Воспроизводство крупного рогатого скота

Name: Воспроизводство крупного рогатого скота
Author: Ричард М. Хоппер (редактор)

Ричард М. Хоппер (редактор) · Год не указан · Зарубежная ·

Перевод оставшихся английских фрагментов выполняется. Часть текста пока на языке оригинала. Историческое издание: сведения приведены по источнику года.

#крупный рогатый скот #воспроизводство #ветеринария

Текст Тема Отступы Войти и скачать PDF ↓

Современные достижения в технологии

криоконсервации семени крс

За прошедшие годы появилось несколько достижений в области криобиологии, которые принесли огромную пользу индустрии ИО крупного рогатого скота. Они привели к разработке превосходных разбавителей спермы, стандартизированных оптимальных протоколов замораживания, прогнозированию оплодотворяющей способности сперматозоидов с помощью различных тестов на их жизнеспособность и лучшему пониманию патофизиологии повреждения сперматозоидов, связанного с криоконсервацией.

Современная потребность в борьбе с болезнями и отказе от применения биологических веществ животного происхождения в криозащитных средах привели к разработке разбавителей спермы на основе кокосового молока и соевого лецитина, которые, как было показано, обладают сходными с яичным желтком и обезжиренным молоком защитными свойствами. Было показано, что такие вещества, как синтетические липосомы⁶³ и нагруженные холестерином циклодекстрины⁶⁴ , обеспечивают лучшую защиту сперматозоидов во время криоконсервации и повышают выживаемость после размораживания. Также было исследовано добавление таких веществ, как антиоксиданты, к разбавителям спермы для ее защиты от активных форм кислорода и, в конечном итоге, от повреждений, связанных с перекисным окислением липидов. Куркумин (обладает антиоксидантными св-ми) , эритритол (сахарозаменитель)⁶⁵ и n-3 жирные кислоты в сочетании с α- токоферолом⁶⁶ показали многообещающие результаты касательно лучшей криовыживаемости сперматозоидов за счет изменения липидного состава мембран. Было показано, что добавление антиоксидантов, таких как метионин, карнитин и инозитол до начала процесса криоконсервации, предохраняет структуру ДНК от криоповреждений.⁶⁷

Недавние достижения в технологиях сублимационной сушки ( лиофилизации) сперматозоидов лошадей и последующее рождение живых жеребят от такого семени⁶⁸ открыли совершенно новую перспективу криоконсервации спермы. Хотя живых телят пока не поступало, лиофилизация бычьей спермы может предложить привлекательную альтернативу хранению спермы в жидком азоте. Поскольку лиофилизированная сперма может оплодотворять ооцит только с помощью таких процедур, как внутрицитоплазматическая инъекция спермы, и требует меньшего количества спермиев на дозу, количество доз, полученных на один эякулят, может буквально исчисляться сотнями тысяч. Лиофилизация спермы также может помочь преодолеть несколько недостатков, связанных с традиционным способом криоконсервации, таких как высокие затраты на техническое обслуживание, проблемы, связанные с транспортировкой замороженной спермы, а также случайные потери из-за неправильного контроля температуры.

