Воспроизводство крупного рогатого скота

Тогда уникальным преимуществом тестирования PSPB было то, что, в отличие от тестов на прогестерон, не нужны даты осеменения для подтверждения стельности, так как белок специфичен для беременности и присутствует только во время беременности, достигая пика во время родов.

Кроме теста RIA для выявления PSPB существует также коммерчески доступный ELISA (BioPRYN™; Biotracking, Москва, ID, США). Этот анализ продается как в Соединенных Штатах, так и за рубежом как удобный и недорогой тест на беременность для использования как производителями, так и ветеринарами, и, кроме того, он позиционируется как имеющий точность, аналогичную трансректальному ультразвуковому исследованию. Он может быть использован уже через 30 дней после осеменения у коров и через 28 дней после осеменения у телок и требует идентичных концентраций для определения беременности или небеременности как и RIA.^24,25 При одновременной проверке с трансректальным УЗИ ближе к концу эмбрионального периода, PSPB ELISA дал точность более 93%.^26,27

На полезность PSPB в диагностике беременности отрицательно влияет относительно длительный период полураспада PSPB. PSPB может быть обнаружен в материнской крови до 80–100 дней после отела; поэтому производители должны соблюдать осторожность при использовании анализов PSPB для выявления беременности у коров, осемененных в начале послеродового периода.^23,28 Кроме того, этот длительный период полувыведения может привести к ложноположительным результатам теста на беременность после аборта. Наконец, этот тест не имеет преимущества в диагностике отсутствия стельности до первого после осеменения эструса коровы

Ранний фактор беременности

EPF - это иммуносупрессивный гормон, который вначале можно обнаружить на детектируемых уровнях в материнской системе через 24– 48 часов после успешного оплодотворения, и он сохраняется в течение, по крайней мере, первой половины гестации.²⁹ EPF действует как иммуномодулятор, защищая антигенно чужеродный концепт от отторжения организмом матери.³⁰ Он вырабатывается материнскими тканями на предимплантационной стадии в ответ на присутствие концепта. Однако после имплантации эмбриональная ткань берет на себя ответственность за выработку EPF. Только жизнеспособный концепт, достигший стадии бластоцисты, способен производить EPF. Кроме того, EPF быстро рассеивается после смерти или удаления концепта. В отличие от некоторых PAG ( связанных с беременностью гормонов ), включая PSPB, EPF никогда не обнаруживался после родов.²⁹ Сочетание этих признаков делает EPF потенциально очень полезным для определения беременности и распознавания эмбриональной смерти плода.

До открытия EPF и разработки теста для определения его присутствия было невозможно обнаружить беременность до имплантации, за исключением случаев инвазивной хирургии. Хотя диагностика беременности так скоро после осеменения кажется привлекательной, высокий уровень ранней эмбриональной смертности делает этот тест менее полезным. Производители, решившие использовать EPF для диагностики беременности на ранних сроках, должны повторно протестировать всех положительных коров на более позднем сроке, чтобы подтвердить наличие жизнеспособного концепта.

Ориентированный на производителя анализ EPF был бы очень ценным инструментом для выявления оплодотворения и беременности у коров в течение первых 4 недель стельности, поскольку уникальные свойства EPF делают его особенно полезным в рамках интенсивного производства. Он обнаруживается спустя 48 часов после оплодотворения, в отличие от PSPB, быстро исчезает при потере эмбриона или плода и, следовательно, может быть точно определен даже у коров, осемененных в начале послеродового периода, у которых может быть остаточный PSPB в крови.

Кроме того, при анализе на EPF будет гораздо менее вероятно получить ложноположительный результат из-за преждевременной потери беременности, чем при анализе на PSPB.³¹ Самое главное, тест EPF может точно определить наличие стельности у коровы задолго до ее следующего ожидаемого эструса.²⁹

Первым и в настоящее время единственным надежным тестом на EPF является тест ингибирования розетки (RIT), в котором EPF в присутствии комплемента ( система сывороточных белков, постоянно присутствующих в крови в неактивном состоянии, активируется при попадании в организм антигенов) работает так, чтобы вызвать увеличение эффектов и титров антилимфоцитарной сыворотки при уменьшении образования розеток ( «розетки» образуются при фиксации эритроцитов на поверхности различных клеток) между лимфоцитами и гетерологичными эритроцитами.²⁹ RIT для EPF очень точен и чрезвычайно полезен для выявления небеременных самок. К сожалению, тест RIT отнимает много времени и сложен в применении, и потому не практичен для регулярного использования в большинстве коммерческих хозяйств.

