CC BY
68
УДК 636.2:636.08.454:591.111
МЕТАБОЛИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЭСТРАЛЬ-НЫХ ЦИКЛОВ У ЖИВОТНЫХ В ПЕРИОД ПОЛОВОГО СОЗРЕВАНИЯ
Т.Ф. ВАСИЛЕНКО
Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар vasilenko@phusiol.komisc.ru
На основании исследования биохимического состава крови у животных в пубертатный период получены новые данные, отражающие физиологические механизмы формирования эстральной цикличности. У телок 12-13 и 15-17-мес. возрастов в ходе полноценных эстральных циклов перед оплодотворением общий белок крови достигает средних значений для взрослых животных (коров), а содержание альбуминов и глобулинов повышено до верхних пределов нормы.
Ключевые слова: биохимический состав крови, телки, эстральный цикл, половая зрелость
T.F.VASILENKO. METABOLIC MAINTENANCE OF ESTRUS CYCLES FORMATION IN ANIMALS AT PUBERTY
New data reflecting physiological mechanisms of the estrous cycle formation are obtained through studying biochemical content assay in blood serum in pubertal heifers. In dairy heifers aged 12-13 and 15-17 months during normal estrous cycles before fertilization, crude protein in blood reaches average values for adult cows, albumins and globulins content is raised to baseline reference values for cows.
Key words: blood biochemical content, heifers, estrous cycle, puberty
Выявление фундаментальных физиолого-био-химических закономерностей формирования эст-ральных (половых) циклов у домашних жвачных животных является актуальной проблемой физиологии. Онтогенез репродуктивного развития животных определен генетически. По достижении определенного соматического развития самок при реализации генетической программы половой зрелости используются метаболические сигналы для включения гонадотропи-рилизинг-гормон - пульсового генератора [1]. Вместе с тем, какие метаболические пути вовлекаются в регуляцию половой зрелости и овуляции остается неясным. Половое созревание -это сложный процесс развития, который имеет место как во всем организме, так и в гонадо - гормональной системе, в частности. В литературе имеются лишь немногочисленные данные о молекулярных и биохимических механизмах, контролирующих становление и окончание формирования стадии половой зрелости у самок. Показано, что возобновление полноценной эстральной активности у взрослых животных (коров) зависит от содержания отдельных метаболитов в крови [2-5]. Установлены индивидуальные особенности динамики отдельных фракций липидов в крови коров, не связанные с возрастом, питанием и уровнем молоко-продукции, которые отражают специфику перестройки метаболических потоков при переходе от состояния беременности к послеродовому периоду и определяют условия для восстановления полно-
ценных эстральных циклов и оплодотворения [5, 6]. Вместе с тем, динамика содержания холестерина и других метаболитов в крови телок в ходе формирования эстральных циклов в пубертатный период до последнего времени не исследована.
Целью настоящей работы являлось изучение особенностей биохимического состава крови у телок в процессе формирования эстральной цикличности. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Выполнить сравнительный анализ биохимического состава крови у самок жвачных животных 6-18-месячного возраста в период становления половой зрелости.
2. Исследовать формирование физиологически полноценных эстральных циклов у телок 1218-месячного возраста по результатам определения биохимического состава крови.
3. Выяснить закономерности ускоренного формирования полноценных эстральных циклов у растущих животных в период становления половой зрелости.
Материалы и методы
Исследования выполняли на клинически здоровых животных фермы Выльгортской научноэкспериментальной биологической станции Коми научного центра с декабря по июнь-месяц 20072009 гг. Обследовали телок холмогорской породы 6-20-месячного возраста в период становления по-
ловой зрелости (n = 43). Указанные исследования на животных проведены с соблюдением этических принципов биологических исследований, о чем имеется заключение независимого локального Комитета по биоэтике Учреждения Российской академии наук Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН. Кормление осуществляли по нормам ВИЖа, согласно определенным возрастным периодам [7]. Рост и развитие животных контролировали по результатам ежемесячных взвешиваний и состоянию здоровья.
