Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Регуляция репродуктивной функции у коров и телок с использованием натуральных половых феромонов быка

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Швец, Галина Ивановна, Курск

г

Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И, Иванова

РЕГУЛЯЦИЯ РЕПРОДУКТИВНОЙ ФУНКЦИИ У КОРОВ И ТЕЛОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАТУРАЛЬНЫХ ПОЛОВЫХ ФЕРОМОНОВ БЫКА

03.00.13 - физиология человека и животных

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

ШВЕЦ Галина Ивановна

Научные руководители: доктор ветеринарных наук,

профессор |М.П. Рязанский

V

заслуженный ветеринарный врач РФ, доктор биологических наук, профессор О.Б. Сеин

Курск - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы.................................................... 4

I. Обзор литературы................................................................. 7

1.1. Морфофункциональная организация гипоталамо-гипофизарно-овариальной системы и ее роль в регуляции репродуктивной функции у животных...................... 7

1.2. Особенности половой цикличности у коров и телок и оптимальные сроки их осеменения..................................... 16

1.3. Самец как физиологический «стимулятор» половой функции самок....................................................................... 22

И. Собственные исследования.................................................. 33

2.1. Материал и методы исследований..................................... 33

2.2. Результаты собственных исследований............................. 36

2.2Л. Влияние половых аттрактантов быка на поведенческие реакции и репродуктивную функцию коров....... 36

2.2.2. Разработка способа получения препарата натуральных половых феромонов быка........................................ 42

2.2.3. Научно-производственные испытания препарата натуральных половых феромонов быка............................ 46

а) Поведенческие реакции и общие клинические показатели у коров и телок в период стимуляции препаратом натуральных половых феромонов быка ... 46

б) Содержание эстрадиола-17(3 и прогестерона в крови коров в период стимуляции препаратом натуральных половых феромонов быка............................ 50

в) Влияние препарата натуральных феромонов быка

на течение половых циклов у коров и телок............. 52

г) Характеристика морфологической структуры репродуктивных органов у телок после стимуляции препаратом натуральных половых феромонов быка 5В

д) Влияние препарата натуральных половых феромонов быка на воспроизводительную функцию коров

и телок............................................................................ 69

2.2.4. Использование препарата натуральных феромонов быка для корреляции половых процессов у коров и

телок с гипофункцией яичников..................................... 71

2.2.5. Разработка асептического метода искусственного осеменения коров и его апробация в производственных условиях...................................................................... 73

III. Обсуждение результатов...................................................... 81

Выводы.................................................................................... 90

Практические предложения................................................. 92

Литература ............................................................................. 93

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Обеспечение населения страны продуктами животноводства неразрывно связано с улучшением воспроизводства скота, повышением его продуктивных качеств и организацией четкой ритмичности в получении приплода. В этой связи перед биологической наукой особенно остро ставится задача совершенствования и разработки методов активного регулирования функции воспроизведения у сельскохозяйственных животных.

Отечественные ученые в данном научном направлении имеют как теоретические, так и практические достижения. Еще в 30-х годах сформулированный М.М. Завадовским принцип "обратной связи" в эндокринной системе и, в частности между гонадами и гипоталамо -гипофизарным комплексом, позволил разработать ряд эффективных методов управления функцией размножения. Так, уже более 50 лет в животноводстве применяется сыворотка жеребых кобыл. Получены и внедрены в практику отечественные препараты простагландинов Рга -эстуфалан и клатрапростин, аналог люлиберина-сурфагон.

Использование этих и других биологически активных веществ позволяет проводить синхронизацию половой охоты и овуляции, стимуляцию родов, повысить жизнеспособность молодняка и увеличить продуктивные качества.

В последние годы у биологов возник интерес к проблемам химической коммуникации животных, в том числе к управлению поведением особей с использованием обонятельных сигналов. Рассматривается роль половых феромонов в регуляции репродуктивной функции, проведены широкие их производственные испытания на разных видах сельскохозяйственных животных.

