Связь биохимических показателей сыворотки крови с фолликулярным паттерном яичников и результативностью OPU у телок-доноров (Bos taurus L.) истобенской породы
Автор: Чинаров Р.Ю., Боголюбова Н.В., Сингина Г.Н., Луканина В.А., Рыков Р.А., Сермягин А.А.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Статья в выпуске: 4 т.59, 2024 года.
Бесплатный доступ
Повышение числа ооцит-кумулюсных комплексов (ОКК), получаемых за один сеанс пункции фолликулов (ovum pick-up, OPU), а также улучшение качества ОКК в отношении их компетенций к дальнейшему развитию - ключевые факторы эффективного использования коров-доноров в программах по получению эмбрионов in vitro (IVP). Изменения метаболического статуса, обусловленные нарушением обмена веществ, могут создавать неоптимальное микроокружение для ооцитов, оказывая тем самым негативное влияние на их качество и успех программ OPU/IVP. В настоящей работе впервые выявлена связь некоторых биохимических показателей сыворотки крови у коров истобенской породы с числом и качеством ооцитов и их компетенцией к дальнейшему развитию в системе in vitro. Целью работы было изучение ассоциаций содержания метаболитов в сыворотке крови с фолликулярным паттерном яичников, результативностью УЗИ-ассистированной пункции (OPU) и получения IVP-эмбрионов у телок-доноров истобенской породы. Исследования проводили в 2023-2024 годах на половозрелых телках (Bos taurus) истобенской породы (n = 6) в возрасте 22-24 мес c нормальной упитанностью и гормонально синхронизированным половым циклом. Время эксперимента приходилось на стойловый период (ноябрь-декабрь). Для получения ооцитов выполняли серию из девяти последовательных сеансов OPU на 4-е (OPU1), 7-е (OPU2), 11-е (OPU3), 14-е (OPU4), 18-е (OPU5), 21-е (OPU6), 25-е (OPU7), 28-е (OPU8) и 32-е сут (OPU9) после прихода животных в охоту (0-е сут). Для аспирации фолликулов использовали систему для OPU у крупного рогатого скота («Minitube GmbH», Германия) с ультразвуковым секторным зондом Aloka UST-9111-5, 5 МГц/90°/14 мм. Всего на шести телках было выполнено 54 сеанса OPU. Перед OPU проводили ультразвуковое исследование яичников с фиксацией видеоизображений. В каждом яичнике подсчитывали УЗИ-видимые фолликулы, после чего аспирировали фолликулярную жидкость. Для оценки результативности OPU определяли общее число полученных ОКК и степень извлечения ОКК, которую вычисляли, как долю полученных ОКК от числа аспирированных фолликулов, выраженную в процентах. По результатам морфологической оценки ОКК делили на три класса: хорошие, удовлетворительные и плохие (дегенерированные). Для оценки компетенций ооцитов к развитию в системе in vitro определяли долю созревших ооцитов, долю эмбрионов, прошедших первое деление-дробление, и долю эмбрионов, развившихся до стадии бластоцисты. Образцы крови отбирали из хвостовой вены непосредственно перед сеансом OPU. Биохимические исследования осуществляли на автоматическом биохимическом анализаторе ERBA XL-640 («ERBA, Lachema s.r.o.», Чешская Республика) с использованием системных реагентов. Для характеристики азотистого обмена определяли содержание в сыворотке крови общего белка, альбуминов, глобулинов, мочевины, креатинина, активность аланин- и аспартатаминотрансферазы (АЛТ и АСТ), а также соотношение содержания альбумина к глобулину (А/Г). Параметры углеводно-липидного обмена контролировали по показателям содержания в сыворотке крови глюкозы, триглицеридов, фосфолипидов, общего билирубина и холестерина. Для оценки статуса минерального обмена определяли содержание в сыворотке крови кальция, фосфора, щелочной фосфатазы, железа и хлоридов, а также рассчитывали отношение содержания кальция к фосфору (Ca/P). Концентрация всех определяемых метаболитов и ферментов крови находилась в пределах референсных значений, за исключением щелочной фосфатазы, которая несколько превышала лимиты. Отсутствие существенных отклонений от нормы, а также незначительные и средней степени коэффициенты вариации исключали влияние паратипических факторов на состояние здоровья животных. Двухфакторная модель, учитывающая животное и сеанс OPU, позволила объяснить 84,2-94,6 % изменчивости в содержании метаболитов азотистого обмена, 86,9 % - глюкозы, 51,0-94,5 % - метаболитов липидного обмена, 42,4-69,2% - показателей минерального обмена и 99,9 % - активности щелочной фосфатазы. Результаты корреляционного анализа показали наличие ассоциаций общего числа фолликулов с содержанием в сыворотке крови некоторых метаболитов: альбумина (r = -0,57, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Коровы-доноры, аспирация фолликулов, ovum pick-up, биохимические показатели крови, компетенция ооцитов к развитию, получение эмбрионов in vitro
Короткий адрес: https://sciup.org/142243764
IDR: 142243764 | DOI: 10.15389/agrobiology.2024.4.704rus
Список литературы Связь биохимических показателей сыворотки крови с фолликулярным паттерном яичников и результативностью OPU у телок-доноров (Bos taurus L.) истобенской породы
- Чинаров Р.Ю., Луканина В.А. Производство эмбрионов крупного рогатого скота с использованием прижизненно получаемых ооцитов: мировые тренды и перспективы (обзор). Достижения науки и техники АПК, 2023, 37(9): 31-38.
