Воспроизводство крупного рогатого скота

Ссылки

1. Всемирная организация здравоохранения животных (OIE). Кодекс здоровья наземных животных (2012), том 1, раздел 4, глава 4.6.

2. Kirkland P, Mackintosh S, Moyle A. Последствия широкого использования семени быка, персистентно инфицированного пестивирусом. Vet Rec 1994;135:527–529.

3. Meyling A, Jensen A. Передача вируса вирусной диареи крупного рогатого скота (BVDV) при искусственном осеменении (AI) семенем персистентно инфицированного быка. Vet Microbiol 1988;17:97–105.

4. Kirkland P, McGowan M, Mackintosh S, Moyle A. Осеменение крупного рогатого скота семенем быка с транзиторной пестивирусной инфекцией. Vet Rec 1997;140:124–127.

5. Rikula U, Nuotio L, Laamanen L, Sihvonen L. Передача вируса вирусной диареи крупного рогатого скота через семя быков с острой инфекцией в полевых условиях. Vet Rec 2008;162:79–82.

6. Voges H, Horner G, Rowe S, Wellenberg G. Персистентная пестивирусная инфекция крупного рогатого скота, локализованная в семенниках иммунокомпетентного быка без виремии. Vet Microbiol 1998;61:165–175.

7. Givens D, Riddell K, Edmondson M и др. Эпидемиология длительных инфекций семенников, вызванных вирусом вирусной диареи крупного рогатого скота. Vet Microbiol 2009;139:42–51.

8. Wrathall A, Simmons H, Van Soom A. Оценка риска передачи вирусов реципиентам эмбрионов крупного рогатого скота при оплодотворении инфицированным вирусом семенем. Theriogenology 2006;65:247–274.

9. Certified Semen Services. Минимальные требования CSS к профилактике заболеваний при производстве семени для искусственного осеменения. 2011. Доступно по адресу http://www.naab-css.org/about_css/CSSMinReqJan2011 rev0312.htm.

10. Nickell J, White B, Larson R и др. Начало и продолжительность транзиторных инфекций у телят с различным антительным статусом после контакта с телёнком, персистентно инфицированным вирусом вирусной диареи крупного рогатого скота. Int J Appl Res Vet Med 2011;9:29–39.

11. Kirkland P, Richards S, Roghwell J, Stanley D. Репликация вируса вирусной диареи крупного рогатого скота в репродуктивном тракте быков и выделение вируса с семенем при острых и хронических инфекциях. Vet Rec 1991;128:587–590.

12. Givens D, Kurth K, Zhang Y и др. Редкий случай персистентной инфекции семенников приводит к выделению инфекционного вируса с семенем. Clin Theriogenol 2012;4:426.

13. Niskanen R, Alenius S, Belák K и др. Осеменение восприимчивых тёлок семенем быка без виремии, у которого персистентная инфекция вирусом вирусной диареи крупного рогатого скота была локализована в семенниках. Reprod Domest Anim 2002;37:171–175.

14. Givens D, Heath A, Brock K, Brodersen B, Carson R, Stringfellow D. Обнаружение вируса вирусной диареи крупного рогатого скота в семени, полученном после заражения серонегативных половозрелых быков. Am J Vet Res 2003;64:428–434.

15. Radostits OM, Gay CC, Hinchcliff KW, Constable PD. Ветеринарная медицина , 10-е изд. Филадельфия: Saunders, 2007, с. 1094–1110.

16. Johnson RC. Leptospira. В кн.: Baron S (ред.) Медицинская микробиология , 4-е изд. Галвестон, Техас: University of Texas Medical Branch at Galveston, 1996, гл. 35.

17. Miraglia F, Morais Z, Cortez A и др. Сравнение четырёх антибиотиков для инактивации лептоспир в семени быков, разбавленном разбавителем на основе яичного желтка и экспериментально заражённом Leptospira santarosai серовар cuaricura. Braz J Microbiol 2003;34:147–151.

18. Eaglesome M, Garcia M. Риски заболеваний для здоровья животных при искусственном осеменении спермой быков. Rev Sci Tech Off Int Epiz 1997;16:215–225.

19. Bercovich Z. Поддержание статуса стад, свободных от Brucella abortus: обзор с особым вниманием к эпидемиологии и проблемам диагностики бруцеллёза в районах с низкой распространённостью заболевания. Vet Quart 1998;20:81–88.

20. Bartlett D. Комментарии по поводу случая туберкулёза крупного рогатого скота в группе быков, используемых для искусственного осеменения. В: Материалы ежегодного собрания Ассоциации охраны здоровья животных США , 1967, с. 166–171.

21. Niyaz Ahmed A, Khan J, Ganai N. Метод амплификации ДНК для быстрого выявления возбудителей туберкулёза крупного рогатого скота в сперме. Anim Reprod Sci 1999;57:15–21.

