Концентрация эстрадиола в крови быков и его влияние на спермопродукцию и результативность осеменения

Для эффективной племенной работы и искусственного осеменения сельскохозяйственных животных необходимо рациональное использование получаемой от производителей спермы (1), что требует, в свою очередь, углубленного изучения роли гормональной и иммунной систем в спермо-продукции. Еще В.К. Милованов (2) отмечал большое значение половых гормонов для нормального функционирования не только органов воспроизводства, но и всего организма быков-производителей. Известно, что половая функция животных находится под нейроэндокринным контролем. Действие гормонов на обмен веществ и все физиологические функции проявляется при очень низких концентрациях (10^-6-10^-12 моль/л) (3). У всех млекопитающих сперматогенез регулируется пептидными и стероидными гормонами — фолликулостимулирующим (ФСГ) и лютеинизирующим ( ЛГ), тестостероном, эстрадиолом и др. (4). Под воздействием ЛГ, который выделяет гипофиз после наступления половой зрелости, клетки Лейдига начинают активно синтезировать тестостерон, воздействующий на сперматоген-ные клетки Сертоли. Стероидные гормоны, выделяемые семенниками, представлены андрогенами и прогестероном. Они легко проникают в цитоплазму и контролируют функцию клетки при участии специфических высокомолекулярных белковых рецепторов (3, 5-7).

Достоверные изменения в содержании тестостерона зафиксированы у животных разного происхождения. Так, в Свердловской области у быков-производителей, завезенных из-за рубежа, концентрация тестосте-830

рона была в 1,64 раза выше, чем у отечественных быков (14,28±2,26 против 8,72±1,92 нмоль/л) (8). M. Anderson (9) показал положительную корреляцию между концентрацией тестостерона у быков и частотой наступления стельности у коров. Также отмечена высокая положительная корреляция между содержанием сперматозоидов в семени и количеством тестостерона, а также отрицательная корреляция между рН семени и концентрацией тестостерона в крови (10). Уровень тестостерона в крови быков зависит от их возраста и породы (у мясных пород он выше, чем у молочных) и от внешних факторов (11). Показана положительная корреляции между концентрацией холестерина и тестостерона у быков: с повышением первого показателя возрастает второй (12).

При образовании комплекса тестостерона и эстрадиола основную роль играет тестостерон-эстрадиолсвязывающий глобулин, который выполняет транспортную, регуляторную и протективную функции. Некоторое количество андрогенов превращается в дигидротестостерон и эстрадиол. Эстрадиол синтезируется из тестостерона с участием фермента ароматазы (13, 14). У самцов млекопитающих в надпочечниках тоже вырабатываются эстрогены, причем отмечается их положительное влияние на качество спермопродукции.

Эстрогены влияют на развитие половых органов и вторичные половые признаки, на жировой обмен (в частности, повышают содержание фосфолипидов и β -липопротеинов в плазме крови, снижают содержание холестерола и α -липопротеинов), стимулируют анаболизм белков, продукцию соматотропного гормона, замедляют рост костей у половозрелых животных. Под действием эстрогенов происходит стимуляция ретикуло-эндо-телиальной системы и повышается резистентность организма к инфекциям, а также усиливается регенерация тканей (3). ЛГ вызывает секрецию андрогенов в семенниках, стимулирует развитие интерстициальной ткани и выработку мужского гормона тестостерона, совместно с ФСГ способствует разрастанию семенных канальцев (начальные стадии сперматогенеза). У самцов и самок ФСГ способствует развитию соответственно сперматозоидов и яйцеклеток (2, 3).

Однако в больших дозах эстрогены способны вызывать обратный эффект (вплоть до некротических явлений в почках и печени) (3). При повышении концентрации эстрадиола сверх нормы отмечено ухудшение сперматологических показателей (15). Излишняя масса тела быков-производителей может служить опосредованным сигналом об избыточном количества эстрогенов, ухудшении количественных и качественных показателей спермы (16, 17).

А.И. Абилов с соавт. (11) выявили зависимость концентрации эстрадиола в крови быков-производителей от внешних факторов. При этом количественные показатели спермопродукции возрастали по мере снижения количества эстрадиола. Имеются данные относительно взаимосвязи между спермальными аутоантителами у быков-производителей и концентрацией эстрадиола (18).

С ростом продуктивности крупного рогатого скота изменяются гормональные процессы, интенсивность обмена веществ (19) и, как следствие, воспроизводительная способность. Поэтому при изучении гормонального статуса животного важно учитывать его продуктивный тип.

В связи с обсуждаемой ролью эстрогенов в спермопродукции также заслуживают внимания работы по оценке влияния фито-, ксеноэстрогенов и химически синтезированного эстрадиола на метаболизм и воспроизводительную функцию животных. Ксеноэстрогены обладают схожей с эндо- генными эстрогенами активностью и имитируют их свойства, следовательно, воздействуют на синтез, секрецию, транспорт, метаболизм, связывание или выведение эндогенных гормонов, участвующих в регуляции гомеостаза, воспроизведении и развитии (20). Имеются данные о негативном влиянии фитоэстрогенов на репродуктивную функцию. Так, показано, что фитоэстрогены могут подавлять синтез ЛГ и ФСГ у женщин (21) и половое поведение у животных (22).

