1.2 6
A B C
1.0 5
0.8 4
0.6 3
0.4 2
0.2 1
0.0 0
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70
Возраст (недели)
8 недель 26 недель 32 недель 40 недель
8 недель 26 недель 32 недель 40 недель
ФСГ (нг/mL)
ЛГ
Тестостерон (нг/mL)
Рисунок 4.1 Средние концентрации ЛГ, ФСГ и тестостерона в сыворотке крови бычков в инфантильный (A), препубертатный (B) и пубертатный/постпубертатный (C) периоды. Данные для возраста от 2 до 6 недель адаптированы по результатам исследований бычков — помесей герефордской и шаролезской пород.15Данные для возраста от 10 до 70 недель получены на быках ангусской породы и помесях ангусской породы с шароле, получавших полноценное питание.16, 26, 27, 34Младенческий период продолжается от рождения примерно до 8 недель жизни. В этот период концентрации гонадотропинов и тестостерона низки, паренхима семенников представлена преимущественно интерстициальной тканью, семенные тяжи выстланы недифференцированными клетками Сертоли, а в их центре можно наблюдать гоноциты с крупными ядрами. Предпубертатный период характеризуется резким повышением концентраций гонадотропинов (ранним подъёмом уровня гонадотропинов) и медленным усилением секреции тестостерона. Он продолжается примерно с 10 до 26 недель жизни. В это время в семенных тяжах начинает формироваться просвет, а гоноциты мигрируют к базальной мембране и дифференцируются в сперматогонии. В пубертатный период концентрации гонадотропинов снижаются одновременно с быстрым повышением концентрации тестостерона; тогда же начинается фаза быстрого роста семенников. Образование просвета канальцев свидетельствует о дифференцировке клеток Сертоли и формировании функционального гематотестикулярного барьера. Это происходит до появления первичных сперматоцитов и сперматид примерно в возрасте 32 недель. По мере дальнейшего увеличения диаметра семенные канальцы занимают большую часть паренхимы семенников и примерно в возрасте 40 недель начинают вырабатывать зрелые сперматозоиды.
От рождения примерно до 2 месяцев большинство клеток интерстициальной ткани семенников составляют клетки, подобные мезенхимальным. В возрасте 1 месяца типичные клетки Лейдига составляют около 6% всех клеток между канальцами; часть из них находится на поздней стадии дегенерации и, вероятно, представляет собой остатки популяции фетальных клеток Лейдига. Дегенерирующие фетальные и вновь образовавшиеся клетки Лейдига сосуществуют до возраста 2 месяцев, после чего наблюдаются только клетки Лейдига, сформировавшиеся после рождения.7,8В младенческий период диаметр семенных канальцев составляет приблизительно 50 мкм; однако называть их канальцами не вполне правильно, поскольку на этом этапе
развития они представляют собой сплошные тяжи без просвета. От рождения примерно до 4 месяцев среди клеток внутри канальцев преобладают недифференцированные клетки Сертоли (или недифференцированные поддерживающие клетки). Число недифференцированных клеток Сертоли остаётся постоянным до возраста 1 месяца, но их размножение достигает максимума между 1 и 2 месяцами, а затем снижается примерно до возраста 4 месяцев. В младенческий период мембраны соседних недифференцированных клеток Сертоли образуют мало взаимных впячиваний и не имеют специализированных межклеточных соединений.9,10При рождении популяция половых клеток состоит исключительно из гоноцитов (или пресперматогоний). Гоноциты обычно расположены в центре и имеют крупное ядро (около 12 мкм в
диаметре) с хорошо развитым ядрышком. Размножение гоноцитов медленно возобновляется в возрасте между 1 и 2 месяцами.9,11
Допубертатный период
Допубертатный период характеризуется временным усилением секреции гонадотропинов — так называемым ранним подъёмом уровня гонадотропинов. Этот подъём — важнейшее событие в половом развитии бычков. Он не только связан со значительными изменениями клеточного состава семенников, начальным усилением секреции тестостерона и сроками наступления половой зрелости, но и оказывает длительное влияние на рост семенников и выработку сперматозоидов. Этот период продолжается примерно с 2 до 6 месяцев жизни у бычков породы Bos taurus.
