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

ГЛАВА IV. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОЛЛИКУЛО - И ОВОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЯИЧНИКАХ

ГЛАВА IV. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОЛЛИКУЛО - И ОВОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЯИЧНИКАХ

КОРОВ И ТЕЛОК

Главным условием успешного применения в производственных условиях методов контроля репродуктивной активности является правильное понимание процессов фолликуло - и овогенеза и их эндокринной регуляции.

Без правильного понимания этих процессов не представляется возможным дальнейшее совершенствование всей биотехнологии воспроизводства [86; 91].

В процессах фолликулогенеза, развития и созревания яйцеклеток выделяют три периода.

Первый период характеризуют ростом фолликулов от стадии примординальных до стадии предполостных, в которых происходит увеличение размеров ооцитов.

Второй – ростом фолликулов от стадии крупных преантральных до стадии предовуляторных, в которых ооцит достигает дефинитивных размеров.

Третий – овуляцией фолликула, выходом зрелой яйцеклетки и формированием желтого тела цикла, а в случае оплодотворения – желтого тела беременности [46; 85; 86].

В процессе роста фолликулы популяции постоянно изменяют чувствительность к гонадотропным гормонам.

Степень чувствительности каждого фолликула определяется вариациями концентраций гонадотропных рецепторов в клетках их гранулезы.

В свою очередь, концентрация прогестерона, 17-β-эстрадиола и тестостерона в фолликулярной жидкости антральных фолликулов зависит от их размеров, приходящихся на каждый конкретный период полового цикла.

Фолликуло - овогенетические и эндокринные процессы в яичниках на протяжении половой зрелости самок претерпевают изменения и находят проявление в половом цикле.

Начало полового цикла соответствует дню охоты, обозначаемому нулевым днем цикла. На протяжении цикла яичник имеет последовательный функциональный ритм: волнообразное развитие и рост популяции антральных фолликулов – созревание доминирующего фолликула последней волны роста популяции – овуляция – образование и развитие желтого тела [130; 91].

Центральным явлением периодичности этих функциональных процессов является овуляция, которая разделяет фолликулярную и прогестативную фазы функциональных и морфологических изменений.

В соответствие в эндометрии функционально и морфологически чередуются пролиферативная и секреторная фазы.

При учете поведения самок, как реакции на комплекс внутриовариальных процессов, овуляция происходит в середине эструса, которому предшествует окончание проэструса.

После завершения овуляторного процесса и окончания эструса следует начало метэструса.

Рост популяции антральных фолликулов на протяжении полового цикла происходит волнообразно.

Возможны либо две, либо три волны роста, каждая из которых сопровождается развитием доминантного фолликула.

У коров с двухволновым ростом популяции продолжительность полового цикла равна в среднем 20 дням.

Созревание фолликулов первой волны начинается в день 0 (день овуляции), второй – на 10-й день цикла.

Первые клинически выраженные признаки регрессии желтого тела наблюдают на 15 день цикла, в то время как продолжительность регрессии равна 16,5 дней.

У коров с трехволновым ростом популяции продолжительность полового цикла равна в среднем 23 дня, созревание фолликулов первой волны начинается на 0,5 день, второй и третьей – на 9-й и 16-й дни цикла, соответственно.

У коров при трехволновом росте популяции первые признаки регрессии желтого тела можно наблюдать на 18 – 20 день, а в целом процесс регрессии продолжается 19,2 дня.

Считают, что возникновение третьей волны роста и созревания фолликулов связано с увеличенной продолжительностью лютеальной фазы, причем параллельно лютеолизису доминантный фолликул трансформируется в овуляторный фолликул [210; 86].

Фолликулярный рост последней волны, завершающейся овуляцией фолликула, отмечается на поздней лютеальной фазе цикла. Доминантные фолликулы предшествующих волн на соответствующих стадиях роста подвергаются регрессии и атрезии [133].

Растущие под комбинированным воздействием ФСГ и ЛГ фолликулы начинают выделять эстрогены, уровень которых достигает максимума незадолго до овуляции, непосредственно стимулируемой пиковой концентрацией ЛГ.

Временные и количественные параметры пика ЛГ являются главным явлением регуляции нормо-функциональной деятельности яичника, т.к. в случае их отклонения от нормы происходит нарушение овуляторного процесса в виде преждевременной или поздней овуляции либо ее отсутствием с последующим перерождением неовулировавшего фолликула.

При преждевременной или поздней овуляции происходит выход либо незрелой, либо персистентной яйцеклетки, что исключает возможность оплодотворяемости и развития зиготы [120; 29].

Кратко изложенные сведения о механизме развития и временных параметрах полового цикла и его отдельных стадий имеют исключительное значение для технологий его направленной регуляции.

Это обусловлено тем, что целесообразная эффективность воздействий гормональными препаратами возможна только на определенных стадиях цикла.

Данные о продолжительности полового цикла коров весьма противоречивы.

Исследования показывают, что половой цикл у коров и телок длится в пределах 14 – 28 дней, 12 – 28 дней, 16 – 26 дней [63].

По данным ряда зарубежных специалистов, диапазон колебаний длительности полового цикла составляет 16 – 28 дней.

