Воспроизводство крупного рогатого скота

Как развивалось применение PGF2α

Научные публикации показали: 1) что человеческая матка либо сокращалась, либо расслаблялась при закапывании свежей спермы; 2) сильное стимулирующее действие на гладкие мышцы оказывает семенная жидкость человека, обезьяны, барана и козла, а также экстракты везикулярных желез (семенных пузырьков) барана; и 3) липидные экстракты везикулярных желез барана, фракция, содержащая жирорастворимые кислоты, вызывали сильную стимуляцию гладких мышц.^40-42 Активный фактор получил название «простагландин». Об исследованиях простагландина не было известно вплоть до 1960-х годов, когда ученые Каролинского института (Стокгольм, Швеция) и The Upjohn Company начали сотрудничать, чтобы произвести достаточное его количество для исследований. Вопрос, заданный J. Babcock во время встречи в Brook Lodge, положил начало исследованию лютеолитического действия простагландинов.⁴³

Сообщалось, что PGF2α обладает лютеолитическим действием у крупного рогатого скота.^44–46 Lauderdale сообщил, что телки, которым вводили подкожно 30 мг трометаминовой соли PGF2α, приходили в охоту через 2–4 дня при инъекции между 6 и 9 днями и 13 и 16 днями, но не при инъекции во 2-4 дни полового цикла. Команда Liehr сообщила, что 6 мг трометаминовой соли PGF2α, введенные в ипсилатеральный рог матки в "отзывчивые" дни эстрального цикла (дни, когда есть ЖТ) , привели к возвращению в охоту через 2,4 ± 0,5 дня, а группа Rowsonа сообщила, что аналог PGF2α, клопростенол, оказывал лютеолитическое действие у крупного рогатого скота, и у коров течка наступила примерно через 3 дня.

Годом позднее сообщалось, что после внутриматочного введения 5 мг трометаминовой соли PGF2α в ипсилатеральный рог, сывороточный P4 уменьшился через 12 часов, диаметр ЖТ уменьшился за 24 часа, а интервалы до охоты, пика ЛГ и овуляции составили 72±5, 71±4 и 95±5 часов соответственно и что последующий эстральный цикл имел нормальную продолжительность (21±3 дня).⁴⁷ Введение 1,5 или 2,0 мг PGF2α в ипсилатеральный рог матки 34 мясным коровам однократно между 6 и 15 днями полового цикла приводило к приходу в охоту 74% животных через 60–80 часов после PGF2α и оплодотворяемости в 52% после ИО при обнаружении охоты. Если 400 мкг эстрадиола-17β вводили внутримышечно через 48 часов после PGF2α, у 69% была течка через 60–80 часов после PGF2α, при этом процент зачатия по выявленной охоте составил 69%.⁴⁸ Команда Lauderdalа исследовала фертильность коров из четырех локаций в трех штатах после внутримышечной инъекции 30 мг соли трометамина PGF2α. Коров пальпировали, и те, у кого было ЖТ, были случайным образом распределены на группы: контрольную, осемененную по выявленной охоте в течение 18-25 дней (n=153), обработанную PGF2α с ИО по охоте, выявленной в течение 7 дней после инъекции (n=119), и обработанную PGF2α с ИО через 72 и 90 часов после инъекции (n=120). Выявляемость эструса составила 80, 58 и 72%, а PR - 42, 30 и 40% для трех групп соответственно.⁴⁹

Команда Peters синхронизировала охоту у мясных коров с помощью 25 мг PGF2α, вводимого внутримышечно один или два раза с 12-дневным интервалом, либо совместно с 400 мкг бензоата эстрадиола (EB), вводимого внутримышечно через 48 часов после PGF2α, либо без него. При выявлении охоты коров искусственно осеменяли. Процент животных, обнаруженных в эструсе через 56–86 часов после введения PGF2α, составил 72% для не получавших EB (n=333) и 90% для обработанных EB (n=272); коэффициент отела по этим ИО составил 34 и 42% для обеих групп.⁵⁰