Ранний подъём уровня гонадотропинов обусловлен усилением импульсной секреции ГнРГ, о чём свидетельствует резкое увеличение частоты импульсов секреции ЛГ (рисунок 4.2). У бычков также наблюдались импульсные выбросы фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), но они выражены значительно слабее, чем выбросы ЛГ. Число импульсов секреции ЛГ увеличивается с менее чем одного в сутки в возрасте 1 месяца примерно до 12–16 в сутки (одного или
более импульсов каждые 2 часов) примерно к 4 месяцам жизни. Данные об изменении амплитуды импульсов в этот период расходятся: она может уменьшаться, оставаться неизменной или увеличиваться.1,12–16 Участки связывания ЛГ в интерстициальной ткани семенников обнаружены у бычков при рождении и в возрасте 4 месяцев. Импульсная секреция ЛГ необходима для пролиферации и дифференцировки клеток Лейдига, а также для поддержания их полностью дифференцированной структуры и функции.17 Мезенхимоподобные клетки в семенниках прекращают пролиферировать примерно в возрасте 4 месяцев и начинают дифференцироваться в сократительные миофибробласты и клетки Лейдига. С 4 до 7 месяцев жизни в непосредственной близости друг от друга наблюдаются дифференцирующиеся, делящиеся и дегенерирующие клетки Лейдига. Число и масса клеток Лейдига в расчёте на один семенник увеличиваются с возраста 1 месяца (соответственно 0.42 млрд и 0.15 g/семенник) до возраста 7 месяцев (соответственно 6 млрд и 5.8 g/семенник), но после этого возраста митоз наблюдается редко.7,8
Характерный пульсирующий характер секреции ЛГ важен для выработки тестостерона, поскольку постоянное воздействие ЛГ на клетки Лейдига снижает их способность к синтезу стероидных гормонов вследствие уменьшения числа рецепторов ЛГ.18
10 нед. 14 нед.
4.0 4.0
3.5 3.5
3.0 3.0
2.5 2.5
2.0 2.0
1.5 1.5
1.0 1.0
0.5 0.5
0.0 0.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
18 нед. 22 нед.
4.0 4.0
3.5 3.5
3.0 3.0
2.5 2.5
2.0 2.0
1.5 1.5
1.0 1.0
0.5 0.5
0.0 0.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
26 нед. 30 нед.
4.0 4.0
3.5 3.5
3.0 3.0
2.5 2.5
2.0 2.0
1.5 1.5
1.0 1.0
0.5 0.5
0.0 0.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Часы Часы
ЛГ (нг/mL) ЛГ (нг/mL)
ЛГ (нг/mL) ЛГ (нг/mL)
ЛГ (нг/mL)
ЛГ (нг/mL)
Рисунок 4.2 Концентрация ЛГ в сыворотке крови бычков ангусской породы и помесей ангусской и шаролезской пород в возрасте от 10 до 30 недель. Графики хорошо отражают среднюю частоту и амплитуду импульсов, наблюдавшихся у бычков при достаточном кормлении.16, 26, 27
Начало синтеза стероидных гормонов клетками Лейдига характеризуется усилением секреции андростендиона. По мере созревания клеток его секреция снижается и начинается секреция тестостерона. В течение первых 3–4 месяцев жизни концентрация тестостерона низка, а его секреция не обязательно сопровождает импульсы ЛГ. После этого возраста за импульсами ЛГ следуют импульсы тестостерона, и его средняя концентрация начинает повышаться. Число импульсов тестостерона возрастает с 0.3–2.3 за 24 часов в возрасте 1–4 месяцев до 7.5–9 за 24 часов в возрасте 5 месяцев.19–22