Чэпмен и Косида установили, что он длится у 5% коров 16 и менее дней, у 60% – 17 – 28 и у 35% – 29 и более дней; Шмидт утверждает, что у 7,6% он продолжается 27 дней и менее, у 26% – 8 – 24 дня, и у остальных большие сроки; по Елленбергу и Лохману, у 30% коров половой цикл был короче или длиннее диапазона 17 – 25 дней [63; 130; 157; 39].

Кроме того, для конкретного животного продолжительность цикла – величина непостоянная и может широко варьировать. Минимальная вариабельность характерна для возраста коровы между 3 – 5 лактациями в период оптимума воспроизводительного статуса, когда воспроизводительная функция наиболее «точно отрегулирована».

Увеличение степени вариабельности наиболее выражено у молодых и старых животных [70].

Данные о сроках наступления пубертата и точно «отрегулированного» чередования половых циклов у телок также противоречивы.

При этом определенное значение имеет порода животных.

У европейских пород скота в возрасте 18 – 20 и более мес. до 30 – 40% телок могут оставаться неполовозрелыми, хотя у части телок половые циклы с правильным чередованием устанавливаются с 9 – 10 месячного возраста [300].

Тем не менее, принято считать, что средний возраст наступления пубертата у телок равен 300 дням при достижении живой массы 300 кг. В этих случаях фолликулярную активность регистрируют за 20 -40 дней до начала первой овуляции, причем разницы между длительностью первого и второго цикла не наблюдают [292].

Формирование половой функции у телок подразделяют на три стадии: 1) первичное появление половых рефлексов; 2) формирование полового цикла; 3) наступление половой зрелости. Проявление первых половых рефлексов опережает наступление таких феноменов, как течка и овуляция [51].

Независимо от породы механизм полового созревания у телок сводится к следующему: в период, предшествующий половому созреванию, активизируется образование гонадотропинов гипофизом, что приводит к росту фолликулов и продукции ими эстрогенов, которые накапливаются в крови и в соответствие принципу «плюс-минус» взаимодействия тормозят продукцию гонадотропинов, что блокирует продолжение роста фолликулов.

Для этой стадии характерна систематическая персистенция фолликулов.

У телок перед половым созреванием в течение 1 – 2-х месяцев обнаруживают в яичниках тонкостенные персистирующие фолликулы, вследствие чего желтых тел в таких яичниках не обнаруживают.

С возрастом инкреция эстрогенов нормализуется.

Становится адекватной гипоталамо-гипофизарная реакция на эстрогены, что приводит к оптимальной динамике секреции гонадотропинов с преовуляторным пиком ЛГ, предполагающим нормальную овуляцию [52].

Данные относительно вариабельности продолжительности фолликулярной и лютеальной фаз, как у коров, так и телок, указывают на более стабильный характер последней.

Стабильность продолжительности лютеальной фазы связывают с ее важнейшей ролью в подготовке организма к предстоящей стельности.

Однако на механизм регуляции стабильной продолжительности лютеальной фазы, которым можно было бы полностью объяснить эволюцию желтого тела, единой точки зрения нет.

Регуляция внутриовариальных процессов в значительной степени автономна, и, тем не менее, нормальная функциональная деятельность яичника невозможна без определенного влияния гонадотропных гормонов из-за необходимой степени гипофизарной поддержки функционирования желтого тела.

Общепризнанно, что для реализации лютеотропной функции необходимо обязательное присутствие ЛГ, тогда как неясно, может ли, так называемый, чистый ЛГ играть лютеотропную роль. Установлено, что в эксперименте для этой функции необходимо его постоянное введение в составе с пролонгатором (адъювант Фрейда) [68].

Цикличность функции яичника регулируется выделением гонадотропинов из гипофиза, деятельность которого осуществляется высшими нервными стимулами в рамках системы положительной обратной связи с гипоталамусом.

Основную роль здесь играет реакция гипофиза на гонадолиберин через посредство соотношения концентраций циркулирующих в крови стеролов, что рассматривают как сумму положительной и отрицательной связей, с одной стороны, прогестагенов, с другой – эстрогенов [70].

Важнейшим разделом научных исследований является вопрос о сроках начала нормоциклической деятельности яичников у коров после отела.

Непременным условием нормальной продолжительности цикла, а, следовательно, оплодотворения и эмбриогенеза является активное функционирование маточных желез и других гистохимических элементов эндометрия, морфологических и топографических параметров матки.

Измененные в результате стельности и родов указанные параметры инволюционируют постепенно и с определенной последовательностью. У 77% коров матка размеров небеременного состояния достигает к 28 – 30 дням.

Размеры шейки нормализуются на 35 – 40-й день.

Структуры, обеспечивавшие беременность отторгаются и вместе с лохиями элиминируются из организма за 9 – 10 дней. Регенерация покровного эпителия и маточных желез происходит через 3 – 4 недели после отела.

Еще 2 – 3 недели требуется для того, чтобы началось их нормальное функционирование. Освобождение матки от микробов происходит к концу 2 месяца после отела, ко времени 2-ой или 3-ей течки [39; 63].

Фолликулярная функция яичников после отела возобновляется быстрее: первые фолликулы созревают через 3 – 4 недели (что инициирует течку и половое возбуждение), происходит первая овуляция.

В случае раннего осеменения оплодотворенные яйцеклетки погибают, т.к. не находят в матке необходимых условий для развития.

