Воспроизводство крупного рогатого скота

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Manjunath P. Новые представления о механизме защиты сперматозоидов компонентами разбавителей. Anim Reprod Sci 2012;9:809–815.

5. 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.

6. Ford W. Гликолиз и подвижность сперматозоидов: помогает ли ложка сахара жгутику двигаться? Hum Reprod Update 2006;12:269–274.

7. Nicolajsen H, Hvidt A. Фазовое поведение системы трегалоза–NaCl–вода. Cryobiology 1994;31:199–205.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Polge C, Smith A, Parkes A. Восстановление жизнеспособности сперматозоидов после витрификации и обезвоживания при низких температурах. Nature 1949;164:666.

13. Watson P. Изучение взаимодействия яичного желтка и сперматозоидов барана с помощью флуоресцентного зонда. J Reprod Fertil 1975;42:105–111.

14. Purdy P. Обзор криоконсервации спермы козлов. Small Ruminant Res 2006;63:215–225.

15. Amann R. Криоконсервация сперматозоидов. В кн.: Knobil E, Neill JD (ред.) Энциклопедия репродукции . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press, 1999, с. 773–783.

16. 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.

17. Jayendran R, Graham E. Оценка криозащитных соединений при криоконсервации сперматозоидов быков. Cryobiology 1980;17:458–464.

18. 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.

19. Amann R, Pickett B. Принципы криоконсервации и обзор криоконсервации сперматозоидов жеребцов. J Equine Vet Sci 1987;7:145–173.

20. Watson P, Duncan A. Влияние концентрации солей и доли незамёрзшей воды на жизнеспособность сперматозоидов баранов при медленном замораживании. Cryobiology 1988;25:131–142.

21. Barbas J, Mascarenhas R. Криоконсервация сперматозоидов домашних животных. Cell and Tissue Banking 2009;10:49–62.

22. Hammerstedt R, Graham J, Nolan P. Криоконсервация сперматозоидов млекопитающих: что им приходится выдерживать. J Androl 1990;11:73–88.

23. Parkinson T, Whitfield C. Оптимизация условий замораживания сперматозоидов быков Theriogenology 1987;27:781–797.

24. 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.

25. Mann T. Биохимия спермы и мужского репродуктивного тракта , 2-е изд. Лондон: Methuen, 1964.

26. 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.

27. 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.

28. Mazur P. Кинетика потери воды клетками при температурах ниже нуля и вероятность внутриклеточного замерзания. J Gen Physiol 1963;47:347–369.

29. Mazur P, Leibo S, Chu E. Двухфакторная гипотеза повреждения при замораживании. Exp Cell Res 1972;71:345–355.

30. Woelders H, Chaveiro A. Теоретическое прогнозирование «оптимальных» программ замораживания. Cryobiology 2004;49:258–271.

31. 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.

32. Pegg D. История и принципы криоконсервации. Semin Reprod Med 2002;20:5–13.

33. Röpke T, Oldenhof H, Leiding C, Sieme H, Bollwein H, Wolkers W. Липосомы для криоконсервации спермы быков. Theriogenology 2011;76:1465–1472.

34. Purdy P, Graham J. Влияние циклодекстрина, насыщенного холестерином, на выживаемость сперматозоидов быка после криоконсервации. Cryobiology 2004;48:36–45.

35. Bucak MN, Başpınar N, Tuncer PB и др. Влияние куркумина и дитиоэритритола на сперму быков после замораживания и оттаивания. Andrologia 2012;44:102–109.

36. 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.

37. 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.

38. 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

Таблица 72.1 Разница в среднем содержании ДНК (%) в сперматозоидах разных пород с X- и Y-хромосомами.

Голштинская 4.98
Джерсейская 4.24
Ангус 4.05
Герефорд 4.05
Брахман 3.73

Лазер
Цвет окрашивания капель
Электрическое поле + –
– +
Y-содержащие X-содержащие
спермии спермии
Мертвые/не сортируемые спермии
Детектор
Компьютер

Рис. 72.1 Схема проточной цитометрии для сортировки X- и Y-несущей спермы крупного рогатого скота.

Коммерциализация бычьего сексированного семени

Достижения в области сортировки сперматозоидов по признаку пола позволили включить ее в коммерческое управление воспроизводством. В настоящее время семя, выбранное по гендерному принципу, более применимо в крупномасштабном производстве в молочной промышленности, чем в мясной. Сперма, разделенная по полу будет способствовать повышению рентабельности молочного и мясного скотоводства несколькими способами. Ее можно использовать для получения потомства желаемого пола от определенного спаривания, чтобы воспользоваться различиями в ценности самцов и самок для конкретных маркетинговых целей. Молочные стада больше заинтересованы в производстве ремонтных телок, поскольку молочные бычки по своей природе менее ценны. Преимущества заключаются в выращивании большего количества ремонтных телок, что расширяет возможности для отбора и способствует более быстрому генетическому росту.¹⁰ Кроме того, это дает возможность для увеличения размера стада, продажи большего количества самок и одновременного увеличения надоев и снижения цен на молоко (последнее является преимуществом для потребителей).

Кроме того, как только потребность в ремонтных телках будет удовлетворена, производители молока смогут также использовать разделенную по полу сперму для получения кроссбредных быков от остального поголовья коров. Производители племенного скота получают доход от продажи генетически превосходных животных в дополнение к продаже молока. Их цель - максимизировать генетические качества племенного скота по экономически важным производственным признакам экономически эффективным способом. Сексированная сперма будет выгодна селекционерам племпредприятий, если она позволит им ускорить селекцию стада или снизит стоимость достижения генетических изменений. Для получения генетически высококлассных ремонтных телок с использованием сексированной спермы коммерческие молочные фермы должны сначала ранжировать своих коров в соответствии с предполагаемыми генетическими и экономическими достоинствами по значимым для молочного производства параметрам, а затем использовать семя, несущее Х-хромосомы от генетически превосходных быков для осеменения достаточного количества коров из высшей части ранжировочного списка для производства необходимого количества ремонтных телок. Выбирая только лучших коров для производства ремонтных телок, фермеры увеличивают давление отбора по значимым для молочного производства признакам. Обсуждались методы оценки экономического влияния через усиление селекционного давления среди коммерческого поголовья маток при использовании семени с увеличенной долей сперматозоидов, несущих Х-хромосому.¹¹ Сообщалось, что прогнозируемое влияние на ежегодный генетический прогресс технологии разделения по полу на 9% 12% или 15%¹³ выше по сравнению с осеменением традиционным семенем. Фермер, занимающийся промышленным мясным скотоводством, производит телят для последующей продажи на убой и для ремонта стада.