Ссылки

Medeiros C, Forell F, Oliveira A, Rodrigues J. Современное состояние криоконсервации спермы: почему результаты не лучше? Theriogenology 2002;57:327–344.
Stewart D. Хранение сперматозоидов быка при низких температурах. Vet Rec 1951;63:65–66.
Bratton R, Foote R, Cruthers J. Предварительные результаты оценки оплодотворяющей способности замороженных сперматозоидов крупного рогатого скота. J Dairy Sci 1955;38:40–46.
Holt W. Основные аспекты хранения замороженной спермы. Anim Reprod Sci 2000;62:3–22.
Batellier F, Vidament M, Fauquant J и др. Достижения в технологии охлаждения спермы. Anim Reprod Sci 2001;68:181–190.
Watson P. Причины снижения оплодотворяющей способности криоконсервированной спермы. Anim Reprod Sci 2000;60:481–492.
Mullen S, Critser J. Научные основы криобиологии. Cancer Treat Res 2007;138:83–109.
Salamon S, Maxwell W. Хранение спермы баранов. Anim Reprod Sci 2000;62:77–111.
Hammerstedt R, Andrews J. Поддержание метаболизма при нормотермии. В кн.: Karow A, Critser JK (ред.) Банкирование репродуктивных тканей . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press, 1997, с. 136–166.
Gao D, Mazur P, Critser J. Основы криобиологии сперматозоидов млекопитающих. В кн.: Karow A, Critser JK (ред.) Банкирование репродуктивных тканей . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press, 1997, с. 263–327.
Isachenko E. Витрификация сперматозоидов млекопитающих без криопротекторов: от прежних практических трудностей к нынешним успехам. Reprod BioMed Online 2003;6:191–200.
White I. Липиды и поглощение кальция сперматозоидами в связи с холодовым шоком и сохранением спермы: обзор. Reprod Fertil Dev 1993;5:639–658.
Woelders H, Mathiijs A, Engel B. Влияние трегалозы, сахарозы, осмоляльности среды для замораживания и скорости охлаждения на жизнеспособность и целостность сперматозоидов быка после замораживания и оттаивания. Cryobiology 1997;35:93–105.
De Leeuw F, Colenbrander B, Verkleij A. Роль повреждения мембран при холодовом шоке и повреждении вследствие замораживания. Reprod Domest Anim 1991;1:95–104.
Bailey J, Buhr M. Криоконсервация изменяет поток Ca2⁺ через мембрану сперматозоидов быка. Can J Anim Sci 1994;74:45–52.
Concannon P, Battista M. Замораживание спермы собак и искусственное осеменение. В кн.: Kirk RW, Bonagura JD (ред.) Современная ветеринарная терапия X . Филадельфия: WB Saunders, 1989, с. 1247–1258.
Phillips P. Сохранение спермы быков. J Biol Chem 1939;130:415.
Dunn H, Bratton R, Collins W. Оплодотворяющая способность и подвижность сперматозоидов быка в разбавителях на основе цельного яйца с буферными добавками. J Dairy Sci 1950;33:434–437.
Shannon P, Curson B. Влияние содержания яичного желтка на оплодотворяющую способность разбавленной спермы быков при хранении при температуре окружающей среды. NZ J Agric Res 1983;26:187–189.
Barak Y, Amit A, Lessing J, Paz G, Hommonai Z, Yogev L. Повышение частоты оплодотворения в программе экстракорпорального оплодотворения при использовании сперматозоидов, обработанных яичным желтком. Fertil Steril 1992;58:197–198.
De Leeuw F, De Leeuw A, Den Daas J, Colenbrander B, Verkleij A. Влияние различных криопротекторов и мембраностабилизирующих соединений на целостность мембран сперматозоидов быка после охлаждения и замораживания. Cryobiology 1993;30:32–44.
Pickett B, Berndtson W. Принципы и методы замораживания сперматозоидов. В кн.: Salisbury GW, VanDemark NL, Lodge JR (ред.) Физиология размножения и искусственное осеменение крупного рогатого скота , 2-е изд. Сан-Франциско: WH Freeman, 1978, с. 494–554.
Smith R, Berndston W, Unal M, Picket B. Влияние процентного содержания яичного желтка при охлаждении и замораживании на выживаемость сперматозоидов быка. J Dairy Sci 1979;62:1297–1303.
Moussa M, Martinet V, Trimeche A, Tainturier D, Anton M. Липопротеины низкой плотности, выделенные из желтка куриных яиц простым методом: криопротекторное действие при замораживании и оттаивании спермы быков. Theriogenology 2002;57:1695–1706.
Amirat L, Tainturier D, Jeanneau L и др. Оплодотворяющая способность спермы быков in vitro после криоконсервации с использованием липопротеинов низкой плотности яичного желтка. Сравнение с коммерческим разбавителем на основе яичного желтка Optidyl. Theriogenology 2004;61:895–907.
Almquist J, Flipse R, Thacker D. Разбавители спермы быков. IV. Оплодотворяющая способность сперматозоидов быка в нагретом гомогенизированном и обезжиренном молоке. J Dairy Sci 1954;37:1303–1307.
Chen Y, Foote RH, Tobback C, Zhang L, Hough S. Выживаемость сперматозоидов быка при замораживании с разными скоростями и предварительном внесении центров кристаллизации в разбавителях на основе яичного желтка и триса и цельного молока. J Dairy Sci 1993;76:1028–1034.
Foote R. Оплодотворяющая способность спермы быков при высокой степени разбавления в разбавителях с трис-буфером. J Dairy Sci 1970;53:1475–1477.
Quinn P, Chow P, White I. Доказательства того, что фосфолипид защищает сперматозоиды барана от холодового шока, действуя на плазматическую мембрану. J Reprod Fertil 1980;60:403–407.
Foulkes J. Выделение липопротеинов из яичного желтка и их влияние на подвижность и целостность сперматозоидов быка. J Reprod Fertil 1977;49:277–284.