В настоящей работе нами впервые определено содержание эстрадиола в крови быков-производителей в зависимости от сезона года и в связи с количественными и качественными показателями спермопродук-ции, в том числе изучено влияние статуса быка по эстрадиолу в день отбора семени на результативность искусственного осеменения.

Целью исследования была оценка влияния эндогенного эстрадиола в сыворотке крови на спермопродуктивность у быков-производителей и эффективность осеменения полученной спермой.

Методика . Для исследования в условиях «Головного центра по воспроизводству сельскохозяйственных животных» (2012-2014 годы) отобрали 18 быков-производителей голштинской породы в возрасте 30±6 мес. Животные получали рацион, сбалансированный по нормам Всероссийского НИИ животноводства (ВИЖ), их содержание и эксплуатация соответствовали установленным требованиям и стандартам (23).

Кровь для анализа брали из яремной вены через 1 ч после взятия семени. Сыворотку крови отделяли и сохраняли при - 18^-20 ° С до исследования. Концентрацию эстрадиола в сыворотке крови определяли методом иммуноферментного анализа (ИФА) с помощью тест-набора Иммуно-ФА-Э на оборудовании Униплан АФГ-01 (ЗАО «Пикон», Россия).

Охоту у коров (экспериментальное хозяйство «Кленово-Чегодаево», Новая Москва, 2012-2014 годы) определяли 2-кратно, оптимальный срок осеменения — визуально по рефлексу неподвижности и по результатам ректальных исследований с учетом зрелости фолликулов. Осеменяли 2 раза в одну охоту с интервалом 10-12 ч. Осеменение считали результативным при отсутствии повторной течки и на основании ректальных исследований на 45-60-е сут после последнего осеменения.

Достоверность различий между сравниваемыми вариантами оценивали по t -критерию Стьюдента. В таблицах приведены средние ( Х ) и средние отклонения (± х ).

Результаты . При оценке концентрации эндогенного эстрадиола в сыворотке крови у быков-производителей голштинской породы в зависимости от сезона года оказалось (рис.), что весной (23 апреля 2012 года) в среднем по группе она составила 0,084±0,070 нмоль/л, а к осени (5 сентября и 18 октября 2012 года) — статистически достоверно увеличилась почти в 2,5 и достигла 0,204±0,060 нмоль/л (Р < 0,001).

Концентрация эстрадиола в сыворотке крови голштинских быков-производителей по сезонам года: а — весна, б — лето, в — осень ( n = 18, возраст животных 30±6 мес; Р < 0,001; Московская обл., 2012 год).

На основании этих данных быков-производителей условно разделяли на группы по содержанию эстрадиола: I группа — низкое (0,100 нмоль/л), II — среднее (0,101-0,200 нмоль/л) и III — высокое (> 0,200 нмоль/л).

Распределение всех животных по группам в зависимости от сезонных колебаний концентрации экстрадиола иллюстрирует таблица 1.

1. Доля голштинских быков-производителей (в выборке, %) , условно отнесенных к группам с разной концентрацией эстрадиола в сыворотке крови по сезонам года ( Х ± х , выборка n = 18, возраст животных 30±6 мес; Московская обл., 2012 год)

Дата исследования (число              Концентрация эстрадиола, нмоль/л обследованных животных) до 0,100 (I группа) I 0,101-0,200 (II группа)] > 0,200 (III группа) 23 апреля (n = 18)                      77,80±9,80                 5,56±5,40            16,80±8,78

24 июля ( n = 18)                      61,11±11,49              33,33±11,10           5,56±5,40

5 сентября и 18 октября ( n = 35)        5,71±3,92               48,57±8,45           45,71±8,42

П р и м е ч а н и е. Различия между группами достоверны при Р < 0,001.

Как оказалось, весной у большинства быков-производителей (в среднем у 77,80 % в выборке) концентрация эстрадиола при этом была минимальной (до 0,100 нмоль/л) и только в среднем у 16,80 % она достоверно (Р < 0,001) превышала максимальное значение (0,200 нмоль/л). В осенний период фиксировали достоверный рост (Р < 0,001) количества эстрадиола у 94,28 % быков.

