Воспроизводство крупного рогатого скота

Незрелый (стадия зародышевого пузырька) ооцит
(a) (b)
Стадия зародышевого пузырька (GV) Стадия разрушения GV
(c) (d)
Метафаза I Метафаза II
(e) (f)
M-II
PB-I
Фазово-контрастная микроскопия
() + DAPI ()бирюзовыйЛамин А/С красный

Рис. 24.13 Стадии ядерного созревания ооцитов крупного рогатого скота. (а) Фазово-контрастное изображение незрелого ооцита с неповрежденной ядерной мембраной (стадия зародышевого пузырька или GV), полученное из 4-мм фолликула. (b) Анти-ламин A/C (окрашивает ядерную мембрану в красный цвет) и DAPI (окрашивает ДНК в голубой цвет), объединенные с фазово-контрастным изображением в (a). (с) Ядро незрелого ооцита с неповрежденной ядерной мембраной (стадия GV). (d) Созревание ооцита, показывающее разрушение зародышевого пузырька (стадия GVBD). (е) Метафаза I; на вставке показана метафазная пластинка под прямым углом. (f) Метафаза II и первое полярное тело (PB-I). Адаптировано из Prentice-Biensch J, Singh J, Alfoteisy B, Anzar M. Простой и высокопроизводительный метод для оценки стадии созревания бычьих ооцитов: сравнение анти-ламин A/C-DAPI с техникой окрашивания ацетоорсеином. Териогенология 2012;78:1633–1638.

Снижение производства и поступления циклического ГМФ в ооцит, в свою очередь, увеличивает ФДЭ3A, который в конечном итоге гидролизует циклический AMP и позволяет возобновить мейоз.

Лютеиновая динамика

Основываясь на состоянии желтого тела, эстральный цикл можно разделить на четыре последовательные фазы: 1) проэструс, когда желтое тело регрессирует и развивается овуляторный фолликул; 2) эструс - отсутствие функционального желтого тела и период половой восприимчивости, когда происходит окончательное созревание фолликулов и овуляция; 3) метэструс - период образования желтого тела; и 4) диэструс, когда желтое тело является зрелым и активно продуцирует прогестерон.¹²⁹

Проэструс и эструс называют фолликулярной фазой, а метэструс и диэструс - лютеиновой фазой, хотя «лютеиновая фаза» не подразумевает отсутствие развития фолликула. Напротив, фолликулярные волны продолжают развиваться в течение фолликулярной и лютеиновой фаз эстрального цикла, как описано выше.

Происхождение желтого тела

Рост и гибель желтого тела в течение эстрального цикла представляет собой один из самых быстрых динамических процессов в организме. Во время овуляции антральное содержимое овуляторного фолликула эвакуируется, и его стенка разрушается, сморщиваясь внутрь освобожденной полости. (Рисунок 24.14).

(a)
2 mm
(b) (c) (d)
(e) (f) (g)
(h) (i) (j)
( 0)ОвуляцияДень
( 3)МетэструсДень
( 11)ДиэструсДень
( 18)ПроэструсДень

Рис. 24.14 Развитие желтого тела у крупного рогатого скота. (а) Гистологический срез яичника, сделанный в течение 1 часа после овуляции. Обратите внимание на разрушенный фолликул с обширной кренуляцией ( сморщиванием) стенки фолликула (наконечник стрелки) и сгусток крови в полости. Обратите внимание также на многочисленные мелкие антральные фолликулы в яичнике, характерные для появления новой волны во время овуляции. Ультразвуковая морфология (b, e, h), гистология под малым увеличением (c, f, i) и тканевые элементы (d, g, j) желтого тела крупного рогатого скота во время метэструса (b, c, d; 3-й день после овуляции)), середина диэструса (e, f, g; 11-й день после овуляции) и проэструс (h, i, j; 18-й день после овуляции). Стрелки указывают на лютеиновые клетки. Более выраженный ангиогенез во время метэструса и гиалинизация ( вид белковой дистрофии, характеризующийся отложением гиалина в межуточной ткани и стенках кровеносных сосудов разных органов ) кровеносных сосудов во время проэструса (лютеиновая регрессия) привели к более яркой эхотекстуре ультразвуковых изображений на этих стадиях по сравнению с диэструсом. Гистологические изображения были сделаны с парафиновых срезов толщиной 5 мкм, окрашенных гематоксилином и эозином. Масштаб на ультразвуковых изображениях (b, d, f, h) указан в сантиметрах. Масштабная линейка составляет 2 мм для a, c, f, i и 10 мкм для d, g, j. Адаптировано из Сингха Дж., Пирсона Р., Адамса Г. Атрибуты ультразвукового изображения желтого тела крупного рогатого скота: структурные и функциональные корреляты. J Reprod Fertil 1997;109:35–44.