Исследовали особенности формирования эс-тральных циклов у самок домашних жвачных животных в период становления половой зрелости. Половую охоту определяли по наличию признаков, характерных для самок в этот период: увеличения двигательной активности, отказ от корма и появления течки (выделения цервико-вагинального секрета из половых органов). Длительность одного эст-рального цикла фиксировали как период между двумя овуляциями. В ходе возобновления повторных циклов животных обследовали в середине цикла (за 7-10 дней до овуляции), в конце цикла перед овуляцией, а также после оплодотворения на первом-втором месяцах беременности.
Взятие образцов крови из яремной вены осуществляли через 3 ч после утреннего кормления. В сыворотке крови исследовали содержание общего белка и альбуминов с применением наборов «Vital diagnostics» (Санкт-Петербург). По разнице между уровнем общего белка и альбуминами сыворотки крови рассчитывали содержание глобулинов и аль-бумино-глобулиновый коэффициент по формуле:
Концентрация альбуминов
А/Г коэффициент = ——а^---------------р-1-----
Концентрация глобулинов.
Содержание общего холестерина и холестерина липопротеидов высокой плотности (холестерин ЛПВП) в сыворотке крови определяли с использованием наборов «Vital diagnostics» (Санкт-Петербург). Полученные результаты обрабатывали статистически с использованием пакета прикладных программ Statistica for Windows (Basic). Достоверность различий оценивали по критерию Стью-дента при уровнях значимости от 0,05 до 0,001.
Результаты и обсуждение
Одним из индикаторов энергетического обмена и активности отдельных функциональных систем организма животных является состав крови. Имеется мнение, что пусковым механизмом овуля-торного цикла у телок может служить не только достижение критической живой массы тела, но и накопление определенной массы жиров [1].
Результаты проведенных исследований биохимического состава крови у телок в возрасте 6-18 месяцев подтверждают гипотезу, что формирование у животных полноценных эстральных циклов, оплодотворения и развития беременности характеризуется определенным метаболическим статусом. Установлено, что уже в ранний препубертатный период (6 месяцев жизни) содержание общего белка и альбуминов в крови телок находится на уровне нижних пределов нормы для взрослых коров (табл. 1). С возрастом наиболее заметные изменения в крови определяются в содержании глобулинов и
Таблица 1
Биохимический состав крови у телок в препубертатный период
Возраст животных, мес. Общий белок, г/л Альбумины, г/л Глобулины, г/л А / Г коэффициент Общий холестерин, ммоль/л Холестерин ЛПВП, ммоль / л
6,1 - 7,0 69,5±1,5(18) (57,1-79,8) 42,1 ±0,9(10) 36,4±0,41) (8) (35,0-46,0) 37,7±1,1 (8) 23,8±1,31) (10) (17,7-40,2) 1,1±0,1(11) (0,8-2,23) 4,5±0,3(5) 3,1 ±0,12) (13) (2,31-5,5) 1,6±0,1(17) (0,9-2,0)
7,1 - 8,0 73,6±2,0(8) (63,9-81,7) 40,7±1,0 (4) 34,1 ±1,6 3) (4) (29,2-42,5) 43,1 ±1,8(3) 31,4±2,83) (5) (29,2-42,5) 1,5±0,2(4) 0,8±0,13) (4) (0,7-2,0) 4,0±0,2(7) (3,2-4,7) 1,6±0,1(6) (1,3-2,9)
8,1 - 9,0 72,5±1,9 (10) (63,3-82,8) 41,2 ±0,5 (5) 33,7 ±1,1 11 (5) (30,7-42,8) 35,4±2,4 (10) (22,9-51,0) 1,2±0,1(10) (0,6-1,8) 6,1 ±0,3(5) 4,0±0,43) (5) (3,0-6,9) 1,5±0,1 3) (10) (0,8-2,1)
