Взаимосвязь белковых параметров крови с показателями качества спермы у хряков-производителей

Уровень здоровья и метаболический статус организма взрослых самцов отражается на состоянии их фертильности и качестве спермы. Однако большинство аспектов данной проблемы широко изучаются в гуманной медицине [11, 12] и практически не освещены у продуктивных сельскохозяйственных животных, хотя разработка мероприятий по оптимизации искусственного осеменения тесно связана с оценкой оплодотворяющей способности спермы [10].

Установлено, что у животных приоритетной причиной снижения фертильности является или изменение уровня тестостерона в организме, как результат нарушений в кормлении, отражающегося на направленности обменных процессов [9], или повышенный уровень фрагментации ДНК из-за появления генетических аномалий при воздействии промышленных факторов окружающей среды [11]. Многие авторы отмечают, что качество спермы и сперматогенный потенциал организма самцов обусловлен совместным воздействием генетических и средовых факторов [2, 15].

В промышленных условиях при отборе хряков для воспроизводства стада используют результаты определения стандартных характеристик спермы (объем эякулята, количество спермиев (живых, аномальных, подвижность) и генетические качества животных [10, 13], что позволяет прогнозировать репродуктивный потенциал. В настоящее время установлено, что качество спермы хряков зависит от породы и сезона года [3, 6, 7, 10]. Однако хряки одной породы в однотипных условиях окружающей среды обладают различными индивидуальными особенностями фертильности, что актуализирует проблему поиска соответствующих биомаркеров. Одним из перспективных направлений является метаболомика, позволяющая охарактеризовать состояние клетки, ткани или биологической жидкости по уровню продуктов метаболизма того или иного вида обмена веществ [13].

Целью настоящего исследования явилась оценка качества спермы хряков-производителей разных пород и возраста, а также корреляционных взаимосвязей между её показателями и концентрацией метаболитов белкового обмена.

Материал и методы исследований. В работе использовано 166 хряков, принадлежащих ООО «Агрофирма Ариант» и использующихся для воспроизводства ремонтного молодняка. С учетом породы производителей распределили на три группы. В первую группу вошли хряки породы дюрок (n=102), во вторую – йоркшир (n=28) и в третью – ландрас (n=34). Хряков в каждой группе поделили на три подгруппы: первая подгруппа – хряки до 1 года (10-12 мес.), вторая подгруппа – от 1 года до 3-х лет, третья подгруппа – 3 года и старше.

Материалом исследования служили: 1) кровь, которую брали из краниальной полой вены утром до кормления в вакуумные пробирки с красной крышкой. В сыворотке крови в условиях биохимической лаборатории кафедры Естественнонаучных дисциплин университета определяли концентрацию общего белка, альбуминов, мочевины и активность ферментов переаминирования (АлАТ, АсАТ), используя готовые наборы реактивов (Вектор-Бест, Клини-тест) и рекомендуемую методику выполнения анализов; 2) эякуляты хряков, полученные при помощи искусственной вагины и одноразовых спермоприемников. У всех хряков, используемых для искусственного осеменения, получали сперму 1-2 раза в неделю. Качество спермы оценивали по объему эякулята, определенного при помощи электронных весов Кern, концентрации сперматозоидов, установленной фотометрически, активности сперматозоидов, выявленной по скорости прямолинейнопоступательного движения методом микроскопии при помощи микроскопа Zeiss. Показатели спермы определены в лаборатории ООО «Агрофирма Ариант».

Статистическая обработка данных проводилась с использованием программного обеспечения «Biometria». Уровень статистической значимости был установлен Р < 0,05. Статистический анализ проводился в два этапа: 1) расчет среднего значения параметра и его стандартной ошибки; 2) оценка потенциальной линейной зависимости между параметрами спермы и сыворотки крови по значению коэффициента корреляции Пирсона.

Результат исследований.

Метаболический профиль организма является индикатором его физиологического состояния. При этом вариабельность конкретных метаболитов отражает соотношение между анаболическими и катаболическими процессами, а также совокупное воздействие на организм внутренних и внешних факторов. В частности, энергетические затраты организма существенно влияют на активность и направленность обменных процессов, что, в первую очередь, отражается на профиле сывороточных метаболитов.

Одним из основных обменов в организме свиней является белковый, обеспечивающий формирование мышечной ткани и поддержание её состава (депо белковых молекул), реализацию генетической информации, транспорт различных соединений в биологических жидкостях, синтез биологически активных молекул (ферменты, гормоны), защитных белков и т.д.