Клетки теки и гранулезы бывшего фолликула затем распространяются за пределы объема бывшей фолликулярной полости в результате эффектного процесса васкуляризации и лютеинизации с образованием функционального желтого тела. Эта временная стероидпродуцирующая железа претерпевает заметные структурные и функциональные изменения за короткий промежуток времени и является предметом обширных морфологических исследований.

(Рис. 24.14) (рассмотрено в ссылке 130). Концентрация прогестерона в плазме сильно коррелирует с массой желтого тела, его объемом, гистоморфологией^131,132 и ультразвуковой морфологией.¹³⁰

Во время метэструса компоненты кровеносных сосудов занимают наибольший процент объема желтого тела. Лютеиновые клетки претерпевают гипертрофию в середине эструса во время пика выработки прогестерона, в связи с их наибольшей объемной плотностью ( плотность распределения тех или иных физических величин в единице пространства) .

Увеличение размера лютеиновых клеток во время фазы формирования и уменьшение во время фазы регрессии параллельно секреции прогестерона. Во время проэструса регрессирующее желтое тело уменьшается в весе, в объемной плотности лютеиновых клеток и компонентах кровеносных сосудов, а также в выработке прогестерона. Наблюдается одновременное увеличение соединительной ткани и гиалинизация кровеносных сосудов. Отдельные лютеиновые клетки претерпевают дегенеративные изменения, выражающиеся в уменьшении размера клеток и накоплении крупных липидных капель в цитоплазме. Эти морфологические изменения связаны с прогрессивными изменениями в концентрации прогестерона в плазме от менее 2 нг/мл через 3 дня после овуляции до примерно 4 нг/мл через 6 дней и пиковых концентраций более 6 нг/мл через 10 и 14 дней после овуляции с последующим снижением уровня через 16 дней из-за лютеолиза.71

Ультрасонографическое обнаружение и морфология желтого тела

Надежность и точность УЗИ в определении желтого тела и связь между атрибутами ультразвукового изображения и функцией желтого тела имеют важное значение в клинических условиях для оценки нормальности и стадии цикла. При сравнении ультразвукового исследования с грубой анатомической диссекцией ( препарированием ) результаты совпали у 83% неопытных операторов и 97% опытных операторов. Растущее желтое тело было обнаружено ко 2-му дню (день 0 = овуляция) в более чем 95% из 80 эстральных циклов, а регрессирующее желтое тело было обнаружено в среднем через 1,4 дня в следующем эстральном цикле.¹³³

Большая часть (40–70%) нормальных желтых тел во время своего развития имеет центральную заполненную жидкостью полость; остальные являются плотными структурами (рассмотрено в ссылке 130). Полость желтого тела заполнена серозным транссудатом и остается безэховой в течение всего своего существования, в отличие от организованного сгустка и появления сети эхогенных линий в центральной полости желтого тела лошади. По мере созревания желтого тела центральная полость становится меньше и часто исчезает. Концентрации прогестерона в плазме при желтом теле с центральной полостью или без нее не отличаются. Профиль (площадь среза ) области лютеиновой ткани (минус площадь полости, если она имеется), обнаруженный с помощью ультразвука, соответствовал профилю концентрации прогестерона в плазме, за исключением того, что во время лютеолиза прогестерон начал уменьшаться за 1-2 дня до того, как регрессия стала видна на УЗИ.¹³⁴

Изменения атрибутов ультразвукового изображения (эхотекстуры, характерных черт ) желтого тела также отражают функцию желтого тела крупного рогатого скота (рис. 24.14).¹³⁰ Более высокие значения пикселей, полученные с помощью компьютерного количественного анализа эхотекстуры во время образования лютеиновой железы (метэструс) и регрессии (проэструс) имели схожие закономерности, наблюдаемые у лошадей и кобыл пони при субъективной оценке эхотекстуры¹³⁵ и пиксельного анализа¹³⁶ желтого тела, зарегистрированные in vivo с помощью трансректальной ультрасонографии. Для проверки гипотезы о том, что ультразвуковые изображения могут быть «окрашены» в цифровом виде, были разработаны компьютерные алгоритмы для создания «виртуальной гистологии» посредством тонких различий в эхотекстуре, возникающих из-за различных структур яичников.¹³⁷ Количественный анализ показал, что алгоритмы «палочек» увеличивали статистические различия в эхотекстуре стромы яичника в сравнении с желтым телом, что стало первым шагом к виртуальной гистологии ультразвуковых изображений и пониманию динамических изменений в яичнике на микроскопическом уровне безопасным, повторяемым и неинвазивным способом.¹³⁸

