Биологические основы разработки биотехнических методов интенсификации репродуктивной функции молочных коров и их физиологическое обоснование

плодовитость молочный корова гормон

Актуальность темы. В скотоводстве исключительное значение имеет экономически обоснованная эффективность воспроизводства поголовья. Вместе с тем, несмотря на имеющиеся значительные достижения в области репродуктивной физиологии крупного рогатого скота, общепринятые показатели воспроизводства поголовья в настоящее время имеют неуклонную тенденцию к снижению (M.Zavy, 1994; J. Santos et al, 2005). Согласно статистическим данным за последние годы в сельхозпредприятиях Российской Федерации и постсоветского пространства выход телят на 100 коров снизился с 83-85 до 69-70 гол. Более того, в отдельных хозяйствах выход телят не превышает 60%, а в одной четвёртой хозяйств - даже 50% (Г. Андреев и др., 2001). Сложилась ситуация, которая препятствует расширенному воспроизводству маточного поголовья, а следовательно наращиванию генетического потенциала молочной продуктивности (Н.И. Полянцев, 2005; М.И. Прокофьев и др., 2002). Даже в странах с высокоразвитым молочным скотоводством низкая плодовитость - главная проблема. Эффективность воспроизводства в молочном скотоводстве США за последние 20 лет значительно снизилась: если в штате Нью-Йорк показатели оплодотворения после однократного искусственного осеменения в 1951 г. составляли 65%, то к 2000 г. они снизились до 40%. Если в целом в США после однократного осеменения молочных коров в 50-е гг. показатели результативности составляли 55%, то в настоящее время они упали до 35% или даже ниже (S. Pancarci et al., 2005).

Преодолеть негативную ситуацию, связанную с неудовлетворительным воспроизводством в скотоводстве позволяют мероприятия, направленные на применение современных биотехнических методов, базирующихся на физиологических закономерностях регуляции репродуктивной функцией. Прежде всего, это относится к методам применения биорегуляторов генеративной функции яичников, физиологические основы которых были разработаны в 30-50 гг. отечественными учёными: М.М. Завадовским (1936; 1964), В.К. Миловановым (1962), И.И. Соколовской (1957) и др., и получившие плодотворное научное развитие в наши дни (М.И. Прокофьев, 2003; Ю.Д. Клинский; 1987; А.Г. Нежданов, 2001). Следует особо отметить, что в плане практического использования, биотехнология воспроизводства в отечественном скотоводстве в настоящее время переживает период недооценки её значения, в то время как в других странах, например в США, финансирование биотехнологии за счёт всех источников составляет миллионы долларов (В.А. Середин,2005).

Реализация имеющегося уровня знаний в области биотехнологии прогнозирует достижение в практике молочного скотоводства оплодотворяемости 80% коров в первые 60 дней после отела, равномерное распределение отелов в течение года, получение не менее 90 телят на 100 голов коров, снижение в 3-5 раз выбраковки из-за бесплодия (M. Oettel, 1999; Н.И. Полянцев, 2005). Однако методы гормонального контроля половой функции в практике скотоводства не достигают научно прогнозируемой эффективности, т.к. зачастую ориентированы на проведение мероприятий без учета функционального исходного состояния организма, определяемого факторами окружающей среды. Такой подход находят малоэффективным (Н.И. Полянцев, 1999; Н.Качаровец,2000). Большинство методов коррекции генеративной функции яичников разработано без учета циклично протекающих физиологических процессов в эндометрии, в то время, как применение средств локального воздействия на матку, является неотъемлемым элементом биотехнических мероприятий. Практикуемые методики применения антимикробных средств для проведения биотехнических мероприятий не всегда приемлемы, например, утероинфузии в послеродовой период. Это диктует необходимость поиска новых методов. Для практики скотоводства разрабатывают биофизические методы воздействия на матку (А.Тулкин, 2002), эффективность которых в области биотехники требует оценки.

При современных технологиях происходит увеличение случаев эмбриональных потерь. Поэтому для выполнения программ по воспроизводству большое внимание необходимо сфокусировать на решении задач по проблемам эмбриональнальной выживаемости (G.Mann et al.,1998). В этом отношении ультрасонография заслуживает пристального внимания. Ее применение позволяет диагностировать стельность на всех этапах, наблюдать и анализировать фолликуло- и оогенетические процессы яичников в электронных изображениях. Поэтому ультразвуковое сканирование стало незаменимым инструментом в исследованиях по репродуктивной физиологии. (R. Foote, 1999).

Следует констатировать, что до настоящего времени, наука не дала исчерпывающих ответов на вопросы о биологических основах плодовитости. Не ясны физиологические механизмы снижения репродуктивной активности коров под влиянием факторов высокой молочной продуктивности, кормления, содержания, эксплуатации и др. Лишь на базе ответов на эти вопросы возможно дальнейшее совершенствование методов биотехники размножения, их физиологическое обоснование и реализация полученных знаний в условиях практики. Это даст возможность повысить результативность искусственного осеменения, в т. ч. и за счет снижения эмбриональных потерь.

Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось изучение биологических основ разработки биотехнических методов интенсификации репродуктивной функции молочных коров и их физиологическое обоснование.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

-изучить показатели плодовитости молочных коров в условиях ряда регионов Российской Федерации, определяющие общее снижение репродуктивного статуса;

-изучить уровень кормления коров в условиях различных предприятий, оценить его биологическую значимость путём определения некоторых биохимических показателей крови и в этой связи дать характеристику процессам восстановления репродуктивной функции у коров после отёла;

-провести анализ взаимосвязи показателей обмена веществ, уровня стероидных гормонов в крови с характером течения воспроизводительного цикла;

-выяснить влияние возраста и сезонных факторов на показатели репродуктивной функции коров: продолжительность стельности с учётом срока последующего восстановления нормоциклической активности яичников и плодотворности осеменений;

-исследовать эндокринные аспекты, лежащие в основе биотехнических методов воспроизводства крупного рогатого скота;

-изучить эндокринные профили, определяющие нормализацию функциональной активности яичников при проведении биотехнических мероприятий;

-оценить эффективность методов коррекции фолликулогенеза при различных изменениях генеративной функции яичников у коров;

-изучить характер взаимообусловленности функциональных процессов в эндометрии и молочной железе с функциональной активностью яичников;

-в сравнительном аспекте оценить эффективность методов применения антимикробных препаратов и биофизических воздействий для профилактики и нормализации эндометральных изменений при проведении биотехнических мероприятий;

-определить влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на иммунобиологический статус организма коров;

-изучить возможности и целесообразность направленной стимуляции возобновления овариальной цикличности у коров в послеотёльный период;

-детализировать проблему выживаемости ранних эмбрионов у коров молочных пород и разработать пути снижения эмбриональных потерь.

Научная новизна работы. Дана характеристика воспроизводительного статуса поголовья молочных коров ряда сельхозпредприятий в условиях различных регионов РФ и структура нарушений репродуктивной функции, обусловливающая снижение репродуктивного статуса в целом. Изучены эндокринные профили у коров при различном функциональном состоянии яичников на протяжении спонтанного и индуцированного полового цикла, а так же эндокринный статус при гипофункции яичников. Исследованы и изучены с применением ультрасонографии морфо-функциональные предпосылки, определяющие эффективность воздействий гормональными препаратами при использовании биотехнических методов воспроизводства проблемных коров. Определена методическая основа корректировки фолликулогенеза с целью его оптимизации. Обоснована необходимость комплексного подхода к методам управления репродуктивной функцией коров путём одновременного воздействия гормональными регуляторами и методами квантовых излучений с целью профилактики и устранения возможных эндометральных нарушений. Изучением параметров биохимических показателей крови после применения НИЛИ в комплексе с гормональными воздействиями подтверждены безопасность и позитивные биологические свойства квантовых методов и, таким образом, физиологически обосновано его применение как элемента биотехнологии регуляции репродуктивной функции. Взаимообусловленность функциональных процессов в системе «матка-яичники-молочная железа» дают физиологическое обоснование биотехники комплексной квантовой и гормональной оптимизации репродуктивной функции при её депрессии, а также стимулирования нормоциклической овариальной активности в ранний послеотёльный период. Констатировано, что достигаемая за счёт овариостимуляции стабилизация функциональной активности яичников после отела ускоряет восстановительные процессы в матке. Детализированы причины и определены пути снижения эмбриональных потерь у коров.

Практическая значимость работы. Собственными исследованиями определены факторы, лежащие в основе эффективного применения биорегуляторов с целью интенсификации репродуктивной активности коров. Прежде всего, это реализуется благодаря возможности вызывать полноценную охоту у больших групп здоровых и проблемных коров и их результативно осеменять в запрограммированное время. Данное обстоятельство позволяет значительно снижать трудоёмкость технологии осеменения и в широких пределах планировать процесс воспроизводства в целом. Применение аппаратов-источников низкоинтенсивного лазерного излучения с целью воздействия на эндометральные ткани, как неотъемлемого элемента биотехнических методов воспроизводства, в т.ч. и при активизации овариальной функции в послеродовой период, значительно повышают эффективность проведения биотехнических мероприятий. Определены и обоснованы методы и пути снижения эмбриональных потерь. Вышеуказанные аспекты дают реальную возможность снижать стоимость и значительно повышать экономическую эффективность биотехнических мероприятий. Достигаемое при этом снижение уровня выбраковки высокопродуктивных коров вследствие потери плодовитости и интенсификация репродуктивной активности, в свою очередь, значительно ускоряют накопление и реализацию ценного селекционно-генетического потенциала коров молочных пород.

Реализация результатов исследований и апробация работы. Материалы диссертации доложены и одобрены на заседаниях ученых советов БНИИСХ, СЗНИИМЛПХ, ВИЭВ, ВГНИИЖ, НГСХА, (2000-2006 гг.); на международных, всероссийских, зональных и республиканских конференциях (Москва, Дубровицы, Уфа, Оренбург, Нижний Новгород, Вологда, Екатеринбург, Воронеж (2000-2006 гг.). Материалы исследований вошли в следующие нормативные документы, утверждённые Департаментом ветеринарии Минсельхоза Российской Федерации: Наставление по применению магнито-инфракрасного лазерного аппарата «Рикта-МВ» в ветеринарии.-М.-1999 и Методические указания по диагностике, терапии и профилактике болезней органов размножения у коров и тёлок.-М.-2000.-39 с., а также Методические рекомендации: «Регуляция полового цикла и профилактика нарушений репродуктивной функции». Вологда, 2006.-32 с.; «Нормализация воспроизводительной функции у коров», Вологда, 2007.-64 с.. Элементы новизны подтверждены авторским свидетельством: Способ электрорефлексотерапии функциональных нарушений у коров. Авторское свидетельство №1264941.- 1991.-6 с. Материалы исследовательской работы вошли в учебное пособие для студентов высших учебных заведений по специальностям 11041 «Ветеринария» и 11201 «Зоотехния»: Биотехника интенсификации репродуктивной активности молочных коров. Вологда, 2008.-451 с. Часть материалов отражена в электронном учебном пособии для студентов высших учебных заведений по специальностям 11041 «Ветеринария» и 11201 «Зоотехния»: Кормление сельскохозяйственных животных. Вологда, 2007, а также в монографии: Проблемы физиологии и патологии репродуктивной функции коров.-Дубровицы.-2004.-202 с.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 43 работы, в т. ч. 13 работ в изданиях, рецензируемых ВАК.

