Содержание тестостерона и холестерина в сыворотке крови у быков-производителей в зависимости от типа продуктивности, возраста и сезона года

Известно, что андрогены, относящиеся к группе стероидных половых гормонов, крайне важны для реализации физиологических (в особенности репродуктивных) функций у быков-производителей: эти гормоны обеспечивают половую дифференциацию, определяют функцию яичек, простаты, семенников (1). Биосинтез андрогенов осуществляется в основном в семенниках в интерстициальных клетках Лейдига. В их митохондриях холестерин превращается в прегненолон, из которого под действием ферментов образуется тестостерон. Секреция тестостерона контролируется лютеинизирующим гормоном и имеет импульсный характер: выбросы тестостерона из клеток Лейдига происходят каждые 60-90 мин. За 1 сут у человека секретируется около 7 мг тестостерона, он инактивируется в печени и выводиться в основном с мочой (2). Большая часть андрогенов (97-98 %) находится в связанном с белками плазмы состоянии и только 2-3 % циркулирует свободно и считается биологически активной.

В комплексировании гормонов основную роль выполняет тестосте-рон-эстрадиол-связывающий глобулин, обладающий высоким сродством к тестостерону и эстрадиолу. Этот белок осуществляет транспортную, регулирующую и защитную функции. Некоторое количество андрогенов взаимодействуют с сывороточным альбумином (3). Свободный тестостерон и тестостерон, связанный с сывороточным альбумином, легко проникают в клетки мишени. Внутри клеток он может превращаться в дегидротестостерон и эстрадиол. Превращение тестостерона происходит в семенниках с участием фермента NADPH-зависимой 5а- редуктазы.

Низкий уровень тестостерона в сыворотке крови на фоне повышенного содержания лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулости-мулируюущего гормона (ФСГ) могут быть причиной первичной и вторич- ной тестикулярной недостаточности (гипогонадизм). Р. Свердлофф с со-авт. (2) показали, что снижение концентрации тестостерона становится следствием дефицита глобулинсвязывающего полового гормона, к чему, в свою очередь, может привести концентратный тип кормления (ожирение).

При снижении содержания тестостерона отмечено уменьшение числа и подвижности сперматозоидов и наоборот. При превышении нормы по сывороточной концентрации эстрадиола наблюдается уменьшение спер-матологических показателей (4). Также установлено, что избыточная или недостаточная масса тела могут вызвать ухудшение качества спермы (5). Доказано, что при избыточной массе выделяется больше эстрогенов, вследствие этого (через влияние гипоталамо-гипофизарной системы) в сперме падает число жизнеспособных сперматозоидов, и она становится менее концентрированной (6).

Есть мнение, что эстрогены и тиреоидные гормоны оказывают стимулирующее влияние на биосинтез тестостерон-эстрадиолсвязывающего глобулина в печени, а андрогены — угнетающее (7). Считают, что гипер-андрогенизация сопровождается снижением количества тестостерон-эстра-диолсвязывающего глобулина в сыворотке крови и увеличением количества андрогена в тканях, тогда как гиперэстрогенизация и гипертиреоз, наоборот, ведут к усилению активности тестостерон-эстрадиолсвязываю-щего глобулина и подавлению функции свободного тестостерона.

Следует отметить, что в мужском организме физиологическая роль андрогенов проявляется на всех этапах фило- и онтогенеза. Так, уже в период внутриутробного развития тестостерон обусловливает дифференциацию половой системы и мозга у плода, необходимую для формирования соответствующего типа гонадостата и полового поведения, обеспечивая метаболизм стероидов в печени, и участвует в становлении иммунной защиты организма (8). В половозрелом возрасте у самцов половые гормоны вовлечены в регуляцию сперматогенеза, сохранение структуры и функции добавочных половых желез, способствуют поддержанию вторичных половых признаков и т.д.

У всех млекопитающих сперматогенез находится под контролем пептидных и стероидных гормонов — ФСГ, ЛГ, тестостерона, эстрадиола и др. (9). Известно, что для поддержания половой активности требуется в 2 раза меньшее содержание тестостерона в крови, чем для нормального функционирования механизма обратной связи между семенниками и гипоталамо-гипофизарной системой (3). Физиологическое значение функционального метаболизма тестостерона заключается в усилении или качественной модификации гормонального сигнала. Он также необходим для индукции сперматогенеза в пубертатный период и его поддержания в зрелом возрасте, стимулирует размножение сперматогониев и мейоз сперматоцитов. Даже незначительное нарушение ритма секреции тестостерона или малейший его дефицит могут привести к торможению сперматогенеза (2).