Недавно был разработан ориентированный на производителя тест для выявления присутствия EPF (EDP Biotech Company, Knoxville, TN, USA). Этот тест, анализ латерального потока фактора раннего зачатия (ECF), продается в качестве теста для крс на отсутствие беременности и, как сообщается, может обнаружить EPF в молоке или сыворотке в период от 48 часов до 20 дней после оплодотворения.³² Были высказаны опасения относительно точности теста ECF, проведенного на ранних сроках беременности. Ambrose et al.³³ сообщили, что специфичность ECF на 7, 14 и 21 сутки после осеменения варьировала от 38 до 51%. Данные других исследований подтверждают эти выводы и делают вывод о том, что анализ латерального потока ECF не может правильно идентифицировать холостых коров со степенью точности, необходимой для большинства коммерческих молочных ферм.^34–3 . Однако, разработка более надежного анализа для EPF может произвести революцию в диагностике ранней стадии стельности, особенно в молочной промышленности.

Интерферон-стимулированные гены

У крупного рогатого скота молекула, в первую очередь ответственная за материнское распознавание беременности, - интерферон (ИФН)-тау. Он секретируется клетками трофэктодермы концепта и действует паракринно на эндометрий матки, ингибируя пульсирующую секрецию простагландина (PG)F2α, тем самым эффективно подавляя лютеолиз и успешно поддерживая беременность.³⁷ В отличие от молекул распознавания материнской беременности у некоторых других видов млекопитающих (т. е. ХГЧ у людей и ХГЛ у кобыл), ИФН-тау присутствует только в очень низких концентрациях на материнской периферии и поэтому в настоящее время не может быть напрямую выявлен в сыворотке или молоке. Таким образом, концентрация ИФН-тау в материнской крови не может быть использована для диагностики ранней беременности у крупного рогатого скота.³⁸

В дополнение к своей роли в прерывании пути передачи сигнала, который регулирует высвобождение PGF2α, ИФН-тау также индуцирует активацию множественных дифференциально экспрессируемых ISG на лейкоцитах матери. В число этих ISG входят ген 1 и 2 устойчивости к миксовирусу (Mx1 и Mx2) и интерферонстимулированный ген белка 15kDa (ISG15), гомолога убиквитина.^38–41 Экспрессия мРНК ISG15 на материнских лейкоцитах происходит по схеме, сходной с высвобождением ИФН-тау. Сначала она экспрессируется на 14-й день после зачатия, достигает пика между 17 и 18 днями и снижается с 21 по 26 дни.⁴² Однако, в отличие от ИФН-тау, ISG15 обнаруживается на периферии матери на ранних сроках беременности и потенциально может быть полезен в диагностике отсутствия беременности до следующей ожидаемой охоты.

Из-за различий в составе белых кровяных клеток отдельных самок и различий в концентрациях ИФН-тау между клетками концепта ISG15, как и большинство других молекул, используемых в биохимической диагностике беременности, более полезен для выявления холостых коров, чем стельных.

Хотя результаты, полученные в лабораториях при использовании ISG15 для идентификации небеременных самок, особенно телок, были многообещающими, до сих пор не был разработан ориентированный на потребителя тест на активацию мРНК ISG15, поэтому должна использоваться полимеразная цепная реакция (ПЦР) в реальном времени для обнаружения мРНК ISG15 в материнской сыворотке.^38,43 Кроме того, для достижения максимальной точности (>99,9%) при использовании мРНК ISG15 для выявления нестельных коров и телок необходима серия анализов крови. В исследовании 2006 года, проведенном Han et al., точность в обнаружении нестельных коров по одному образцу крови (день 18) составила 89%.⁴³ Еще более усложняющим потенциальное применение ISG15 в качестве средства раннего определения стельности является активация ISG15 ( контролирует концентрацию интерферонов) в ответ на интерферон при вирусной инфекции. Если для выявления беременности полагаться исключительно на уровни экспрессии мРНК ISG, вирусинфицированные холостые коровы могут быть ложно диагностированы как стельные.⁴³ Хотя использование мРНК ISG15 при раннем определении беременности в настоящее время нецелесообразно в коммерческих хозяйствах, по мере дальнейших научных достижений и усовершенствования эта инновационно новая технология может однажды быть адаптирована для широкого использования в диагностике беременности и прогнозировании эмбриональной смертности.