В то же время остаются недостаточно изученными такие вопросы как влияние половых феромонов быков на течение половой цикличности у коров и тёлок, морфологическую структуру и функциональную активность репродуктивных органов, содержание морфологических и биохимических компонентов крови.

Цель и задачи исследований. Принимая во внимание теоретическое и практическое значение перечисленных вопросов, целью настоящей работы являлось изучение влияния половых аттрактантов самца на воспроизводительную функцию коров и телок, а также разработка метода её биологической регуляции с использованием натуральных феромонов быка. Исходя из этого бьши поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние половых аттрактантов быка на поведенческие реакции и течение половых циклов у коров и телок.

2. Разработать способ получения препарата натуральных половых феромонов быка и изучить его влияние на морфологическую структуру и функциональную активность репродуктивных органов коров и телок.

3. Установить влияние натуральных половых феромонов быка на воспроизводительные качества коров и телок с нормальной и пониженной функцией яичников.

4. Разработать и провести производственную апробацию асептического способа искусственного осеменения коров и телок на фоне применения половых феромонов быка.

Научная новизна. На основании комплексных экспериментальных исследований впервые проведен анализ многостороннего влияния половых феромонов быка на репродуктивную функцию коров и телок. Выявлены морфофункциональные изменения матки и яичников у коров и телок после биологической стимуляции половыми феромонами

быка. Разработаны технология получения препарата натуральных половых феромонов быка и устройство для асептического введения спермы при искусственном осеменении коров и телок (авт. св. № 1109105).

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты комплексных исследований этологических, клинических, морфологических и гормональных показателей у коров и телок после биологической стимуляции половыми феромонами быка;

- способ изготовления препарата натуральных половых феромонов быка;

- асептический способ искусственного осеменения коров и телок.

Практическая значимость работы. Полученные данные позволяют обосновать целесообразность использования натуральных половых феромонов быка для регуляции половой функции у коров и телок. Разработанные рекомендации по применению натуральных половых феромонов и асептического способа искусственного осеменения предложены для использования в практике животноводства.

Апробация и реализация результатов исследований. Основные положения диссертации доложены, одобрены и рекомендованы к внедрению в производство на:

- научно-практической конференции специалистов животноводства Курской области (Курск, 1994).

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава Курской государственной сельскохозяйственной академии им. И.И. Иванова ( 1988 - 1997гг.).

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Морффункциональная организация гипоталамо-гипофизарно-овариальной системы и её роль в регуляции репродуктивной функции у животных

Репродуктивная функция млекопитающих, направленная на сохранение вида, является одной из главных в организме. Характерная её особенность - периодичность, которая включает в себя: созревание в яичниках фолликулов, секрецию эстрогенов, изменение вторичных половых признаков, спаривание, овуляцию, оплодотворение, сохранение желтого тела, беременность, лактацию и материнское поведение. Эти процессы присущи только половозрелым особям женского пола и проявляются в виде полового цикла.

Половой цикл - сложный многокомпонентный процесс, который происходит под влиянием внешних и внутренних факторов, действующих через центральную нервную систему и в результате изменений гормональной системы (В.Н. Бабичев, 1984; Е. М. Convey, 1983; Е. Е1-lendorff et al., 1984; J. Balasch et al., 1992).

К внешним раздражителям можно отнести инсоляцию, температурный режим, кормление, самца. Реализация этих стимулов осуществляется через афферентные импульсы или первичный чувствительный вход, каким является обоняние, зрение, тактильная чувствительность.

Основу внутренних раздражителей составляют половые гормоны, запускающие всю сложную систему регуляции, главным звеном которой является гипоталамус - нейроэндокринный центр, интегратор нервных и гормональных стимулов.

Гипоталамус - подбугорная область промежуточного мозга находится под зрительными буграми, образуя стенки и дно третьего же-

лудочка. У млекопитающих он состоит из трёх основных отделов: переднего, среднего и заднего.