Тестостерон активизирует синтез ДНК, клеточное деление, биогенез рибополисом и синтез белков, в том числе андрогензависимых ферментов, а также вовлечен в структурные изменения соответствующих участков хроматина, усиление функциональной активности генома и синтеза различных видов РНК (3).

• F. Neumann и H. Steinbeck (10) показали, что у самок избыток андрогенов (гиперандрогенизация) нарушает центральную регуляцию половой цикличности и подавляет овуляцию.

Известно также, что в молодом организме умеренные дозы андрогенов способствуют продольному росту трубчатых костей, а большие дозы тормозят его вследствие окостенения эпифизарных костей. Андрогенам принадлежит важная роль в обмене солей Са и Р и обновлении структурных белков костной ткани (3, 10).

Тестостерон подобно глюкокортикоидам проявляет иммунодепрессивные свойства. Тестостерон оказывает разнонаправленное влияние на образование под действием 5- а -редуктазы его 5- а -восстановленных метаболитов в печени и предстательной железе (3).

Отмечена высокая положительная корреляция между концентрацией семени и содержанием тестостерона и отрицательная — между рН семени и количеством тестостерона (11) в сыворотке у быков симментальской породы в зависимости от сезона года (12). Предполагается, что сезонные колебания тестостерона могут быть связаны с различными внешними и внутренними факторами.

Проводя количественные исследования сывороточного тестостерона у плодов мужского пола и новорожденных бычков, J. Kozumplik (13) отмечал, что концентрация этого гормона зависит от возраста в период от 2-4 мес до 2 лет (при статистически достоверных различиях). У особей старше 2 лет статистической достоверности различий не выявлено, хотя наблюдалась тенденция к увеличению количества тестостерона.

А.И. Абилов с соавт. (14) обнаружили взаимосвязь между содержанием эндогенных гормонов (тироксин, эстрадиол и тестостерон) и наличием спермальных аутоантител в сыворотке крови быков-производителей.

Таким образом, экспериментально доказана роль тестостерона и его значение для нормального развития и общего метаболизма в организме млекопитающих. Поэтому в связи с задачами современной селекции и совершенствованием репродуктивных технологий возрастает актуальность сравнительных исследований особенностей выработки половых гормонов у высокопродуктивных быков-производителей.

Цель нашей работы заключалась в изучении динамики концентрации эндогенного тестостерона и его предшественника холестерина в сыворотке крови быков-производителей в зависимости от различных факторов (возраст, сезон года, порода).

Методика . Исследования выполняли в 2012-2013 годах на 49 быках-производителях разного возраста (3-7 лет) и селекционной направленности — мясных (абердин-ангусская, герефордская, лимузинская), молочных (голштинская красно-пестрая и черно-пестрая, айрширская) и комбинированной (бурая швицкая) пород, содержащихся в условиях ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных» (ОАО «ГЦВ», Подольский р-н, Московская обл.). Кормление, содержание и эксплуатацию животных осуществляли согласно принятой для этих целей национальной технологии замораживания и использования спермы племенных быков-производителей (15).

Кровь отбирали из яремной вены и помещали в стерильные пробирки объемом 10 мл, после выделения сыворотку до выполнения анализов хранили в морозильной камере при температуре от - 18 до - 20 ° С. В сыворотке крови концентрацию тестостерона определяли иммунофермент-ным методом с помощью тест-набора Иммуно-ФО-ТС на оборудовании УНИПЛАН (АФГ-01, ЗАО «Пикон», Россия), холестерина — на автоматическом биохимическом анализаторе Chem Well 2902 («Awareness Technology, Inc.», США).

Полученные данные обрабатывали статистически с использованием программы MS Excel.

Результаты. В апреле 2012 года у всех особей, используемых в опыте, определили физиологический фон по содержанию анализируемого гормона и его предшественника в сыворотки крови. Концентрация тестостерона и холестерина составила соответственно 16,35±5,19 ммоль/л (от 8,74 до 29,51 ммоль/л) и 2,23±0,45 ммоль/л (от 1,50 до 3,25 ммоль/л). Из 49 быков только у девяти концентрация тестостерона была выше 20,0 и варьировала в диапазоне 21,12-29,51 ммоль/л. У двух животных отмечали наивысшие показатели по тестостерону (66,9 и 57,73 ммоль/л). Содержание холестерина у всех изучаемых быков соответствовало физиологической норме и в среднем равнялось 2,23±0,45 ммоль/л с вариациями от 1,50 до 3,25 ммоль/л (норма — 1,30-4,42 ммоль/л). То есть в целом быки-производители по изучаемым параметрам находились в физиологически допустимых пределах.

Оценка возрастной динамики сывороточной концентрации тестостерона и холестерина в группе в зависимости от возраста быков-производителей показала (табл. 1), что по холестерину для особей как младшей, так и старшей возрастной группы показатель сохранялся в границах физиологической нормы. При этом минимальное и максимальное значения отмечали у животных в возрасте до 30 мес.