Решающая роль раннего повышения уровня гонадотропинов, особенно характера секреции ЛГ, в регуляции полового развития бычков была продемонстрирована в ряде исследований с использованием различных подходов. Длительное введение агониста ГнРГ телятам в возрасте 1.5–3.5 месяцев снижало частоту и амплитуду импульсов, а также средние концентрации ЛГ и ФСГ в возрасте 3 месяцев, сдвигало пик средней концентрации ЛГ с 5 на 6 месяцев и снижало концентрации ФСГ и тестостерона в возрасте от 3.5 до 4.5 месяцев. Эти гормональные изменения сопровождались задержкой полового созревания, снижением массы семенников и уменьшением числа половых клеток в поперечных
срезах семенных канальцев в возрасте 11.5 месяцев. Напротив, введение ГнРГ каждые 2 часов в возрасте от 1 до 1.5–2 месяцев для имитации пульсирующей секреции повышало частоту импульсов и среднюю концентрацию ЛГ в период введения препарата. В возрасте 12 месяцев у этих бычков были больше окружность мошонки, масса семенников, диаметр семенных канальцев и число половых клеток и клеток Сертоли в поперечных срезах канальцев.23–25 Характер секреции ЛГ в предпубертатный период также связан с возрастом наступления половой зрелости у бычков, выращиваемых в сопоставимых группах. Это позволяет предположить, что именно через данный физиологический механизм наследственные факторы влияют на половое развитие. Исследования показали, что у рано созревающих бычков герефордской породы частота импульсов ЛГ примерно в возрасте 2.5–5 месяцев была выше, а средняя концентрация ЛГ начинала повышаться раньше и достигала более высокого максимума, чем у поздно созревающих бычков той же породы (возраст наступления половой зрелости — 9.5 и 11 месяцев соответственно).13,15
Дополнительным подтверждением решающей роли раннего повышения уровня гонадотропинов в половом развитии бычков служат исследования, показавшие, что кормление в предпубертатный период влияет на характер секреции ЛГ, возраст наступления половой зрелости и развитие семенников. В одном исследовании, проведённом в
Низкий уровень N: P < 0.0001
Средний уровень A: P < 0.0001
10 NA: P = 0.02
Высокий уровень
8 * b b
b
6
a
4
a a
2
0
10 14 18 22 26 44 48
Возраст (недели)
Низкий уровень
A: P < 0.0001
Средний уровень
12 NA: P < 0.0001
Высокий уровень
10
a
8
6 a
4
b
2
0
10 14 18 22 26 30 34 37 39 41 43 44 47 48 51 53 55 57 59 61 63 65 67 70
Возраст (недели)
Импульсы ЛГ/10 ч
Тестостерон (нг/mL)
Рисунок 4.3 Среднее число импульсов ЛГ и концентрация тестостерона в сыворотке крови (± стандартная ошибка среднего) у бычков ангусской породы и помесей ангусской и шаролезской пород при низком, среднем (контроль) или высоком уровне кормления в возрасте от 10 до 70 недель. N, A и N*A обозначают соответственно влияние уровня кормления, возраста и их взаимодействия. Надстрочные знаки указывают на различия (P < 0.05): a,b — различия между группами в пределах одного возраста; * — различия между возрастами в пределах одной группы. Бычки в группе с низким уровнем кормления достигали половой зрелости позже (321 дней), чем бычки в группах со средним и высоким уровнем кормления (299 и 288 дней соответственно). При этом у бычков в группе с высоким уровнем кормления масса обоих семенников в возрасте 70 недель была больше (655 g), чем у бычков в группах с низким и средним уровнем кормления (520 и 549 g). Адаптировано по Brito L, Barth A, Rawlings N и др. . Влияние питания в раннем возрасте и в околопубертатный период на концентрации метаболических гормонов, гонадотропинов и тестостерона в сыворотке крови, а также на половое развитие бычков. Domest Anim Endocrinol 2007;33:1–18. Публикуется с разрешения Elsevier.
