Воспроизводство крупного рогатого скота

Мертворождаемость

У телок, осемененных обычным семенем или спермой, отсортированной по полу частота мертворождения была одинаковой.^20,66 Кроме того, не было различий между породами в частоте мертворождений среди голштинских, джерсейских и датских красных телок, осемененных спермой от одних и тех же быков с сортировкой по полу или традиционной.⁶⁷ В другом исследовании сообщалось о более высокой частоте мертворождений после оплодотворения спермой, отсортированной по полу.⁶² Через 3 года использования сексированной спермы общий процент мертворождений не зависел от того, сексированная сперма или обычная (10,4 против 11,8%).²⁰ Мертворождение телят от разделенной по полу спермы (9,2%) аналогично или немного ниже, чем от традиционного семени. Тем не менее, частота мертворожденных телят мужского пола от спермы, отсортированной по полу (19,9%) намного выше, чем от обычной спермы (12,9%). Несмотря на то, что у нетелей, родивших бычков, процент мертворождений был выше, только 10% рожденных телят были самцами. Однако, это может стать проблемой, если необходимо более высокое соотношение полов в сторону самцов. Было высказано предположение, что повышенная частота мертворождений от сперматозоидов, несущих Y-хромосому, происходит из-за того, что эти сперматозоиды ошибочно идентифицируются как несущие X-хромосомы во время процесса сортировки из-за наличия анеуплоидии (большее или меньшее число хромосом в ядре клетки, чем должно быть в норме) , приводящей к большему содержанию ДНК и увеличению риска возникновения пороков развития.²⁰ В этом случае следует отметить, что когда при сортировке происходит целенаправленный отбор Y-несущих сперматозоидов, имеющих меньшую ДНК, то Y-несущие сперматозоиды с анеуплоидизмом и с большей ДНК не будут смешиваться с этой Y-несущей популяцией сперматозоидов, поскольку они просто не будут распознаны и отобраны. Следовательно, когда происходит отбор мужской спермы, частота мертворождений будет аналогична обычному семени.

Заключение

Несмотря на ключевые технологические разработки за более чем три десятилетия, большинство коммерческих предприятий, в которых используется отсортированная сперма, - это молочные стада. Исследования по улучшению технологии определения пола сперматозоидов были в основном сосредоточены на повышении пропускной способности образцов за счет увеличения скорости, с которой сперматозоиды поступают в сортировщик, и на улучшении разрешающей способности измерения, что привело к увеличению доли сперматозоидов, которые можно достоверно измерить и отсортировать. Хотя скорость сортировки значительно увеличилась, все еще остается потребность в индивидуальной оценке и сортировке сперматоцитов. Как следствие, использование более низких доз сперматозоидов для ИО привело к снижению фертильности (по сравнению с обычным семенем) и в значительной степени способствовало ограниченному коммерческому использованию этого продукта. Кроме того, более половины спермы выбрасывается. Недавнее внедрение некоторых улучшений сделало сортировку более эффективной и менее вредной для спермы. Модификация технологии безвредным методом сортировки имеет большие перспективы для увеличения продолжительности жизни и оплодотворяющей способности отсортированных сперматозоидов. С дальнейшим улучшением скорости и точности сортировки стоимость этого процесса будет снижена, особенно для ценных образцов. В будущем акцент может сместиться на другие аспекты общего процесса, такие как улучшение качества спермы после сортировки, чтобы уменьшить различия между быками и увеличить поставки спермы от быков с высоким спросом. Кроме того, важно, чтобы по мере роста коммерциализации собиралось больше данных о фертильности, эмбриональных потерях, мертворождении и здоровье телок. Такая информация поможет правильно оценить технологию для практического использования.

Заключительное слово

В наше время коммерческое применение разделенной по полу спермы у крупного рогатого скота, оленей и овец стало реальностью и приближается к такому же масштабу у некоторых других видов, в частности свиней, лошадей и собак. Консервация сексированной спермы также стала обычным явлением для животных зоопарков и других диких животных, некоторые из которых находятся под угрозой исчезновения.⁶⁸