Среди наиболее перспективных молекул для потенциального будущего использования при раннем определении стельности - циркулирующие нуклеиновые кислоты. Циркулирующие нуклеиновые кислоты (CNA) представляют собой внеклеточные молекулы ДНК/ РНК, циркулирующие в крови, и в течение ряда лет используются в качестве биомаркеров как у больных, так и у здоровых людей и животных. У людей CNA используются главным образом для диагностики некоторых опухолей и других заболеваний. Во время человеческой беременности CNA часто используются для скрининга генетических аномалий, таких как хромосомная анеуплоидия.⁴⁴ В отличие от человеческих плодов, трофобласты крупного рогатого скота не имеют прямого контакта с материнской кровью, и поэтому обмен генетическим материалом плода происходит реже, чем у людей. Тем не менее, было продемонстрировано, что «трансплацентарная утечка» бычьей эмбриональной ДНК в материнский кровоток может и часто происходит, несмотря на структуру эпителиохориальной плаценты, хотя механизмы, ответственные за этот обмен, еще не выяснены.^45,46 Другие исследования показали, что CNA могут быть использованы для точного (100% для самцов, 91% для самок) определения пола теленка после 30-го дня беременности.^46,47 Mayer и соавт.^44,48 недавно охарактеризовали различия в составе CNA между стельными и нестельными коровами на 20-й день беременности, обнаружив несколько последовательностей, присутствующих исключительно в сыворотке беременных самок. Хотя это специфическое применение технологии CNA все еще находится в зачаточном состоянии, эти результаты указывают на то, что когда-нибудь будет возможно использовать CNA для идентификации беременных коров и телок уже через 20 дней после осеменения.

Новые исследования

Помимо четырех ранее описанных молекул, ассоциированных с беременностью, которые были хорошо протестированы и рассмотрены в научной литературе, существует ряд других второстепенных показателей, которые могут однажды оказаться полезными для коммерческой диагностике стельности у крупного рогатого скота. По мере накопления наших знаний о ранней беременности и ранних материнских реакциях на зачатие, будет раскрыто больше биомолекул, потенциально применимых при определении беременности. Как и в случае с существующими биохимическими тестами на беременность, эти новые и будущие тесты будут направлены на обнаружение концепта до следующего ожидаемого эструса у коровы, чтобы ее можно было, при необходимости, осеменить как можно быстрее.

Заключение

Системы интенсивного репродуктивного менеджмента делают раннее и точное определение беременности необходимостью в животноводческой отрасли, особенно в коммерческих молочных комплексах. Хотя производители традиционно ограничивались трансректальной пальпацией и трансректальным УЗИ для диагностики стельности, быстро становятся доступны различные биохимические тесты на стельность. Сводка тестов, обсуждаемых в этой главе, и их характеристика представлена в таблице 35.1. Все эти тесты могут диагностировать беременность или небеременность раньше, чем традиционные методы (трансректальная пальпация и трансректальное ультразвуковое исследование), при этом сохраняя сходный уровень точности. Тем не менее, сами по себе, они не способны определить срок стельности и могут потребовать некоторой информации о случке или дате искусственного осеменения.

Таблица 35.1 Обзор биохимических показателей, в настоящее время используемых для диагностики стельности у крупного рогатого скота.

В настоящее время только EPF или ISG15 позволяют вмешательство производителя (то есть введение простагландина) до первого эструса после осеменения. К сожалению, для точного обнаружения этих молекул в материнском периферическом кровообращении, соответственно, необходимы RIT и ПЦР в реальном времени. Оба эти теста требуют дорогостоящего оборудования и их трудно проводить вне лабораторных условий. Таким образом, практичность использования этих соединений для определения беременности крупного рогатого скота в настоящее время ограничена. Производители и ветеринары должны работать вместе, чтобы принимать решения относительно того, какой метод тестирования на стельность использовать, исходя из индивидуальных потребностей каждого хозяйства.