Это объясняют сообщения, согласно которым лишь 17,8% коров из числа осемененных в первые 30 дней после отела становятся стельными, в то время как результативность осеменений возрастает по мере отсрочки осеменения после отела к 45 – 60 дню [210].

Решение проблемы более раннего плодотворного осеменения связано с увеличением эффективности реализации генетически детерминированных репродуктивных возможностей, что сопря-жено, во-первых, с детализацией причин, вызывающих снижение оплодотворяемости, во-вторых, с выявлением возможностей целенаправленных воздействий на эти механизмы с помощью биологически активных веществ и, таким образом, с разработкой высокоэффективной биотехнологии интенсивного воспроизводства.

Обобщая большое число наблюдений, приходят к выводу, что в среднем продолжительностью полового цикла у коров следует считать 21 день, у телок (к периоду случки) – 20 дней.

На протяжении цикла изменения функционального состояния яичников отражаются определенными изменениями гормонального статуса.

Определяя функциональное состояние яичников по гормональному статусу, можно эффективно управлять процессами воспроизведения [157; 58; 97].

В соответствующие периоды цикла имеют место отчетливые различия в изменениях соотношений концентраций ФСГ, ЛГ, прогестерона и эстрадиола.

Эта разница может служить оценкой таких важных процессов, как лютеолизис, развитие, созревание и овуляция фолликула, образование, развитие и регрессия желтого тела.

Учитывая, что воздействие гормональными препаратами многократно количественно и качественно изменяет спонтанно протекающий процесс [58; 69; 97], для гормональных обработок следует использовать животных, у которых половой процесс нормально функционирует.

Ключевым моментом, определяющим успех биотехнических мероприятий, является точная характеристика функционального состояния желтого тела.

Морфологическим критерием желтого тела, предполагающим возможность результативного начала обработки с целью вызвать охоту, является его размер (≈ 1,0 х 1,0 см) в середине полового цикла, определяемый на практике методом ректальной пальпации.

Однако оценка воспроизводительного статуса коров по состоянию желтого тела недостаточно точна. Правильный диагноз проэструса, эструса, метэструса и диэструса составляет 54,2; 60,0; 71,4 и 89,8%, соответственно, и в целом после одной ректальной пальпации не превышает 80% [280].

В этом отношении достаточно точен метод анализа изменений концентрации прогестерона в крови на протяжении полового цикла, который в значительной степени позволяет корректировать ошибки, допускаемые при ректальной диагностике.

Функциональное состояние яичников у коров после отела оценивают по профилю прогестерона, который определяют, начиная с 10 дня после отела до осеменения с 5-дневными интервалами [191; 99; 321].

Находят прямую связь между концентрацией прогестерона в крови и способностью коров положительно реагировать на гормональные обработки.

Установлена взаимосвязь между концентрацией прогестерона, приходящейся на день начала обработок, проявлением индуцированной охоты и оплодотворяемостью после осеменения [221].

Более того, начало нормального эмбриогенеза после оплодотворения в индуцированную охоту возможно лишь при определенных концентрациях прогестерона в плазме крови перед началом проведения гормональной обработки.

Значительное повышение концентрации прогестерона выше оптимальной, составляющей 2,05±0,5 – 3,1±0,5 мг/мл, равно как и низкие значения, негативно влияют на процессы оплодотворения и эмбриогенеза [158; 120].

Учитывая непременное выполнение условия правильного понимания механизмов естественной регуляции репродуктивной функции, для успеха при ее направленной корректировке мы регламентировали постановку экспериментов и анализ данных, получаемых в ходе их проведения, в соответствии с данными литературы по этому вопросу, изложенными в настоящей главе.

Теперь проследим за тем, в каких направлениях шло развитие направленной регуляции функции размножения у самок сельскохозяйственных животных.

ГЛАВА V. МЕТОДЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ У КРУПНОГО

ГЛАВА V. МЕТОДЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ У КРУПНОГО

РОГАТОГО СКОТА

Накопленные в последние годы, данные по нейроэндокринной регуляции половой функции у животных, создали научную основу для разработки эффективных методов управления процессом воспроизводства у самок сельскохозяйственных животных.

Познание закономерностей изменения гормонального баланса в организме животных позволило разрабатывать методы регулирования времени наступления охоты и овуляции. В настоящее время известны три метода регуляции половой функции самок сельскохозяйственных животных:

1. Гормональный;
2. Физический (изменение продолжительности светового дня, применение ультразвука, электростимуляция);
3. Хирургический (энуклеация желтого тела).

В 1930-х годах эндокринология обогатилась важными открытиями в области регулирования половой функции.

Решающее значение имело открытие Цондека и Ашгейма [378], а также Смита и Ингла [341], установивших, что введение ткани гипофиза или экстракта из него, вызывает преждевременное половое созревание у инфантильных грызунов.

Ашгейм и Цондек обнаружили активное вещество «пролан» (по современной терминологии хорионический гонадотропин человека, ХГЧ) в моче беременных женщин.

Инъекция пролана вызывала овуляцию у крыс и крольчих.

Кол и Харт [170] открыли гонадостимулирующее вещество в сыворотке крови жеребых кобыл – ГСЖК.

В Советском Союзе была разработана широкая программа использования достижений эндокринологии для интенсификации воспроизводства. Другой подход к воздействию на половые функции возник из установления роли желтого тела в регуляции полового цикла.

