Воспроизводство крупного рогатого скота

Глава 12

Дегенерация семенников

Альберт Барт

Кафедра клинических наук о крупных животных, Западный колледж ветеринарной медицины, Университет Саскачевана, Саскатун, Саскачеван, Канада

Введение

Дегенерация паренхимы семенников может быть временной или необратимой. Временная дегенерация встречается гораздо чаще, и после устранения ее причины вероятность восстановления функции семенников высока. Бывает трудно отличить тяжелое нарушение сперматогенеза, сопровождающееся выраженным ухудшением качества спермы, от дегенерации. Термин «дегенерация» используют несколько условно, но обычно он означает, что окружность мошонки уменьшилась, семенники могут казаться мягкими при пальпации, а доля нормальных сперматозоидов снизилась до крайне низких значений, обычно менее 20%. При временной дегенерации во многих или во всех семенных канальцах утрачиваются слои половых клеток, расположенные ближе к просвету. Клетки Сертоли и сперматогонии, более устойчивые к повреждению, вероятнее всего, сохраняются в канальцах. После устранения причины дегенерации благодаря этим клеткам канальцы вновь заполняются сперматоцитами и сперматидами, что сопровождается увеличением размера семенников и улучшением качества спермы. К выраженным дегенеративным изменениям, приводящим к необратимому повреждению, относятся спермиостаз, минерализация канальцев, образование гранулем, утолщение базальных мембран и фиброз отдельных участков паренхимы либо всей паренхимы.

Патогенез

К факторам, участвующим в патогенезе дегенерации семенников, относятся нарушение их терморегуляции, избыток или недостаток питательных веществ, воздействие токсических веществ, наследственные факторы, врождённое нарушение оттока сперматозоидов из семенников, инфекционные заболевания, тяжёлые травмы и старческая атрофия.

У млекопитающих, семенники которых расположены в мошонке, они функционируют нормально, когда их температура поддерживается на 2–6 °C ниже температуры тела.¹ В многочисленных экспериментах теплоизоляцию мошонки использовали для вызова временной дегенерации семенников.^2,3 Чтобы выяснить, может ли нарушение терморегуляции вызывать фиброзные поражения семенников, был проведён эксперимент, в котором мошонку теплоизолировали на срок до 10 дней.⁴ Теплоизоляция мошонки привела к резкому ухудшению качества спермы, однако в течение 6 месяцев после

её применения фиброзных поражений не возникло. Следовательно, обратимые нарушения терморегуляции семенников (например, при ожирении; e.g.) могут не быть распространённой причиной необратимого повреждения. К другим, менее распространённым причинам длительного нарушения терморегуляции, способного привести к временной или необратимой дегенерации семенников, относятся тяжёлый хронический дерматит мошонки; повышение температуры и отёк при орхите; травмы; хронические заболевания, которые могут сопровождаться продолжительной лихорадкой и действием эндотоксинов — мощных ингибиторов секреции гонадотропинов; врождённо короткая мошонка; тяжёлое обморожение мошонки, приводящее к утрате подвижности семенников внутри неё; а также неполное опущение семенника в мошонку вследствие наследственных или врождённых факторов.

Ожирение — одна из основных причин дегенерации семенников у быков. Распространённая практика кормления и содержания в Северной и Южной Америке и во многих других странах мира предусматривает откорм быков для выставок и продажи. Многие быки страдают ожирением, и жир накапливается в мошонке, вызывая длительное нарушение терморегуляции и повышение температуры семенников.² После уменьшения жировых отложений в мошонке возможны восстановление семенных канальцев и возобновление нормального образования сперматозоидов.⁵

Дегенерацию семенников у быков редко можно объяснить недостатком питательных веществ. Возникающий в естественных условиях дефицит обычно затрагивает несколько питательных веществ, а о случаях, когда причиной бесплодия быков служил недостаток одного определённого вещества, сообщалось редко. Дефицит витаминов также редко становится причиной бесплодия у крупных самцов домашних животных, если количество и качество кормовых растений соответствуют норме. Низкое качество корма, приводящее к потере массы тела, может угнетать сперматогенез через эндокринные механизмы, а не вследствие прямого воздействия дефицита отдельных витаминов или минеральных веществ на развивающиеся половые клетки. Одно исследование показало, что добавление белка в рацион быков, получавших низкокачественный корм, значительно увеличивало потребление сухого вещества и позволяло поддерживать живую массу. У быков, не получавших белковой добавки, потеря массы сопровождалась значительным уменьшением окружности мошонки и снижением суточной продукции сперматозоидов в расчёте на грамм ткани семенника. Однако гистологические срезы не выявили заметных различий в активности семенных канальцев между быками, получавшими белковую добавку, и быками, которые её не получали.⁶ Дефицит витамина A может вызывать дегенерацию семенников у лабораторных крыс,⁷ но у