Ссылки

1. Plaizer J, King G, Dekkers J, Lissemore K. Оценка экономической значимости показателей воспроизводства в молочных стадах с помощью компьютерного моделирования. J Dairy Sci 1997;80: 2775–2783.

2. Lucy M, Green J, Poock S. Определение стельности у крупного рогатого скота: обзор доступных альтернативных методов. В кн.: Материалы конференции «Прикладные стратегии воспроизводства мясного крупного рогатого скота», с 31 августа по 1 сентября, 2011 , Джоплин, штат Миссури . http://www.appliedreprostrategies.com/2011/ Joplin/schedule.html

3. Sasser R, Ruder C. Выявление ранней беременности у домашних жвачных животных. J Reprod Fert Suppl 1987;34:261–271.

4. Fricke P. Взгляд в будущее: ультразвуковое исследование как инструмент управления воспроизводством молочного крупного рогатого скота. J Dairy Sci 2002;85: 1918–1926.

5. Romano J, Thompson J, Forrest D, Westhusin M, Tomaszweski M, Kraemer D. Ранняя диагностика стельности у молочного крупного рогатого скота методом трансректального ультразвукового исследования. Theriogenology 2006;66:1034–1041.

6. Marshall J, Hammond C, Ross G, Jacobson A, Rayford P, Odell W. Хорионический гонадотропин в плазме крови и моче на ранних сроках беременности у человека. Obstet Gynecol 1986;32:760–764.

7. De Vries A. Экономическая ценность стельности у молочного крупного рогатого скота. J Dairy Sci 2006;89:3876–3885.

8. Ayalon N. Обзор эмбриональной смертности у крупного рогатого скота. J Reprod Fertil 1978;54:483–493.

9. Diskin M, Sreenan J. Частота оплодотворения и эмбриональной смертности у тёлок мясных пород после искусственного осеменения. J Reprod Fertil 1980;59:463–468.

10. Humblot P. Использование анализов на специфические белки беременности и прогестерон для мониторинга беременности и определения сроков, частоты и причин эмбриональной смертности у жвачных животных. Theriogenology 2001;56:1417–1433.

11. Комитет по номенклатуре воспроизводства крупного рогатого скота. Рекомендации по стандартизации терминов, относящихся к воспроизводству крупного рогатого скота. Cornell Vet 1972;62:216– 237.

12. Beal W, Perry R, Corah L. Применение ультразвукового исследования для мониторинга физиологии воспроизводства мясного крупного рогатого скота. J Anim Sci 1992;70:924–929.

13. Santos JE, Thatcher WW, Chebel RC, Cerri RL, Galvão KN. Влияние частоты гибели эмбрионов у крупного рогатого скота на эффективность программ синхронизации охоты. Anim Reprod Sci 2004;82–83:513–535.

14. Pennington J, Schultz L, Hoffman W. Сравнение результатов диагностики стельности по уровню прогестерона в молоке на 21-й и 24-й день после осеменения: полевое исследование на молочном крупном рогатом скоте. J Dairy Sci 1985;68:2740–2745.

15. Chang C, Estergreen V. Разработка прямого иммуноферментного анализа для определения прогестерона в молоке и его применение для диагностики стельности у коров. Steroids 1983;41:173–195.

16. Laing J, Gibbs H, Eastman S. Диагностика стельности коров в стаде на основе определения уровня прогестерона в молоке. Br Vet J 1976;132:204–209.

17. Romangolo D, Nebel R. Точность иммуноферментного анализа и латекс-агглютинационного теста на прогестерон для подтверждения течки и ранней диагностики стельности у молочного крупного рогатого скота. Theriogenology 1993;39:1121–1128.

18. Van de Wiel D, Koops W. Разработка и валидация иммуноферментного анализа для определения прогестерона в молоке или плазме крови коров. Anim Reprod Sci 1986;10:201–213.

19. Waldman A. Иммуноферментный анализ (EIA) для определения прогестерона в молоке с использованием моноклонального антитела. Anim Reprod Sci 1993;34:19–30.

20. Zaied A, Bierschwal C, Elmore R, Youngquist R, Sharp A, Garverick H. Концентрация прогестерона в молоке как показатель для ранней диагностики стельности у молочных коров. Theriogenology 1979;12:3–11.