22. USDA APHIS. Ликвидация туберкулёза крупного рогатого скота. Единые методы и правила, действующие с января 1 г., 2005.

23. Bondurant R. Болезни крупного рогатого скота, передающиеся при случке: естественное течение, диагностика и роль вакцин в борьбе с ними. Vet Clin North Am Food Anim Pract 2005;21:383–408.

24. Thibier M, Guerin B. Гигиенические аспекты хранения и использования спермы для искусственного осеменения. Anim Reprod Sci 2000;62:233–251

25. McMillen L, Fordyce G, Doogan V, Lew A. Сравнение культурального метода и нового 5′-Taqнуклеазного анализа для прямого выявления Campylobacter fetus подвида venerealis в клинических образцах, полученных от крупного рогатого скота. J Clin Microbiol 2006;44:938–945.

26. Devenish J, Brooks B, Perry K и др. Валидация иммуноферментного анализа с улавливанием на основе моноклональных антител для выявления Campylobacter fetus . Clin Diagn Lab Immunol 2005;12:1261–1268.

27. Shin S, Lein D, Patten V, Ruhnke H. Новая комбинация антибиотиков для замороженной спермы быков. Theriogenology 1988; 29:577–591.

28. Shin S. Сравнительное исследование эффективности разбавления спермы быков: 1-этапная и 2-этапная процедуры. В: Материалы 18-й технической конференции по искусственному осеменению и воспроизводству , 2000, с. 60–62.

29. van Oirschot J. Герпесвирус крупного рогатого скота 1 в сперме быков и риск его передачи: краткий обзор. Vet Quart 1995;17:29–33.

30. Favier P, Marin M, Pérez S. Роль герпесвируса крупного рогатого скота типа 5 (BoHV-5) в заболеваниях крупного рогатого скота. Новые данные о связи BoHV-5 с заболеваниями половых органов. Open Vet J 2012;2:46–53.

31. Monke D. Новые данные исследований IBR и комментарий. В: Материалы 14-й технической конференции по искусственному осеменению и воспроизводству , 1992, с. 26–29.

32. Всемирная организация охраны здоровья животных (OIE). Кодекс здоровья наземных животных (2012). Том 2, раздел 8, глава 8.3.

33. ProMED-Mail. Дата публикации: 2012-12-20. Вирус Шмалленберг, Европа (76): РНК вируса в сперме быков. Архивный номер: 20121220.1460864. http://www.promedmail.org/ direct.php?id=20121220.1460864.

34. ProMED-Mail. Дата публикации: 2012-12-21. Вирус Шмалленберг, Европа (77): (Нидерланды, Франция) РНК вируса в сперме быков. Архивный номер: 20121221.1462748: http://www.promedmail. org/direct.php?id=20121221.1462748.

35. Lucas M, Dawson M, Chasey D, Wibberley G, Roberts D. Вирус энзоотического лейкоза крупного рогатого скота в сперме. Vet Rec 1980;106:128.

36. Kaja R, Olson C. Отсутствие инфекционности спермы быков, заражённых вирусом лейкоза крупного рогатого скота. Theriogenology 1982;18:107–112.

37. Monke D. Отсутствие инфекционности спермы быков, заражённых вирусом лейкоза крупного рогатого скота. J Am Vet Med Assoc 1986;188:823–826.

38. Choi K, Monke D, Stott J. Отсутствие вируса лейкоза крупного рогатого скота в сперме серопозитивных быков. J Vet Diagn Invest 2002;14: 403–406.

Контроль качества спермы быков в центрах искусственного осеменения

Patrick Vincent¹ , Shelley L. Underwood¹ , Catherine Dolbec¹ , Nadine Bouchard¹ , Tom Kroetsch² и Patrick Blondin¹

• 1 L’Alliance Boviteq Inc., Сен-Иасент, Квебек, Канада

2 The Semex Alliance, Гуэлф, Онтарио, Канада

Вступление

Фертильность - это многофакторный феномен, который зависит от использования спермы достаточного качества и количества, точного времени и метода осеменения, а также правильного управления стадом. При использовании искусственного осеменения (ИО) в молочном животноводстве, необходимо управлять рядом этих факторов, включая определение охоты, время осеменения относительно охоты и правильное обращение с замороженным семенем. Но это также ответственность центров производства спермы (ЦПС), поставляющих соломики со сперматозоидами с хорошей жизнеспособностью, которые обеспечивают приемлемый уровень зачатия, учитывая, что все остальные параметры соблюдаются правильно. Чтобы обеспечить приемлемую фертильность после искусственного осеменения, после разморозки в каждой соломинке сперматозоиды должны присутствовать в достаточном количестве (концентрация) и обладать рядом характеристик, важных для оплодотворения. Соответственно, сперматозоиды должны пережить процедуру оттаивания с нормальной морфологией, неповрежденной акросомой, целостностью ДНК, активными митохондриями и поддерживать прямолинейно-поступательное движение, чтобы пересечь женский репродуктивный тракт. Некоторые из этих характеристик измеряются во время проверки качества семени после оттаивания, проводимых ЦПС перед реализацией. Контроль качества (QC) - это гарантия того, что каждая партия соломинок прошла анализ спермы на параметры, связанные с фертильностью.