Опыты по удалению желтого тела у циклирующих овец [35] и коров [36] показали, что через 24-96 часов после этого наступает овуляция. У 50-80% коров и телок охота наступает через 2-7 дней после удаления желтого тела, оплодотворяются из них 25-80% [90; 31; 1; 22; 324].

Цикличность восстанавливалась через 21-47 дней после удаления желтого тела, от первого осеменения оплодотворилось 77% коров [66].

Однако этот метод не получил практического применения из-за возникающих кровотечений, воспалительных процессов и периовариальных спаек [109; 107; 179; 131].

Физический метод в регуляции функции воспроизведения крупного рогатого скота применения не нашел.

Наиболее широкое распространение в практике животноводства получил гормональный метод воздействия на воспроизводительную функцию животных.

Пути введения гормональных препаратов в организме животного разнообразия: парентеральное, пероральное, интравагинальное введение пессариев или спиралей, имплантация под кожу полимерных пластинок или таблеток, и накожная аппликация масляного раствора препарата.

Был предложен метод бескровного выключения функции желтого тела при помощи окситоцина [215].

Впервые данные по торможению и синхронизации половой охоты у коров путем ежедневных инъекций прогестерона, опубликовали R.E. Christian, L.E. Gasida [166]: инъекция 50-100 мг прогестерона в течение 18-20 дней тормозили выделение ЛГ и наступление овуляции, а через 4-7 дней после прекращения блокады наступала течка, охота и овуляция; оплодотворяемость в 1-ю охоту была ниже, чем в спонтанную охоту в контроле (30-40%), а в следующий цикл, наступающий у неоплодотворившихся коров через нормальный срок (21-26 дней) была такой же, как в контроле. Аналогичные данные были получены в опытах на овцах [319; 265].

Экзогенный прогестерон, создавая в организме как бы лютеиновую фазу цикла, подавляет влияние эстрадиола на гипофиз и блокирует выброс ЛГ в кровь, а, следовательно, и овуляцию. Прекращение инъекций, снижение уровня экзогенного прогестерона приводит к предовуляторному выделению ЛГ в кровь.

Однако ежедневные инъекции прогестерона животным крайне трудоемки.

Синтез гестагенов орального действия позволил заменить трудоемкие инъекции скармливания препаратов.

Широкому испытанию путем орального применения были подвергнуты медроксипрогестерона ацетат (МАП, 17α-ацетокси-6α-метилпрегн-4-ен-3,20-дион), хлормадиона ацетат (КАП, 17α-ацетокси-Δ⁶хлорпрегн-4-ен-3,20-дион) и меленгестрола ацетат (МГА, 17α-ацетокси-6метил-16-метиленпрегна-4,6-диен-3,20-дион).

В 1960 году впервые была проведена успешная синхронизация охоты у телок герефордской породы путем скармливания им в течение 20 дней МАП [214].

Более активным прогестероном является КАП.

При скармливании КАП в дозе 10 мг в сутки в течение 18-24 дней [196] большинство коров проявляют охоту в первые 6-9 дней после прекращения скармливания.

В Советском Союзе широкому испытанию методом скармливания были подвергнуты аналог МГА, ацетат мегестрола (АМЦ, 17α-ацетокси-6-метилпрегна-4,6-диен-3,20-дион) [162;78; 47] и его производные амол и диамол.

Применение указанных препаратов оказалось эффективным и для возбуждения охоты и овуляции у коров с гипофункцией яичников.

Коровы приходят в охоту на протяжении нескольких дней после обработки, что не позволяет проводить осеменение без выборки животных в охоте.

Для улучшения синхронности по приходу в охоту испытывали эффективность комплексной обработки гестагенами с другими препаратами.

Для синхронизации охоты у телок рекомендуется скармливать им в течение 14-15 дней по 40 мг АЦМ. Через 48 часов после последнего применения АЦМ вводят по 2000 МЕД СЖК; в охоту приходит до 83-100% животных, оплодотворяются из них за два цикла 70% [45].

Этот способ синхронизации охоты у овец, коров и телок обеспечивает синхронный приход в охоту 80-90% животных в течение 3-4 дней, начиная с 3-4 дня после окончания скармливания, однако оплодотворяемость после первого осеменения на 10-15% ниже, чем в контроле.

Важным недостатком этого метода являются необходимость ежедневной дачи с кормом дозированного количества препарата. Поэтому в дальнейшем поиски были направлены на сокращение частоты введения гормонов путем применения пролонгаторов.

Хлормадион при парентеральном введении проявляет пролонгированное действие, поэтому B.M. Bindon, E.M. Roberts [239] испытали его на овцах однократной внутримышечной инъекцией. Авторы получили удовлетворительную синхронизацию охоты (у 9 из 10 овец) и оплодотворяемость (5 из 9).

Введение телкам путем однократной инъекции 560 мг прогестерона в крахмально-масляной эмульсии и через 16/5 дней 750-2140 ИЕ СЖК, вызывает охоту у 90% телок, однако оплодотворяемость в первую охоту составляет лишь 17% [293].

В аналогичных опытах других исследователей, приход телок в охоту в течен6ие 4-6-дневного периода, после обработки прогестагенами составлял 60-80%, а оплодотворяемость в первую охоту – 28-60% [373; 312; 102].

Этот метод также не лишен недостатков.

Прежде всего, это низкая оплодотворяемость от осеменения в первую охоту, которая, по-видимому, объясняется остаточным действием депонированных прогестагенов [82].