9,1 - 10,0 75,4±2,0 (10) (64,0-85,7) 48,0 (2) 35,5±1,6 (8) (25,0-52,4) 47,0±3,2 (3) 33,7±1,42) (7) (26,4-52,8) 1,1 ±0,1(9) 0,4(1) (0,4-1,7) 4,9±0,5(6) 2,8+0,22) (4) (2,3-6,5) 1,9±0,1(8) (0,8-2,3)
10,1 -11,0 71,7±0,9(14) (67,6-76,8) 43,2±1,2(14) (38,9-52,0) 30.2 ±1,6 (11) 20.2 ±0,91) (3) (18,4-38,5) 2,5±0,2 (3) 1,4±0,11) (11) (1,0-2,8) 5,6±0,4(7) 3,3±0,32) (7) (3,8-5,9) 1,7±0,1(14) (1,3-2,3)
11,1-12,0 70,8±1,6(22) (59,5-87,1) 46,3±0,4 (4) 38,5 ±0,51) (18) (34,0-47,0) 31,1 ±1,7 (22) (19,1-48,3) 1,4±0,1(22) (0,8-2,3) 4,8±0,2(14) 3,2±0,21) (7) (2,8-5,6) 1,7±0,1(22) (1,1-2,3)
Примечания: значения показателей крови у животных вторых подгрупп заметно снижены, чем у телок-аналогов в первых возрастных подгруппах, с достоверностью различий при 1 - р<0,001; при 2) -р<0,01 и при 3)- р<0,05; рядом с показателями в скобках указано количество обследованных животных; жирным шрифтом выделены минимальные и максимальные значения биохимических показателей.
общего холестерина. Содержание этих веществ у животных до 15-месячного возраста нестабильно. При этом уровни глобулинов и общего холестерина у телок одного возраста в разных подгруппах достоверно различаются в 1,3-1,8 раза (табл. 1 и 2).
Холестерин ЛПВП у животных в препубертат-ный период составляет менее 50% от уровня общего холестерина крови. У циклирующих телок с 14-месячного возраста его содержание увеличивается и достигает 2,0-2,3 ммоль/л при содержании общего холестерина в пределах 2,8-4,6 ммоль/л (табл. 2).
Данные по белковому спектру крови у телок 12-16-месячного возраста со средними привесами свыше 600-700 г/сут. согласуются с результатами, полученными для молодняка других пород крупного рогатого скота [8]. У животных аналогичного возраста общий белок определяется на уровне 70 г/л, альбуминов - 40- 43 г/л и выше, глобулинов - 32-37 г/л.
Для характеристики условий в организме, обусловливающих восстановление необходимых для оплодотворения самок животных полноценных эстральных циклов, наиболее информативными оказались показатели общего белка и глобулинов (рисунок).
В раннем пубертатном периоде в возрасте 12-14 мес. до 30% животных имели низкое содержание глобулинов на уровне 20-23 г/л при общем содержании белка 70 г/л и альбуминов - 40-50 г/л. Высокий уровень альбуминов у циклирующих животных может быть показателем эффективности использования питательных веществ корма [9], а также свидетельствует о повышении уровня пластических, а возможно, и энергетических резервов у телок непосредственно перед оплодотворением. Установлена положительная взаимосвязь содер-
жания альбуминов в крови у животных с прогнозируемым уровнем молочной продуктивности [10].
Содержание общего холестерина в крови телок пубертатного возраста стабилизируется в пределах 2,3-4,9 ммоль/л (табл. 2). Эти данные подтверждают результаты исследований других авторов [11, 12, 13]. Ранее нами установлено, что концентрация общего холестерина в крови является одним из информативных биохимических маркеров. Его можно использовать как важную характеристику условий в организме коров для восстановления
эстральных циклов в послеродовый период [5, 6]. Для молодых животных, проявляющих полноценные или неполноценные эстральные циклы, не выявляются достоверные различия по содержанию общего холестерина в сыворотке крови. Для телок в этот период характерным является повышение уровня холестерина ЛПВП до 2,0-2,3 ммоль/л.