Группа Лодердейла описала дозозависимую реакцию на PGF2α при синхронизации течки у крупного рогатого скота. Эффективная доза для регресса ЖТ, приводящего к началу охоты, была определена в исследовании зависимости реакции от дозировки препарата с участием девяти стад и 1215 голов молочных коров и телок; установленная доза составляла 25 мг PGF2α, вводимого внутримышечно⁵¹ , и составлено несколько программ практического использования PGF2α для синхронизации течки у крупного рогатого скота.⁵²

В самых ранних программах коровам дважды вводили PGF2α с интервалом 10–12 дней в попытке синхронизировать всех животных, потому что в течение 0–5 дней эстрального цикла они не реагировали на лютеолитическую дозу PGF2α. Исследование эффективности было проведено с участием 24 стад и 1844 голов крупного рогатого скота. Контрольная группа подвергалась искусственному осеменению при выявлении охоты в течение 24 дней (контроль); коровам в опытной группе внутримышечно вводили 25 мг PGF2α с интервалом 10–12 дней и искусственно осеменяли либо при выявлении охоты в течение 5 дней после второго PGF2α (PGF2α ИО по охоте), либо через 80 часов после второго PGF2α (PGF2α TAI). Процент коров в охоте составил 66% для контрольной группы и 47% для группы PGF2α ИО, 81% для контрольной группы телок и 66% для группы телок PGF2α ИО. Индекс зачатия составил 61% для контроля и 61% для группы PGF2α ИО у коров, 58% для контрольной группы и 55% для группы PGF2α ИО у телок. PR составил 48, 34 и 35% для соответствующих групп коров и 53, 38 и 36% для соответствующих групп телок.

PGF2α (стерильный раствор Люталайз) был одобрен FDA CVM для синхронизации течки крупного рогатого скота в программах с двойной инъекцией с интервалом 11–14 дней (1979 г.) и однократной инъекцией (1981).⁵³

Впоследствии были одобрены дженерики и аналоги Lutalyse® (Pfizer, Нью-Йорк) (ProstaMate^тм, Teva, Сент-Джозеф, штат Миссури; Estrumate^тм, Intervet / Schering-Plough, Миллсборо, штат Делавэр; In Synch^тм, Pro Labs, Сент-Джозеф, штат Миссури, и EstroPLAN^тм, Pfizer).

Как развивалось применение GnRH

Публикации Kittock и др.,⁵⁴Mauer и Rippel,⁵⁵и Zolman и др.⁵⁶ документально подтвердили, что гонадотропин-рилизинг-гормон (GnRH) высвобождает ЛГ у крупного рогатого скота. Kaltenbach и др.⁵⁷ сообщили, что как интракаротидные (введение в сонную артерию) , так и внутримышечные инъекции ГнРГ высвобождали как ЛГ, так и фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) у крупного рогатого скота. Кроме того, эти авторы сообщили, что у телок, получавших SMB (Syncro-Mate-B® - прогестероновый имплант) , наблюдался всплеск ЛГ, охота, и овуляция в ответ на введение 250 мкг GnRH внутримышечно через 24 или 36 часов после удаления имплантата.

Имеются документальные свидетельства того, что крупные или доминантные (или и те, и другие) фолликулы на яичниках крс либо овулируют, либо продолжают регрессировать посредством атрезии в ответ на экзогенный гонадолиберин.^58–62 Когда гонадолиберин является компонентом протоколов синхронизации охоты и управления воспроизводством, для успешного "обнуления" фолликулов и управления овуляцией имеет значение время (день эстрального цикла относительно стадии доминирования фолликулов) инъекции гонадолиберина, что измеряется приемлемым процентом оплодотворения, особенно когда используется метод TAI.

Препарат ГнРГ Cystorelin® был одобрен FDA CVM для лечения фолликулярных кист яичников у крупного рогатого скота в 1986 году.⁶³ Впоследствии были одобрены дженерики Cystorelin® (Merial, Афины, Джорджия) (Factry^тм, Форт-Додж, штат Айова; Fertagyl^тм, Intervet/ ScheringPlough; и OvaCyst^тм, Teva).