быков в обычных условиях кормления рационы, приводящие к длительному пограничному дефициту витамина A или к сравнительно кратковременному отсутствию его поступления, вероятно, оказывают минимальное влияние на сперматогенез.⁸ Данных о том, что дефицит витаминов B, C, D или E хотя бы изредка вызывает бесплодие домашних животных, очень мало.⁹ Хотя витамин E необходим для размножения крыс, о естественно возникающем дефиците, приводящем к дегенерации семенников у сельскохозяйственных животных, не сообщалось. Дефицит минеральных веществ может влиять на воспроизводство у самцов, однако сообщения об этом редки. Не доказано, что дефицит кальция, марганца, цинка, йода, калия или селена вызывает дегенерацию семенников. Недостаток фосфора, кобальта, железа, цинка и меди может вызывать анемию, снижение аппетита и потерю массы тела и таким образом отрицательно влиять на воспроизводство. Дефицит этих минеральных веществ часто сочетается с недостатком белка и низким уровнем витамина A.

Способность многих лекарственных препаратов, химических веществ и тяжёлых металлов вызывать дегенерацию семенников была показана при намеренном воздействии в экспериментах, главным образом на крысах и мышах; однако сообщений о случаях, возникающих у быков в естественных условиях, очень мало.^9,10 Поедание растений, содержащих токсины, может вызывать дегенерацию семенников. Fusarium — распространённый гриб, поражающий зерновые культуры; один из вырабатываемых им токсинов — зеараленон. Зеараленон, обладающий эстрогенным действием, потенциально способен ухудшать качество спермы и вызывать дегенерацию семенников. Согласно одному сообщению, 23 молодых баранов на ферме стали бесплодными после того, как животных в течение нескольких месяцев кормили зерном, содержавшим зеараленон в количестве 5–20 mg/ kg. У двух быков, получавших в течение 72 дней кукурузу с содержанием зеараленона 20 mg/kg, через 21 дней ухудшилось качество спермы. Гистологическое исследование семенников баранов показало полное разрушение сперматогенного эпителия и аспермию. У быков дегенерация сперматогенного эпителия была выражена только в отдельных участках семенников, однако более 75% сперматозоидов имели признаки дегенерации.¹¹ Хлопковый шрот в рационе может подвергать быков токсическому воздействию госсипола. Госсипол вызывает изменения структуры и функции митохондрий. Это приводит к нарушениям в сперматоцитах, сперматидах и зрелых сперматозоидах.¹² Хотя госсипол влиял на качество спермы, дегенерация семенников, по-видимому, не была связана с его действием.^13,14 Астрагал ядовитый (Astragalus lentiginosus ) может вызывать временную дегенерацию семенников, что было показано при экспериментальном скармливании этого растения взрослым баранам.¹⁵ Применение имплантатов, стимулирующих рост, потенциально может нарушать развитие семенников.^16,17 При введении быкам имплантатов с зеранолом (Ralgro) при рождении и в возрасте 3 и 6 месяцев либо каждые 3 месяцев от рождения до достижения возраста 18 месяцев окружность мошонки уменьшалась, но с возрастом имела тенденцию к восстановлению. Введение быкам имплантатов с зеранолом после достижения возраста 7 месяцев оказывало незначительное влияние на репродуктивные органы.

