Воспроизводство крупного рогатого скота

Таблица 8.1Аномалии сперматозоидов по классификации Общества териогенологии.

конкурируют с нормальными сперматозоидами и часто лишают их возможности оплодотворить яйцеклетку. Таким образом, некомпенсируемый дефект теоретически снижает оплодотворяющую способность пропорционально доле сперматозоидов с этим дефектом в эякуляте или дозе спермы для осеменения.

Отнесение дефектов сперматозоидов к компенсируемым или некомпенсируемым осложняется тем, что, как и в случае других классификаций, новые научные данные, вероятно, приведут к пересмотру категорий некоторых дефектов; дополнительную сложность представляет мужское бесплодие в целом. Тем не менее такой подход к оценке аномалий чрезвычайно полезен: он помогает ветеринарному врачу определить прогностическое значение дефекта, часто встречающегося в эякуляте.

Оценку морфологии сперматозоидов дополнительно осложняет тот факт, что в одном эякуляте могут присутствовать морфологически нормальные сперматозоиды с повреждённым хроматином. Такие сперматозоиды относятся к категории некомпенсируемых дефектов: они способны оплодотворить яйцеклетку, но образующийся эмбрион часто бывает низкого качества. Однако о вероятном наличии сперматозоидов с повреждённым хроматином, но нормальным внешним видом можно судить по преобладанию в эякуляте морфологически аномальных клеток. Это подтверждено исследованиями с теплоизоляцией мошонки, которые показали, что возникающие дефекты зависят от стадии сперматогенеза в момент повреждающего воздействия¹⁷и что количество и виды наблюдаемых дефектов указывают на наличие ещё большего числа дефектных, но внешне нормальных сперматозоидов.¹⁵

Поэтому оптимальный подход состоит в понимании того, что аномальные сперматозоиды в эякуляте указывают либо на состояние семенников, влияющее на сперматогенез, либо на генетическую причину. Следует тщательно исследовать не менее 100 сперматозоидов при увеличении 1000× и признавать пригодными только тех быков, у которых доля нормальных сперматозоидов составляет не менее 70%.

другие некомпенсируемые дефекты следует тщательно изучать. Поэтому при оценке быка с пограничными показателями спермограммы разумно учитывать виды дефектов и их распространённость и, возможно, проявлять повышенную осторожность.

Нормальные сперматозоиды

Поскольку у ветеринарных врачей, проводящих базовое обследование племенного быка (BBSE), могут возникать разногласия при отнесении аномальных сперматозоидов к определённым категориям, способность точно установить процент нормальных сперматозоидов может быть важнейшим аспектом оценки спермограммы. Некоторые ветеринарные андрологи даже предлагали отказаться или допускали возможность отказа от классификации аномальных сперматозоидов в рамках стандартного BBSE (6).

Большинство наших клиентов и практически все студенты-ветеринары, рассматривая под увеличением окрашенную популяцию сперматозоидов, способны интуитивно распознать нормальный сперматозоид. Однако новичок или наблюдатель без специальной подготовки легко пропустит малозаметные аномалии и даже те, которые мы, ветеринарные врачи, не сочли бы столь уж малозаметными, например дефект в виде ядерной вакуоли. Поэтому необходимо подробно описать нормальный сперматозоид.

Для целей описания, а также для более точного определения локализации дефектов нормальный сперматозоид (рисунок 8.6) можно разделить на головку и хвост. Головка длиной 8–10 мкм, шириной 4–4.5 мкм и толщиной 1–1.5 мкм⁷ состоит из ядерного материала и акросомы. Хвост длиной приблизительно 40–45 мкм, в свою очередь, можно разделить на шейку, среднюю, главную и концевую части.

Как отмечалось ранее, при окрашивании витальным красителем, например эозином-нигрозином, мёртвые клетки поглощают краситель и выглядят розовыми, причём акросома окрашивается значительно слабее,

что позволяет различить части головки. Поскольку головка сперматозоида почти полностью состоит из хроматина, форма ядра коррелирует с фертильностью;¹⁸ более того, головки сперматозоидов высокофертильных быков весьма однородны по размеру.¹³

Аномалии сперматозоидов: классификация, этиология и прогностическое значение

BBSE по своей сути представляет собой прогностическую оценку. Поэтому ветеринарному врачу, проводящему обследование, полезно понимать этиологию и значение аномалий сперматозоидов. Цель этого раздела — дать справочные сведения о классификации, этиологии и прогностическом значении каждого из наиболее распространённых дефектов сперматозоидов.