Объем и структура. Диссертация изложена на 312 страницах компьютерного набора, содержит 60 таблиц, 41 рисунок, состоит из введения, обзора литературы, главы, посвящённой материалам и методам исследований, четырех глав, посвященных собственным исследованиям, обсуждения, выводов, практических предложений, библиографического списка и приложений.

Список литературы включает 410 источников, в т.ч. 259 иностранных.

Основные положения, выносимые на защиту:

-показатели репродуктивного статуса, структура нарушений репродуктивной функции у коров в условиях ряда регионов РФ с учетом климатических особенностей и факторы, приводящие к снижению репродуктивной активности поголовья;

-разработка критериев с целью дифференциации овариальных нарушений;

-физиологическое обоснование унифицированного метода регуляции репродуктивной функции коров с применением отечественных биорегуляторов;

-физиологическое обоснование активизации послеродового анэстрального состояния с использованием гормональных регуляторов и физиотерапевтических средств;

-разработка НИЛИ-воздействий на матку и молочную железу, как элемента биотехнических методов воспроизводства и отсутствие негативного влияния НИЛИ на организм коров.

2. Собственные исследования

Материал и методы исследований

Научно-производственные исследования проведены в течение 1999-2008 гг. в лаборатории ветеринарной медицины ГНУ «БашНИИСХ» Россельхозакадемии (рис.1). Изучение репродуктивного статуса в молочном скотоводстве проводили на базе с.-х. предприятий Республики Башкортостан, Северо-Кавказского региона, Республики Азербайджан, Московской области, Вологодской области и др. обл. Ряд исследований проведен в соответствии с «Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Северо-Запада Российской Федерации» (НТП «Агро Северо-Запад 2000-2005»).

Исследования проводили с использованием официальных нормативных документов:

- Статистические обзоры и отчёты ветеринарных служб по форме 2-Вет. за 2000-2005 гг., предоставленные Департаментом ветеринарии МСХ РФ, областными и районными станциями по борьбе с болезнями животных;

- Материалы гинекологической диспансеризации коров в хозяйствах Вологодской области и Вологодского района и др. регионов.

Методом ретроспективного анализа изучали: уровень репродуктивной активности поголовья коров с учётом тенденции многолетней динамики и влияния различных паратипических факторов на депрессию репродуктивных показателей. Для дифференциации разных форм изменений овариальной и эндометральной функции и определения результативности проведённых биотехнических мероприятий использовали комплексный метод в соответствие «Методическим указаниям по диагностике, терапии и профилактике болезней органов размножения у коров и тёлок», утверждённых Департаментом ветеринарии МСХ РФ 04.07.2000 г.

Эффективность воздействия лазером на эндометральные слои при проведении биотехнических мероприятий изучали в сравнительном аспекте с медикаментозными, комбинированными методами утероинфузий . Применяли лазерные аппараты со следующими параметрами работы: мощность от 4,0 до 15,0 Вт, длина волны от 870 до 970 нм, частота модуляции от 50,0 до 5000,0 Гц, экспозиция 1,2,5 минут по одному сеансу в день, курс 8-10 дней. В том числе использовали инфракрасный лазерный аппарат СТП-3 и магнито-инфракрасный аппарат РИКТА-МВ, накожным методом в режиме 1000 Гц, экспозиция 1-2 мин. ежедневно в течении 5-8 дней по Г.В. Казееву (1996). Эффективность воздействия определяли по показателям воспроизводительной активности коров.

Динамику фолликулярного роста в разные периоды полового цикла исследовали методом ультразвукового сканирования, используя УЗ-сканер (SCANNEP 100 Vet, Pie Meglical, Голландия) с мультиугловым механическим

секторным датчиком 7,5 МГц с углом сканирования 150° и изменяемой плоскостью сканирования. Датчик для сканирования располагали ректально.

Применение биорегуляторов при проведении биотехнических мероприятий и определение результативности их применения, осеменение коров осуществляли по методикам и инструкциям МСХ РФ и ВГНИИЖ, а также наставлениям, прилагаемым к официнальным формам препаратов.

Для сравнительного изучения характера изменений в организме животных проводили лабораторные исследования: концентрацию стероидных гормонов определяли радиоиммунологическим методом; иммунобиологическое состояние здоровых и больных эндометритом коров определяли путем проведения гематологических и биохимических исследований проб крови.

Кормление опытных животных осуществляли по детализированным нормам ВГНИИЖ.

Статистическую обработку экспериментального материала проводили по Е.К. Меркурьевой (1983).

Результаты собственных исследований

Репродуктивная активность поголовья молочных коров при различных технологиях содержания и кормления

Учитывая, что на каждый период развития отрасли скотоводства репродуктивный статус и характер причин, определяемых условиями внешней среды, неодинаковы, исследования в этом направлении всегда актуальны и являются первоочередными. Без этого проведение концептуально направленной и физиологически обоснованной работы по оптимизации репродуктивной активности совокупного стада не представляется возможным (В. В. Мадисон, 1988; Н. Казаровец, 2000).