Врождённые и наследственные нарушения развития семенников и придатков семенников могут быть связаны с дегенерацией семенников. Молодые быки с гипоплазией семенников могут давать сперму удовлетворительного качества, но более склонны к развитию дегенерации семенников в возрасте 2–3 лет.¹⁰ У молодых быков малая окружность мошонки коррелирует с отсутствием сперматогенного эпителия в семенных канальцах.^18,19 Гипоплазия может быть односторонней или двусторонней. Некоторые авторы сообщают, что большинство случаев односторонние и что чаще поражается левая сторона,¹⁰ однако, по-видимому, не существует точного

определения гипоплазии семенников, основанного на результатах физических измерений. При гистологическом исследовании гипоплазию семенников определяют по клеточному составу семенных канальцев. Гипоплазия семенников имеет врождённое и, возможно, наследственное происхождение. Она изучалась у шведского горного скота, у которого, по-видимому, обусловлена аутосомным рецессивным геном с неполной пенетрантностью.²⁰ В настоящее время это состояние встречается у многих пород, хотя и очень редко.²¹ Двойная мускулатура (гиперплазия мышечных волокон), наследуемая как аутосомный рецессивный признак, связана с высокой частотой двусторонней гипоплазии семенников;²² однако, по-видимому, данных для сравнения частоты дегенерации семенников у пород с двойной мускулатурой и без неё нет.

Для формирования выводящих путей половой системы гонады эмбриона должны соединиться с мочевой системой первичной почки — мезонефроса. Соединение осуществляется через канальцы сети семенника, развивающиеся между гонадой плода и мезонефросом. Мочеточник мезонефроса — мезонефральный проток — впоследствии образует придаток семенника. Выносящие канальцы развиваются из канальцев мезонефроса и в ходе эмбрионального развития соединяются с мезонефральным протоком через канальцы сети семенника. Если некоторые выносящие канальцы не соединяются с этой сетью, позднее, в период полового созревания, сперматозоиды могут накапливаться в канальцах со слепым концом. Разрыв переполненных сперматозоидами канальцев приводит к образованию сперматогранулём. Если перекрыты все выносящие канальцы, вырабатываемые семенниками жидкость семенных канальцев и сперматозоиды не могут покинуть семенники. Семенники могут увеличиться, стать отёчными, а затем подвергнуться дегенерации.

Возбудители инфекций могут участвовать в развитии дегенерации семенников. Eperythrozoon-инфекция в группе молодых быков привела к анемии, отёку мошонки и задних конечностей и размягчению семенников. Вероятно, основной причиной дегенерации семенников и плохого качества спермы стала утрата способности мошонки к терморегуляции.²³ Согласно другому сообщению, дегенерация семенников и утрата полового влечения наблюдались у быков мясных пород после экспериментального заражения Anaplasma marginale .²⁴ Дегенерация семенников была подтверждена гистопатологическим исследованием и оценкой спермы. Пикорнавирус и энтеровирус крупного рогатого скота, выделенные из спермы и фекалий быка, рассматривались как причина орхита, дегенерации семенников, отсутствия сперматогенеза и утраты полового влечения у этого быка.²⁵

Диагностика

При клиническом обследовании бывает трудно провести границу между нарушениями функции семенников, приводящими к снижению выработки сперматозоидов и увеличению числа сперматозоидов с аномалиями, и более тяжёлыми нарушениями, которые можно назвать дегенерацией. Клинический диагноз дегенерации приходится ставить на основании условно выбранных критериев. То, что одни называют дегенерацией, другие могут считать тяжёлым нарушением сперматогенеза. При дегенерации концентрация сперматозоидов в образце спермы не обязательно низкая, поскольку даже при резко сниженной их выработке ампулы семявыносящих протоков могут заполняться за периоды полового покоя.

Ультразвуковое исследование не доказало своей клинической полезности для различения нормальной ткани семенника и ткани, утратившей сперматогенный эпителий.²⁶ При значительном количестве фиброзной ткани семенники могут

утрачивать при пальпации характерную плотную упругость и становиться более твёрдыми, словно деревянистыми; однако диагностировать фиброз лучше всего с помощью ультразвукового исследования. Нормальная эхографическая анатомия семенников быков была изучена на образцах, полученных при убое,²⁷ а также была показана безопасность ультразвукового исследования семенников.²⁸ Ультразвуковое исследование применяли для изучения последствий дегенерации семенников, вызванной у быков теплоизоляцией мошонки;^4,29,30 однако после вызванной таким образом дегенерации заметных изменений на ультразвуковых изображениях не наблюдалось. Кроме того, в ряде исследований не удалось выявить значимых корреляций между результатами компьютерного анализа интенсивности пикселей ультразвуковых изображений и качеством спермы — ни при оценке пригодности быков к воспроизводству, ни после теплоизоляции мошонки.^29,31 Однако одно исследование показало, что вызванные теплоизоляцией мошонки изменения эхогенности предшествовали увеличению числа сперматозоидов с аномалиями.⁴ В этом исследовании изменения интенсивности пикселей объясняли 13–25% вариации качества спермы в эякулятах, полученных через 2–4 недель после ультразвукового исследования.

