Воспроизводство крупного рогатого скота

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

(>60%) коров новая фолликулярная волна начинается в течение 1–3 дней после введения GnRH. Образовавшаяся после введения GnRH лютеиновая ткань подвергается лютеолизу, индуцированному PGF2α, спустя 6–7 дней.²²Недостаток этого метода синхронизации охоты заключается в том, что примерно у 5–15% коров охоту выявляют в день введения PGF2α или раньше, что уменьшает долю самок, у которых её выявляют в период синхронизированной охоты.^23–25

Совершенствование протоколов для мясных коров

Предварительные исследования выявили значительное повышение фертильности у коров, получавших MGA перед введением PGF2α, по сравнению с коровами, получавшими только PGF2α.²⁶Когда коровам устанавливали CIDR на 7 дней и делали инъекцию PGF2α за день до удаления CIDR, синхронность наступления охоты и частота наступления стельности повышались.¹⁷Когда GnRH вводили за 6 или 7 дней до PGF2α, у 70–83% коров охота наступала в течение 4-дневного периода.²²

Применение GnRH для регуляции возникновения фолликулярных волн и овуляции, а PGF2α — для индукции лютеолиза привело к разработке протокола Ovsynch для молочных коров.²⁷Совмещение второй инъекции GnRH с осеменением в фиксированные сроки (CO-Synch) оказалось более практичным для производителей мясного скота, чем выявление охоты, поскольку не оказывало отрицательного влияния на фертильность.²⁸Однако недостаток этого протокола состоит в том, что примерно у 5–15% мясных коров, вскармливающих телят, охота наступает до введения PGF2α или сразу после него.²⁴Если у этих коров не выявить охоту и не осеменить их, они не станут стельными в результате TAI. Поэтому мы предположили, что добавление CIDR к протоколу на основе GnRH предотвратит преждевременное наступление охоты и обеспечит

повышение фертильности после TAI. В целом добавление CIDR к протоколу TAI на основе GnRH повысило частоту наступления стельности (59% против 48% соответственно). CIDR задерживал начало овуляции, благодаря чему она происходила более синхронно, и способствовал возобновлению полового цикла у коров, у которых он отсутствовал.²⁴Однако эффективность этих протоколов TAI с применением CIDR ещё не сравнивали в рамках одного исследования с протоколами искусственного осеменения, требующими выявления охоты у мясных коров, вскармливающих телят. Поэтому мы организовали и координировали эксперимент, проводившийся в нескольких штатах и местах, чтобы определить, может ли протокол TAI на основе GnRH с добавлением CIDR обеспечить частоту наступления стельности, сопоставимую с протоколами, требующими выявления охоты.²⁹Результаты показали, что протокол TAI обеспечивал частоту наступления стельности, сопоставимую с протоколом, предусматривающим выявление охоты, хотя у 35% коров на момент обработки наблюдался послеродовой анэструс.

Подробное изложение современных протоколов синхронизации охоты и TAI, рассмотренных рабочей группой Beef Reproduction Task Force, приведено на рисунке 78.1. Применение аналогичного протокола FTET у коров-реципиентов было бы практичным и эффективным способом добиться высокой частоты наступления стельности.

Совершенствование протоколов для тёлок мясных пород

Ранние исследования на тёлках мясных пород показали, что скармливание MGA в течение 14 дней с последующим введением PGF2α через 17 дней эффективно регулирует половой цикл тёлок.^16,30Однако при введении тёлкам PGF2α через 19 дней после 14-дневного периода скармливания MGA фертильность не изменялась, но охота наступала более синхронно.³¹После успешного применения этого протокола исследователи начали включать в него GnRH

ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ В ФИКСИРОВАННЫЕ СРОКИ (TAI)*
7-дневный протокол CO-Synch + CIDR ®
Проводить TAI через 60–66 ч после введения PG; GnRH вводить во время TAI.
GnRH
GnRH PG
Искусственное осеменение
CIDR ®
... 60–66h ...
0 7 10
День обработки
5-дневный протокол CO-Synch + CIDR ®
Проводить TAI через 72 ± 2 ч после удаления CIDR; GnRH вводить во время TAI.
Для этого протокола необходимы две инъекции PG с интервалом 8 ± 2 ч.
GnRH
GnRH PG
PG
Искусственное осеменение
CIDR ® 8 ± 2 ч
... 72 ± 2h ...
0 5 8
День обработки

ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ В ФИКСИРОВАННЫЕ СРОКИ (TAI)*

только для коров с примесью крови Bos indicus
PG 5-дневный протокол CO-Synch + CIDR ®
Проводить TAI через 66 ± 2 ч после удаления CIDR; GnRH вводить во время TAI.
Для этого протокола необходимы две инъекции PG с интервалом 8 ± 2 ч.
PG
GnRH
GnRH PG
PG
Искусственное осеменение
CIDR ® 8±2 ч
… 66 ± 2h ...
0 5 8
День обработки
* Время, указанное для «искусственного осеменения в фиксированные сроки», следует считать
приблизительным средним временем осеменения. Его следует определять исходя из
от числа коров, подлежащих осеменению, наличия работников и оборудования.

Рисунок 78.1Действующие протоколы синхронизации половой охоты и осеменения в фиксированное время (TAI) у коров мясных пород, рассмотренные Рабочей группой по воспроизводству мясного скота. Доступны по адресу http://beefrepro.unl.edu.