Воспроизводство крупного рогатого скота

высокое отношение площади поверхности к объёму и сверхбыстрое охлаждение при непосредственном погружении в жидкий азот. При использовании всех этих носителей эмбрион контактирует с жидким азотом, поэтому после завершения охлаждения эмбрион вместе с носителем помещают в герметизируемый внешний контейнер. Тот же принцип высокого отношения площади поверхности к объёму, который обеспечивает сверхбыстрое охлаждение, обеспечивает и сверхбыстрое нагревание при помещении в тёплый раствор для размораживания. Растворы для размораживания обычно содержат сахарозу, чтобы обеспечить быструю передачу тепла и ограничить набухание клеток при удалении криопротекторов.

Применение витрификации

Витрификация широко применяется для криоконсервации эмбрионов и ооцитов человека, но гораздо реже — эмбрионов крупного рогатого скота. В настоящее время криоконсервация ооцитов крупного рогатого скота не применяется в коммерческой практике, а ценность витрификации эмбрионов крупного рогатого скота на 7-й день развития, находящихся на стадии поздней морулы или бластоцисты, не установлена. Преимущество витрификации состоит в том, что для неё не нужен аппарат для замораживания с регулируемой скоростью охлаждения, а замораживание одного эмбриона занимает гораздо меньше времени. Однако необходимость точного соблюдения временных интервалов при витрификации требует обрабатывать эмбрионы по одному. Поэтому, если требуется обработать даже умеренное количество эмбрионов, витрификация займёт столько же времени или больше, чем медленное замораживание, при котором группы эмбрионов замораживают за один цикл работы аппарата. Необходимость точного соблюдения временных интервалов и особенности обращения с эмбрионами при сверхбыстром охлаждении и нагревании в ходе витрификации могут приводить к различиям в эффективности в зависимости от квалификации специалиста, выполняющего процедуру. Данных контролируемых исследований, проведённых в практических условиях и сравнивающих эффективность витрификации и медленного замораживания эмбрионов крупного рогатого скота на стадии поздней морулы или бластоцисты, очень мало. Одной из областей, где витрификация может иметь большее значение, является криоконсервация эмбрионов, полученных in vitro . Эмбрионы крупного рогатого скота, полученные из аспирированных ооцитов, созревших, оплодотворённых и культивированных in vitro , переносят криоконсервацию хуже, чем эмбрионы на той же стадии, полученные in vivo и извлечённые у коров после суперовуляции. Витрификация может найти более широкое применение для криоконсервации таких эмбрионов.

Перенос криоконсервированных эмбрионов

Условия переноса криоконсервированных эмбрионов реципиентам не отличаются от условий переноса эмбрионов, не подвергавшихся криоконсервации. Требования к синхронности половых циклов донора и реципиента такие же, как при

эмбрионов, не подвергавшихся криоконсервации. Конечно, понятие синхронности с эстральным циклом донора формально теряет смысл, поскольку пересадка криоконсервированного эмбриона может произойти спустя годы после его получения. Это подчеркивает важность указания стадии развития на маркировке криоконсервированных эмбрионов. Если стадия развития эмбриона находится между поздней компактной морулой и бластоцистой, его можно считать эмбрионом 7-го дня развития. Трудно говорить об ожидаемой частоте наступления беременности при любой пересадке эмбрионов, поскольку на нее влияет слишком много факторов. То же относится и к пересадке криоконсервированных эмбрионов. Если высококачественные эмбрионы крупного рогатого скота 7-го дня развития криоконсервированы описанными здесь методами медленного охлаждения, можно ожидать частоту наступления беременности, вполне сопоставимую с таковой при пересадке эмбрионов, не подвергавшихся криоконсервации, в тех же условиях. Уточнение «высококачественные эмбрионы» особенно важно для криоконсервированных эмбрионов, поскольку при использовании эмбрионов более низкого качества различие в частоте наступления беременности становится значительным.¹⁰Витрификация таких же эмбрионов, выполненная опытным и квалифицированным специалистом, должна обеспечивать сходную частоту наступления беременности.

Список литературы

1. Страуд Б. Отчет комитета IETS по статистике и сбору данных за 2012 год. Информационный бюллетень Общества пересадки эмбрионов 2012;30:16–26.