Введение прогестагенов с помощью внутривагинальных устройств или подкожных имплантатов исключило остаточное действие депонированных прогестагенов.

В 1964 году впервые овцам были введены губки, пропитанные прогестероном или прогестагеном кронолоном [320].

Синхронность прихода в охоту овец составила 93,2% и 98,0%, а оплодотворяемость в первую охоту 75,8% и 88,0% соответственно.

Применение кронолона, мегестрола ацетата и хлормадинола [57] синхронизировало приход в охоту в течение 3-х дней у 88-100% овец, при низкой оплодотворяемости от первого осеменения – 32-36%. После извлечения пессариев с кронолоном из влагалища телок, введенных на 18 дней, в течение трех суток пришло в охоту 55,5% из них, а оплодотворяемость в первую охоту составила 30% [164]. Аналогичные данные получены Hansel W., Schechter R.J. [217].

Одним из недостатков этого метода является потеря пессариев у части животных (до 20%).

Эта проблема была решена открытием того, что прогестероны могут выделяться в ткани животных из силастиковых имплантатов [184].

При использовании имплантата, содержащего МГА, в течение 6 дней пришло в охоту 87,5% телок, оплодотворяемость в первую охоту составила 39,3% [267].

Аналогичные данные получены S.M. Lokhande с соавторами [197].

Имплантаты в этих опытах хорошо сохранились, но вновь возникла проблема низкой оплодотворяемости в первую охоту [293].

Для преодоления этой проблемы были использованы различные сочетания гормональных препаратов в течение 9-12-дневной обработки.

Скармливание прогестагена в течение 9 дней, и однократная инъекция эстрадиола валерианата на 2-й день скармливания вызвали синхронный приход в охоту 95% телок, оплодотворяемость телок опытной и контрольной групп была одинакова – 52% [386].

Challab A.M. с соавторами [188] сообщают, что при внутримышечной инъекции 3 мг норгестомета или 5 мг эстрадиол валерианата телкам, получившим норгестомет в имплантатах, оплодотворяемость их составила 65,7%, в контроле – 51,5%.

После введения 0,5-1,0 мг эстрадиола-17β в момент удаления имплантата, содержащего 6 мг норгестомета, или 150 мкг гонадолиберина через 40 часов после удаления имплантата в течение пяти дней пришло в охоту 88,3% телок, а оплодотворяемость была такой же, как и в контрольной группе [174].

По данным М.В. Силаевой [101] внутримышечная инъекция телкам эстрадиола бензоата и хорионического гонадотропина на 18-20 день после подкожного введения оксипрогестерона капроната синхронизировала охоту у 78,9%, оплодотворяемость от первого осеменения составила 80,0% (в контроле – 72,7%).

Дополнительное введение различных гормональных препаратов после гестагенов несколько улучшает оплодотворяемость.

Однако метод остался трудоемким для производственного применения, и требовалось повысить эффективность его действия.

Понижение оплодотворяемости в первую охоту после окончания воздействия гестагена связано с непостоянством создаваемого гормонального фона, задержкой удаления из организма гестагена, что тормозит выделение ЛГ из гипофиза; ухудшение оплодотворяемости могло наступить и из-за неадекватности развития эндометрита матки под воздействием гестагенов [306; 81].

Таким образом, подход, основанный на стимулировании ЛГ удалением желтого тела, хирургическим методом, оказался неприемлемым из-за вызываемых осложнений (кровотечения, воспаления); применение гестагенных препаратов требует продолжительного воздействия, сроки синхронизированного наступления охоты и овуляции растягиваются на 4-7 дней, оплодотворяемость за I-й цикл ниже, чем в спонтанную охоту, сочетание гестагенов с другими препаратами не обеспечивает достаточного улучшения [82].

ГЛАВА VI. ПРОСТАГЛАНДИНЫ И ИХ РОЛЬ В ОРГАНИЗМЕ

ГЛАВА VI. ПРОСТАГЛАНДИНЫ И ИХ РОЛЬ В ОРГАНИЗМЕ

Простагландины были открыты в 1930 году [32] в результате обнаружения свойства семенной жидкости человека расслаблять или сокращать миометрий в зависимости, от стадии полового цикла и названы так в результате предположения, что местом их образования является простата.

Затем было уточнено и доказано, что местом образования простагландина, содержащегося в сперме, является пузырьковидная железа. В 1937 году простагландины впервые выделили из семенной жидкости в чистом виде и установили их структуру [14; 15; 16].

После химического синтеза в 1966 году и выяснения физиологической роли - вызывать лютеолизис, началось углубленное и интенсивное изучение механизма их действия и возможностей применения в биологии.

Оказалось, что простагландины синтезируются в клеточных мембранах почти всех органов и тканей в моменты физиологической потребности и имеют очень короткий период полураспада.

По химической структуре это ненасыщенные жирные карбоновые кислоты с 20 атомами углерода, в основе которых лежит протопоидная кислота с циклопентановым ядром и двумя боковыми цепями.

В настоящее время из различных тканей организма человека и животных выделены 14 соединений, относящихся к простагландинам, объединённым в 6 классов и, согласно интернациональной номенклатуре, обозначаемых буквами латинского алфавита. Наиболее распространёнными» являются А, В; Е, Б, которые различают по строению циклопентанового ядра.