Развитие трансректальной ультрасонографии для выявления фолликулярных волн яичников

В серии статей сообщалось, что трансректальная ультразвуковая визуализация позволяет проводить неинвазивный мониторинг набора (рекрутинга) , отбора, доминирования и атрезии яичниковых фолликулов, овуляции и регрессии ЖТ.^64–67 Авторы определили, что у крупного рогатого скота наблюдается две или три фолликулярных волны в каждом эстральном цикле.

Ультрасонография имеет важное значение для понимания стадии развития фолликула яичника по дню эстрального цикла и чувствительности фолликула к ГнРГ. Эта информация и УЗИ внесли значительный вклад в понимание того, что время введения ГнРГ относительно дня эстрального цикла и стадии доминирования фолликулов имеет решающее значение для обновления фолликулов и управления овуляцией и, следовательно, для достижения приемлемых показателей оплодотворяемости, особенно когда используется осеменение по фиксированному времени (TAI) . Понимание рекрутирования, отбора, доминирования и атрезии фолликулов яичников дало понимание того, почему протоколы эстральной синхронизации, основанные на прогестагене и PGF2α, приводили проявлению охоты в течение 4–6 дней, и к различиям в оплодотворяемости по TAI. Протоколы синхронизации охоты, основанные на прогестагене и PGF2α, контролируют продолжительность жизни ЖТ, но не контролируют фолликулы яичников. Контроль каждого из этих звеньев важен для минимизации отклонений в наступлении охоты и достижения приемлемой оплодотворяемости по TAI.

Использование прогестерона / прогестагенов и PGF2 α

Компания Roche⁶⁸ исследовала синхронизацию охоты и осеменения у молочного и мясного скота с использованием спиралей Silastic, пропитанных P4 (прогестерон) , обернутых вокруг стержня из нержавеющей стали и введенных во влагалище (интравагинальное устройство, высвобождающее P4, PRID) на 12 дней плюс внутримышечная инъекция 5 мг EB (бензоат эстрадиола) и 50 мг P4 в кукурузном масле во время введения PRID. Контрольная группа была искусственно осеменена во время охоты, а коровы с PRID также были искусственно осеменены во время охоты, выявленной в течение 2-6 дней после удаления PRID. Синхронность охоты составила 86% у молочных коров (n = 159) и 81% у молочных телок (n = 253). Коэффициенты отела (процент отелившихся) по первому искусственному осеменению для контрольных животных и животных, осемененных по синхронизированной с PRID охотой составили 49 и 45% для молочных коров и 45 и 53% для молочных телок. Во втором исследовании мясных коров разделили на группы: контрольную с ИО по естественной охоте (n = 14), PRID с ИО по выявленной синхронизированной охоте (n = 16), PRID с ИО через 48 часов после удаления PRID (n = 14) и PRID плюс 100 мкг GnRH через 30 часов с ИО через 48 часов после удаления PRID (n = 23). PR составил 71, 69, 21 и 52% соответственно. В третьем исследовании мясные телки были разделены на контрольную группу с ИО по естественной охоте (n = 24), PRID с ИО через 56 часов после удаления PRID (n = 26), PRID с ИО через 74 часа после удаления PRID (n = 25) и PRID с ИО через 56 и 74 часа после удаления PRID (n = 25). PR составил 58, 65, 46 и 68% соответственно. Smith и др.⁶⁹ исследовали результаты синхронизации охоты и осеменения телок голштинской породы с использованием PRID плюс PGF2α. В этом исследовании, в отличие от предыдущего исследования, импланты PRID применялись в течение 6 или 7 дней, и на 6-й день вводили внутримышечно 25 мг PGF2α. Телок разделили на группы: контрольную группу с ИО по естественной охоте в течение 25 дней (n = 79); PRID в течение 6 дней с ИО через 1–5 дней после удаления PRID (n = 80) и PRID в течение 7 дней с ИО через 1–5 дней после удаления PRID (n = 83). В охоте выявлено 97, 99 и 99% животных соответственно. PR (здесь это оплодотворяемость) составил 72, 82 и 73% соответственно. Во втором исследовании эстральную синхронизацию исследовали при двойной инъекции 25 мг PGF2α с интервалом в 11 дней. Коров разделили на группы: контрольную с ИО по охоте, выявленной в течение 25 дней (n = 91); группу, которой вводили 25 мг PGF2α дважды через 11 дней с TAI (ИО по фиксир.времени) через 80 часов (n = 90), и группу с установленным в течение 7 дней PRID и TAI через 84 часа (n = 93). Частота выявления эструса составила 93, 84 и 94% соответственно. PR составил 73, 52 и 66% соответственно.