Заключение
На основании исследования особенностей биохимического состава крови у продуктивных животных в пубертатный период получены новые данные, отражающие физиологические механизмы формирования эстральной цикличности. Определены особенности метаболического обеспечения формирования физиологически полноценных циклов у телок в период полового созревания. У животных 12-13- мес. и 15-17-мес. возрастов в ходе полноценных эстральных циклов перед оплодотворением общий белок находится на средних уровнях, характерных для взрослых животных, а содержание альбуминов и глобулинов повышено до верхних пределов нормы. В полноценные циклы общий холестерин в сыворотке крови у животных
Таблица 2
Биохимический состав сыворотки крови у телок при формировании эстральной цикличности
в пубертатный период
Возраст животных, мес. Общий белок, г/л Альбумины, г/л Глобулины, г/л А / Г коэффициент Общий холестерин, ммоль/ л Холестерин ЛПВП, ммоль/ л
12,1 -13,0 72,7±1,6(17) (59,4-81,6) 40,2±1,0 (16) (35,7-50,1) 35,3 ±1,9 (13) 19,8 ±1,11) (4) (18,2-48,1) 1,2±0,1(14) (0,7-2,6) 4,7±0,2(11) 3,3±0,21) (6) (2,9-5,8) 1,7±0,1 (14) (0,7-2,4)
13,1 -14,0 69,9±2,5(10) (60,8-84,2) 41,7±1,2 (8) 54,6 (2) (36,8-55,2) 37,0 ±0,9 (3) 22,9 ±1,71) (7) (19,2-38,2) 1,7±0,2(10) (1,0-2,8) 4,9±0,5(5) 3,1 ±0,21) (5) (2,5-6,5) 1,7±0,12) (10) (1,2-2,4)
14,1 -15,0 69,3±1,5(14) (61,6-81,4) 41,0±1,2 (14) (35,1-48,7) 33,7±2,1 (9) 21,5 ±1,31) (5) (17,9-47,1) 1,5±0,1(14) (0,6-2,4) ^ см °>, ±0,6 ,5 д 3, 2,3±0,1(14) (1,5-3,2)
15,1 -16,0 69,8±1,8(8) (60,6-76,3) 43,3 ±4,3 (8) (32,6-4,3) 31,4 ±5,0 (7) (19,1-41,3) 1,4±0,2(7) (0,8-2,1) 3,5±0,2(9) (2,3-4,3) 2,3±0,1(9) (1,7-2,9)
16,1 -17,0 67,5±2,1(10) (56,1-75,6) 39,2 ±2,1 (9) (32,4-47,6) 28,8 ±1,9 (9) (26,0-38,7) (9) ,6) ,2( 2,6 Зч ,4 (0, 2,9±0,3(13) (2,5-3,8) 2,0±0,2(10) (1,2-2,5)
17,1 -18,0 70,5±5,6(4) (57,4-84,0) 36,3 ±2,4 (4) (29,8-40,6) 34,3±6,7 (4) (29,0-40,0) 1,6±0,3(4) (0,7-2,3) 2,8±0,3(5) (2,6 -3,7) 2,3±0,1(6) (1,7-2,6)
18,1 -20,0 74,3 (2) (71,0-77,6) 44,8 (2) (41,8-47,8) 29,5 (2) (29,2-29,8) 1,6 (2) 1,6 2,7 (3) (2,3-3,1) 2,0 (2) (1,6-2,4)
Ш Общий белок И Альбумин, г/л □ Глобулин, г/л
80
70 -
я 60
50 -
40
30
20
(а)
12-13
15-17
Возраст, мес.
i
п
и -7А
о 70 « s
И 60 &
X
U ¿л
s 50
40
30
20
12-13
15-17
Возраст, мес.