В настоящее время известно, что гипоталамус является центром одновременно нервной и эндокринной регуляции воспроизводительных процессов. В нем расположены структурные элементы различных типов, в том числе клеточные тела гипоталамических нейронов с их аксонами и терминалями. В гипоталамусе имеются также глиальные клетки, выполняющие роль опорных элементов для нейронов. Наконец, для него характерен особый тип кровоснабжения, в частности в области срединного возвышения (Y.W. Harris, 1948; S. Schally et al., 1971).

Клеточные тела гипоталамических нейронов располагаются не диффузно среди глиальных клеток, а образуют группы, называемые ядрами. Таких ядер много, но лишь некоторые из них играют важную роль в регуляции размножения (С.А. Barraclough et al., 1955; В. Flerko, 1981).

От тел клеток, расположенных в гипоталамических ядрах, аксоны направляются к одному из четырех следующих крупных образований: другим отделам головного мозга, другим ядрам гипоталамуса, срединному возвышению и задней доле гипофиза. В результате такой организации возникает очень сложная сеть межнейронных связей и взаимодействий между нервными и эндокринными регуляторными центрами.

Срединное возвышение заслуживает особого упоминания, так как в этой области сходятся нервные и гуморальные сигналы, регулирующие функции передней доли гипофиза. Срединное возвышение включает в себя основание гипоталамуса и непосредственно переходит в ножку гипофиза. Если в нем и содержатся тела нервных клеток, то их число очень невелико. Однако в срединном возвышении имеются

терминали как гипоталамических, так и экстр агипоталамических нейронов, глиальные клетки и специализированные клетки эпендимы, называемые таницитами. Танициты выстилают третий желудочек и потенциально важны для переноса информации из спинномозговой жидкости в гипофиз. Помимо указанных нервных структур, в срединном возвышении имеется капиллярное сплетение, связанное с гипоталамо-гипофизарной воротной системой (Б.В. Алешин; G.W. Harris, 1961, 1971, 1973).

Гипоталамус регулирует физиологические процессы не только на основании связей с различными отделами нервной системы по нервным проводникам, но выполняет также функции, свойственные гормональным железам. В них синтезируются гормоны (рилизинг-факторы), которые стимулируют или ингибируют выделение тропных гормонов из аденогипофиза, в том числе и гонадотропинов.

Рилизинг-факторы выделяются из нервных терминал ей в срединном возвышении, где они диффундируют в капилляры гипотала-мо-гипофизарной воротной системы. С кровью они переносятся в сосудистое сплетение, окружающее ножку гипофиза, и распределяются по всей его передней доле.

О существовании гипоталамических рилизинг-факторов знали давно, однако только в 70-х годах была выявлена их химическая структура (A.V. Schally et al; 1971; R. Guillemin, 1977), а затем осуществлен синтез H. Matsuo et al., 1971; M.S. Amoss et al., 1971; R. Burgus et al., 1972; D. H. Coy et al., 1973).

Что касается гонадотропных гормонов гипофиза - ЛГ и ФСГ, то вначале предполагали, что для каждого из них существует отдельный гипоталамический фактор. Однако, когда структура этих гормонов стала известна и были получены синтетические препараты, оказалось, что их физиологические эффекты могут перекрываться. Так гипотала-

мический фактор, который стимулирует ЛГ, способен также индуцировать и секрецию ФСГ. Поэтому этот фактор получил название го-надотропин-рилизинг-гормон (Гн-РГ), или люлиберин (A.Schally et al., 1971). Однако некоторые исследователи (M. Motta et al., 1978; S.M. Me Cann, 1980) придерживаются мнения о раздельном существовании ги-поталамических рилизинг-гормонов для ЛГ и ФСГ.

Таким образом, приведенные материалы подтверждают координирующую роль гипоталамуса в регуляции репродуктивной функции у животных.

Следующим рабочим уровнем, принимающим участие в регуляции репродуктивной функции животных, является гипофиз. Именно ему отводится роль "усиливающего устройства", так как поступающие в гипофиз ничтожно малые по количеству нейросекреты гипоталамуса дают начало значительной по объёму гипофизарной секреции.