- Velazquez M.A. Nutritional strategies to promote bovine oocyte quality for in vitro embryo production: do they really work? Vet. Sci., 2023, 10(10): 604 (doi: 10.3390/vetsci10100604).
- Чинаров Р.Ю., Луканина В.А., Позябин С.В., Сингина Г.Н. Результативность прижизненного получения ооцитов в зависимости от индивидуальных особенностей и породы телок-доноров. Сельскохозяйственная биология, 2022, 57(6): 1188-1196 (doi: 10.15389/agrobiology.2022.6.1188rus).
- Чинаров Р.Ю., Сингина Г.Н., Луканина В.А., Шедова Е.Н., Цындрина Е.В. Оптимизация режимов проведения трансвагинальной УЗИ-ассистированной пункции фолликулов у телок ярославской породы. Достижения науки и техники АПК, 2024, 38(1): 57-62.
- Ferré L.B., Alvarez-Gallardo H., Romo S., Fresno C., Stroud T., Stroud B., Lindsey B., Kjelland M.E. Transvaginal ultrasound-guided oocyte retrieval in cattle: state-of-the-art and its impact on the in vitro fertilization embryo production outcome. Reproduction in Domestic Animals, 2023, 58(3): 363-378 (doi: 10.1111/rda.14303).
- D’Occhio M.J., Baruselli P.S., Campanile G. Influence of nutrition, body condition, and metabolic status on reproduction in female beef cattle: a review. Theriogenology, 2019, 125: 277-284 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2018.11.010).
- Rodney R.M., Celi P., Scott W., Breinhild K., Santos J.E.P., Lean I.J. Effects of nutrition on the fertility of lactating dairy cattle. Journal of Dairy Science, 2018, 101(6): 5115-5133 (doi: 10.3168/jds.2017-14064).
- Ghaffari M.H., Sadri H., Sauerwein H. Invited review: assessment of body condition score and body fat reserves in relation to insulin sensitivity and metabolic phenotyping in dairy cows. Journal of Dairy Science, 2023, 106(2): 807-821 (doi: 10.3168/jds.2022-22549).
- Armstrong D.G., McEvoy T.G., Baxter G., Robinson J.J., Hogg C.O., Woad K.J., Webb R., Sinclair K.D. Effect of dietary energy and protein on bovine follicular dynamics and embryo production in vitro: associations with the ovarian insulin-like growth factor system. Biology of Reproduction, 2001, 64(6): 1624-1632 (doi: 10.1095/biolreprod64.6.1624).
- Santos J.E.P., Ceri R.L.A., Sartori R. Nutritional management of the donor cow. Theriogenology, 2008, 69(1): 88-97 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2007.09.010).
- Grazul-Bilska A.T., Borowczyk E., Bilski J.J., Reynolds L.P., Redmer D.A., Caton J.S., Vonnahme K.A. Overfeeding and underfeeding have detrimental effects on oocyte quality measured by in vitro fertilization and early embryonic development in sheep. Domestic Animal Endocrinology, 2012, 43(4): 289-298 (doi: 10.1016/j.domaniend.2012.05.001).