21. Sasser R, Crock J, Ruder-Montgomery C. Характеристики специфического для беременности белка B у крупного рогатого скота. J Reprod Fert Suppl 1989;37:109–113.

22. Xie S, Low B, Nagel R и др. Идентификация основных специфических для беременности антигенов крупного рогатого скота и овец как неактивных представителей семейства аспартатных протеиназ. Proc Natl Acad Sci USA 1991;88:10247–10251.

23. Sasser R, Ruder C, Ivani K, Butler J, Hamilton W. Выявление стельности с помощью радиоиммунного анализа нового специфического для беременности белка в сыворотке крови коров и динамика его концентрации в сыворотке в период стельности. Biol Reprod 1986;35:936–942.

24. Howard J, Gabor G, Gray T и др. BioPRYN — анализ крови для контроля воспроизводства и стельности крупного рогатого скота. В: Труды ежегодного собрания Западного отделения Американского общества зоотехнии , т. 58. Шампейн, Иллинойс: Американское общество зоотехнии, 2007, с. 295–298.

25. Sousa N, Ayad A, Beckers J, Gajewski Z. Гликопротеины, ассоциированные с беременностью (PAG), как маркеры беременности у жвачных. J Physiol Pharmacol 2006;57(доп. 8):153–171.

26. Romano J, Larson J. Точность теста на специфический для беременности белок B при ранней диагностике стельности у молочного крупного рогатого скота. Theriogenology 2010;74:932–939.

27. Silva E, Sterry R, Kolb D и др. Точность иммуноферментного анализа на гликопротеины, ассоциированные с беременностью, для определения стельности у лактирующих молочных коров через двадцать семь дней после искусственного осеменения в заданные сроки. J Dairy Sci 2007;90:4612–4622.

28. Kiracofe G, Wright J, Schalles R, Ruder C, Parish S, Sasser R. Специфический для беременности белок B в сыворотке крови мясных коров после отёла. J Anim Sci 1993;71:2199–2205.

29. Morton H. Фактор ранней беременности (EPF): связующее звено между оплодотворением и иммуномодуляцией. Aust J Biol Sci 1984;37:393–407.

30. Morton H, Nancarrow C, Scaramuzzi R, Evison B, Clunie G. Выявление ранней беременности у овец с помощью теста ингибирования розеткообразования. J Reprod Fertil 1979;56:75–80.

31. Nancarrow C, Wallace A, Grewal A. Фактор ранней беременности у овец и крупного рогатого скота. J Reprod Fert Suppl 1981;30:191–199.

32. Whisnant C, Pagels L, Daves M. Разбор случая: эффективность коммерческого теста на фактор раннего зачатия при применении у крупного рогатого скота. Prof Anim Sci 2001;17:51–53.

33. Ambrose D, Radke B, Pitney P, Goonewardene L. Оценка иммунохроматографического теста на фактор раннего зачатия для выявления нестельных животных среди молочного крупного рогатого скота. Can Vet J 2007;48:831–835.

34. Cordoba M, Sartori R, Fricke P. Оценка коммерчески доступного теста на фактор раннего зачатия (ECF) для определения стельности у молочного крупного рогатого скота. J Dairy Sci 2001;84:1884–1889.

35. DesCôteaux L, Carrière P, Bigras-Poulin M. Оценка тест-полоски на фактор раннего зачатия (ECF™) у молочных коров в период между 11-м и 15-м днями после осеменения. Bov Pract 2000;34:87–91.

36. Gandy B, Tucker W, Ryan P и др. Оценка теста на фактор раннего зачатия (ECF™) для выявления нестельных животных среди молочного крупного рогатого скота. Theriogenology 2001;56:637–647.

37. Bazer F, Spencer T, Ott, T. Интерферон тау: новый сигнал распознавания беременности. Am J Reprod Immunol 1997;37:412–420.

38. Green J, Okamura C, Poock S, Lucy M. Измерение экспрессии генов, стимулируемых интерфероном тау (IFN-τ), в лейкоцитах крови для диагностики стельности молочного крупного рогатого скота в течение 18–20 дней после осеменения. Anim Reprod Sci 2010;121:24–33.

39. Austin K, Ward S, Teixeira M, Dean V, Moore D, Hansen T. Убиквитин-перекрёстно-реактивный белок выделяется маткой коровы