Но есть один аспект, который оставался неизменным до недавнего времени и, возможно, вызывает наибольшее беспокойство, - это фертильность. Считалось, что у крупного рогатого скота и, возможно, у других видов фертильность разделенного по полу семени снижается примерно на 10% из-за неизвестного механизма, который, по-видимому, не может быть компенсирован увеличением количества сперматозоидов в дозе осеменения.⁶⁹ Sexing Technologies вложила значительные средства в исследования и разработки в области модификации обрабатывающих сред, а также в биохимическое изменение всего процесса сортировки (Vish Vishwanath и Juan Moreno, личное сообщение). Недавно завершенные Select Sires испытания указывают на значительное увеличение фертильности, что сократило разрыв между обычной спермой и спермой, разделенной по полу, до 3-5%. Не исключено, что этот разрыв можно еще больше сократить, тем самым сделав сексированную сперму почти столь же фертильной, как и традиционная сперма. Некоторые отчеты действительно показывают, что у овец разделенная по полу сперма превосходит обычную сперму с точки зрения фертильности.⁵⁴ Причины этого разнообразны, но процесс сортировки действительно удаляет много мертвых и поврежденных сперматозоидов, и если условия правильные и время осеменения точно совпадает с овуляцией, то есть реальная возможность улучшить фертильность.

Ссылки

1. Foote R, Miller P. Что может означать регулирование соотношения полов в животном мире? В кн.: Kiddy CA, Hafs HD (ред.) Соотношение полов при рождении: перспективы регулирования . Шампейн, штат Иллинойс: Американское общество зоотехнии, 1971, с. 1–9.

2. Johnson L, Welch G. Предварительный выбор пола: высокоскоростная сортировка сперматозоидов с X- и Y-хромосомами методом проточной цитометрии для достижения максимальной эффективности. Theriogenology 1999;52:1134–1323.

3. Johnson L. Определение пола сперматозоидов млекопитающих для получения потомства: современное состояние технологии. Anim Reprod Sci 2000;60–61:93–107.

4. Moruzzi J. Выбор вида млекопитающих для определения сперматозоидов, несущих X- и Y-хромосомы. J Reprod Fertil 1979;57:319–323.

5. Garner D, Gledhill B, Pinkel D и др. Количественное определение сперматозоидов домашних животных, несущих X- и Y-хромосомы, методом проточной цитометрии. Biol Reprod 1983;28:312–321.

6. Garner D. Сортировка сперматозоидов млекопитающих по полу: от концепции до применения в животноводстве. J Androl 2001;22:519–526.

7. Garner D. Определение пола сперматозоидов млекопитающих методом проточной цитометрии. Theriogenology 2006;65:943–957.

8. Johnson L, Flook J, Look M. Проточная цитометрия сперматозоидов, несущих X- и Y-хромосомы, по содержанию ДНК с использованием усовершенствованного метода подготовки и окрашивания красителем Hoechst 33342. Gamete Res 1987;17:203–212.

9. Johnson L, Welch G, Rens W. Белтсвиллская технология сортировки сперматозоидов по полу: высокоскоростная сортировка повышает выход сперматозоидов для оплодотворения in vitro и искусственного осеменения. J Anim Sci 1999;77 (прил. 2):213–220.

1. Weigel K, Barlass K. Результаты опроса производителей о скрещивании пород на молочных фермах США. J Dairy Sci 2003;86:4148–4154.

2. Van Vleck L, Everett R. Генетическая ценность спермы, сортированной по полу, для получения тёлок молочных пород. J Dairy Sci 1976;59:1802–1807.

3. Dematawewa C, Berger P. Безубыточная стоимость клонирования при генетическом улучшении молочного скота. J Dairy Sci 1998;81:1136–1147.

4. Van Vleck L. Потенциальное генетическое влияние искусственного осеменения, отбора по полу, переноса эмбрионов, клонирования и самооплодотворения у молочного скота. В кн.: Brackett B, Seidel G, Seidel S (ред.) Новые технологии в разведении животных . Нью-Йорк: Academic Press, 1981, с. 222–242.

5. Johnson L, Flook J, Hawk H. Предварительный выбор пола у кроликов: рождение живых крольчат от сперматозоидов с X- и Y-хромосомами, разделённых по содержанию ДНК методом сортировки клеток. Biol Reprod 1989;41:199–203.

6. Seidel G Jr, Schenk J, Herickhoff L и др. Осеменение тёлок сперматозоидами, отсортированными по полу. Theriogenology 1999;52:1407–1420.

7. Schenk J, Cran D, Everett R, Seidel G Jr. Частота наступления стельности у тёлок и коров при использовании криоконсервированных сперматозоидов, отсортированных по полу: влияние количества сперматозоидов в дозе для осеменения, давления при сортировке и хранения спермы до сортировки. Theriogenology 2009;71:717–728.