Анализ снижения репродуктивной активности поголовья коров, проведенный с использованием данных зооветотчетности за 1997 - 2006 гг. по контролируемым хозяйствам Российской Федерации и Азербайджана позволяет заключить, что депрессия половой функции коров продолжает удерживаться на достаточно высоком уровне и составляет одну из актуальных проблем практики молочного скотоводства. При этом территориальная неравномерность величины показателей плодовитости коров не носит резко выраженного контрастного характера. Частота репродуктивных нарушений во многом зависит от уровня кормления животных. Неполноценное кормление и неблагоприятные условия содержания животных отрицательно сказываются на состоянии обмена веществ и устойчивости их организма к репродуктивным нарушениям. Биохимический анализ сыворотки крови коров свидетельствует, что периодически сниженная репродуктивная активность в отдельных регионах сопровождается гипопротеинемией у 39,9-60,9% животных, гипогликемией у 41,6 - 62,0%, показателями щелочного резерва ниже нормальных величин у 39,7 - 68,1% молочных коров. Происходят негативные изменения гормонального статуса: уровень концентрации прогестерона в период максимальной эндокринной активности желтого тела цикла на 10-15% ниже средне-статистических величин, общепризнанных нормальными, а эстрадиола - на 12-17% выше. Выделяя кормленческий фактор, следует подчеркнуть, что данные по обеспеченности кормами, сложившейся на протяжении ряда последних лет, свидетельствуют, что молочное скотоводство страны, как в настоящее время, так и в ближайшей перспективе будет находиться в зоне определенного риска относительно благополучия воспроизводительной активности поголовья. Снижение репродуктивной активности имеет тенденцию доминировать в районах с экстремальными условиями содержания и эксплуатации коров, что подтверждает зависимость характера изменения репродуктивной функции от природно-климатических факторов.

Конкретизация данных официальной отчётности хозяйств Вологодской области демонстрирует, что в разные годы от 29,9 до 61,2% дойных коров имели различные нарушения органов репродуктивной системы, в структуре которых преобладали эндометральные и овариальные нарушения. Анализ уровней снижения половой функции по сезонам свидетельствует, что самая низкая репродуктивная активность приходится на летний период.

Детализацию факторов, обусловливающих снижение показателей плодовитости коров чёрно-пёстрой породы проводили с учётом трёх различных технологий содержания и эксплуатации:

1. привязное содержание; доение переносными аппаратами в молокопровод;

2. беспривязно-боксовое содержание в условиях комплекса моноблочного типа; доение в доильных залах на установках «Европараллель»;

3. беспривязно-выгульное содержание в условиях молочного комплекса; доение в доильном зале на установках «Ёлочка».

Таблица 1 - Причины депрессии показателей репродуктивной активности в зависимости от технологии содержания коров

* - включая эндометральные нарушения, протекающие сочетано с нарушениями овариальной функции.

Характер нарушений, лежащих в основе снижения воспроизводительного статуса, распределился в следующем порядке: в первую очередь - эндометральные нарушения, затем - гипофункция яичников, состояние постфизиологической ациклии и сезонное анэстральное состояние (табл. 1). Аналогичная картина, отражающая воспроизводительный статус в молочном скотоводстве с большими или меньшими вариациями характерна и для других регионов Российской Федерации и Республики Азербайджан

Правомочно сделать заключение, что главная проблема в молочном скотоводстве в с.-х. предприятиях независимо от формы собственности и применяемых технологий содержания, кормления и эксплуатации молочного стада фокусируется на наличии большого числа коров с овариальными и эндометральными послеродовыми нарушениями, предполагающими значительное увеличение межотельного интервала.

В основе эндогенных причин, приводящих к гипофункции яичников и другим изменениям овариальной функции, в первую очередь, лежат нарушения эндокринной регуляции на гипотоламо-гипофизарном уровне, связанные, прежде всего, высоким уровнем обмена веществ, а, следовательно, и, генетически запрограммированной молочной продуктивностью.

Овариальная функция при различных вариантах фолликулогенеза

Морфо-функциональные аспекты фолликулогенеза и особенности фолликулогенеза у проблемных коров

Исследование временных параметров прихода коров в охоту, овуляции и динамики развития фолликулов проводили на здоровых животных. У 23 коров инъекцией эстрофана при наличии хорошо выраженного жёлтого тела в одном из яичников, индуцировали охоту. Признаки охоты через 48,3 часа после инъекции проявила 21 корова, у которых исследовали динамику роста фолликулов от 1-й до 2-й овуляции (табл. 2).

Таблица 2 - Сроки проявления коровами признаков половой охоты, овуляции, динамика развития и размер фолликулов

* Р<0,05

** Р<0,01

*** Р<0,001

Продолжительность цикла составила 21,7±0,91 дн. Большинство животных на протяжении цикла имело 2 волны роста фолликулов. При этом продолжительность существования доминантного фолликула и при двух-, и при трёхволновом росте популяций составила 6,1±1,79 дн. И при двух- , и при трёхволновом росте популяций размеры доминантного фолликула составили 15,8±0,02 мм в диаметре. Интервал времени от первых признаков эструса до овуляции составил 26,1±1,71 часа.

У животных с двухволновым типом роста фолликулов доминантный фолликул первой волны достигал максимума на 8-й день, второй волны--на 21 день (16,5-17,0 мм, соответственно) и на 22-ой день у большинства коров овулировал (рис.2).

Рисунок 2 - Динамика роста фолликулов на протяжении полового цикла

У животных с трёхволновым типом роста фолликулов доминантный фолликул первой волны роста имел максимальный диаметр на 9-10 день, второй волны--на 16 день и третьей волны--на 23 день (16,6-16,7 мм), далее происходила овуляция.