1. Концентрация тестостерона и холестерина в сыворотке крови у обследованных быков-производителей мясных, молочных и комбинированной пород в зависимости от возраста (ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных», Подольский р-н, Московская обл., 20122013 годы)

Возраст, мес	n	Тестостерон, ммоль/л		Холестерин, ммоль/л
		M ± m	| min-max	M ± m	| min-max
До 30	26	15,34±5,27	8,74-29,51	2,20±0,49	1,39-3,17
30 и старше	21	17,94±4,77	10,39-28,46	2,24±0,38	1,65-3,02
Норма		7,0-20,0		1,30-4,42

В отношении концентрации тестостерона в сыворотке крови быков-производителей отмечалось увеличение показателя с возрастом. Так, если в группе молодых животных (24-29 мес) его средняя величина составила 15,34±5,27 ммоль/л, то в группе быков старше 30 мес она возросла на 17 % (см. табл. 1).

Разброс вариаций был смещен в сторону максимума, а выявленное наибольшее значение на 30 % превышало верхнюю границу нормы по обеим группам. У большой части молодых животных (14 гол.) отмечалась концентрация тестостерона 8,74-14,55 ммоль/л, у восьми животных она находилась на верхней границе нормы (15,04-18,45 ммоль/л), у четырех производителей показатель превысил нормативные параметры и составил 22,15-29,51 ммоль/л. В старшей группе быков наблюдалось еще более выраженное смещение показателя по тестостерону к верхней границе нормы: у шести животных он равнялся 12,09-15,00 ммоль/л, у девяти — зафиксировали величину 15,01-19,93 ммоль/л, у пяти быков норма оказалась превышена (21,12-28,46 ммоль/л). Таким образом, в исследуемой выборке быков-производителей отмечали увеличение концентрации сывороточного тестостерона с возрастом, а также тенденцию к превышению нормативных показателей в обеих возрастных группах.

Вызывает также интерес динамика выработки тестостерона у быков-производителей в зависимости от направления продуктивности.

Хотя во всех изучаемых группах уровень тестостерона находился в пределах физиологической нормы (табл. 2), у быков мясных пород регистрировали большую концентрацию гормона (на 11 % выше), чем у быков молочных пород. У животных комбинированной породы показатель при- ходился на нижнюю границу нормы (10,86±2,00 ммоль/л), составляя соответственно 50,64 и 66,85 % от величины, зарегистрированной у молочных и мясных пород.

• 2.    Концентрация тестостерона в сыворотке крови у обследованных 3-7-летних быков-производителей в зависимости от направления продуктивности (ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных», Подольский р-н, Московская обл., 2012-2013 годы)

• 3.    Концентрация холестерина в сыворотке крови у обследованных 3-7-летних быков-производителей мясных, молочных и комбинированной пород в зависимости от продукции эндогенного тестостерона ( n = 49, ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных», Подольский р-н, Московская обл., 2012-2013 годы)

Направление продуктивности |	n	| Тестостерон, ммоль/л ( M ± m ) |	Min-max
Молочные породы	35	16,36±5,15	9,34-29,51
Мясные породы	9	18,12±5,13	10,39-25,19
Комбинированная порода	3	10,86±2,00	8,74-12,70
Всего	47	16,47±5,17	8,74-29,51

Норма                                     7,0-20,0

Примечание. При статистической обработке не были учтены данные по одному быку молочной породы (66,90 ммоль/л) и одному быку мясной породы (57,73 ммоль/л).

Полученные нами данные также свидетельствовали (табл. 3), что в сыворотке крови у обследованных быков-производителей содержание холестерина и эндогенного тестостерона взаимосвязано: с повышением первого показателя на 15,7 % второй возрастал на 78,6 % при статистической достоверности различий (Р < 0,01).

Показатель	Физиологический уровень тестостерона	n	Тестостерон, ммоль/л	Холестерин, ммоль/л
Среднее, M ± m	В пределах нормы	38	14,25±2,81	2,16±0,39
	Выше нормы	11	25,46±2,92*	2,50±0,59
Вариабельность	В пределах нормы	38	8,74-19,93	1,50-2,74
	Выше нормы	11	21,12-29,51	1,65-3,25
Норма			7,0-20,0

* Различия статистически достоверны при Р < 0,01.

Количество эндогенного тестостерона и его предшественника холестерина в сыворотке крови у быков-производителей динамично возрастало в зависимости от сезона года, при этом максимальные значения отмечали в осенний период при статистической достоверности различий (табл. 4).