8. Seidel G Jr, Garner D. Современное состояние сортировки сперматозоидов млекопитающих по полу. Reproduction 2002;124:733–743.

9. Seidel G Jr. Обзор сортировки сперматозоидов по полу. Theriogenology 2007;68:443–446.

10. Saacke R, Dalton J, Nadir S, Nebel R, Bame J. Связь характеристик спермы и времени осеменения с частотой оплодотворения и качеством эмбрионов. Anim Reprod Sci 2000;60–61:663–677.

11. DeJarnette J, Nebel R, Marshall C. Оценка эффективности применения спермы, отсортированной по полу, в молочных стадах США на основе записей, ведущихся в хозяйствах. Theriogenology 2009;71:49–58.

12. DeJarnette J, Leach M, Nebel R, Marshall C, McCleary C, Moreno J. Влияние сортировки сперматозоидов по полу и дозы спермы на частоту зачатия у тёлок голштинской породы: можно ли ожидать сопоставимой оплодотворяющей способности отсортированной по полу и обычной спермы? J Dairy Sci 2011;94:3477–3483.

13. Den Daas J, De Jong G, Lansbergen L, Van Wagtendonk-De Leeuw A. Связь между количеством сперматозоидов в дозе для осеменения и воспроизводительной эффективностью отдельных быков молочных пород. J Dairy Sci 1998;81:1714–1723.

14. Sá Filho M, Girotto R, Abe E и др. Оптимизация использования сперматозоидов, отсортированных по полу, в программах искусственного осеменения по заданному времени для мясных коров, выкармливающих телят. J Anim Sci 2012;90:1816–1823.

15. Sá Filho M, Ayres H, Ferreira R и др. Способы повышения частоты наступления стельности на одно осеменение при использовании спермы, отсортированной по полу, у молочных тёлок, у которых выявлена охота. Theriogenology 2010;74:1636–1642.

16. Sales J, Neves K, Souza A и др. Время осеменения и оплодотворяемость молочного и мясного крупного рогатого скота при искусственном осеменении по заданному времени с использованием сперматозоидов, отсортированных по полу. Theriogenology 2011;76:427–435.

17. Seidel Jr G, Allen C, Johnson L, Holland M, Brink Z, Welch G. Осеменение тёлок в рог матки с использованием очень малого количества незамороженных сперматозоидов и сперматозоидов, отсортированных по полу. Theriogenology 1997;48:1255–1264.

18. Kurykin J, Jaakma U, Jalakas M, Aidnik M, Waldmann A, Majas L. Частота наступления стельности после введения сперматозоидов, отсортированных по полу, в разные участки матки у тёлок с синхронизированной охотой. Theriogenology 2007;67:754–759.

19. Sartori R, Souza A, Guenther J и др. Частота оплодотворения и качество эмбрионов у тёлок голштинской породы после суперовуляции и искусственного осеменения сперматозоидами, отсортированными по X-хромосоме, или несортированными сперматозоидами. Anim Reprod 2004;1:86–90.

20. Schenk J, Suh T, Seidel Jr G. Получение эмбрионов от крупного рогатого скота после суперовуляции и осеменения сперматозоидами, отсортированными по полу. Theriogenology 2006;65:299–307.

21. Peippo J, Vartia K, Kananen-Anttila K и др. Получение эмбрионов от тёлок и коров голштино-фризской молочной породы после суперовуляции и осеменения замороженными и оттаянными сперматозоидами, отсортированными по X-хромосоме, или несортированной спермой. Anim Reprod Sci 2008;111:80–92.

22. Dalton J, Nadir S, Bame J, Noftsinger M, Saacke R. Влияние времени искусственного осеменения на состояние оплодотворения и качество эмбрионов у коров после суперовуляции. J Anim Sci 2000;78:2081–2085.

23. Larson J, Lamb G, Funnell B, Bird S, Martins A, Rodgers J. Получение эмбрионов от коров ангусской породы после суперовуляции и четырёхкратного осеменения сперматозоидами, отсортированными по полу, или обычной замороженной и оттаянной спермой. Theriogenology 2010;73:698–703.

24. Hayakawa H, Hirai T, Takimoto A, Ideta A, Aoyagi Y. Суперовуляция и перенос эмбрионов у крупного рогатого скота голштинской породы при использовании сперматозоидов, отсортированных по полу. Theriogenology 2009;71:68–73.

25. Sørensen M, Voergaard J, Pedersen L, Buch L, Berg P, Sørensen A. Использование спермы, отсортированной по полу, в коммерческих стадах повышает генетический прогресс в популяциях молочного скота. J Anim Breed Genet 2011;128:267–275.