Graham J, Foote R. Влияние различных липидов, длины ацильной цепи жирных кислот и степени ненасыщенности на подвижность сперматозоидов быка после холодового шока и замораживания. Cryobiology 1987;24:42–52.
Vishwanath R, Shannon P, Curson B. Катионные экстракты яичного желтка и их влияние на подвижность, выживаемость и оплодотворяющую способность сперматозоидов быка. Anim Reprod Sci 1992;29:185–194.
Manjunath P, Nauc V, Bergeron A, Ménard M. Основные белки семенной плазмы быков связываются с фракцией липопротеинов низкой плотности желтка куриных яиц. Biol Reprod 2002;67:1250–1258.
Manjunath P. Новые представления о механизме защиты сперматозоидов компонентами разбавителей. Anim Reprod Sci 2012;9:809–815.
Singh V, Singh A, Kumar R, Atreja S. Разработка разбавителя на основе соевого молока для криоконсервации спермы крупного рогатого скота помеси каран-фриз. Cryo Letters 2013;34:52–61.
Ford W. Гликолиз и подвижность сперматозоидов: помогает ли ложка сахара жгутику двигаться? Hum Reprod Update 2006;12:269–274.
Nicolajsen H, Hvidt A. Фазовое поведение системы трегалоза–NaCl–вода. Cryobiology 1994;31:199–205.
Shin S, Lein D, Patten V, Ruhnke H. Новая комбинация антибиотиков для замороженной спермы быков: 1. Борьба с микоплазмами, уреаплазмами, Campylobacter fetus подвида venerealis и Haemophilus somnus . Theriogenology 1988;29:577–591.
Lorton S, Sullivan J, Bean B, Kaproth M, Kellgren H, Marshall C. Новая комбинация антибиотиков для замороженной спермы быков: 2. Оценка качества спермы . Theriogenology 1988;29:593–607.
González-Marín C, Roy R, López-Fernández C и др. Бактерии в сперме быков могут повышать степень фрагментации ДНК сперматозоидов: экспериментальное исследование динамики процесса. Anim Reprod Sci 2011;123:139–148.
Gonzalez-Marín C, Kjelland M, Roy R и др. Применение хинолонов в разбавителях спермы быков для уменьшения повреждения ДНК сперматозоидов. Am J Anim Vet Sci 2012;7:180–185.
Polge C, Smith A, Parkes A. Восстановление жизнеспособности сперматозоидов после витрификации и обезвоживания при низких температурах. Nature 1949;164:666.
Watson P. Изучение взаимодействия яичного желтка и сперматозоидов барана с помощью флуоресцентного зонда. J Reprod Fertil 1975;42:105–111.
Purdy P. Обзор криоконсервации спермы козлов. Small Ruminant Res 2006;63:215–225.
Amann R. Криоконсервация сперматозоидов. В кн.: Knobil E, Neill JD (ред.) Энциклопедия репродукции . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press, 1999, с. 773–783.
Kundu C, Chakraborty J, Dutta P, Bhattacharyya D, Ghosh A, Majumder G. Влияние декстранов на криоконсервацию сперматозоидов из хвоста придатка семенника козлов с использованием среды с определённым химическим составом. Reproduction 2002;123:907–913.
Jayendran R, Graham E. Оценка криозащитных соединений при криоконсервации сперматозоидов быков. Cryobiology 1980;17:458–464.
Forero-Gonzalez R, Celeghini E, Raphael C, Andrade A, Bressan F, Arruda R. Влияние различных методов замораживания и криозащитных веществ при криоконсервации спермы быков на плазматическую, акросомную и митохондриальную мембраны. Andrologia 2012;44:154–159.