• 4.    Концентрация эндогенного тестостерона и холестерина в сыворотке крови у обследованных 3-7-летних быков-производителей мясных, молочных и комбинированной пород в зависимости от сезона ( n = 18, ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных», Подольский р-н, Московская обл., 2012-2013 годы)

Показатель |        Весна        |         Лето         |          Осень

Тестостерон, ммоль/л

Среднее, M ± m             16,45±6,70                 19,56±5,86                 27,62±6,56*

Min-max                      8,74-29,51                 12,50-32,08                  15,38-35,66

Холестерин, ммоль/л

Среднее, M ± m              2,19±0,45                  2,23±0,47                  2,50±0,46

Min-max         1,39-2,89                   1,32-3,28                     1,52-3,23

* Различия статистически достоверны при P < 0,1.

Показано, что синтез тестостерона напрямую связан с содержанием витамина D в организме (16). Также общеизвестен тот факт, что у животных разной масти кожа неодинаково воспринимает инсоляцию, от чего, в свою очередь, зависит образование витамина D. Учитывая это, мы сравнили концентрацию тестостерона в сыворотке крови животных одной породы в зависимости от наличия у них red-фактора (красно- и чернопестрый скот) (табл. 5). Как оказалось, red-фактор существенно не влияет на концентрацию тестостерона: тенденции в изменении количества эндогенного гормона по сезонам года были сходными у быков красно- и черно-пестрой масти.

5. Концентрация эндогенного тестостерона в сыворотке крови (ммоль/л) у обследованных 3-7-летних быков-производителей голштинской породы разной масти в зависимости от сезона (ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных», Подольский р-н, Московская обл., 2012-2013 годы)

Показатель | Масть животных | n Весна |      Лето      | Осень Среднее, M±m Красно-пестрая 8 15,57±5,41 20,45±7,29 26,87±7,40 Черно-пестрая 9 18,00±7,55 18,35±4,72 28,05±6,49 Min-max Красно-пестрая 8 11,40-27,04 12,15-32,08 15,38-35,66 Черно-пестрая 9 10,23-29,51 15,01-26,98 16,24-35,58 Примечание . При статистической обработке не были учтены данные по одному быку красно- пестрой масти (66,90 ммоль/л).

Индивидуальные показатели концентрации тестостерона в сыворотке крови у быков-производителей голштинской породы в возрасте 3-7 лет в разные сезоны года: 1 — сентябрь, 2 — июль, 3 — апрель (по нарастанию в группе; ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных», Подольский р-н, Московская обл., 2012 год).

Ускорение селекции в молочном и мясном скотоводстве повлекло за собой общие изменения метаболизма в организме животных. В результате в случае высокопродуктивных быков-производителей существовавшие ранее нормативы по содержанию половых гормонов утрачивают актуальность, хотя эти данные очень важны как для селекционных исследований, так и для зоотехнической практики. В этой связи мы оценили оптимальные концентрации тестостерона в сыворотки крови у быков на примере обследованных производителей голштинской породы (n = 18). Показатели разместили на графике в порядке нарастания в зависимости от сезона года (рис.). Исключив крайние значения, получили, что у основной части обследованных быков концентрация сывороточного тестостерона была сходной, при этом отмечалась незначительная тенденция к увеличению этого показателя в осенний период. Видимо, отмеченный эффект связан с частичным сохранением генетически закрепленной сезонной зависимости жизненного цикла у современных пород круп ного рогатого скота.

Таким образом, нами установлено, что у быков-производителей повышение концентрации холестерина в сыворотке крови способствует росту количества тестостерона (Р < 0,01) и зависит от сезона года, возраста и породы. Концентрация тестостерона у быков мясных пород в среднем на 11 % выше, чем у производителей молочных пород (18,12 ммоль/л против 16,36 ммоль/л). Независимо от возраста и сезона года у 78 % быков-производителей современной селекции концентрация тестостерона составляет 15-30 ммоль/л, у 11 % животных этот показатель варьирует от 7 до 15 ммоль/л, и у такого же процента особей его значение равняется 35 ммоль/л и выше. По сезонам показатель нарастает: в весенний период его величина составила 16,45 ммоль/л, в летний — 19,56 ммоль/л, осенью — до 27,62 ммоль/л. Для минимальных и максимальных сезонных показателей характерна одинаковая динамика. В умеренно-континентальном климате Центральной России red-фактор не оказывал существенного влияния на содержание тестостерона в сыворотке крови у обследованных животных. Результаты сравнения особенностей выработки половых гормонов у высокопродуктивных быков-производителей современной селекции, полученные нами в этой работе, могут быть использованы при решении задач селекции и совершенствовании репродуктивных технологий.

Авторы благодарят сотрудников лаборатории биохимии Всероссийского НИИ животноводства за помощь в проведении анализов.