2. Линдер Г., Райт Р.-мл. Морфология и оценка эмбрионов крупного рогатого скота. Териогенология 1983;20:407–441.

3. Стрингфеллоу Д. А. Сертификация и идентификация эмбрионов. В кн.: Стрингфеллоу Д. А., Гивенс М. Д. (ред.) Руководство Международного общества пересадки эмбрионов, 4-е изд. Шампейн, Иллинойс: IETS, 2010.

4. Луни К., Уэстхьюсин М., Бондиоли К. Влияние температуры охлаждения на эмбрионы крупного рогатого скота до стадии компактизации. Териогенология 1989;31:218 (аннотация).

5. Лейбо С. Одноэтапный метод прямой нехирургической пересадки замороженных и оттаянных эмбрионов крупного рогатого скота. Териогенология 1986;21:767–790.

6. Ниманн Х., Захер Б., Шиллинг Э., Шмидт Д. Повышение выживаемости бластоцист крупного рогатого скота при использовании сахарозы для разведения глицерина после быстрого замораживания и оттаивания. Териогенология 1982;17:102 (аннотация).

7. Фёлькель С., Ху Ю. С. Использование этиленгликоля в качестве криопротектора для эмбрионов крупного рогатого скота, позволяющее непосредственно пересаживать замороженные и оттаянные эмбрионы самкам-реципиентам. Териогенология 1992;37:687–697.

8. Вайта Г., Хольм П., Куваяма М. и др. Витрификация в открытой вытянутой соломинке (OPS): новый способ снижения криоповреждений яйцеклеток и эмбрионов крупного рогатого скота. Молекулярная репродукция и развитие 1998;51:53–58.

9. Сарагусти Дж., Арав А. Современные достижения в криоконсервации ооцитов и эмбрионов путем медленного замораживания и витрификации. Репродукция 2011;141:1–19.

10. Хаслер Дж., Макколи А., Латроп У., Фут Р. Влияние взаимодействия донора, эмбриона и реципиента на частоту наступления беременности в крупномасштабной программе пересадки эмбрионов крупного рогатого скота. Териогенология 1987;27:139–168.

Глава 78

Отбор и содержание стада реципиентов для пересадки эмбрионов

Дж. Клифф Лэмб и Витор Р. Г. Меркаданте

Научно-образовательный центр Северной Флориды, Университет Флориды, Марианна, Флорида, США

Введение

Основная цель пересадки эмбрионов у крупного рогатого скота — повышение интенсивности воспроизводства ценных самок. В идеале пересадку эмбрионов можно использовать для ускорения генетического совершенствования и расширения возможностей сбыта чистопородного скота. Пересадка эмбрионов особенно полезна в скотоводстве из-за сравнительно низкой интенсивности воспроизводства животных и длительного интервала между поколениями.¹После получения от коровы-донора эмбрионов, пригодных для пересадки, необходимо решить, каким из имеющихся реципиентов их пересадить, чтобы добиться наибольшего числа беременностей.²Успех пересадки эмбрионов зависит от факторов, связанных с эмбрионом, реципиентом и специалистом, выполняющим пересадку, либо от взаимодействия этих факторов. Пригодность реципиентов определяется многочисленными факторами содержания, кормления и регуляции эстрального цикла, которые должны обеспечить наличие функционирующего желтого тела (CL) на момент пересадки. Хотя эти факторы изучались, различия в методиках, размерах выборок и других аспектах ограничивают применимость результатов исследований. Во многих отношениях содержание реципиента имеет для успеха программы пересадки эмбрионов большее значение, чем содержание донора: реципиент должен забеременеть после пересадки эмбриона, сохранить беременность до срока родов, отелиться без посторонней помощи и вырастить теленка с высокой генетической ценностью. Эта глава посвящена факторам, связанным с реципиентами и определяющим успех программы пересадки эмбрионов.

