Однако, применение только простагландинов нецелесообразно, так, как они воздействуют только на животных, имеющих желтые тела и оплодотворяемость при этом, не превышает 50% [275; 126; 266; 347].

3.5. Простагландины

Особое место в регуляции половых функций занимают простагландины (ПГ).

Простагландины не вполне соответствуют классическим определениям гормонов, к которым их часто относят [12; 136] и не имеют специального органа – продуцента, но они тесно входят в систему эндокринных регуляций и их причисляют к гормоноидам, гормоноподобным веществам.

Влияние простагландинов на организм разностороннее, они воздействуют не нервную, пищеварительную, дыхательную, сердечнососудистую, выделительную, эндокринную и репродуктивную системы.

ПГ модулируют активность многих биологически активных веществ, практически ни одно из физиологических явлений не осуществляется без ПГ [12; 226; 359].

Простагландины были обнаружены в 1930-х годах в семенной жидкости [263] и в простате человека и барана [193], было установлено, что они вызывают сокращение гладкой мускулатуры матки, понижают кровяное давление.

Elliasson R. [190] показал, что ПГ синтезируются в пузырьковых железах, но позднее они были обнаружены во многих тканях животных.

Так, ПГЕ и ПГF обнаружены почти во всех исследованных тканях [136; 314, 228].

Наиболее высоко содержание и разнообразие простагландинов в органах и тканях репродуктивной системы.

В отличие от гормонов, образование простагландинов не имеет строгой локализации.

Они синтезируются в микросомах клеток в матке, яичниках, почках, легких, кишечнике и других органах и тканях.

Предшественниками простагландинов в биосинтезе являются полиненасыщенные жирные кислоты: арахидиновая, декосатетраэнолатовая, декосапептаэнолатовая.

Простагландины содержат 20 атомов углерода.

Bergstrom S. [154] впервые получил очищенные препараты ПГЕ и ПГF₁, в 1960 г. была определена их химическая структура, а в 1966 г. осуществлен химический синтез [308].

Из тканей животных выделено более 14 соединений, относящихся к простагландинам.

Их объединяют в 6 классов [162] и согласно Международной номенклатуре обозначают буквами А, В, С, Д, Е и F в зависимости от различий в структуре циклопентанового ядра.

Наиболее распространены ПГ классов А, В, Е и F. Число двойных связей в боковых цепях обозначают цифрами 1,2 или 3.

По конфигурации 9-ой гидроксильной группы выделяют подгруппы альфа и бета.

Физиологическое действие простагландинов определяется их высокой активностью, структурными различиями и большой распространенностью в организме.

Считают, что простагландины влияют на ткани и клетки непосредственно.

Важную роль играют простагландины в функциях эндокрин-ных желез, что подтверждается их наличием в щитовидной желе-зе, тимусе, надпочечниках, половых железах и других железах.

Простагландины стимулируют синтез соматотропина, про-лактина, прогестерона, оцитоцина, тироксина, кортикостероидов, уменьшают инкрецию лютропина и адреналина.

Простагландины участвуют в передаче нервных импульсов, оказывают влияние на деятельность сердца и тонус кровеносных сосудов.

Они стимулируют сокращения миокарда, суживают сосуды и влияют на кровяное давление.

Простагландины участвуют в регуляции обмена воды и электролитов. Они тесно взаимодействуют с гормонами в регуляции роста и дифференцировки тканей.

У самцов простагландины увеличивают объем эякулята и концентрацию в нем спермиев. В половых путях самок они улучшают подвижность спермиев.

Действие различных простагландинов может быть диаметрально противоположным, так ПГF_2α стимулирует, а ПГЕ угнетает сократительную способность маточных труб [282].

Простагландины неустойчивы, быстро распадаются, они активны в ничтожных количествах.

За сутки в организме образуется около 1 мг ПГ. Действие ПГ осуществляется на уровне клетки через цАМФ, с одновременным высвобождением из клеточной мембраны Са⁺⁺ и поступлением в клетку ионов натрия.

Для животноводства важность изучения и использования простагландинов связана с их влиянием на половые функции [311; 178; 325].

Есть данные, что простагландины участвуют в развитии фолликулов, овуляции, в оплодотворении [103; 48].

Tam W.H. с соавторами [350] обнаружили в фолликулах у морских свинок рецепторы к ПГF_2α.

У коров и овец клопростенол (синтезированный аналог ПГF_2α) стимулирует развитие только крупных фолликулов, причем в более выраженной форме на том яичнике, где произошла овуляция [327; 373; 200].

В исследованиях Y. Kobaydshi [еt аl.], [230] перфузия яичников крольчих с добавлением ПГF_2α способствовала овуляции, но не влияла на созревание яйцеклеток.

Особое внимание исследователей привлекла способность ПГ вызывать рассасывание желтого тела.

Регрессия желтого тела наступает в результате сокращения кровеносных сосудов, обеспечивающих питание яичников [364] и нарушения работы ферментных систем, обеспечивающих синтез прогестерона.

Снижение уровня прогестерона приводит к выбросу лютеинизирующего гормона из гипофиза, что вызывает наступление охоты и овуляции [330; 285; 313].

Прежде чем подробно остановиться на роли простагландинов в животноводстве рассмотрим закономерности фолликуло - и овогенетических процессов в яичниках коров и телок.