- Yaakub H., O’Callaghan D., Boland M.P. Effect of type and quantity of concentrates on superovulation and embryo yield in beef heifers. Theriogenology, 1999, 51(7): 1259-1266 (doi: 10.1016/S0093-691X(99)00070-9).
- Sales J.N.S., Iguma L.T., Batista R.I.T.P., Quintão C.C.R., Gama M.A.S., Freitas C., Pereira M.M., Camargo L.S.A., Viana J.H.M., Souza J.C., Baruselli P.S. Effects of a high-energy diet on oocyte quality and in vitro embryo production in Bos indicus and Bos taurus cows. Journal of Dairy Science, 2015, 98(5): 3086-3099 (doi: 10.3168/jds.2014-8858).
- Mollo M.R., Monteiro P.L.Jr., Surjus R.S., Martins A.C., Ramos A.F., Mourão G.B., Carrijo L.H.D., Lopes G., Rumpf R., Wiltbank M.C., Sartori R. Embryo production in heifers with low or high dry matter intake submitted to superovulation. Theriogenology, 2017, 92: 30-35 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2017.01.015).
- Bastos M.R., Ramos A.F., Driessen K., Martins A.C., Rumpf R., Sartori R. Effect of nutritional flushing on the superovulatory response of crossbred cows. Acta Sci. Vet., 2007, 35: 1242.
- Velazquez M.A. The role of nutritional supplementation on the outcome of superovulation in cattle. Animal Reproduction Science, 2011, 126(1-2): 1-10 (doi: 10.1016/j.anireprosci.2011.05.009).
- Webb R., Garnsworthy P.C., Gong J.G., Armstrong D.G. Control of follicular growth: local interactions and nutritional influences. J. Anim. Sci., 2004, 82: 63-74.
- Adamiak S.J., Mackie K., Watt R.G., Webb R., Sinclair K.D. Impact of nutrition on oocyte quality: cumulative effects of body composition and diet leading to hyperinsulinemia in cattle. Biology of Reproduction, 2005, 73(5): 918-926 (doi: 10.1095/biolreprod.105.041483).
- Kang S.-S., Kim U.-H., Han M.-H., Cho S.-R. Nutrient requirements in Hanwoo cows with artificial insemination: effects on blood metabolites and embryo recovery rate. J. Anim. Sci. Technol., 2020, 62(4): 449-459 (doi: 10.5187/jast.2020.62.4.449).
- Zeng X., Li S., Liu L., Cai S., Ye Q., Xue B., Wang X., Zhang S., Chen F., Cai C., Wang F., Zeng X. Role of functional fatty acids in modulation of reproductive potential in livestock. J. Animal Sci. Biotechnol., 2023, 14: 24 (doi: 10.1186/s40104-022-00818-9).
- Tallam S.K., Ealy A.D., Bryan K.A., Wu Z. Ovarian activity and reproductive performance of dairy cows fed different amount of phosphorus. Journal of Dairy Science, 2005, 88: 3609-3618.
- Lima M., Pereira R.A., Maffi A., Joabel Tonellotto dos Santos, Martin C.E., Del Pino F., Leal S.D., Brauner C., Corrêa M.N. Butaphosphan and cyanocobalamin: effects on the aspiration of oocytes and in vitro embryo production in Jersey cows. Canadian Journal of Animal Science, 2017, 97(4): 633-639 (doi: 10.1139/cjas-2016-0222).
- Nielsen N.I., Ingvartsen K.L. Propylene glycol for dairy cows: a review of the metabolism of propylene glycol and its effects on physiological parameters, feed intake, milk production and risk of ketosis. Anim. Feed. Sci. Technol., 2004, 115(3-4): 191-213 (doi: 10.1016/j.anifeedsci.2004.03.008).
- Van Emon M., Sanford C., McCoski S. Impacts of bovine trace mineral supplementation on maternal and offspring production and health. Animals, 2020, 10(12): 2404 (doi: 10.3390/ani10122404).
- Dantas F.G., Reese S.T., Filho R.V.O., Carvalho R.S., Franco G.A., Abbott C.R., Payton R.R., Edwards J.L., Russell J.R., Smith J.K., Pohler K.G. Effect of complexed trace minerals on cumulus-oocyte complex recovery and in vitro embryo production in beef cattle. Journal of Animal Science, 2019, 97(4): 1478-1490 (doi: 10.1093/jas/skz005).