Классы, в свою очередь, различают по числу связей в боковых цепях и обозначают цифрами - 1, 2, 3, а по конфигурации 9-й гидроксильной группы – α и β изомеры.

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 эндокринных желез, что подтверждается их наличием в щитовидной железе, тимусе, надпочечниках, половых железах и др.

Простагландины стимулируют синтез соматотропина, пролактина, прогестерона, окситоцина, 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 группы F (ПГF) увеличивают, а E (ПГЕ) уменьшают сократительную деятельность матки. Простагландины групп F и E регулируют акт родов.

Простагландины, образуемые в эндометрии, стимулируют рассасывание желтых тел в яичниках (лютеолиз) и уменьшают содержание прогестерона в крови.

Они участвуют в регуляции обмена воды и электролитов, влияют на их прохождение через эпителиальные мембраны клеток. Простагландины тесно взаимодействуют с гормонами в регуляции роста и дифференцировки тканей.

У самцов простагландины повышают синтез лютропина и тестостерона, в связи, с чем увеличивается объем эякулята и содержание в нем спермиев.

В половых путях самок простагландины способствуют продвижению спермиев.

В животноводстве и ветеринарии весьма перспективно применение синтетических аналогов простагландинов для синхронизации половых циклов, стимуляции родов и в лечебных целях при некоторых заболеваниях.

В настоящее время имеются десятки препаратов простагландинов и их аналогов с различными фирменными наименованиями – клопростенол, эстрофан, эструмат, лютализ, панацелян, илирен, динопрост, эквимат, простианол и другие, которые выгодно отличаются от естественных простагландинов более высокой активностью и малым побочным действием.

Механизм их воздействия на клетку заключается в изменении секреции циклического аденозинмонофосфата на уровне мембран с одновременным освобождением кальция из клеточных мембран и поступлением натрия внутрь клетки.

Предшественники простагландинов в биосинтезе – арахидоновая, декосатетранолатова, декосапентоэнолатовая жирные кислоты.

Главный этап в синтезе простагландинов – высвобождение свободных кислот из связанного состояния, из фосфоглицеридов и эфиров холестерина под действием фосфолипаз и ацилгидролаз. Продолжительность существования вновь образованных молекул небольшая.

Продукты обмена простагландинов выделяются из организма в основном с калом и мочой.

В последние годы установлено, что во многих клетках организма часть простагландинов с помощью эндопероксидаз превращается в более активные клеточные вещества – тромбоксаны, которые впервые были обнаружены в тромбоцитах.

Считают, что тромбоксаны – это простогландины второго поколения, которые в 50 – 200 раз активнее, чем ПГЕ-2.

Они оказывают сильное действие на гладкую мускулатуру, тромбоциты, жировые клетки и др.

Однако простагландины и тромбоксаны пока используются в основном в экспериментальных условиях.

В настоящее время их производство и практическое применение обходится слишком дорого.

6.1. Синхронизация охоты и овуляция при помощи простагландинов

В настоящее время простагландины широко используются в животноводстве. Основные направления использования простагландинов следующие:

а) использование лютеолитического действия простагландина F_2α для синхронизации охоты и овуляции;

б) использование родостимулирующего действия простагландина F_2α для синхронизации родов;

в) использование сокращающего действия на гладкую мускулатуру для лечения эндометритов.

Новым средством воздействия на функцию яичников явились простагландины.

Однократная или двукратная инъекция ПГF_2α вызывает быстрый бескровный лизис желтого тела, а снижение концентрации прогестерона в крови в конце цикла является пусковым механизмом для секреции ЛГ, начала эстральной фазы и овуляции.

Простагландины были обнаружены в плазме крови маточной вены у коров, концентрация их увеличивается к 16-17-му дню цикла, что совпадает с началом регрессии желтого тела и снижением концентрации прогестерона в крови [171; 146; 185].

В яичниках обнаружен комплекс ПГ-синтетаз, при инкубировании срезов яичника с арахидоновой кислотой синтез ПГF увеличивался.

В конце полового цикла увеличивается выделение основного метаболита ПГF15-кето, 13,14-дегидро-ПГF_2α [255], что указывает на большую роль прогестерона в регулировании выделения ПГF_2α.

Лютеолизирующее действие ПГF_2α проявляется лишь в период высокой активности желтого тела, у коров и телок – на 5-16-й дни цикла. Введение ПГF_2α в этот период вызывает через 1-4 дня охоту и полноценную овуляцию [273; 279].

В конце полового цикла происходит снижение содержания прогестерона в крови, что является пусковым механизмом для секреции маточного простагландина F_2α.

Ряд учёных считает, что лютеолиз происходит за счёт снижения местного кровообращения вызванного простагландином.

При введении простагландина F_2α в дозе 2 мкг/кг крысам внутривенно происходило снижение артериального давления на 10,2%, в дозе 5 мкг/кг – на 19,8% [92].

Снижение давления происходило сразу же после введения простагландина F_2α и в среднем, длилось 40-50 сек.

При введении простагландина F_2α в дозе 10 мкг/кг наблюдался двухфазный эффект – первоначально происходило снижение артериального давления на 20,6%, а затем повышение его на 12,1%.

В результате перфузии среды с добавлением простагландина F_2α через яичники человека наблюдался сосудосуживающий эффект [365].