Прогноз

В большинстве случаев дегенерации семенников восстановление их нормальной упругости и сперматогенеза возможно, если устранить причину. При ожирении для снижения массы тела быков можно выпустить на пастбище. Если сезоны случки короткие, а соотношение быков и самок составляет около 1 : 35, возможности спаривания с другими быками достаточно, чтобы бесплодный доминирующий бык не оказал существенного влияния на воспроизводство стада.^32,33 По моему опыту, для достаточного снижения массы тела и восстановления эпителия семенных канальцев до возобновления нормальной выработки сперматозоидов требуется 3–4 месяцев.

Фиброз семенников

После отъёма в некоторых группах быков довольно часто обнаруживаются очаговые фиброзные поражения. Диффузный фиброз встречается значительно реже; у старых быков он чаще развивается в нижних отделах семенников.¹⁰При плановом ультразвуковом исследовании семенников быков могут выявляться как единичные, так и многочисленные очаги фиброза, сопровождающиеся повышенным количеством аномальных сперматозоидов или не сопровождающиеся им. В одном исследовании³⁴ультразвуковое исследование семенников проводили у быков в трёх хозяйствах на западе Канады (n = 325) и одном хозяйстве в Аргентине (n = 387), чтобы определить распространённость фиброзных поражений и изучить их связь с местом содержания, возрастом, породой, размером семенников и качеством спермы. После отъёма быков на западе Канады обычно кормят рационами на основе грубого корма и зерна, тогда как в Аргентине отнятые от матерей телята, участвовавшие в исследовании, не получали зерновой подкормки до возраста 18 месяцев. Возраст быков, включённых в исследование, составлял от 3 до 20 месяцев; в разных группах ультразвуковое исследование проводили в разном возрасте.

Быков во всех группах в Канаде и Аргентине при отъёме вакцинировали против клостридиальных инфекций, вируса вирусной диареи крупного рогатого скота (BVDV), инфекционного ринотрахеита крупного рогатого скота и парагриппа 3. В некоторых случаях быки также получали вакцины противMannheimiaиHistophilus somni. Ни в одной из групп не отмечалось неожиданных проблем со здоровьем,

за исключением группы 1 в Аргентине. В этой группе произошла тяжёлая вспышка респираторного заболевания с высокой заболеваемостью и смертностью 6%. Основной причиной вспышки, по-видимому, был респираторно-синцитиальный вирус крупного рогатого скота (BRSV). В следующем году быков в этом хозяйстве вакцинировали против BRSV, и впоследствии проблем, связанных с этим вирусом, не возникало.

В некоторых группах быков на западе Канады ультразвуковое исследование проводили ежемесячно в возрасте от 3 до 15 месяцев. В других группах в Канаде и Аргентине его проводили после отъёма, в возрасте 5–8 месяцев, и повторяли в возрасте 12–14 месяцев в Канаде и 18–20 месяцев в Аргентине. Для оценки семенников датчик располагали вертикально на поверхности мошонки и перемещали на 180° вокруг семенника по его дорсальной и вентральной половинам. Степень фиброза семенников оценивали от отсутствия до очень тяжёлой на основании количества и размера фиброзных поражений (рисунки 12.1 и 12.2).

Ткани семенников 10 быков из группы, затронутой BRSV, исследовали иммуногистохимическим методом. Фиброзные поражения семенников имелись только у одного из этих быков. Образцы тканей семенников направили в диагностическую лабораторию для иммуногистохимического исследования на BVDV и BRSV.

У группы быков, выращенных на западе Канады в условиях интенсивного содержания, фиброзные поражения семенников, оценённые как незначительные или лёгкие, встречались очень часто (31.3%). Лишь у 2.5% степень фиброза оценивалась как умеренная, а тяжёлой степени не было ни у одного быка. В Аргентине, где условия выращивания были менее интенсивными, в группе, не затронутой респираторным заболеванием, связанным с BRSV, фиброзные поражения также преимущественно были незначительными или лёгкими, однако встречались чаще (48.6%). В этой группе у 1.9% степень поражения оценивалась как умеренная, а у 0.95% — как тяжёлая. В группе в Аргентине, затронутой BRSV, фиброзные поражения