Организация кормления

Оценка упитанности как показатель эффективности воспроизводства

Недостаточное поступление энергии, белка, витаминов, микро- и макроэлементов связывают со снижением показателей воспроизводства. Среди этих факторов питания, влияющих на воспроизводство,

энергетический баланс, вероятно, является самым важным фактором, связанным с нарушением репродуктивной функции у крупного рогатого скота. Направления использования доступной энергии в организме жвачных животных в различных физиологических состояниях располагаются в следующем порядке убывания приоритета: (i) основной обмен; (ii) физическая активность; (iii) рост; (iv) формирование энергетических запасов; (v) беременность; (vi) лактация; (vii) формирование дополнительных энергетических запасов; (viii) эстральные циклы и наступление беременности; (ix) формирование избыточных энергетических запасов.³При таком распределении метаболических приоритетов репродуктивная функция страдает, поскольку доступная энергия направляется на поддержание минимальных энергетических запасов и выработку молока. Как правило, у коров мясных пород не бывает периода отрицательного энергетического баланса, поскольку они не дают столько молока, сколько коровы молочных пород. Тем не менее коровам мясных пород необходима достаточная упитанность, чтобы после отела возобновились эстральные циклы, завершился анэструс, нормализовалась продолжительность укороченных эстральных циклов и произошла инволюция матки — все это необходимо для ежегодного наступления беременности.

Оценка упитанности (BCS) — надежный метод оценки состояния питания реципиентов. Визуальная система оценки упитанности, разработанная для мясного крупного рогатого скота, использует шкалу от 1 до 9, где 1 соответствует истощению, а 9 — ожирению.⁴Между изменением массы тела и BCS существует линейная зависимость: изменение BCS на один балл соответствует изменению массы тела примерно на 40–kg. Специалисты, отвечающие за содержание реципиентов, должны понимать, когда коров можно содержать при снижении уровня кормления, когда этот уровень следует повышать, а когда достаточно поддерживающего рациона. Понимание производственного цикла коровы и умение корректировать рацион повышают вероятность наступления беременности у реципиентов после пересадки эмбриона.^5,6

Показано, что BCS при отеле позволяет точнее прогнозировать продолжительность послеродового анэструса, чем изменение массы тела или BCS до отела.^4,7Когда коровы при отеле были худыми или имели BCS 4 и ниже, повышение

Воспроизводство крупного рогатого скота, первое издание. Под редакцией Ричарда М. Хоппера. © 2015 John Wiley & Sons, Inc. Опубликовано 2015 издательством John Wiley & Sons, Inc.

уровня энергетического питания после отела увеличивало долю самок, у которых в течение случного сезона проявлялась охота. BCS при отеле и в период осеменения — основные факторы, влияющие на вероятность наступления беременности, хотя изменение массы тела на поздних сроках стельности несколько меняет степень их влияния. Улучшение недостаточной упитанности после отела может ослабить отрицательное влияние на воспроизводство, но редко позволяет полностью его преодолеть или устранить. В недавнем исследовании Стивенсона и др.⁸ по образцам крови, взятым в начале случного сезона для определения наличия эстральных циклов, было установлено, что на этот момент циклы наблюдались лишь у 47.2% коров. Однако с повышением BCS доля коров с эстральными циклами также увеличивалась. Важно отметить, что среди коров, у которых в начале случного сезона оценка упитанности была ниже 4, эстральные циклы возобновились лишь у 33.9%.

Влияние кормления до отела на воспроизводство

Принято считать, что у коров, которых до отела содержат при повышении уровня кормления, интервал до первой овуляции обычно короче, чем у коров, уровень кормления которых снижают. Ограничение энергетического питания до отела приводит к низкой BCS при отеле, затяжному послеродовому анэструсу и снижению доли коров, у которых в течение случного сезона проявляется охота.⁹Уровень энергетического питания до отела также влияет на частоту наступления беременности и продолжительность интервала от отела до ее наступления.⁹И наоборот, если после ограничения поступления питательных веществ до отела их поступление после отела увеличивали, отрицательный эффект такого ограничения частично компенсировался. Однако эффективность усиленного кормления после отела зависела от степени ограничения питания до него.^7,9BCS перед отелом также влияет на массу телят при рождении и отъеме. Когда коров кормили так, чтобы перед отелом их BCS достигала 4 или 6, у коров с BCS 6 масса тела была больше; больше была и масса их телят при рождении и отъеме при сходной генетике.¹⁰Несмотря на большую массу телят при рождении, различий в трудности отела не наблюдалось. Это свидетельствует о дополнительном преимуществе для реципиентов — возможности вырастить телят с большей массой при отъеме. Кроме того, среди отелившихся коров со средней BCS в начале случного сезона и после 60-дневного случного сезона доля животных с эстральными циклами имела тенденцию быть выше, чем среди коров с недостаточной упитанностью. В результате доля коров с эстральными циклами на разных этапах случного сезона была выше.¹⁰