Также известно, что простагландины оказывают влияние на вазоконстрикторы яичниковой артерии сообшают E.B. Дьяконов [и др.], [19].

Затем лютеальные клетки расплавляются протеолитическими ферментами лейкоцитов и рассасываются.

При экзогенном введении простагландинов происходит процесс снижения концентрации прогестерона и увеличение концентрации гонадотропных гормонов (ФСГ, ЛГ, пролактина, АКТГ) в крови.

У телок инъекция ПГF_2α снижает уровень прогестерона в крови через 24 часа после инъекции с 5,74 нг/мл до 0,80 нг/мл, через 48 часов до 0,30 нг/мл, а через 72 часа до 0,06 нг/мл [262].

Аналогичные данные получены в других опытах [268; 222; 169].

Проанализировав вышесказанное можно сделать следующие выводы: лютеолиз происходит в результате воздействия простагландинов на кровоток направленный к яичнику; после поступления лютеолитических веществ в яичник из-за изменений после образования стероидных гормонов; при изменении секреции гипофизом гонадотропных гормонов.

Поскольку ПГF_2α в период слабого развития желтого тела (через 1-4 дня после овуляции и в период его угасания, начиная с 16-17-го дня) неэффективен, то для действия этого препарата решающее значение имеют сроки введения.

Tanabe T.V., Hann R.C. [356] показали, что инъекция 25 мг ПГF_2α на 7-й, 11-й или 15-й день цикла вызывает дегенерацию желтого тела и синхронную охоту у 86,9%, 90,0% и 98,0%телок соответственно.

По данным Luis T.M. [et al.], [277] эстральные реакции у телок начинаются через 74±3 часа после инъекции ПГF_2α, интервал между началом эструса и овуляцией составляет 24 часа примерно, как и у контрольных телок (29 часов).

Шихов И.Я. [и др.], [116] сообщают, что после внутримышечной инъекции 250 мг эстрофана пришло в охоту 88,5% овец.

После внутримышечной инъекции ПГF_2α коровам со зрелыми желтыми телами, приход в синхронную охоту составляет 80-100% [84; 258].

В опытах E. Kudlac с соавторами [309] оплодотворяемость коров и телок, осемененных в индуцированную охоту инъекцией ПГF_2α, составило 54,9% и 64,8% соответственно.

После внутримышечной инъекции аналога ПГF_2α клопростенола в течение 2-5 дней пришло в охоту 73% коров и телок, осеменение по группе проведено на 11-13 раньше, чем в контроле [336].

По данным Ю.Л. Максимау и Р.Ф. Мядзведзеу [57] после инъекции ПГF_2α оплодотворяется 34-43% коров и 36-62% телок, оплодотворяемость не зависела от возраста животных и продолжительности периода от отела до применения препарата.

Reichel F. с соавторами [368] сообщают о результатах применения препарата эстрофана «СПОФА» в странах СЭВ.

При применении эстрофана с целью синхронизации охоты телок в ГДР оплодотворяемость после 1-го осеменения составила 71-73%, после 2-го – 94-97%, а по отдельным группам – 36,5-59,9%.

В опытах, проведенных в СССР, после инъекции эстрофана оплодотворилось 63,3% коров и 68,7% телок.

По данным Н.Г. Коновалова [50] оплодотворяемость телок, осемененных в индуцированную инъекцией простина, эстрофана или динопроста охоту составила 64,0%, 63,8% и 63,6% соответственно, телок, осемененных в спонтанный эструс – 59,0%.

Применение ПГF_2α в первые дни после эструса не эффективно, и для вызывания лютеолиза, тех животных, которые не реагировали на первую инъекцию, препарат следует ввести повторно через 1-12 дней. К повторной инъекции у коров, имевших в период первой инъекции недостаточно развитые или дегенерированные желтые тела, за этот срок произойдет естественная овуляция, и желтое тело достигнет функциональной зрелости.

Упрощается и обработка животных, так как инъекции можно проводить без предварительного ректального обследования. Методика испытана во многих опытах.

После двукратной инъекции с интервалом в 11 дней в охоту приходит 60-100% животных, при оплодотворяемости 34-80% [357; 330; 322; 247; 241; 235].

По данным многих исследователей, наибольший приход в охоту наступает через 72-96 часов после инъекции ПГF_2α и поэтому широко испытывается применение ПГF_2α для осеменения без выборки в охоте, с однократным осеменением через 60-72 часа после инъекции, или двукратным, через 72 и 90 часов [82].

Возможен и другой вариант: сначала инъецируют ПГF_2α телкам, имеющим желтые тела, а затем, через 11 дней, остальным, без их обследования.

По данным O. Rob с соавторами [322] через 48 часов после инъекции эстрофана течка наступила у 36% коров, через 72 часа у 40%, у остальных позже.

В опытах на 2230 коровах и телках черно-пестрой и активанской породы, Г.Ф. Медведев [60] показал, что при двукратном введении ПГF_2αи осеменении через 72-76 часов после второй инъекции, оплодотворяемость у телок составила 17-62%, у коров 23-50%.

В опыте Yucof N. с соавторами [375] коровам однократно инъецировали ПГF_2αи двукратно осеменяли, оплодотворяемость составила 39,3%. После однократной инъекции ПГF_2α и однократного осеменения в выявленную охоту оплодотворяемость 50,0%.