Цитоплазматическая капля

Небольшое число сперматозоидов с такими дефектами может встречаться в эякуляте нормальных быков, особенно в период, близкий к половому созреванию. В норме цитоплазматические капли должны «сбрасываться» при прохождении сперматозоидов через придаток семенника. Проксимально расположенные цитоплазматические капли, или просто проксимальные капли, возникают вследствие нарушения спермиогенеза,¹³ имеют тестикулярное происхождение и, по-видимому, свидетельствуют о функциональной неполноценности сперматозоидов. У мужчин показано, что снижение фертильности при повышенном количестве цитоплазматических капель обусловлено более высоким уровнем денатурации ДНК сперматозоидов.¹¹ Дистально расположенные цитоплазматические капли (дистальные капли), как полагают, не имеют большого значения и происходят из придатка семенника. Таким образом, проксимальную каплю относят к первичным или значительным дефектам, а дистальную — к вторичным или незначительным.

Дефект в виде дистальной капли считается компенсируемым, а дефект в виде проксимальной капли — некомпенсируемым.^6,13 Однако в пользу возможности компенсации дефекта в виде проксимальной капли могут свидетельствовать результаты работы, в которой для оплодотворения in vitro использовали эякуляты с высоким или низким содержанием сперматозоидов с этим дефектом.¹⁹ В этом исследовании частота оплодотворения снижалась по мере увеличения доли проксимальных капель в эякуляте, но среди оплодотворённых яйцеклеток частота дробления была сходной (следует отметить, что в этом исследовании в каждой популяции сперматозоидов, контактировавших с яйцеклетками, присутствовали нормальные сперматозоиды).

Это наглядный пример сложности классификации дефектов сперматозоидов. Если исходить из основного критерия — снижения фертильности при том уровне выраженности дефекта, который наблюдается в эякуляте, — дефект в виде проксимальной капли однозначно является некомпенсируемым. Однако согласно другому общепринятому определению, некомпенсируемый дефект позволяет инициировать оплодотворение, но не обеспечивает нормального развития эмбриона. Поэтому отнесение дефекта в виде проксимальной капли к категории некомпенсируемых проблематично: упомянутое исследование¹⁹ подтвердило литературные данные¹³ о том, что сперматозоид с проксимальной каплей не способен оплодотворить яйцеклетку (рисунок 8.7).

Возможно, оптимальный подход — рассматривать этот дефект (проксимальную каплю) как клинический признак или «маркер» нарушения спермиогенеза, причиной которого может быть как незрелость, так и, напротив, дегенерация семенников. Поэтому обследование молодых быков можно отложить и провести повторно, поскольку улучшение спермограммы вероятно; у быков старшего возраста с этим дефектом прогноз восстановления фертильности более осторожный или неблагоприятный.

Дистальный изгиб средней части хвоста

Дистальный изгиб средней части хвоста (DMR) — наиболее распространённая аномалия хвоста сперматозоида.¹³Поскольку считается, что этот дефект возникает в придатке семенника, его относят к вторичным, а также к незначительным и компенсируемым дефектам. Он компенсируем, поскольку сперматозоиды с таким дефектом не обладают поступательной подвижностью. О его происхождении свидетельствует быстрое появление дефекта в эякуляте быков в течение нескольких дней после температурного воздействия. Дефект выглядит как резкий изгиб шпилькообразной формы в дистальном отделе средней части хвоста,²⁰ причём внутри изгиба находится цитоплазматическая капля. Если капли нет, вероятно, «изгиб» возник из-за контакта с гипотоническим раствором, предположительно использованным красителем. Этот дефект можно также выявить при оценке подвижности, поскольку такие сперматозоиды движутся назад (рисунок 8.8).

Основная причина — нарушение функции придатка семенника вследствие снижения уровня тестостерона, которое, в свою очередь, может быть вызвано стрессом, температурным стрессом (как при высокой, так и при низкой температуре), экзогенным эстрогеном или индуцированным гипотиреозом. Вместе с тем у нормальных фертильных быков доля сперматозоидов с этим дефектом в эякуляте может достигать 25%,¹³ предположительно благодаря его компенсируемому характеру. Однако если доля сперматозоидов с этим дефектом в эякуляте быка, соответствующего нормативным показателям, составляет 20–25%

Рисунок 8.9 Дефект в виде псевдокапли.