Эти данные документально подтверждают эффективность синхронизации эструса при использовании только PRID плюс PGF2α или PGF2α, но PR выше при использовании PRID плюс PGF2α по сравнению с одним PGF2α.

Moody и соавт.⁷⁰ синхронизировали охоту, скармливая 0,5 мг MGA ежедневно телкам в течение 6 дней (MGA6, n = 32) или 7 дней (MGA7, n = 31), и вводили 25 мг PGF2α на 6 день коровам каждой группы; контрольная группа (n = 33) и животные, получавшие MGA, были искусственно осеменены при обнаружении эструса. Уровень зачатия при первом осеменении составил 58% (контрольная группа), 44% (MGA6) и 61% (MGA7). PR составил 18, 25 и 42% для соответствующих групп, осемененных в течение 5 дней и 61, 47 и 65% для соответствующих групп, осемененных в течение 19 дней.

Lucy и др.⁷¹ опубликовали результаты масштабного полевого испытания, посвященного изучению синхронизации эструса с использованием интравагинального импланта, высвобождающего P4, содержащего 1,38 г P4 (контролируемое внутреннее высвобождающее лекарство устройство, CIDR), введенного на 7 дней плюс 25 мг PGF2α на 6-й день. Коров искусственно осеменяли по охоте, выявленной в течение 31 дня для группы контроля и 3 дня для группы CIDR. Для контрольных коров и нормально циклирующих коров с CIDR частота выявления охоты составила 82 и 72%, частота оплодотворения составила 64 и 63%, а PR составил 58 и 46%. Для контрольных коров и нециклирующих в начале исследования коров с CIDR частота выявления охоты составила 67 и 45%, частота оплодотворения - 58 и 57%, а PR - 42 и 26%. Для контрольных телок и циклирующих телок с CIDR выявляемость в охоте составила 87 и 80%, оплодотворяемость - 61 и 61%, а PR - 64 и 49%. Для контрольных телок и нециклирующих телок CIDR выявляемость в охоте составила 54 и 48%, оплодотворемость - 56 и 58%, а PR - 31 и 28%. Eazi-Breed CIDR® (CIDR®, Pfizer), специально предназначенный для использования с PGF2α для синхронизации течки у мясного скота и молочных телок, был одобрен FDA CVM в 1997 году.⁷²

Прогестагены, PGF2 α и GnRH

Приход животных в охоту можно заблокировать прогестагенами, синхронизируя охоту после удаления блока P4, но, как правило, фертильность снижается, когда коров искусственно осеменяют во время синхронизированной охоты. В наше время доступны коммерческие продукты, содержащие прогестагены. Как известно PGF2α будет регрессировать ЖТ у крупного рогатого скота, и были разработаны программы синхронизации эструса с использованием PGF2α, но его введение неэффективно, если коровы не циклируют в период лечения. PGF2α и его различные аналоги коммерчески доступны. ГнРГ можно использовать в протоколах синхронизации эструса и управления воспроизводством, чтобы обновить фолликулярную волну, вызвав овуляцию и образование ЖТ. Существуют многочисленные протоколы управления охотой и осеменением для мясного и молочного скота, которые включают прогестагены, PGF2α и GnRH в различных комбинациях. Протоколы осеменения с коэффициентами стельности по TAI порядка 55% и выше взяты из исследований по разведению коров Bos taurus; коровы Bos indicus показали не столь хороший результат.^73,74 Однако, Williams и др.⁷⁵ разработали протокол осеменения (GnRH плюс PGF2α в день введения CIDR с его установкой на 5 дней, PGF2α в день удаления CIDR, GnRH и TAI через 66 часов с оплодотворяемостью более 50%) у крупного рогатого скота с генетикой Bos indicus.