2. Количественные характеристики спермопродукции у голштинских быков-производителей, условно отнесенных к группам с разной концентрацией эстрадиола в сыворотке крови ( Х ± х , выборка n = 18, возраст животных 30±6 мес; Московская обл., 2012-2014 годы)

Показатель	Содержание эстрадиола, нмоль/л
	до 0,100 (I группа) п	0,101-0,200 (II группа) > 0,200 (III группа)
Число быков, n	7	4	7
Эстрадиол, нмоль/л	0,06±0,02	0,16±0,03*	0,26±0,04*
Объем эякулята, мл	4,6±0,9	3,4±1,1	3,5±0,9
Содержание сперматозоидов в эякуляте, млрд/мл	1,3±0,3	1,4±0,3	1,3±0,2
Заморожено доз на 1 эякулят	170,6±69,4	146,7±37,4	112,1±32,3
* Различия с показателями в I группе достоверны при Р < 0,001.

Определение количественных характеристик спермопродукции у быков-производителей показало (табл. 2), что с достоверным (Р < 0,001) ростом концентрации эстрадиола в сыворотке крови по сравнению с показателями в I группе количественные характеристики спермы снижались и, как следствие, уменьшался выход качественных доз семени в расчете на один эякулят и общее число качественных доз (примерно на 50 %), а также объем эякулята (на 31 %). На наш взгляд, это связано с тем обстоятельством, что при гиперэстрогенизации организма самцов возрастает концентрация тестостерон-эстрадиолсвязывающего глобулина, который блокирует функцию свободного тестостерона и снижает количество зрелых сперматозоидов.

При оценке оплодотворяющей способности семени быков-производителей разделили на группы в зависимости от концентрации эстрадиола в день взятия спермы (осень 2013 года) — с показателем 0,240-0,320 (минимальный); 0,321-0,360 (средний) и > 0,361 нмоль/л. Оценивали стельность от первого осеменения (коровы, которые были осеменены первый раз после отела) и от одного осеменения (независимо от кратности прихода в охоту). Как следует из представленных данных (табл. 3), чем ниже было содержание эндогенного эстрадиола в сыворотке крови быков-производителей в день получения спермы, тем эффективнее оказалось осеменение. При минимальной из зарегистрированных в этом опыте концентрации эстрадиола у быков (0,240-0,320 нмоль/л) результативность одного осеменения их спермой была наибольшей (62,03±3,86 %), тогда как в слу- чае максимальной эстрогенизации — самой низкой (45,45 %). Аналогичные данные получили и по первому осеменению. В обоих вариантах различия с минимальными показателями были достоверны при Р < 0,05.

3. Результат осеменения коров спермой голштинских быков-производителей с разной концентрацией эстрадиола в сыворотке крови в день взятия семени ( Х ± х , возраст быков 30±6 мес; экспериментальное хозяйство «Кленово-Чегодаево», Новая Москва, 2013-2014 годы)

Концентрация эст-	Число коров
	осемененных		стельных
радиола, нмоль/л	всего	впервые	от одного осеменения			от первого осеменения
			всего	%	к контролю, %	всего	%	к контролю, %

0,240-0,320 (контроль)	79	52	49	62,03±3,86	31		59,62±4,81
0,321-0,360	91	59	46	50,55±3,71	- 11,98*	25	42,37±4,55	- 17,25*
> 0,361	44	29	20	45,45±5,31	- 16,58*	9	31,03±6,07	- 28,59*
Всего	214	140	115	53,74±2,41	- 8,29	65	46,43±2,98	- 13,19*

* Различия с показателями в контроле достоверны при Р < 0,05.

Вероятная причина наблюдаемого нами варьирования количества эндогенного эстрадиола в крови быков-производителей в зависимости от сезона года — неодинаковая реакция гипоталамуса на поступающие сигналы. Вследствие этого в некоторых случаях может возникать дефицит глобулина, связывающего половые гормоны, и повышаться концентрация ЛГ и ФСГ, в результате чего проявляется первичная и вторичная тестикулярная недостаточность, способная привести к резкому изменению концентрации эстрадиола в крови (19). Полученные нами данные согласуются с результатами, показывающими, что гиперэстрогенизация повышает количество тестостерон-эстрадиолсвязывающего глобулина, а это, в свою очередь, снижает функцию свободного тестостерона и ведет к ухудшению сперма-тологических показателей (15), в том числе снижает половую активность и количество сперматозоидов в эякуляте. Рост концентрации эстрадиола в сыворотке крови может также служить указанием на начавшееся жировое перерождение печени (особенно при концентратном типе кормления быка-производителя).

Таким образом, количество эндогенного эстрадиола в сыворотке крови быков-производителей достоверно (Р < 0,001) варьирует в зависимости от сезона года, что влияет на спермопродуктивность (Р < 0,001) и результативность осеменения (Р < 0,05). Низкий уровень эстрадиола положительно сказывается на количественных показателях спермопродукции: объем эякулята увеличивается в среднем на 31 %, выход качественных доз — на 52 %. Доля эффективных осеменений коров (наступление стельности от одного или от первого осеменения) обратно пропорциональна концентрации эстрадиола в крови быков-производителей в день взятия спермы. Эти данные могут быть использованы в качестве дополнительного теста при прогнозировании результатов искусственного осеменения.