- Leroy J.L.M.R., Valckx S.D.M., Jordaens L., De Bie J., Desmet K.L.J., Van Hoeck V., Britt J.H., Marei W.F., Bols P.E.J. Nutrition and maternal metabolic health in relation to oocyte and embryo quality: critical views on what we learned from the dairy cow model. Reproduction, Fertility and Development, 2015, 27(4): 693-703 (doi: 10.1071/RD14363).
- Smuts M.P., de Bruyn S., Thompson P.N., Holm D.E. Serum albumin concentration of donor cows as an indicator of developmental competence of oocytes. Theriogenology, 2019, 125: 184-92 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2018.09.002).
- Leroy J.L.M.R., Vanholder T., Delanghe J.R., Opsomer G., Van Soom A., Bols P.E.J., de Kruif A. Metabolite and ionic composition of follicular fluid from different-sized follicles and their relationship to serum concentrations in dairy cows. Animal Reproduction Science, 2004, 80(3-4): 201-211 (doi: 10.1016/S0378-4320(03)00173-8).
- Hedia M., Leroy J.L.M.R., Govaere J., Van Soom A., Smits K. Lipid metabolites, interleukin-6 and oxidative stress markers in follicular fluid and their association with serum concentrations in mares. Vet. Res. Commun., 2023, 47: 2221-2228 (doi: 10.1007/s11259-023-10122-0).
- Rhoads M.L., Rhoads R.P., Gilbert R.O., Toole R., Butler W.R. Detrimental effects of high plasma urea nitrogen levels on viability of embryos from lactating dairy cows. Animal Reproduction Science, 2006, 91(1-2): 1-10 (doi: 10.1016/j.anireprosci.2005.02.009).
- Santos P., Marques A., Antunes G., Chaveiro A., Andrade M., Borba A., Moreira da Silva F. Effects of plasma urea nitrogen levels on the bovine oocyte ability to develop after in vitro fertilization. Reproduction in Domestic Animals, 2009, 44: 783-787 (doi: 10.1111/j.1439-0531.2008.01075.x).
- Son J.K., Choe C.Y., Cho S.R., Yeon S.H., Choi S.H., Son D.-S. Relationship between resumption of ovarian cyclicity and blood urea nitrogen (BUN) concentration after superovulation treatment to Korean native cattle donors. Biology of Reproduction, 2011, 85 (Suppl_1): 629 (doi: 10.1093/biolreprod/85.s1.629).
- Liu T., Qu J., Tian M., Yang R., Song X., Li R., Yan J., Qiao J. Lipid metabolic process involved in oocyte maturation during folliculogenesis. Front. Cell Dev. Biol., 2022, 10: 806890 (doi: 10.3389/fcell.2022.806890).
- Dunning K.R., Russell D.L., Robker R.L. Lipids and oocyte developmental competence: the role of fatty acids and b-oxidation. Reproduction, 2014, 148(1): 15-27 (doi: 10.1530/REP-13-0251).
- Pradhan R., Oshima K., Ochiai Y., Kojima T., Yamamoto N., Ghanem M.E., Nakagoshi N. Effect of total cholesterol, glucose and blood urea nitrogen on embryo quality in post-partum superovulated suckling Japanese Black cattle. Reprod. Med. Biol., 2008, 7(2): 55-62 (doi: 10.1111/j.1447-0578.2008.00201.x).
- Jorritsma R., César M.L., Hermans J.T., Kruitwagen C.L.J.J., Vos P.L.A.M., Kruip T.A.M. Effects of non-esterified fatty acids on bovine granulosa cells and developmental potential of oocytes in vitro. Animal Reproduction Science, 2004, 81(3-4): 225-235 (doi: 10.1016/j.anireprosci.2003.10.005).
- Mu Y.M., Yanase T., Nishi Y., Tanaka A., Saito M., Jin C.H., Mukasa C., Okabe T., Nomura M., Goto K., Nawata H. Saturated FFAs, palmitic acid and stearic acid, induce apoptosis in human granulosa cells. Endocrinology, 2001, 142(8): 3590-3597 (doi: 10.1210/endo.142.8.8293).