После двукратной обработки с интервалом 11 дней и однократного осеменения 80 часов после 2-ой инъекции, оплодотворилось 38,5% животных.

Авторы подчеркивают, что оплодотворяемость коров после осеменения в выявленную охоту значительно выше.

В опытах на 326 телках черно-пестрой породы в возрасте 17-20 месяцев Б.Н. Ермолов [и др.], [83] показали, что после двукратной инъекции препарата смеси изомеров ПГF_2α и ПГF_2β с интервалом 11 дней пришли в охоту 90-100% и оплодотворились 52,9-76,0% животных.

Macmillan K.L. [279] синхронизировал половой цикл инъекцией ПГF_2α на 7-й или 16-й день цикла.

В течение 3 дней пришло в охоту 70,1 и 79% коров соответственно, при оплодотворяемости 68%, в контрольной группе – 59%.

Автор отмечает, что двукратная инъекция ПГF_2α с интервалом 11 дней и использование точных методов выявления охоты позволили повысить оплодотворяемость от первого осеменения на 9%. Аналогичные результаты были получены G.J. King с соавторами [256].

После двукратной внутримышечной инъекции ПГF_2α и осеменении через 72 и 96 часов после 2-ой инъекции, оплодотворилось от осеменения за первый цикл и за 2 цикла коров 73,3 и 89,5% соответственно и телок 57,9 и 64,8% соответственно [361].

Результаты по оплодотворяемости от осеменения без выявления охоты при двукратной инъекции ПГF_2α могут сильно различаться.

Так R.I. Waters, R. Ball [371] обработали простагландином F_2α более тысяч коров.

После двукратной инъекции с интервалом в 11 дней коров осеменяли однократно, через 72-86 часов, или двукратно, через 72 и 96 часов.

После осеменения в фиксированное время отелились 40% коров, а при предварительной выборке коров в охоте – 51,4% (в контроле – 48%). После осеменения без выборки в охоте отелилось 40,1% подсосных коров, при выявлении охоты – 46,8%, (в контроле – 46,2%).

Многие исследователи успешно использовали ПГF_2α для стимуляции охоты у телок и коров с так называемой «тихой охотой», которая характеризуется нерегулярностью проявления экструса

Так, Johnson A.R. [246] указывают, что однократная инъекция эструмата и лютализа коровам, не пришедшим в охоту, в охоту в течение 45-50 дней, синхронизировала эструс у 42,3% и 61,5% соответственно, при оплодотворяемости 29,2 и 54,2%.

Plunkett S.S. с соавторами [307] инъецировали ПГF_2α 308 коровам, не приходившим в охоту более 40 дней, пришли в охоту 91% коров, оплодотворяемость составила 44% (в группе нормально циклирующих коров – 52%).

Двукратная инъекция эстрофана телкам, не проявившим признаков эструса в течение 45-60 дней при наличии активных желтых тел и фолликулов, синхронизировала охоту у 80%, при оплодотворяемости 62,2-69,4% (в контрольной группе – 66,4%) [124].

Простагландины применяют также при гипофункции яичников, при фолликулярных и лютеиновых кистах, при эндометритах и при задержании последа.

Кисты могут образовываться вследствие недостаточного выделения ЛГ [55; 253], что нарушает развитие фолликулов, ускоряет их атрезию, приводит к дегенерации уже образовавшихся желтых тел. Введение ПГF_2α в этом случае создает условия для полноценного возбуждения полового цикла.

Ziari M. с соавторами [377] сообшают, что причина образования овариальных кист – это недостаточность синтеза простагландинов, что также задерживает регрессию желтого тела и замедляет смену фаз овариального цикла.

Черемисинов Г.А. и Карымов В.Н. [123] инъецировали коровам с овариальными кистами эстрофан в сочетании с гравогормоном, при этом рассасывание лютеиновых кист за 4-6 дней, а через 23,8 дня наступает оплодотворение.

В опытах Е.Ф. Дьяконова и Н.Н. Щеглова [33] однократная инъекция эструмата или эстрофана коровам с персистентными желтыми телами синхронизировала охоту у 80% и 45,5% коров соответственно, из них оплодотворилось 32,5%. Однократная инъекция ПГF_2α 23 коровам с персистентными желтыми телами синхронизировала охоту в течение 3 дней у 39% из них, при оплодотворяемости 50% [13].

Применение ПГF_2α оказалось эффективным при терапии воспалительных процессов в матке коров [362; 212].

В опыте на коровах с гнойно-катаральным воспалением матки, сразу после обнаружения болезни, им инъецировали ПГF_2α или лечили антибактериальными препаратами.

Применение ПГF_2α было более эффективно, чем применение антибиотиков, и обеспечило оплодотворяемость 63,9-90,0% [67].

Инъекция ПГF_2α 244 коровам с эндометритом способствовала восстановлению репродуктивной функции у 64,75 из них в течение 33 дней после инъекции [368].

ПГF_2α, усиливая сокращения матки, способствует выделению из нее гнойных масс.

Для обеспечения одновременности созревания фолликулов при вызывании суперовуляции для трансплантации зародышей применяют простагландины в сочетании с гонадотропинами [19; 304].

Для повышения эффективности применения ПГF_2α при синхронизировании охоты с применением гестагенов [234] и эстрадиола [167], СЖК [20].

Однако дополните6льное использование этих гормонов не увеличило синхронность овуляции.