Уровень общего белка, являясь строго контролируемой константой крови [4], у хряков производителей с возрастом повышался на 5,62-8,62 % (Таблица 1) и практически не зависел от их породы. Следовательно, общий белок, как белковый ресурс крови отражал востребованность отдельных протеинов в процессах жизнедеятельности организма свиней, обеспечивающих возможность выполнения биологических и продуктивных функций.

Об интенсивности белкового метаболизма в организме свиней можно судить по изменчивости ряда биохимических параметров сыворотки крови, отражающих обмен аминокислот и «индивидуальных белков». Так, концентрация альбуминов достоверно не зависела от возраста животных и их породы. Она колебалась у хряков породы дюрок, йоркшир и ландрас в интервале 38,75±0,39 – 39,29±0,69; 39,37±0,43 – 41,30±0,88 и 40,46±0,87 – 40,97±0,95 г/л соответственно. Однако уровень глобулинов, отражающий и количество транспортных, и защитных белков, с возрастом достоверно увеличивался на 10,48-16,15 % (Р<0,05), и наиболее значимо у производителей породы дюрок. Поэтому величина белкового коэффициента (Alb/Gl) по мере взросления животных планомерно уменьшалась. Значит, в период репродуктивного использования хряков интенсивность белкового обмена в их организме отличалась определенной стабильностью за счет уменьшения скорости отложения белка в скелетных мышцах [8]. Это подтверждалось возрастной вариабельностью мочевины, являющейся конечным продуктом обмена белкового азота и отражающей степень использования кормового и эндогенного белка в организме животных. Концентрация мочевины с возрастом увеличивалась на 21,06-23,52 %, а величина её соотношения с общим белком, наоборот, уменьшалась на 10,24-14,51 %. При этом уровень мочевины в крови хряков породы йоркшир и ландрас, как представителей беконного направления продуктивности, был выше, чем у производителей породы дюрок       (мясное продуктивности).

направление

Таблица 1 – Показатели белкового метаболизма у хряков

Показатель	Дюрок         \			Йоркшир        \			Ландрас
	подгруппы
	1 (n=36)	2 (n=55)	3 (n=11)	1 (n=11)	2 (n=14)	3 (n=3)	1 (n=12)	2 (n=19)	3 (n=3)
Общий белок (ОБ), г/л	73,12± 0,80	78,45± 0,71*	79,21± 2,06*	76,38± 1,01	80,53± 1,03*	82,97± 1,37*	76,80± 0,71	78,30± 0,80	81,12± 1,45*
Альбумины (Alb), г/л	38,75± 0,39	38,97± 0,47	39,29± 0,69	39,37± 0,54	40,21± 0,58	41,30± 0,88	40,46± 0,70	40,81± 0,38	40,97± 0,95
Глобулины (Gl), г/л	34,37± 0,70	39,48± 0,74*	39,92± 1,99*	37,01± 0,63	40,32± 0,56*	41,67± 1,18*	36,34± 0,66	37,49± 0,75	40,15± 0,62*
Alb/Gl, усл. ед.	1,13± 0,03	0,99± 0,03*	0,98± 0,05*	1,07± 0,03	1,00± 0,03	0,99± 0,03	1,11± 0,05	1,08± 0,03	1,02± 0,02
Мочевина, ммоль/л	3,97± 0,16	4,64± 0,10*	4,81± 0,11*	4,89± 0,19	5,22± 0,24	5,92± 0,13*	4,76± 0,28	5,65± 0,20*	5,88± 0,15*
ОБ/Мочевина, усл. ед.	18,41± 0,86	16,91± 0,38	16,46± 0,58	15,61± 1,20	15,42± 0,98	14,01± 0,43	16,13± 0,98	13,86± 0,77	13,79± 0,17
АсАТ, мкмоль/л•ч	0,64± 0,01	0,80± 0,02*	0,92± 0,04*	1,06± 0,10	0,97± 0,08	0,66± 0,05*	0,84± 0,06	0,73± 0,03	0,67± 0,04*
АлАТ, мкмоль/л•ч	1,29± 0,03	1,44± 0,03*	1,58± 0,13*	1,56± 0,08	1,36± 0,07*	0,90± 0,06*	1,61± 0,11	1,16± 0,06*	0,90± 0,08*
АсАТ/АлАТ, усл. ед.	0,50± 0,01	0,56± 0,03	0,58± 0,07	0,68± 0,07	0,71± 0,05	0,73± 0,12	0,52± 0,02	0,63± 0,02*	0,74± 0,05*