Amann R, Pickett B. Принципы криоконсервации и обзор криоконсервации сперматозоидов жеребцов. J Equine Vet Sci 1987;7:145–173.
Watson P, Duncan A. Влияние концентрации солей и доли незамёрзшей воды на жизнеспособность сперматозоидов баранов при медленном замораживании. Cryobiology 1988;25:131–142.
Barbas J, Mascarenhas R. Криоконсервация сперматозоидов домашних животных. Cell and Tissue Banking 2009;10:49–62.
Hammerstedt R, Graham J, Nolan P. Криоконсервация сперматозоидов млекопитающих: что им приходится выдерживать. J Androl 1990;11:73–88.
Parkinson T, Whitfield C. Оптимизация условий замораживания сперматозоидов быков Theriogenology 1987;27:781–797.
Curry M. Криоконсервация сперматозоидов млекопитающих. В кн.: Day JG, Stacey G (ред.) Протоколы криоконсервации и сублимационной сушки , 2-е изд. Тотова, Нью-Джерси: Humana Press, 2007, с. 303–311.
Mann T. Биохимия спермы и мужского репродуктивного тракта , 2-е изд. Лондон: Methuen, 1964.
Parkinson T. Искусственное осеменение. В кн.: Noakes DE, Parkinson TJ, England GCW (ред.) Ветеринарная репродукция и акушерство , 9-е изд. Филадельфия: Saunders Elsevier, 2009, с. 765–806.
Martin I. Влияние охлаждения до 58 °C, хранения при 58 °C, концентрации глицерина, хлорида натрия, фруктозы и глицина на восстановление жизнеспособности сперматозоидов после глубокого замораживания. J Agric Sci 1965;64:425–432.
Mazur P. Кинетика потери воды клетками при температурах ниже нуля и вероятность внутриклеточного замерзания. J Gen Physiol 1963;47:347–369.
Mazur P, Leibo S, Chu E. Двухфакторная гипотеза повреждения при замораживании. Exp Cell Res 1972;71:345–355.
Woelders H, Chaveiro A. Теоретическое прогнозирование «оптимальных» программ замораживания. Cryobiology 2004;49:258–271.
Kumar S, Millar J, Watson P. Влияние скорости охлаждения на выживаемость сперматозоидов быка, барана и хряка при криоконсервации: сравнение двух аппаратов с регулируемой скоростью охлаждения. Cryobiology 2003;46:246–253.
Pegg D. История и принципы криоконсервации. Semin Reprod Med 2002;20:5–13.
Röpke T, Oldenhof H, Leiding C, Sieme H, Bollwein H, Wolkers W. Липосомы для криоконсервации спермы быков. Theriogenology 2011;76:1465–1472.
Purdy P, Graham J. Влияние циклодекстрина, насыщенного холестерином, на выживаемость сперматозоидов быка после криоконсервации. Cryobiology 2004;48:36–45.
Bucak MN, Başpınar N, Tuncer PB и др. Влияние куркумина и дитиоэритритола на сперму быков после замораживания и оттаивания. Andrologia 2012;44:102–109.
Nasiri AH, Towhidi A, Zeinoaldini S. Совместное влияние добавления DHA и α-токоферола при криоконсервации спермы быков на характеристики сперматозоидов и жирнокислотный состав. Andrologia 2012;44:550–555.
Bucak MN, Tuncer PB, Sarıözkan S и др. Влияние антиоксидантов на сперматозоиды быков после оттаивания и показатели окислительного стресса: антиоксиданты защищают целостность ДНК от повреждения при криоконсервации. Cryobiology 2010;61:248–253.
Choi Y, Varner D, Love C, Hartman D, Hinrichs K. Получение живых жеребят путём интрацитоплазматической инъекции лиофилизированных сперматозоидов и экстракта сперматозоидов у лошадей. Reproduction 2011;142:529–538.