26. Abdel-Azim G, Schnell S. Генетические последствия использования спермы, отсортированной для получения самок, в коммерческих и племенных ядровых стадах. J Dairy Sci 2007;90:1554–1563.

27. Pedersen L, Kargo M, Berg P, Voergaard J, Buch L, Sørensen A. Стратегии геномной селекции в программах разведения молочного скота: сперма, отсортированная по полу, не может заменить многократную овуляцию и перенос эмбрионов как более эффективную репродуктивную технологию. J Anim Breed Genet 2012;129:152–163.

28. Lu K, Cran D, Seidel G Jr. Оплодотворение in vitro сперматозоидами крупного рогатого скота, отсортированными методом проточной цитометрии. Theriogenology 1999;52:1393–1405.

29. Bermejo-Alvarez P, Rizos D, Rath D, Lonergan P, Gutierrez-Adan A. Способны ли ооциты крупного рогатого скота, созревшие in vitro, по-разному избирательно обрабатывать сперматозоиды, отсортированные по X- или Y-хромосоме? Biol Reprod 2008;79:594–597.

30. Beyhan Z, Johnson L, First N. Половой диморфизм эмбрионов крупного рогатого скота, полученных методом IVM-IVF с использованием сперматозоидов, несущих X- и Y-хромосомы и отсортированных методом высокоскоростной проточной цитометрии. Theriogenology 1999;52:35–48.

31. Carvalho J, Sartori R, Machado G, Mourão G, Dode M. Оценка качества криоконсервированных сперматозоидов крупного рогатого скота после сортировки по полу методом проточной цитометрии и их использования для получения эмбрионов in vitro. Theriogenology 2010;74:1521–1530.

32. Barcelo-Fimbres M, Campos-Chillon L, Seidel G Jr. Оплодотворение in vitro с использованием несортированных и сортированных по полу сперматозоидов крупного рогатого скота: влияние концентрации сперматозоидов, давления в сортировщике и производителя. Reprod Domest Anim 2011;46:495–502.

33. Palma G, Olivier N, Neumuller C, Sinowatz F. Влияние сортированных по полу 985 сперматозоидов на эффективность оплодотворения in vitro и ультраструктуру 986 бластоцист крупного рогатого скота, полученных in vitro. Anat Histol Embryol 2008;37:67–73.

34. Morton K, Herrmann D, Sieg B и др. Изменение характера экспрессии мРНК в бластоцистах крупного рогатого скота после оплодотворения in vitro сперматозоидами, отсортированными по полу методом проточной цитометрии. Mol Reprod Dev 2007;74:931–940.

35. Bermejo-Alvarez P, Lonergan P, Rath D, Gutierrez-Adan A, Rizos D. Динамика развития и экспрессия генов в мужских и женских эмбрионах крупного рогатого скота, полученных in vitro с использованием сортированных по полу сперматозоидов. Reprod Fertil Dev 2010;22:426–436.

36. Stap J, Hoebe R, Merton J, Haring R, Bakker P, Aten J. Повышение разрешения при анализе криоконсервированных сперматозоидов, несущих X- и Y-хромосомы, методом проточной цитометрии с окрашиванием ДНК путем добавления Percoll для подавления флуоресценции мертвых сперматозоидов. J Anim Sci 1998;76:1896–1902.

37. O’Brien J, Hollinshead F, Evans K, Evans G, Maxwell W. Сортировка замороженных и оттаянных сперматозоидов овец и нечеловекообразных приматов методом проточной цитометрии. Reprod Fert Dev 2003;15:367–375.

38. Underwood S, Bathgate R, Maxwell W, Evans G. Разработка методик сортировки по полу замороженных и оттаянных сперматозоидов крупного рогатого скота. Reprod Domest Anim 2009;44:460–466.

39. Hollinshead F, Evans G, Evans K, Catt S, Maxwell W, O’Brien J. Рождение ягнят заранее определенного пола после получения эмбрионов in vitro с использованием замороженных, оттаянных, сортированных по полу, повторно замороженных и оттаянных сперматозоидов барана. Reproduction 2004;127:557–568.

40. de Graaf S, Evans G, Maxwell W, Cran D, O’Brien J. Рождение потомства заранее определенного пола после искусственного осеменения сперматозоидами барана, замороженными, оттаянными, сортированными по полу, повторно замороженными и оттаянными. Theriogenology 2007;67:391–398.