Итоги

Протоколы эстральной синхронизации и управления воспроизводством можно найти в ряде статей^76–78 , а специфические протоколы и сводные данные можно найти в Johnson.⁷⁹ Кроме того, обновленные протоколы управления воспроизводством мясного скота ежегодно публикуются в каждом из справочников мясных быков-производителей AI Company, а протоколы для молочного скота теперь доступны в Совете по воспроизводству молочного скота (Dairy Cattle Reproduction Council). Обратите внимание, что главы 31, 32 и 33 охватывают определение течки, искусственное осеменение и фармакологический контроль эстрального цикла. Основная цель этой главы заключалась в том, чтобы представить историческую перспективу достижений в этой области.

Выводы

Обнародованные исследования привели к прикладным исследованиям, которые привели к появлению продуктов для синхронизации эструса и управления воспроизводством крупного рогатого скота, доступных сегодня. Такие исследования внесли значительный и положительный вклад в животноводство и общество. Протоколы половой синхронизации и управления разведением крупного рогатого скота расширяют использование ИО, способствуя росту генетического потенциала к производству мяса и молока и необходимы для осуществления коммерческого эмбриотрансфера. Использование протоколов может повысить эффективность производства мяса и молока, способствуя как экономической жизнеспособности предприятия, так и положительному воздействию на окружающую среду. Рентабельность протоколов положительна для большинства мясных и молочных предприятий, и существуют протоколы для удовлетворения потребностей большинства мясных и молочных предприятий в управлении племенным производством. Протоколы основаны на биологии коровы, а гормоны, используемые в протоколах, одобрены FDA CVM и документально подтверждены как безопасные для животных и окружающей среды, эффективны, а продукты животного происхождения безопасны для употребления в пищу человеком.

Что касается потребителей, производители, которые используют эти протоколы, удовлетворяют потребности потребителей, предоставляя высококачественную говядину и молочные продукты по приемлемой цене, снижают производственное воздействие на окружающую среду за счет повышения эффективности производства, а используемые гормоны не имеют негативных последствий для благополучия животных.

Ссылки

1. Wiltbank J. Потребности в исследованиях воспроизводства мясного крупного рогатого скота. J Anim Sci 1970;31:755–762.

2. Wiltbank J. Программы управления стадом для повышения эффективности воспроизводства мясного крупного рогатого скота. J Anim Sci 1974;38:58–67.

3. Odde K. Обзор методов синхронизации течки у коров после отёла. J Anim Sci 1990;68:817–830.

4. Chenault J, Boucher J, Hafs H. Синхронизация течки у коров мясных пород и тёлок мясных и молочных пород с помощью внутривлагалищных вкладышей с прогестероном и простагландина F2α с применением или без применения гонадотропин-рилизинг-гормона. Prof Anim Sci 2003;19:116–123.

5. Kesler D. Синхронизация течки у тёлок. Prof Anim Sci 2003;19:96–108.

6. Kojima F. Половой цикл у крупного рогатого скота: физиология, эндокринология и фолликулярные волны. Prof Anim Sci 2003;19:83–95.

7. Lamb G, Dahlen C, Brown D. Ультразвуковое исследование репродуктивной системы для наблюдения за развитием структур яичников и плода, выживаемостью эмбрионов и двойнями у коров мясных пород. Prof Anim Sci 2003;19: 135–143.

8. Mapletoft R, Martinez M, Colazo M, Kastelic J. Применение внутривлагалищных устройств с контролируемым высвобождением препарата для регуляции воспроизводства крупного рогатого скота. J Anim Sci 2003;81(электронное приложение 2):E28–E36.

9. Patterson D, Kojima F, Smith M. Обзор методов синхронизации течки у ремонтных тёлок мясных пород и коров после отёла.J Anim Sci 2003;81(электронное приложение 2):E166–E177.

10. Patterson D, Kojima F, Smith M. Методы синхронизации половых циклов у коров мясных пород после отёла с помощью ацетата меленгестрола.Prof Anim Sci 2003;19:109–115.

11. Stevenson J, Johnson S, Milliken G. Частота послеродовой анэструсии у подсосных коров мясных пород: методы стимуляции течки, овуляции и зачатия.Prof Anim Sci 2003;19:124–131.

12. Trimberger G, Hansel W. Частота зачатия и функция яичников после регуляции течки инъекцией прогестерона у молочного скота.J Anim Sci 1955;14:224–232.