Несмотря на то, что анализ спермы может показаться простым в выполнении, тщательное внимание к деталям и технике важно для получения точного и продуктивного анализа. Ручной анализ спермы с использованием светового микроскопа был стандартным методом в большинстве ЦПС. Однако, ручной анализ очень субъективен и подвержен ошибкам как у одного и того же специалиста, так и между специалистами. Точно так же использование флуоресцентной микроскопии для оценки акросомы, мембраны и целостности ДНК сперматозоидов заметно медленнее, ограничено из-за небольшого количества проверенных сперматозоидов в каждом образце и невозможности проведения обширного мультипараметрического анализа.

Чтобы сделать контроль качества максимально точным, ЦПС ужесточили требования к тестированию спермы, перейдя от занимающей много времени базовой субъективной оценки нескольких сотен сперматозоидов на предмет концентрации, подвижности и морфологии с помощью микроскопии к использованию компьютерного анализа для оценки подвижности и проточной цитометрии для анализа тысяч клеток в секунду на предмет таких характеристик, как жизнеспособность, митохондриальная активность, акросома, ДНК и капацитационный статус. Темами для обсуждения в этом обзоре являются различные инструменты и анализы, используемые в ЦПС для определения показателей качества (QC) спермы быков, факторы, которые следует учитывать при использовании этих инструментов, и то, как эффективность процедур QC может быть максимально использована для прогнозирования фертильности.

Объективная оценка подвижности спермы

Компьютерный анализ спермы (CASA) является мощным инструментом объективной оценки подвижности сперматозоидов и поэтому в настоящее время часто используется для оценки ее качества. Основные компоненты этой технологии состоят из микроскопа для визуализации образца, цифровой камеры для захвата изображений и компьютера со специализированным программным обеспечением для анализа движения сперматозоидов. Главный принцип, лежащий в основе большинства систем CASA, основанных на микроскопии, заключается в получении с помощью компьютерных программных алгоритмов серии последовательных изображений подвижных сперматозоидов в статическом поле зрения, которые затем сканируются, чтобы идентифицировать отдельные сперматозоиды и отслеживать их траекторию в поле зрения. Технология также включает в себя распознавание одной и той же клетки в каждом изображении по ее положению и определение ее следующего положения путем оценки вероятности того, что она переместится только на определенное максимальное расстояние между кадрами.

Кроме того CASA может предоставить информацию о концентрации сперматозоидов, морфологии, жизнеспособности и индексе фрагментации ДНК сперматозоидов после разморозки. Однако, эти более специализированные методы обычно не применяются для рутинного анализа замороженной-размороженной спермы в ЦПС.

С помощью CASA некоторые параметры подвижности, заключающихся в описании специфических движений сперматозоидов, можно проанализировать более детально, чем при субъективной оценке. Эти компьютеризированные измерения могут быть полезны для одновременной и объективной оценки различных характеристик сперматозоидов и ценны для обнаружения незначительных изменений в движении сперматозоидов, которые не могут быть идентифицированы с помощью обычного субъективного анализа спермы.^1–3 Параметры, обычно исследуемые с использованием систем CASA, - это подвижность, скорость движения, прямолинейность и боковое смещение сперматозоидов по мере их продвижения по своим траекториям в образце. Процентное соотношение общего числа подвижных клеток к числу клеток с прямолинейно-поступательным движением - наиболее важные параметры подвижности при оценке сперматозоидов. Показатель общей подвижности включает сперматозоиды, которые демонстрируют любой тип движения, в то время как прогрессивно подвижные сперматозоиды движутся вперед по прямой линии. Сперматозоиды, которые перемещаются ненормальным образом, например, кружатся по узкому кругу, не входят в состав прогрессивно подвижных сперматозоидов. Помимо оценки подвижности сперматозоидов, компьютер вычисляет кинетические значения каждого сперматозоида, которые включают скорость движения, ширину траектории головки сперматозоида и частоту изменения направления головки сперматозоида. CASA определяет следующие значения скорости: криволинейная скорость, прямолинейная скорость и средняя скорость движения.² Амплитуда бокового смещения головки и частота "биения" головки - это две другие характеристики, измеренные с помощью инструментов CASA.²