41. Underwood S, Bathgate R, Maxwell W, Evans G. Характеристики замороженных, оттаянных и сортированных по полу сперматозоидов быка in vitro после повторного замораживания или инкубации при 15 или 37 °C. Theriogenology 2009;72:1001–1008.

1. Underwood S, Bathgate R, Maxwell W, Evans G. Рождение потомства после искусственного осеменения телок сперматозоидами быка, замороженными, оттаянными, сортированными по полу, повторно замороженными и оттаянными. Anim Reprod Sci 2010;118:171–175.

2. Underwood S, Bathgate R, Ebsworth M, Maxwell W, Evans G. Потеря стельности у телок после искусственного осеменения сперматозоидами молочного быка, замороженными, оттаянными, сортированными по полу, повторно замороженными и оттаянными. Anim Reprod Sci 2010;118:7–12.

3. Underwood S, Bathgate R, Pereira D и др. Получение эмбрионов после оплодотворения in vitro сперматозоидами быка, замороженными, оттаянными, сортированными по полу, повторно замороженными и оттаянными. Theriogenology 2010;73:97–102.

4. De Graaf SP, Beilby K, Underwood S, Evans G, Maxwell W. Сортировка сперматозоидов по полу у овец и крупного рогатого скота: исключение и правило. Theriogenology 2009;71:89–97.

5. Maxwell W, Long C, Johnson L, Dobrinsky J, Welch G. Связь состояния мембраны с оплодотворяющей способностью сперматозоидов хряка после сортировки методом проточной цитометрии в присутствии семенной плазмы или без нее. Reprod Fertil Dev 1998;10:433–440.

6. Maxwell W, Parrilla I, Caballero I и др. Сохранение функциональной целостности сперматозоидов быка после двукратного замораживания и оттаивания с применением центрифугирования в градиенте плотности Puresperm. Reprod Domest Anim 2007;42:489–494.

7. Klinc P, Rath D. Снижение окислительного стресса в сперматозоидах крупного рогатого скота при сортировке методом проточной цитометрии. Reprod Domest Anim 2007;42:63–67.

8. Rath D, Johnson L. Применение и коммерциализация спермы, отсортированной по полу методом проточной цитометрии 1010. Reprod Domest Anim 2008;43(доп. 2):338–346.

9. Gosálvez J, Ramirez M, López-Fernández C и др. Сортированные по полу сперматозоиды крупного рогатого скота и повреждение ДНК. II. Динамические характеристики. Theriogenology 2011;75:206–211.

10. Gosálvez J, Ramirez M, López-Fernández C и др. Сортированные по полу сперматозоиды крупного рогатого скота и повреждение ДНК. I. Статические характеристики. Theriogenology 2011;75:197–205.

11. Chebel R, Guagnini F, Santos J, Fetrow J, Lima J. Сортированная по полу сперма для телок молочных пород: влияние на показатели воспроизводства и лактации. J Dairy Sci 2010;93:2496–2507.

12. Cassell B. Значение использования сортированной по полу спермы быков молочных пород для генетических изменений. J Anim Sci 2010;88(электронное доп. 2):783 (аннотация).

13. Cabrera V. Экономическая ценность программ использования сексированного семени для молочных тёлок. http://www.sexingtechnologies.com/articles/ economic_aids

14. http://www.sexingtechnologies.com/articles/economic_aids

15. Tubman L, Brink Z, Suh T, Seidel G Jr. Характеристики телят, полученных с использованием сперматозоидов, разделённых по полу методом проточной цитометрии и сортировки клеток. J Anim Sci 2004;82:1029–1036.

16. Borchersen S, Peacock M. Данные полевых исследований использования сексированного семени при искусственном осеменении в Дании. Theriogenology 2009;71:59–63.

17. O’Brien J, Steinman K, Robeck T. Применение сортировки сперматозоидов и связанных с ней технологий для управления популяциями диких животных и их сохранения. Theriogenology 2009;71:98–107.

18. DeJarnette J, Leach M, Nebel R, Marshall C, McCleary C, Moreno J. Влияние разделения сперматозоидов по полу и дозы спермы на частоту зачатия у тёлок голштинской породы: возможна ли сопоставимая фертильность сексированного и обычного семени? J Dairy Sci 2011;94:3455–3483.

19. Garner D. Hoechst 33342: краситель, позволивший различать живые сперматозоиды млекопитающих, несущие X- и Y-хромосомы. Theriogenology 2009;71:11–21.