Гонадотропные гормоны ЛГ и ФСГ, которые вырабатываются в базофильных клетках аденогинофиза ( Б.В, Алёшин, 1971; H.D. Purves et al, 1951), по своей химической стругауре относятся к глюкопротеи-дам W.E. Braselton et al., 1970; W.K. Li et al., 1972; О. Maghin-Rogister, 1973).

Биологическое действие ЛГ заключается в осуществлении овуляции, превращении овуляторного фолликула в желтое тело и секреции им прогестерона, в развитии фолликулов и секреции эстрогенов, в стимуляции интерстициальной ткани яичников и семенников. В яичниках половозрелых животных ЛГ вместе с ФСГ приводит к дозреванию фолликулов, которые затем овулируют L.E. Donaldson et al., 1965; V.E. Lawton et al., 1968; R.B. Snook et al., 1969; N.B. Schwarts et al., 1969; L.W. Eaton et al, 1971; T.M. Mills et al., 1971).

Биологическое действие ФСГ заключается в стимуляции развития множественных фолликулов, приводя к пролиферации клетки гра-

нулезы. Однако фолликулы достигают полного развития и секретиру-ют эстрогены только в том случае, если ФСГ действует в комбинации с ЛГ (G, Bourdel et al., 1963; H.R. Catchpole, 1964; R.R. Snook et al. 1969).

Влияние ФСГ на синтез стероидных гормонов заключается в том, что он подготавливает морфологические структуры в яичниках к биосинтезу половых гормонов, а также стимулирует активность ароматизирующих ферментов, которые осуществляют последний этап биосинтеза эстрогенов - их образование из андрогенов ( Д.Т. Baird et al., 1975; К.Р Мс Natty et al., 1975).

Экспериментально доказано, что секреция ЛГ и ФСГ контролируется двумя функционально раздельными, но взаимно перекрывающимися регуляторными системами - тонической и циклической.

Тоническая система поддерживает базальные уровни гипофи-зарных гормонов в крови, которые обеспечивают развитие как половых клеток, так и эндокринных элементов гонад. Циклическая система, в отличие от тонической, функционирует кратковременно, её действие проявляется лишь на протяжении 12-24 часов в течение каждого полового цикла самки. Циклический характер секреции вызывает крайне выраженное (иногда в сотни раз) увеличение содержания гона-дотропинов в крови, главной функцией которых является индукция овуляции у самки. Тоническая система секреции гонадотропинов существует у обоих полов, а циклическая - только у самок ( П.А. Вундер, 1980; В.Н. Бабичев, 1981,1984; Ф.Д. Карш, 1987; Е. Knobil, 1974; S.M. Мс Сапп, 1980).

К третьему уровню регуляции репродуктивной системы самок животных относятся яичники. Это парные органы. В них различают две части: центральную и наружную. Центральную часть занимает мозговой слои, в котором проходят кровеносные сосуды и нервы. В

наружной части, так называемом корковом слое, находятся гамето- и гормонпродуцирующие элементы яичника, фолликулы и желтые тела.

Основную массу фолликулов составляют примордиальные фолликулы, представляющие собой ооцит, окруженный одним слоем фолликулярного эпителия. Начало развития фолликула сопровождается образованием нескольких слоев фолликулярных клеток, ростом яйцеклетки и формированием вокруг нее прозрачной оболочки. Такой фолликул называется вторичным. По мере роста фолликула в нём вокруг ооцита образуется фолликулярная жидкость, окруженная гранулезными клетками. Фолликул с образовавшейся полостью называют третичным, или везикулярным. Одновременно с пролиферацией гранулёзного слоя образуются две соединительнотканные оболочки: внутренняя и наружная тека, которые наряду с гранулёзным слоем участвуют в продукции половых гормонов.

Развитие фолликулов до образования в них полости не контролируется гонадотропными гормонами. Однако с момента образования полости фолликул становится восприимчивым к гонадотропинам, и они в дальнейшем участвуют в регуляции его развития.

Развивающийся под действием гонадотропинов фолликул синте