Продолжительность полового цикла достоверных различий между группами животных с различным количеством волн роста фолликулов не имела и колебалась в пределах 2-х дней. У коров с двумя и тремя волнами роста фолликулов было проведено определение концентрации прогестерона на протяжении эстрального цикла (рис.3). Наиболее высокую концентрацию прогестерона (6, 4 нг/мл) наблюдали на 16-й день у коров с тремя волнами роста, у коров с двумя волнами -на 12-й день (5,9 нг/мл). В то же время, у коров с двумя волнами повышение и снижение концентрации носило плавный характер и имело более высокие значения на протяжении всего цикла. Достоверной корреляции размера жёлтого тела с концентрациями прогестерона в крови не зафиксировали.

Были исследованы концентрации эстрадиола и ФСГ у коров с двумя и тремя волнами роста популяции фолликулов. Максимальная концентрация эстрадиола наблюдали через 2-4 часа после начала эструса. Пик концентрации ФСГ наблюдали на 11-12 дни у коров с двумя волнами роста фолликулов и на 4-5-й и 15-16 дни у коров с тремя волнами роста.

Учитывая строгую последовательность циклического ритма овариальной функции--волнообразное развитие и рост популяции антральных фолликулов--созревание доминирующего фолликула последней волны роста популяции--овуляция--развитие жёлтого тела, центральным явлением периодической функциональной деятельности яичника следует детерминировать овуляцию, которая разделяет фолликулярную и прогестативную фазу морфологических изменений.

Рисунок 3 - Средние значения концентрации прогестерона на протяжении эстрального цикла у коров с двумя и тремя волнами роста фолликулов

В эндометрии этому соответствуют пролиферативная и секреторная фазы. При учёте поведения самок следует считать, что овуляция происходит в середине эструса, ей предшествует окончание проэструса и начало эструса. После завершения овуляторного процесса в свою очередь следует окончание эструса и начало метэструса. Таким образом, овуляция играет центральную роль в рамках полового цикла в качестве механизма, дающего пригодную для оплодотворения яйцеклетку и обусловливающего гормональную ситуацию, соответствующую плодотворному осеменению и подготавливающую организм к беременности.

В технологиях направленной регуляции полового цикла, например, для синхронного проявления охоты определённым числом животных с целью их одновременного осеменения, большое значение имеют сведения о продолжительности спонтанного цикла и его стадий. Это обусловлено тем, что целесообразная эффективность воздействий биорегуляторами возможна только на определенных стадиях, строго ограниченных временными параметрами.

Исследования продолжительности фолликулярной и прогестативной стадий указывают на относительно стабильный характер последней, что объясняют более совершенной регуляцией продолжительности прогестативной фазы в связи с выполнением ею существенной роли в подготовке организма к беременности. Однако до настоящего механизм этой регуляции, которым можно было бы объяснить развитие и функциональное угасание желтого тела окончательно не выяснено.

Данные о продолжительности полового цикла коров и телок по сведению ряда авторов весьма различны. Кроме того, для конкретного животного продолжительность цикла -- величина не постоянная и может варьировать. Обобщив большое количество собственных данных, и данных других авторов, можно придти к выводу, что в среднем продолжительностью полового цикла у коров следует считать 21 день, у тёлок -- 20 дней. Собственные наблюдения показывают, что минимальная вариабельность продолжительности цикла встречается в возрасте коровы между 3-5 лактациями, когда воспроизводительная функция наиболее «точно отрегулирована», причем точность растет к пределам оптимума воспроизводительного периода. Увеличение степени вариабельности продолжительности цикла наиболее выражено у старых животных.

Во второй части настоящих исследований мы изучали характер фолликулогенеза у проблемных коров. Для исследования были подобраны 18 проблемных чёрно-пёстрых коров 3-5-летнего возраста, имевших индекс осеменения не ниже 2,6. С момента проявления охоты (день 0) у каждой коровы каждый четвёртый день проводили ректальное и ультрасонографическое исследование. Проводили наблюдение за процессом развития (день 0) и окончательного формирования фоликулов. Исследовали: размер, локализацию и количество фолликулов, учитывали начало роста, достижение максимального размера, продолжительность роста фолликулов, показатели атрезии и объём лютеальной ткани.

Исследованиями определили ряд особенностей. Зафиксированы меньшие диаметры предовуляторных фолликулов. Однако, при среднем диаметре 14,1мм предовуляторные фолликулы могут достигать более 25 мм и быть меньше--12 мм. Характерно отсутствие доминантных фолликулов в период средней и поздней лютеальной фазы. Это задерживает регрессию жёлтого тела, т.к. высвобождающийся из доминантных фолликулов эстрадиол стимулирует лютеальную регрессию. В следствие этого персистирующее жёлтое тело оказывает негативное влияние на овуляцию посредством продукции прогестерона. Этот стероид препятствует высвобождению волны ЛГ, требующейся для повышения концентрации эстрадиола фолликулов и достижения пика ЛГ, что приводит к изменению временных параметров овуляции или ее блокировке. В большей степени это характерно для проблемных коров с тремя волнами роста фолликулов, у которых структурно-функциональная активность жёлтого тела наиболее пролонгирована.

У проблемных коров с двумя волнами, концентрация прогестерона, в период предовуляторного роста всегда повышена, что по данным литературы (A. Perez et al., 2003) может оказывать негативное влияние на жизнеспособность ооцитов. В последствии это обстоятельство приводит к отсутствию оплодотворяемости яйцеклетки или к эмбриональной гибели. Продолжительность половых циклов была короче, когда количество волн роста было меньше. Удлинение продолжительности полового цикла у проблемных коров с тремя волнами роста происходит, возможно, из-за задержки развития доминантного фолликула второй волны роста, что в свою очередь является следствием недостаточной концентрации эстрадиола для начала лютеолизиса.