Ограничения технологии CASA

Несмотря на способность CASA к объективной оценке, эта технология имеет свои ограничения. Известно, что на результаты CASA влияет ряд факторов. Тип камеры для образцов, используемой при анализе, может влиять на движение сперматозоидов, точность подсчета количества клеток и, следовательно, процент подвижных сперматозоидов.⁴ Температура, при которой анализируется сперма, также является важным фактором, который может искажать результаты CASA. Так, независимые исследования показали, что анализ спермы при температуре ниже 37°C значительно повлиял на результаты.^5,6 В них процедуру CASA на сперматозоидах провели при поддержании 37 °C с помощью подогревателя, и сравнили результаты со сперматозоидами, проанализированными при комнатной температуре или при 30°C. Данные продемонстрировали снижение параметров подвижности (процент подвижных сперматозоидов и скорость движения) у сперматозоидов анализируемых при менее 37° C. Эти эксперименты предполагают, что простое изменение, введенное в анализ подвижности сперматозоидов, может существенно повлиять на результаты. Концентрация, при которой анализируется сперма, тоже является важным аспектом, влияющим на результаты CASA. Было установлено, что при низких концентрациях спермы (<20 миллионов/мл) может произойти переоценка концентрации и, следовательно, недооценка процента подвижных клеток из-за накопления несперматических частиц (дебриса).

С другой стороны, при более высоких концентрациях (>50 миллионов/мл) большая часть быстро движущихся клеток будет исключена из анализа из-за столкновений клеток, выхода сперматозоидов из области анализа или исключена на основании искажений, вызванных их тесным расположением, приводящих к недооценке моторики.^5,7 Условия отбора проб являются источником ошибки при получении данных с помощью CASA. Компьютерное и видео-оборудование постоянно развивается, и различные системы CASA используют различные модели видеокамер. Большинство систем CASA допускают частоту кадров 30 или 60 Гц для анализа следов и скорости сперматозоидов. Исследования показали важность частоты кадров для достоверности анализа.^8–10 Принято считать, что требуется более высокая частота кадров, чтобы как можно точнее оценить путь следования быстро нелинейно движущихся сперматозоидов. Для изучения гиперактивных сперматозоидов Mortimer и Swan¹¹ предложили использовать самую высокую частоту кадров, доступную в системе, чтобы получить наиболее точную оценку.

Тип разбавителя для спермы, - еще один аспект, который следует учитывать при оценке сперматозоидов с помощью CASA. Некоторые разбавители содержат частицы размером с головку сперматозоида, поэтому программное обеспечение CASA включает их в анализ. Разбавители на основе яичного желтка и молока являются примерами наполнителей, содержащих такие частицы. Кроме того, при наблюдении за спермой, разбавленной молочным разбавителем, жировые шарики маскируют сперматозоиды, что делает невозможным анализ CASA. Чтобы провести анализ подвижности в этих условиях, образцы можно промыть, чтобы удалить остатки разбавителя из спермы. Однако, было установлено, что промывание спермы влияет на подвижность сперматозоидов¹² , что затрудняет правильную оценку. Чтобы решить эту проблему, применяют технологию флуоресценции, позволяющую отличать сперматозоиды от других частиц в разбавителе путем окрашивания головок сперматозоидов ДНК-связывающим флуорохромом. При флуоресцентном освещении программное обеспечение CASA обнаруживает только объекты, содержащие ДНК, что исключает необходимость промывки. Этот метод повышает точность определения концентрации¹³ , а также анализа подвижности¹⁴ спермы, разведенной в этих разбавителях. Следовательно, стандартизация типа камеры, температуры, концентрации и типа разбавителя имеет решающее значение для обеспечения стабильно точного контроля качества на ЦПС.

Подвижность - одна из наиболее важных характеристик, связанных с оплодотворяющей способностью сперматозоидов. Несколько групп ученых сообщили о значительной корреляции между общим^15–18 и прогрессивным (прямолинейно-поступательным)¹⁹ движением сперматозоидов быков и связанной с ним фертильностью. Однако, другие исследователи сообщили, что субъективный анализ подвижности спермы не коррелировал с фертильностью.^20,21 С помощью CASA собирают широкий спектр параметров подвижности сперматозоидов, что позволяет более детально и точно анализировать движения сперматозоидов и отслеживать их скорость. Исследователи также попытались сопоставить кинетические параметры с фактической фертильностью спермы, при этом некоторые группы смогли показать положительную корреляцию между скоростью прямолинейного движения сперматозоидов и их фертильностью.^18–22 В другом исследовании использовалась комбинация нескольких параметров подвижности для достижения очень высокой корреляции с фертильностью быков.

В совокупности эти исследования показывают высокий потенциал CASA для оценки качества спермы и, следовательно, ее использования в качестве мощного инструмента для измерения характеристик спермы и прогнозирования фертильности быков по сравнению со стандартной оценкой. Однако, как упоминалось выше, стандартизация условий и параметров всех тестов CASA является ключом к получению устойчивых и достоверных корреляций с фертильностью.