doi: 10.15389/agrobiology.2024.4.704rus
УДК 636.2:591.1:591.39
Исследования выполнены при поддержке Минобрнауки России, тема № FGGN-2023-0004 (№ гос. регистрации 123082900056-2).
СВЯЗЬ БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЫВОРОТКИ КРОВИ С ФОЛЛИКУЛЯРНЫМ ПАТТЕРНОМ ЯИЧНИКОВ И РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬЮ OPU У ТЕЛОК-ДОНОРОВ (Bos taurus L.) ИСТОБЕНСКОЙ ПОРОДЫ
Р.Ю. ЧИНАРОВ ✉, Н.В. БОГОЛЮБОВА, Г.Н. СИНГИНА, В.А. ЛУКАНИНА, Р.А. РЫКОВ, А.А. СЕРМЯГИН
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 < 0,01), глобулина (r = +0,36, p < 0,01), креатинина (r = -0,31, p < 0,05), холестерина (r = -0,48, p < 0,05), кальция (r = -0,38, p < 0,01), хлоридов (r = -0,30, p < 0,05). Выявлены ассоциации числа полученных ОКК с содержанием альбумина (r = -0,50, p < 0,01), глобулина (r = +0,42, p < 0,01), креатинина (r = -0,31, p<0,05), холестерина (r = -0,34, p < 0,05), кальция (r = -0,39, p < 0,01), хлоридов (r = -0,30, p < 0,05). Установлена связь количества креатинина с выходом бластоцист (r = -0,31, p < 0,05). Мы не выявили достоверной связи изучаемых показателей крови с компетенциями ооцитов к развитию in vitro. В виде тенденции наблюдалась обратная связь концентрации креатинина с долей ооцитов, развившихся до бластоцисты (r = -0,24, p < 0,10). Таким образом, выявленные связи некоторых показателей крови, характеризующих метаболический статус животных, с фолликулярным паттерном и результативностью OPU у телок истобенской породы на фоне сбалансированного питания и в отсутствие негативного влияния паратипических факторов указывают на целесообразность проведения биохимических исследований крови перед отбором доноров для использования в программах OPU/IVP.
Ключевые слова: коровы-доноры, аспирация фолликулов, ovum pick-up, биохимические показатели крови, компетенция ооцитов к развитию, получение эмбрионов in vitro.
R.Yu. Chinarov ✉, N.V. Bogolyubova, G.N. Singina, V.A. Lukanina,
R.A. Rykov, A.A. Sermyagin
Increasing the number of cumulus-oocyte complexes (COCs) retrieved per one session of follicle puncture (OPU), as well as improving the quality of COCs in relation to their developmental competence, is a key factor in the effective use of donor cows in programs aimed at in vitro embryo production (IVP). The observed associations between the content of metabolites in the blood of females and in the follicular fluid of the ovary in which oocytes develop suggest that changes in metabolic status due to metabolic disorders can potentially create a suboptimal microenvironment for oocytes, thereby having a negative impact on the quality of oocytes and the success of OPU/IVP programs. In this work, for the first time, the associations of some biochemical parameters of blood serum with the quantity and quality of oocytes and their developmental competence in vitro was found. The aim of this work was to study the associations of the content metabolites and enzymes in blood with the follicular pattern of the ovaries and the efficiency of OPU/IVP in donor heifers. The studies were carried out on mature heifers (n = 6) of the Istoben breed from 22 to 24 months old with a hormonally synchronized estrus cycle. To obtain oocytes, a series of nine consecutive OPU sessions were performed on each donor twice a week (54 sessions in total). Blood sampling for biochemical studies was performed during hormonal treatment and at each OPU session. To characterize nitrogen metabolism, serum levels of total protein, albumins, globulins, urea nitrogen, creatinine, ALT and AST activity were determined. The parameters of carbohydrate-lipid metabolism were controlled by measurements of blood serum glucose, triglycerides, phospholipids, total bilirubin and cholesterol. To assess the status of mineral metabolism, the content of calcium, phosphorus, magnesium, iron, chlorides, and alkaline phosphatase activity in blood serum were determined. The concentrations of all detectable blood metabolites and enzymes were within the reference values, with the exception of alkaline phosphatase, which slightly exceeded the limits. The absence of indices of metabolic processes that "break out" from the norms, as well as insignificant and moderate coefficients of variation, allow exclude the influence of paratypical factors on the animal health status. The two-factor model, considering the Animal and the OPU session, explain 84.2-94.6 % of the variability in the content of the nitrogen metabolites, 86.9 % in glucose concentration, 51.0-94.5 % in lipid metabolites, 42.4-69.2 % in mineral metabolism indices and 99.9 % in alkaline phosphatase activity. The results of the correlation analysis showed the associations of the total number of follicles with the content of certain blood serum metabolites: albumin (r = -0.57, p < 0.01), globulin (r = +0.36, p < 0.01), creatinine (r = -0.31, p < 0.05), cholesterol (r = -0.48, p < 0.05), calcium (r = -0.38, p < 0.01), chlorides (r = -0.30, p < 0.05). Associations of the number of obtained COCs with the content of albumin (r = -0.50, p < 0.01), globulin (r = +0.42, p < 0.01), creatinine (r = -0.31, p < 0.05), cholesterol (r = -0.34, p < 0.05), calcium (r = -0.39, p < 0.01), chlorides (r = -0.30, p < 0.05). Association of creatinine level with the blastocysts rate was established (r = -0.31, p<0.05). We have not found the significant associations between the studied blood parameters and developmental competence of oocytes in vitro. The negative association between creatinine concentration and the percent of oocytes that developed to a blastocyst stage at the trend level was found (r = -0.24, p<0.10). The revealed associations of some blood parameters characterizing the metabolic status of animals with the follicular pattern and the efficiency of OPU in the Istoben heifers under a balanced diet and in the absence of negative effects of paratypical factors on animal health indicate the usefulness of conducting biochemical blood tests before selecting donors for OPU/IVP programs. Further studies on various livestock breeds and considering various technological parameters of OPU will allow formulating metabolic status requirements for donors to provide their most effective use in programs for in vitro production of embryos from OPU oocytes.
Keywords: donor cows, follicle aspiration, Ovum Pick-Up, biochemical blood parameters, oocyte developmental competence, in vitro embryo production.
ФГБНУ Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, |
Поступила в редакцию |