Правомочно считать, что у коров с пониженной функцией плодовитости специфика обмена веществ оказывает влияние на функциональную активность гипоталамо-гипофизарно-яичникового комплекса. В результате происходит нарушение синтеза и высвобождение гипоталамических, гипофизарных и яичниковых факторов относительно количественных и временных параметров. При всем многообразии возможных ситуаций гормональных сдвигов неизбежно происходит снижение инкреции Гн-Рг и, как следствие, депрессия пульсаторной частоты ЛГ-пика. Это приводит к задерживанию достижения фолликулом овуляторного размера и воспрепятствует овуляции.

Обобщение данных по овогенетическому циклу приводит к выводу, что эффективность гормональной регуляции, как элемента технологии оптимизации репродуктивной активности может зависеть от генетической предрасположенности, конкретное выражение которой проявляется в биологической достаточности размеров популяций антральных фолликулов на протяжении половых циклов. Следует учитывать, что в целом популяции колеблются как у разных животных, так и на протяжении жизни у одного и того же животного. Это и другие положения, с учетом того, что в комплекс обработок с целью регуляции цикла включают препараты гонадолиберина, блокирующего возможные негативные изменения параметров пика ЛГ, позволяют считать современные дозировки и режимы применения биорегуляторов физиологически приемлемыми для направленного корректирования воспроизводительной функции.

Исследования по динамике роста овариальных фолликулов служат методикой для разработки новых подходов к решению проблем повышения плодотворности осеменений в индуцированную охоту. Так, например, благодаря исследованиям на эту тему следует вывод о том, что синхронизация с применением ПГФ2б и Гр-Рг даёт лучшие результаты у коров с тремя волнами роста фолликулов. На базе этих данных становится реальной перспектива разработок новых методов активизации репродуктивной функции.

Пути оптимизации фолликулогенеза

Мы изучали экзогенные факторы, влияющие на негативные морфологические и функциональные изменения в яичниках у коров, и разрабатывали методы оптимизации овариальной функции учётом проблематичности проведения точной дифференциальной диагностики. Исследования проводили на 1013 коровах чёрно-пёстрой породы низкой, средней и высокой молочной продуктивности. Оценивали влияние сезонности на случаи персистенции желтого тела, гипофункции яичника и персистенции фолликулов.

Изучением наличия персистентного жёлтого тела установлено, что персистенцию можно наблюдать в течение всего года, однако наибольший процент приходится на зимне-весенний период. Для направленного лизиса персистирующих жёлтых тел наиболее эффективными оказались препараты ПГФ2б в общепринятых дозировках. В первую охоту плодотворно осеменили 54,2% коров. Остальные плодотворно осеменены в последующие 2-3 спонтанные охоты. Часть животных проявляла неправильное чередование циклов относительно продолжительности, которое не влияло на эффективность осеменения, за исключением коров с охотой, наступившей на второй день. В этом случае получали наиболее низкие показатели оплодотворяемости. Причиной является запаздывание завершения подготовки физиологических механизмов, ответственных за оплодотворение яйцеклеток. Вероятно, специфические особенности персистентного жёлтого тела требуют большей продолжительности времени для его полного лизиса.

Мы анализировали соотношения количеств коров с персистенцией желтых тел и овуляторных фолликулов, гипофункцией яичников и эндометральными нарушениями при разных уровнях продуктивности.

В процессе исследований было выяснено, что наличие персистирующих фолликулов более всего характерно для коров, содержащихся в условиях стойлового периода зимних месяцев, на который приходилось до 42% к общему числу животных с задержкой овуляции, исключающей плодотворное осеменение (рис. 4). Вывод подтверждают данные литературы. Недостаток моциона и нехватка в рационах зимних месяцев, витаминов и минеральных веществ являются предрасполагающими факторами задержки овуляции. Особенно негативно, как предрасполагающий фактор в период после отёла, сказывается дефицит селена и витамина Е в рационах во время сухостойного периода, приходящегося на зимние месяцы(L.Witlowetal.,1993; K. Macmillan et al., 1996).

Рисунок 4 - Численность коров с наличием персистирующих фолликулов в течение года

С увеличением числа лактаций и молочной продуктивности повышалась предрасположенность к персистенции фолликулов относительно других нарушений: по 2-й и 3-ей лактациям число коров с персистенцией фолликулов не превышало 4,6 %, в то время как по 5-ой и 6-ой лактациям этот показатель уже достигал 26,9 % (табл. 3).

Коровы, перенесшие тяжёлые роды и имевшие проблемы после отёла более других склонны к негативным функциональным изменениях в яичниках. Известно, что эндотоксины, выделяемые бактериями в полость матки при эндометральных нарушениях, неизбежных в ранний послеотельный период, стимулируют секрецию кортизола, супрессирующего предовуляторное волнообразное выделение ЛГ, особенно у высокопродуктивных коров. Повышение концентрации прогестерона в предовуляторный период от 1,0 до 2,5 нг/мл сопровождается общим дефицитом концентрации ЛГ в крови, что в последствии приводит к персистенции фолликулов. Приводимое нами положение имеет исключительное значение для клинической практики, учитывая, что персистенция в свою очередь является предраспологающим фактором трансформации фолликулов в кисты яичников - наиболее трудно устранимую патологию. Данное обстоятельство подтверждает гипотезу этиологии кист яичников: непосредственной причиной является общий дефицит предовуляторного волнообразного высвобождения ЛГ или недостаточный предовуляорный ЛГ-пик, обусловленный повышенной концентрацией прогестерона в крови в предовуляторный период (A. Nanda et al., 1988).