(>70% нормальных сперматозоидов) при обследовании в условиях умеренной погоды и отсутствия стресса, необходимо учитывать, что, хотя сейчас бык фертилен, при экстремальных температурах окружающей среды доля сперматозоидов с этим дефектом может резко возрасти. Кроме того, показано, что у быков джерсейской породы этот дефект может наследоваться; у некоторых из них доля сперматозоидов с DMR в эякуляте достигала 100%,⁶ и следует учитывать возможность наследования этого дефекта у других пород.

Аномалии средней части хвоста

К этой категории относятся дефект в виде «псевдокапли», дефект митохондриальной оболочки и сегментарная аплазия. Кроме того, средняя часть хвоста может выглядеть набухшей, штопорообразной, изогнутой или асимметричной (рисунок 8.9). Поскольку эти дефекты влияют на подвижность, они являются компенсируемыми; в системе SFT их относят к первичным дефектам. Так как формирование этой части сперматозоида почти полностью происходит во время спермиогенеза,¹³ большинство этих дефектов, несомненно, имеют тестикулярное происхождение. Показано, что некоторые формы дефектов этой группы могут быть вызваны повышенным содержанием госсипола²¹ — соединения, присутствующего в хлопчатнике, в особенности в его семенах, — в рационе быков. Быки, получающие рационы с высоким содержанием госсипола, по-видимому, особенно чувствительны к этому соединению в период полового созревания.²² По-видимому, дефекты, вызванные госсиполом, возникают вследствие повреждения структуры сперматозоидов во время спермиогенеза; дальнейшее повреждение происходит при их прохождении через придаток семенника.²¹

Этот дефект классифицируют как первичный; он возникает в придатке семенника,²³ а именно в его хвосте. Дефект получил название в честь быка джерсейской породы, в эякуляте которого он был впервые обнаружен. Его генетическую природу заподозрили сразу, поскольку такой же дефект выявили у родного брата этого быка.²⁴ Это предположение подтвердилось в опыте по разведению: нормального быка, от которого уже было получено потомство с данным дефектом, спарили с 120 его дочерей и получили сыновей с таким дефектом. По крайней мере у датской джерсейской породы дефект Дага может передаваться потомству как рецессивный признак.²⁵

Кроме того, у быков с этим дефектом (при доле дефектных сперматозоидов >50%) повышено содержание цинка в плазме и сперматозоидах. Предположительно, это может быть связано либо с несбалансированным рационом, либо с генетически обусловленной повышенной чувствительностью; поэтому неизвестно, играет ли цинк причинную или сопутствующую роль.²⁵

Абаксиальное прикрепление

В классификации SFT абаксиальное прикрепление хвоста сперматозоида отнесено к вторичным дефектам. В серии опытов по воспроизводству, включавших суперовуляцию у тёлок с последующим убоем через 7 дней после осеменения для извлечения эмбрионов, искусственное осеменение синхронизированных тёлок и, наконец, осеменение в условиях конкуренции сперматозоидов, высокое содержание сперматозоидов с абаксиальным прикреплением (50, 88 и 100%) не оказывало отрицательного влияния на фертильность: оно не снижало ни частоту зачатия, ни выживаемость эмбрионов.²⁶ Таким образом, абаксиальное прикрепление следует считать просто вариантом нормы, как у лошадей и свиней.

Дефект акросомы: бугорчатая акросома

Сильно загнутый или закрученный хвост

Этот дефект, также называемый «дефектом Дага», относится и к аномалиям средней части хвоста (рисунок 8.10). Хотя небольшое число сперматозоидов с таким дефектом встречается в эякуляте нормальных быков, у некоторых животных их доля может быть высокой (>50%).

Дефект в виде бугорчатой акросомы можно распознать по утолщению на верхушке, которое может выступать над головкой или загибаться на неё;²⁷ чаще всего он проявляется уплощением или вдавлением верхушки.¹³Уже на раннем этапе было установлено, что этот дефект имеет генетическую этиологию, а именно наследуется как аутосомный рецессивный признак, сцепленный с полом.