- Wathes D.C., Fenwick M., Cheng Z., Bourne N., Llewellyn S., Morris D.G., Kenny D., Murphy J., Fitzpatrick R. Influence of negative energy balance on cyclicity and fertility in the high producing dairy cow. Theriogenology, 2007, 68(Suppl. 1): 232-241 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2007.04.006).
- Van Hoeck V., Sturmey R.G., Bermejo-Alvarez P., Rizos D., Gutierrez-Adan A., Leese H.J., Bols P.E.J., Leroy J.L.M.R. Elevated non-esterified fatty acid concentrations during bovine oocyte maturation compromise early embryo physiology. PLoS ONE, 2011, 6: e23183 (doi: 10.1371/journal.pone.0023183).
- Некрасов Р.В., Головин А.В., Махаев Е.А., Аникин А.С., Первов Н.Г., Стрекозов Н.И., Мысик А.Т., Дуборезов В.М., Чабаев М.Г., Фомичев Ю.П., Гусев И.В. Нормы потребностей молочного скота и свиней в питательных веществах: монография. М., 2018.
- Чинаров Р.Ю., Луканина В.А., Сингина Г.Н. Результативность прижизненного получения ооцитов у коров тагильской породы. Ветеринария и кормление, 2024, 1: 89-94 (doi: 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2024-1-19).
- Сингина Г.Н., Чинаров Р.Ю., Шедова Е.Н. Влияние количества повторяющихся процедур OPU на эффективность получения in vitro эмбрионов у ярославской породы крупного рогатого скота. Достижения науки и техники АПК, 2023, 37(11): 59-64.
- Сингина Г.Н., Чинаров Р.Ю., Луканина В.А., Ворожбит Т.А. Влияние пролактина на качество ооцитов, полученных методом трансвагинальной пункции фолликулов телок. Сельскохозяйственная биология, 2021, 56(6): 1148-1155 (doi: 10.15389/agrobiology.2021.6.1148rus).
- Гусев И.В., Боголюбова Н.В., Рыков Р.А., Левина Г.Н. Контроль биохимического статуса свиней и коров: руководство. Дубровицы, 2019.
- Barbosa F.C., Oliveira Junior W., Faria J.G.K., Vieira D.S., Guimarães E.C., Mundim A.V. Influence of age and sex on blood biochemical profile of Bonsmara cattle breed up to two years. Ciência Animal Brasileira, 2022, 23(1): e-73054E (doi: 10.1590/1809-6891v23e-73054E).
- Kovačević Z., Cincovič M., Belić B., Stojanović D., Đoković R. Relationship between hematological and metabolic parameters in cows during early lactation. Contemporary Agriculture, 2015, 64(1-2): 60-64.
- Grubač S., Cincović M.R., Djoković R., Majkić M., Marinković M.D., Petrović M., Nikolić S., Starič J., Radulović J.P. Blood iron status in dairy cows during early lactation — relationship with hematological, biochemical, endocrine and inflammatory response. Acta Scientiae Veterinariae, 2023, 51: 1933 (doi: 10.22456/1679-9216.135974).
- Barson R.K., Padder S., Sayam A.S.M., Rahman M.M., Bhuiyan M.M.U., Bhattacharjee J. Serum glucose, urea nitrogen, cholesterol, and total proteins in crossbred repeat breeder and normally cyclic cows. Journal of Advanced Veterinary and Animal Research, 2019, 6(1): 82 (doi: 10.5455/javar.2019.f316).
- Damptey J.K., Obese F.Y., Aboagye G.S., Ayim-Akonor M., Ayizanga R.A. Blood metabolite concentrations and postpartum resumption of ovarian cyclicity in Sanga cows. South African Journal of Animal Science, 2014, 44(1): 10-17 (doi: 10.4314/sajas.v44i1.2).
- Dutta J.C., Barman N.N., Baruah R.N. Blood biochemical profile and microbial spectrum in repeat breeder cows. Indian Vet J., 1991, 68(5): 435-438.
- Jeong J.K., Kang H.G., Kim I.H. Associations between serum calcium concentration and postpartum health and reproductive performance in dairy cows. Animal Reproduction Science, 2018, 196: 184-192 (doi: 10.1016/j.anireprosci.2018.08.006).