Динамика кровотока в желтом теле

Основные изменения в микроциркуляторном русле яичника присходят во время роста и регрессии крупных фолликулов и желтого тела.^130,139,140 Для изучения сосудистого кровотока были использованы три варианта метода Допплера: (i) спектральный Допплер используется для отображения сосудистого потока с течением времени в форма волны; (ii) цветовой Допплер позволяет наложить информацию о направлении сосудистого потока на серое изображение в B-режиме; и (iii) силовой Допплер используется для наложения информации о низкоскоростном сосудистом потоке (без информации о направлении) на изображение в оттенках серого в B- режиме. Допплеровские исследования предоставили визуальные доказательства изменений со временем в кровотоке в пределах преовуляторной стенки фолликула коров, связанных с выбросом ЛГ.^140,141 Первоначальные результаты показывают, что в преовуляторном фолликуле коровы может происходить двухфазная реакция кровотока на ЛГ. Первоначальное увеличение кровотока сопровождалось зубчатым слоем фолликулярной гранулезы в течение 3 часов после лечения ЛГ, а второе увеличение кровотока было обнаружено примерно через 20 часов после введения ЛГ.¹⁴¹ У крупного рогатого скота отмечены отчетливые изменения в характере кровотока во время лютеогенеза, лютеолиза и ранней беременности, а также в ответ на гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), простагландин ПГФ, ПГЕ, PGI, окситоцин и синтазу оксида азота (группа ферментов, катализирующих образование оксида азота и цитруллина из аргинина, кислорода и NADPH) .^140,142– 146

Лютеолиз

В начале 1970-х годов было обнаружено, что ПГФ2α является естественным лютеолизином у крупного рогатого скота^147,148 , и с тех пор ПГФ2α стал наиболее часто используемым средством для элективной индукции и синхронизации эструса у крупного рогатого скота.^149–151 Пульсирующее высвобождение ПГФ2α из матки инициирует лютеолиз, начинающийся за 4–6 дней до овуляции.^152,153 Ранние исследования показали, что зрелость желтого тела во время лечения простагландином влияла на лютеолитический ответ;¹⁵⁴ ПГФ2α не вызывал эффективно индукции лютеолиза в течение первых 5 или 6 дней после эструса. Ранее считалось, что недостаточная отзывчивость является результатом отсутствия рецепторов ПГФ2α в незрелом желтом теле, но более поздняя работа опровергла эту гипотезу, продемонстрировав присутствие рецепторов в желтом теле уже через 2 дня после овуляции.¹⁵⁵ Причина устойчивости незрелого желтого тела к ПГФ2α остается неясной, но некоторые предполагают, что зрелое желтое тело может иметь виток положительной обратной связи, включающий лютеиновый окситоцин ( окситоцин, помимо гипофиза, синтезируется в лютеиновых клетках яичников, матке и плодных оболочках) и TNF, которые вызывает высвобождение эндометрием ПГФ2α и поддерживает процесс лютеолиза.^156,157 Если это представление верно и незрелое желтое тело не обладает витком положительной обратной связи, то можно ожидать, что множественные инъекции ПГФ2α завершат лютеолитический процесс в ранней стадии желтого тела. Ввиду этой связи лютеолиз и овуляция были индуцированы у 56 из 60 телок (93%), которым вводили ПГФ2α утром и вечером на 4, либо на 5 день после эструса, в двух исследованиях, связанных с суперстимуляцией яичников относительно появления фолликулярной волны.^158,159 Недавние исследования показывают отчетливый причинно-следственный баланс между лютеотрофным эффектом эндогенных импульсов ЛГ и лютеолитическим эффектом импульсов ПГФ2α; повторные импульсы ПГФ2α из матки в конечном итоге преодолевают реанимационные эффекты ЛГ до полного лютеолиза (пересмотрено в работе 160).