13. Nellor J, Cole H. Гормональная регуляция течки и овуляции у тёлок мясных пород.J Anim Sci 1956;15:650–661.

14. Duncan G, Ericsson R, Zimbelman R. Механизмы регуляции функции яичников: материалы второго семинара Brook Lodge по проблемам репродуктивной биологии.J Reprod Fertil Suppl 1966;1:1–136.

15. Hansel W, Malven P, Black D. Регуляция полового цикла у крупного рогатого скота.J Anim Sci 1961; 20:621–625.

16. Zimbelman R. Определение минимальной эффективной дозы 6α-метил-17α-ацетоксипрогестерона для регуляции полового цикла у крупного рогатого скота.J Anim Sci 1963;22:1051–1058.

17. Hansel W, Donaldson L, Wagner W, Brunner M. Сравнение методов синхронизации полового цикла у мясного крупного рогатого скота в условиях откормочной площадки.J Anim Sci 1966;25:497– 503.

18. Upjohn: история Repromix^®, с. -1216. Компания TUCO Products Company,подразделение компании Upjohn Company, 1965, Каламазу, штат Мичиган.

19. Wiltbank J, Zimmerman D, Ingalls J, Rowden W. Применение прогестагенных соединений отдельно или в сочетании с эстрогеном для синхронизации течки.J Anim Sci 1965;24:990–994.

20. Wiltbank J, Shumway R, Parker W, Zimmerman D. Продолжительность течки, время овуляции и частота оплодотворения у тёлок мясных пород после синхронизации течки ацетофенидом дигидроксипрогестерона.J Anim Sci 1967;26:764–767.

21. Wiltbank J, Sturges J, Wideman D, LeFever D, Faulkner L. Регуляция течки и овуляции у крупного рогатого скота с помощью подкожных имплантатов и эстрогенов.J Anim Sci 1971;33:600–606.

22. Spitzer J, Miksch E, Wiltbank J. Синхронизация после применения норгестомета и 5 или 6 mg EV.J Anim Sci 1976;43:305 (аннотация).

23. Spitzer J, Jones D, Miksch E, Wiltbank J. Синхронизация течки у мясного крупного рогатого скота. III. Полевое исследование на тёлках с применением имплантата с норгестометом и инъекций норгестомета и валерата эстрадиола. Theriogenology 1978;10:223–229.

24. Miksch E, LeFever D, Mukembo G, Spitzer J, Wiltbank J. Синхронизация течки у мясного крупного рогатого скота. II. Влияние инъекции норгестомета и эстрогена в сочетании с имплантатом с норгестометом у тёлок и коров. Theriogenology 1978;10:201–221.

25. Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств. Syncro-Mate-BR.Федеральный реестр 47 FR 55477, декабрь 10, 1982.

26. Zimbelman R, Smith L. Контроль овуляции у крупного рогатого скота с помощью меленгестрола. I. Влияние дозы и способа введения. J Reprod Fertil 1966;11:185–191.

27. Zimbelman R, Smith L. Контроль овуляции у крупного рогатого скота с помощью меленгестрола. II. Влияние на размер и активность фолликулов. J Reprod Fertil 1966;11:193–201.

28. Bloss R, Northam J, Smith L, Zimbelman R. Влияние перорального применения ацетата меленгестрола на продуктивность крупного рогатого скота на откорме. J Anim Sci 1966;25:1048–1053.

29. Imwalle D, Fernandez D, Schillo K. Ацетат меленгестрола подавляет предовуляторный выброс лютеинизирующего гормона, проявление половой охоты и овуляцию у телок мясных пород. J Anim Sci 2002;80:1280–1284.

30. Lauderdale J. Применение MGA (ацетата меленгестрола) в животноводстве. В кн.: Meissonier E, Mitchell-Vigneron J (ред.) Анаболические препараты в животноводстве: аспекты общественного здравоохранения, аналитические методы и регулирование. Симпозиум, состоявшийся в Париже в феврале 15–17, 1983 . Париж: OIE, 1983.

31. Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США. MGA. Federal Register 33 FR 2602. Февраль 6, 1968.