Таблица 3- Структура морфо-функциональных изменений репродуктивной системы коров в зависимости от молочной продуктивности и числа лактаций

* Процент от выявленных нарушений; Г.Я. - гипофункция яичников; П.Ж.Т.- персистентное жёлтое тело; ППФ-персистирующие предовуляторные фолликулы; ЭМН- эндометральные нарушения.

** НП-низкопродуктивные (до 4 тыс. кг. молока за лактацию); СП-среднепродуктивные (от 4 до 7 тыс. кг.); ВП-высокопродуктивные (от 7 тыс. кг.) животные.

Исследования по определению эффективности методов корректировки овариальной функции при возможных ее негативных изменениях проводили на проблемных коровах. Испытали 3 режима фронтальных обработок: коровам 1-й группы в/м вводили 10,0 мл сурфагона (синтетический аналог Gn-Rh); 2-й группе в/м вводили 2,5% раствор прогестерона в дозе 5 мл, через 10 дней фоллимаг (сывороточный гонадотропин) и магэстрофан (синтетический аналог PgF2б) в дозе 1500 ИЕ и 500 мкг, соответственно; в 3-й группе коров проводили те же мероприятия, но перед инъекцией прогестерона инъецировали 10,0 мл сурфагона.

Перед осеменением в индуцированную охоту коровам 2-й и 3-ей групп проводили ещё одну инъекцию сурфагона в дозе 10 мл.

Испытание различных режимов введения биорегуляторов для нормализации овариальной функции показало, что введение только сурфагона без проведения точной дифференциальной диагностики физиологического состояния яичников не эффективно. Эффективность повышалась, когда сурфагон вводили перед осеменением после активизации функциональной деятельности яичников на фоне предварительной гестагенизации. Введение сурфагона перед началом гестагенизации и осеменением повышет эффективность, учитывая, что при фронтальной обработке эффект первой инъекции приведёт к лютеинизации или овуляции персистирующих фолликулов, которые неизбежно будут присутствовать у какого-то числа животных, а вторая инъекция проводимая при осеменении, стимулирует овуляцию в оптимальные сроки.

Если учесть, что при фронтальной обработке большой группы коров могут оказаться животные с лютеинизированными фолликулами и персистентным желтым телом, действие сурфагона и прогестерона усилит циторецепторную чувствительность лютеальных образований к последующей инъекции простагландина. Кроме того, гестагенизация в течение определённого времени минимизирует (т.н. прогестероновый блок) интенсивность интраовариальных процессов. За это время происходит структурное упорядочивание функциональных образований яичника. Интегрированная в режим обработок инъекция гонадотропина способствует унификации предовуляторной фазы у всех животных независимо от исходного состояния яичников. В результате максимальное число коров синхронно проявляют детерминированную в оптимальный срок охоту. Данное обстоятельство дает основание считать предлагаемый режим гормонального воздействия унифицированным, что позволяет применять его как в сомнительных случаях, так и при овариальных нарушениях, а также на здоровых коровах для синхронизации охоты с целью одновременного фронтального осеменения больших групп животных.

Устранение эндометральных нарушений

Комплексная оптимизация функционирования всех уровней репродуктивной системы - важнейшее условие, определяющее эффективность регуляции генеративной функции яичников на основе применения гормональных регуляторов. В первую очередь следует учитывать сопряженность функциональной активности эндометральных тканей и овариальных структур.

Нами был проведён мониторинг эндометральных нарушений, а также ультрасонографическое исследование функционирования яичников. Было обнаружено, что по сравнению с коровами, у которых нарушения были лёгкой и средней тяжести, коровы с тяжёлой формой нарушений имели более низкие показатели овуляции доминантного фолликула (8% против 40%) (n=113, Р<0,05). У коров, перенесших сильную бактериальную контаминацию после тяжелых отёлов имеет место нарушение функции яичников и доминантный фолликул имеет низкие показатели роста и секретирует пониженные концентрации эстрадиола, что соответствует данным G. Opsomer, 2000 (рис 5).

Эти данные убедительно аргументируют необходимость рассматривать метафилактическое воздействие на матку как неотъемлемый элемент биотехники регуляции репродуктивной функции.

Учитывая положительные и отрицательные факторы применения препаратов антибиотиков и йода следует заключить, что применение этих препаратов без обстоятельно проведенного исследования каждого животного, не приведет к желаемым результатам. В случаях же нарушений родов и послеродового периода, обусловливающих возникновение хронических процессов в более поздние периоды, применение препаратов йода дает положительный эффект, но из-за раздражающего действия отодвигает на более поздний срок плодотворное осеменение. Общепризнанна необходимость поиска новых средств, которые наряду с антисептическими свойствами и способностью к активизации регенерационных процессов не обладали бы раздражающим действием. Это обстоятельство аргументируются результатами собственных исследований, направленных на разработку биофизических методов профилактики и нормализации эндометральных нарушений при проведении биотехнических мероприятий.

Изучение эффективности влияния низкоинтенсивного лазерного излучения в сочетании с медикаментозными средствами показало, что лучшей эффективностью обладает способ лазерного облучения точек акупунктуры № 11, 12, 32. При этом улучшаются такие показатели как индекс осеменения и число дней бесплодия в расчете на одну корову по сравнению с показателями, получаемыми после применения медикаментозных утероинфузий.

В основе позитивных свойств низкоэнергетического лазерного излучения лежит активизация в организме животных общего и местного иммунитета. В этой связи большую актуальность имеют исследования, направленные на изучение влияния НИЛИ на динамику иммунобиологических показателей организма коров при трансректальном и накожном воздействии на органы репродуктивной системы. Собственные исследования относительно данного аспекта показали, что все биохимические показатели в группах коров после воздействия НИЛИ стабилизируются в нормативных физиологических пределах.