Примечание: * - Р<0,05 по отношению к возрасту 1 год

Активность ферментов переаминирования, основных динамических параметров белкового обмена [5], в крови хряков-производителей породы дюрок с возрастом повышалась. При этом концентрация АсАТ увеличивалась на 43,75 %, а АлАТ на 22,48 %, определяя изменение соотношения АсАТ/АлАТ на 16,0 %. У хряков породы йоркшир и ландрас, активность аминотрансфераз в крови, наоборот, уменьшалась, а величина соотношения АсАТ/АлАТ увеличивалась. Следовательно, направление продуктивности породы свиней влияло на направленность обмена белков (метаболические пути использования свободных аминокислот), определяя его роль в формировании энергетического статуса организма. У хряков, использующихся для искусственного осеменения, важными физиологическими параметрами являются показатели спермы, которые сопряжены с уровнем их фертильности [1]. Кроме этого, они влияют не только на воспроизводство стада, но и сохранение породы.

При анализе возрастной изменчивости показателей спермы было установлено, что они не столько определяются породой животных, сколько их возрастом. Во-первых, объем эякулятов с возрастом увеличивается. У хряков породы дюрок в 2,27 раза, породы йоркшир и ландрас в 1,79 и 2,16 раза (Таблица 2). При этом объем эякулята был наименьшим у производителей породы дюрок, независимо от номера подгруппы. Во-вторых, концентрация спермиев в 1 мл эякулята по мере взросления животных уменьшалась. У хряков породы дюрок на 13,93 %, породы йоркшир и ландрас на 18,08 и 46,59 %. Аналогичная зависимость выявлена и в отношении активности спермиев. Параметр у особей 3 подгруппы отличался от уровня 1 подгруппы: у породы дюрок на 1,58 %, породы йоркшир и ландрас – на 3,90 и 2,76 %. При этом возрастные изменения в активности половых клеток менее всего были выражены у хряков породы дюрок. По данным [13] основной причиной возрастного изменения качества спермы является возрастание в эякуляте количества спермиев, имеющих различные дефекты строения, что отражается на их оплодотворяющей способности. Поэтому количество особей в 3 подгруппе каждой породы значительно уменьшалось в результате их выбраковки по показателям спермопродукции.

Таблица 2 – Показатели качества спермы хряков

Показатель	Дюрки			Йоркширы			Ландрасы
	подгруппы
	1 (n=36)	2 (n=55)	3 (n=11)	1 (n=11)	2 (n=14)	3 (n=3)	1 (n=12)	2 (n=19)	3 (n=3)
Объем эякулята, мл	110,14 ±2,66	183,84 ±5,43*	250,45 ±34,42*	142,64 ±12,47	217,57 ±19,10*	255,33 ±29,36*	164,83 ±6,65	219,11 ±13,76*	356,33 ±46,46*
Концентрация спермиев, млн в 1 мл	628,31 ±33,03	616,36 ±15,41	540,73± 26,55	610,36 ±0,54	540,71 ±35,75	500,00 ±43,59	515,58 ±16,65	480,47 ±17,34	275,33 ±37,88*
Активность сперматозоидов, %	71,58 ±0,19	71,13± 0,12	70,45± 0,21*	72,73 ±0,38	71,07 ±0,20*	70,33 ±0,33*	72,33 ±0,36	71,42± 0,19	70,33± 0,33*

Примечание: * - Р <0,05 по отношению к возрасту 1 год

Таблица 3 – Корреляции белковых параметров с активностью спермиев (%) у хряков

Показатель	Дюрок			Йоркшир			Ландрас
	подгруппы
	1 (n=36)	2 (n=55)	3 (n=11)	1 (n=11)	2 (n=14)	3 (n=3)	1 (n=12)	2 (n=19)	3 (n=3)
Общий белок (ОБ), г/л	-0,13± 0,17	-0,10± 0,14	-0,26± 0,33	-0,07± 0,33	-0,13± 0,29	-0,16± 0,99	-0,21± 0,31	-0,06± 0,24	-0,12± 0,99
Альбумины (Alb), г/л	-0,13± 0,17	-0,14± 0,14	-0,08± 0,33	-0,09± 0,33	-0,10± 0,28	-0,26± 0,94	-0,40± 0,27	-0,15± 0,24	-0,42± 0,90
Глобулины (Gl), г/л	-0,07± 0,17	-0,01± 0,14	-0,20± 0,33	-0,05± 0,33	-0,08± 0,29	-0,35± 0,90	-0,31± 0,30	-0,01± 0,24	-0,37± 0,92
Alb/Gl,   усл. ед.	0,07± 0,17	0,02± 0,14	0,21± 0,33	0,02± 0,33	0,06± 0,29	0,47± 0,89	0,40± 0,28	0,04± 0,24	0,08± 0,99
Мочевина, ммоль/л	-0,61± 0,14*	-0,46± 0,12*	-0,62± 0,26	-0,55± 0,27	-0,78± 0,17*	-0,85± 0,52	-0,51± 0,27	-0,50± 0,21	-0,47± 0,90
ОБ/Мочевина, усл. ед.	-0,14± 0,17	-0,01± 0,14	-0,22± 0,33	-0,33± 0,31	-0,26± 0,28	-0,50± 0,86	-0,10± 0,32	-0,19± 0,24	-0,17± 0,98
АсАТ, мкмоль/л•ч	-0,44± 0,15*	-0,45± 0,12*	-0,55± 0,28	0,65± 0,25	0,58± 0,24	0,91± 0,40	0,57± 0,26	0,55± 0,20*	0,76± 0,65
АлАТ, мкмоль/л•ч	-0,55± 0,14*	-0,38± 0,13*	-0,47± 0,29*	0,50± 0,29	0,59± 0,23	0,50± 0,87	0,56± 0,26	0,60± 0,19*	0,84± 0,53