Кормление после отела

Многочисленные исследования показывают, что повышение уровня кормления после отела увеличивает частоту зачатия и наступления беременности у коров мясных пород.^4,11Повышение энергетической плотности рациона после отела увеличивало массу тела и BCS и сокращало интервал до первой охоты.⁷Однако у подсосных коров мясных пород со сравнительно низкой упитанностью, прибавлявших в массе более 1 kg/day при потреблении рациона с 85% концентратов, циклическая активность яичников не возобновлялась ранее чем через 70 дней после отела.⁷Поэтому, хотя улучшение кормления после отёла может частично компенсировать отрицательные последствия недостаточного

кормления до отёла, необходимо также учитывать дополнительную нагрузку и отрицательное влияние сосания телёнком и лактации.

Существенное влияние на фертильность после отёла оказывает продолжительность случного сезона. Ограниченный по времени случной сезон имеет много преимуществ, в том числе позволяет получить более однородных и более старших по возрасту телят. Но важнее всего то, что при продолжительности случного сезона 60 дней или менее возрастает доля самок, у которых в следующем случном сезоне происходит половой цикл. Сокращение случного сезона повышает вероятность наступления стельности у всех коров в следующем случном сезоне. Чтобы с помощью целенаправленного кормления добиться оптимальной упитанности (BCS), необходимо понимать производственный цикл коровы. Наибольшая потребность в питательных веществах возникает вскоре после отёла: корова должна вырабатывать молоко для растущего телёнка, восстанавливать массу тела, потерянную незадолго до родов и после них, и восстанавливать половые пути, чтобы вновь стать стельной в течение 3 месяцев после отёла. В этот период корова обычно потребляет столько корма, сколько может, поэтому попытки скорректировать её упитанность в это время часто бесполезны. Обычно коровы пасутся и получают достаточно протеина, витаминов и минеральных веществ, однако трава нередко бывает сочной и содержит много влаги, что иногда приводит к дефициту энергии.¹²

Регуляция полового цикла

Разработка протоколов синхронизации охоты

Такие факторы, как кормление, организация содержания и недостаточно эффективное выявление охоты, препятствуют широкому применению трансплантации эмбрионов в товарном мясном скотоводстве. Наиболее перспективный способ увеличить число животных, получающих эмбрионы, — использовать протоколы, позволяющие проводить трансплантацию без выявления охоты. Их обычно называют протоколами трансплантации эмбрионов в фиксированные сроки (FTET). Однако значительная часть исследований систем, применяемых сегодня в программах трансплантации эмбрионов, была посвящена искусственному осеменению в фиксированные сроки (TAI), а не FTET. Трансплантация эмбрионов коровам с синхронизированной охотой была наиболее эффективной, когда её проводили через 6–8 дней после выявления охоты или инъекции гонадотропин-рилизинг-гормона (GnRH).¹³Первые системы синхронизации охоты были направлены на изменение полового цикла путём индукции лютеолиза инъекцией простагландина (PG)F2α с последующим выявлением охоты. После успешного применения схем с однократным введением PGF2α исследователи сосредоточились на многократных инъекциях PGF2α, чтобы ещё больше сократить время, необходимое для выявления охоты.^14,15В системах синхронизации охоты следующего поколения применяли экзогенные прогестины, такие как интравагинальное устройство для высвобождения прогестерона (CIDR) или ацетат меленгестрола (MGA). Их использовали, чтобы отсрочить наступление охоты после естественного или индуцированного лютеолиза и удлинить половой цикл.^16,17

Лишь после открытия того, что рост фолликулов у крупного рогатого скота происходит отдельными волнами,¹⁸учёные смогли приступить к разработке систем синхронизации охоты третьего поколения. Регуляция фолликулярных волн с помощью однократной инъекции GnRH на произвольной стадии полового цикла вызывает резкий выброс лютеинизирующего гормона (LH), который приводит к синхронной овуляции или лютеинизации доминантных фолликулов.^19–21В результате у большинства