Использование

сексированного семени

Ram Kasimanickam

Кафедра клинических ветеринарных наук, Колледж ветеринарной медицины, Университет штата Вашингтон, Пулман, штат Вашингтон, США

Введение

Гендерный отбор потомства имеет значительные преимущества для систем управления животноводством. Планирование пола потомства до зачатия - наиболее экономичное средство достижения желаемого результата. Использование отсортированной по полу спермы позволяет производить потомство мужского и женского пола, чтобы воспользоваться преимуществами связанных с полом и влияющих на пол признаков.¹ Для масштабного использования технология предварительного выбора пола должна быть эффективной, приводить к приемлемой фертильности, а также быть относительно недорогой и удобной.¹ У млекопитающих пол определяется гоносомами (половыми хромосомами) : комбинация ХХ хромосом определяет самку, а XY - самца. Поскольку X- и Y-хромосомы значительно различаются по длине, возможно различение популяций сперматозоидов, несущих X- и Y- хромосомы, из-за разницы в содержании у них ДНК. Были исследованы несколько методов разделения популяций сперматозоидов, несущих X- и Y-хромосомы. Единственный точный и потенциально экономически эффективный способ достижения гендерного отбора в настоящее время включает отделение сперматозоидов с X хромосомой от несущих Y- хромосому с помощью проточной цитометрии с последующим их использованием для искусственного оплодотворения (ИО) для племенного или товарного производства эмбрионов или экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) с последующей пересадкой эмбрионов.^2,3 С помощью этого метода можно получить популяции сперматозоидов с содержанием до 90% X или Y хромосом и в дальнейшем потомство с соответствующей долей особей желаемого пола. Ограничения технологии связаны с количеством сперматозоидов, необходимых для оплодотворения, сроками осеменения, индивидуальными различиями быков в сортировке сперматозоидов по полу и последующим производством потомства. По этой технологии каждый сперматозоид проверяется отдельно на предмет содержания ДНК, тем самым ограничивая количество отсортированных сперматозоидов с X или Y примерно до 5–6 миллионов сперматозоидов в час.²

Сортировка спермы по содержанию ДНК для выбора пола

Проточно-цитометрическое исследование сперматозоидов крупного рогатого скота с X- и Y-хромосомой (Bos taurus и Bos indicus) показало различие содержании ДНК. Разница в общем содержании ДНК между быками и коровами составляет примерно 4,2%.⁴ Эта разница в среднем содержании ДНК достаточна для обнаружения с помощью систем проточной цитометрии^5–7 (таблица 72.1) и последующей сортировки сперматозоидов, несущих X- и Y-хромосомы.

Процедура сортировки сперматозоидов по полу состоит из нескольких этапов. Вкратце, ДНК сперматозоидов количественно окрашивают Hoechst33342, а затем сперматозоиды направляют потоком перед лазерным лучом с определенной длиной волны.^3,8,9 Освещенные окрашенные сперматозоиды излучают очень яркую синюю флуоресценцию. Эта флуоресценция мгновенно измеряется с помощью фотоэлектронного умножителя перед которым сперматозоиды пропускаются по одному. Компьютер проводит быстрый анализа относительной флуоресценции популяций сперматозоидов X и Y, когда они проходят через прибор в жидком потоке. Для разделения струи на отдельные капли, многие из которых содержат сперматозоиды, используют кристаллический вибратор. Флуоресцентно окрашенные сперматозоиды сортируют по содержанию ДНК и помещают противоположные заряды на капли с X- и Y- сперматозоидами (рисунки 72.1 и 72.2). Капли падают мимо положительного и отрицательного электрических полей, и поскольку противоположные заряды притягиваются, капли разделяются на два потока и собираются в разные емкости. Третий поток незаряженных капель отбрасывается, так как в этих каплях есть сперматозоиды, которые нельзя точно определить по полу (более половины), нет сперматозоидов, реже два сперматозоида и мертвые сперматозоиды (выход мертвых сперматозоидов является ценным дополнительным преимуществом). Этот метод сортировки сперматозоидов известен как технология сексирования сперматозоидов Бельтсвилля.^3,8,9