Рис. Содержание белков крови у телок в полноценные эстральные циклы (а) и в неполноценные циклы (б) перед оплодотворением:
* - p<0,01, ** - p<0,05 - достоверно ниже, чем у животных -аналогов в полноценные эстральные циклы
12-14 мес. возраста в полтора раза превышает его содержание у телок 15-17 мес. возраста в циклах перед оплодотворением. При этом содержание холестерина в липопротеидах высокой плотности имеет сходные величины.
Литература
1. Bronson F.H., Mannig J.M. The energetic regulation of ovulation: a realistic role for body fat // Biol. Reprod. 1991. Vol. 44. P. 945-950.
2. Francisco C.C., Spicer L.J., Payton M.E. Predicting cholesterol, progesterone, and days to ovulation using postpartum metabolic and endocrine measures//J. Dairy Sci. 2003. Vol. 86. P. 2852 - 2863.
3. Reist M., Erdin D.K., von Euw D. et al. Postpartum reproductive function: association with energy, metabolic and endocrine status in high yielding dairy cows // Theriogenology. 2003. Vol. 59. № 8. P. 1707-1723.
4. Bearden H.J., J.W. Fuquay, S.T. Willard. Applied Animal Reproduction. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education, 2004. 428 p.
5. Василенко Т.Ф. Закономерности возобновления и метаболического обеспечения эстраль-ных циклов у домашних жвачных животных // Усп. физиол. наук. 2008. Т.39. № 1. С. 77-90.
6. Василенко Т.Ф., Рощевский М.П. Роль общего
холестерина в восстановлении эстральных циклов у животных // Докл. АН. 2008. Т. 418, № 4. С. 562-563. Vasilenko T.F., Ro-
shchevsky M.P. The role of total cholesterol in restoration of estrous cycles in animals // Doc-lady Biol. Sci. 2008. Vol.418. P. 11-12.
7. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: Справочное пособие.
Часть 1. Крупный рогатый скот/ Под ред. А.П.Калашникова, Н.И.Клейменова, В.В.Щег-лова. М.: Знание, 1995. 400 с.
8. Abeni F., Calamari L., Stefanini L. et al. Effect
of daily gain in pre- and postpubertal replacement dairy heifers on body condition score, body size, metabolic profile and future milk production // J. Dairy Sci. 2000. Vol.83. P. 1468-1478.
9. Bolanos J.M., Meneses A., Forsberg M. Resumption of ovarian activity in zebu cows (Bos in-dicus) in the humid tropics; influence of body condition and levels of certain blood components related to nutrition // Trop. Anim. Health Prod. 1996. Vol. 28 (3). P. 237-246.
10. Kitchenham BA., Rowlands C.J., Shorbagi H. Relationships of concentrations of certain blood constituents with milk yield and age of cows in dairy herds // Res. Vet. Sci. 1975. Vol. 18 (3). P. 249-252.
11. Lammoglia MA., Bellows RA., Grings E.E. et al. Effects of dietary fat and sire breed on puberty, weight, and reproductive traits of F1 beef heifers // J. Anim. Sci. 2000. Vol.78. P. 2244-2252.
12. Mingoti G.Z., Noguera E, Loureiro J.M. et al. Metabolic status, follicular development and in vitro production of embryos in Nelore heifers fed with different energy levels and fat supplementation // Anim. Reprod. 2009. Vol. 6 (1). P.274.
13. Miguel M.C.V., Oliveira L.Z., de Lucio A.C. et al. Influence of supplementation with protected unsaturated fat in prepubertal Nelore heifers on the ovulation rate, blood glucose and cholesterol concentration during the rainy season // Anim. Reprod. 2009. Vol. 6 (1). P.235.
Статья поступила в редакцию: 03.05.2011
*
*