Примечание: жирным шрифтом выделены статистически значимые (* -Р<0,05) или близкие к ним значения

Мы уже отмечали, что спермиогенез в организме самцов чувствителен к действию различных факторов [2, 15]. Поэтому мы попытались оценить сопряженность белкового обмена с показателями качества спермы, так как он играет важную роль в поддержании репродуктивного потенциала животных. Это сделано с той целью, чтобы оценить возможность использования параметров белкового обмена в оценке спермопродукции и спермограммы животных.

Во-первых, объем эякулята хряков-производителей и концентрация в нем спермиев, независимо от породы и возраста животных, коррелировали с параметрами белкового обмена в слабой степени. Значения коэффициентов корреляции не превышали величину r=0,21, что отражало отсутствие связи между данными признаками. Логично предположить, что данные параметры спермы были сопряжены не столько с состоянием обменных процессов в организме хряков, сколько с уровнем их фертильности, определяемым секреторной активностью половых желез, а также воздействием экзогенных факторов [6, 15].

Во-вторых, такой параметр спермы, как активность спермиев, определяющий их потенциальную способность к проникновению в яйцеклетку (оплодотворяющую способность), зависел от активности и направленности белкового обмена. Значение коэффициентов корреляции между активностью спермиев и уровнем мочевины (конечным продуктом белкового обмена) и активностью ферментов переаминирования, определяющих пути использования свободных аминокислот в метаболических потоках [5], отражали среднюю или сильную степень связи (Таблица 3). Одной из возможных причин данных корреляций может служить присутствие в плазме спермы большого количества антигенно разнообразных белковых молекул, обеспечивающих активность и связывающую способность спермиев [14]. Кроме этого, активность спермиев, как наиболее важный фактор фертильности самцов и качества спермы, отражает ход спермиогенеза в их организме, сопряженного с использованием белковых ресурсов.

Заключение. Состояние белкового обмена в организме хряков-производителей не столько зависит от породы животных, сколько от их возраста. Так, по мере взросления хряков количество общего белка в крови увеличивается на 5,62-8,62 %, что обусловлено преимущественным приростом уровня глобулинов (10,4816,15 %, Р<0,05), определяющим уменьшение величины белкового коэффициента (Alb/Gl) на 7,47-13,27 %. В организме хряков с возрастом снижается отложение белка, о чем свидетельствует повышение концентрации мочевины в крови на 21,06-23,52 % и уменьшение величины её соотношения с общим белком на 10,24-14,51 %. Активность ферментов переаминирования в крови хряков породы дюрок с возрастом повышается (АсАТ на 43,75 %, АлАТ на 22,48 %), а породы йоркшир и ландрас, наоборот, уменьшается: АсАТ на 37,74 и 20,24 %, АлАТ на 13,92 и 44,09 % соответственно. Приоритетное влияние возраста выявлено и на показатели спермы: объем эякулятов у хряков породы дюрок, йоркшир и ландрас увеличивается в 2,27; 1,79 и 2,16 раза; концентрация спермиев в 1 мл эякулята уменьшается на 13,93; 18,08 и 46,59 %, а активность спермиев – на 1,58; 3,90 и 2,76 %. С параметрами белкового обмена в средней и сильной степени коррелирует только активность спермиев. Значения коэффициентов корреляции признака в паре с мочевиной составляют r= -0,47 ‒ -0,85; активностью АсАТ r = -0,44 ‒ 0,91 и АлАТ r=-0,38 ‒ 0,84.