Рисунок 5 - Средний диаметр фолликула (а) и концентрация эстрадиола в плазме (b) между 7 и 16 днями после отёла у коров, у которых были стандартная (¦, n=50) или высокая (_, n=20) бактериальная контаминация. Оценка проводилась по сбору смывов из матки, культивированию и оценке количества бактериальных колоний. В пределах дня значение различались между категориями бактериальной контаминации: * Р<0,05, ** Р<0,01, ***Р<0,001.

Исследования по определению влияния лазеропунктуры на механизмы клеточного иммунитета показали, что у животных опытной и контрольной групп количественные показатели большинства элементов крови находились в пределах физиологической нормы. Исключение составляли эозинофилы, содержание которых у интактных коров до начала опыта было повышено на 3,8%.

Рисунок 6 - Лейкоцитарный профиль крови интактных (1) и больных эндометритом коров до (2) и после (3) акупунктурного лечения

Учитывая, что процентное выражение показателей крови даёт лишь относительное представление о состоянии организма животных. Для клинических целей важны и количественные показатели отдельных элементов лейкоцитов в 1 мм3 крови.

В этой связи Ш.Д. Мошковский предложил графическое выражение количества лейкоцитов в абсолютных числах в виде лейкоцитарного профиля, который затем был модифицирован Г.В. Домрачевым и Н.З. Обжориным. На графике по горизонтали обозначены классы лейкоцитов, а по вертикали--их количество в 1мм3 крови. Верхние и нижние границы прямоугольников--пределы физиологических колебаний абсолютного количества каждого вида лейкоцитов (рис. 6).

Показания лейкоцитарного профиля констатируют, что у подопытных коров показатели всех классов данной группы клеток находятся в пределах нормы, за исключением эозинофилов, которые превышают её до облучения. Это, по-видимому, свидетельствует о нормализации у части животных.

Таким образом, лазеропунктурное воздействие на эндометрий эффективно стимулирует и корректирует иммунную систему коров, не оказывая негативного влияния на гемопоэз.

Взаимосвязь лактационной функции и эндометральных изменений

Многочисленные исследования указывают взаимосвязь между проявлениями негативного энергетического баланса (ожирение печени, кетоз), увеличением процента проявления функциональных нарушений вымени и последующим снижением воспроизводительной функции у высокопродуктивных коров (S. Oliver et al., 2000). Опыт собственных исследований и практической работы подтвердил связь снижения лактационной активности с нарушением воспроизводительной функции.

Рисунок 7- Процент коров, у которых овуляция произошла после 28-го дня, среди животных, имевших признаки нарушений функциональной активности молочной железы между 15-28; 1-14 днями и контрольными животными.

Мы провели исследование на предмет мастоиндуцированных нарушений функции яичника коров (n=35) через 1-3 дня после отёла без клинического проявления признаков мастита при определенном содержании в молоке соматических клеток (<400,000 кл/мл). Для определения концентрации прогестерона 3 раза в неделю, в течение 95-100 дней у животных брали пробы крови. Коровы были сгруппированы по типу микроорганизмов (грамположительные и грамотрицательные) - контаминантов вымени. Коровы, проявляющие признаки нарушений в тканях молочной железы через 15-28 дней после отёла имели задержку овариальной цикличности и прихода в эструс, по сравнению с коровами, где аналогичные нарушения были обнаружены в первые 14 дней после отёла и контролем (38,6% против 33,4% и 32,0%, соответственно для начала овариальной цикличности и 90,7% против 80,2% и 83,9% для начала эструса, Р<0,05). Процент коров, у которых произошла овуляция позже 28-го дня после родов был ниже у тех коров, которые обнаруживали признаки нарушений между 14 и 28 днями по сравнению с коровами, которые обнаруживали те же признаки между 1 и 14-м днями и контролем (рис.7).

Наиболее высокие показатели преждевременного лютеолизиса наблюдали у коров с контаминацией вымени грамотрицательными микроорганизмами по сравнению с коровами, где нарушения были вызваны грамположительными микроорганизмами и контрольными животными (соот-но 46,7 против 8,3 и 2,0%; Р<0,001). Контаминация грамотрицательными микроорганизмами вымени в фолликулярную фазу цикла вызывала её удлинение; контаминация грамположительными микроорганизмами вызывала удлинение этой фазы в меньшей степени по сравнению с контрольными животными (соот-но 10,8 против 7,9 и 7,2 дней, Р<0,001). Результаты исследований показали, что негативные изменения в вымени влияют на возобновление овариальной цикличности на 15-28 дни после отёла, а также ослабляют воспроизводительную функцию у циклирующих коров через посредство преждевременного лютеолизиса или пролонгированной фолликулярной фазы. Наиболее жёсткие последствия в отношении активности яичников имеет контаминация молочной железы грамотрицательной микрофлорой. В более поздние периоды после отёла негативное влияние на воспроизводительную функцию нарушений в вымени выражены менее.

Таким образом очевидно, что отсутствие учета негативного влияния нарушений в молочной железе при регуляции воспроизводительной функции не дает прогнозируемой эффективности. Поэтому в комплекс биотехнических мероприятий по регуляции репродуктивной функции необходимо вводить воздействия, оптимизирующие функцию вымени. Мы с положительным результатом интегрировали в методы регуляции репродуктивной функции гормональными препаратами одновременное воздействие на матку и молочную железу антимикробных средств в сочетании с лазерным облучением. Такой подход показал очевидное преимущество, улучшая эффективность мероприятий на 8-15% по сравнению с контролем.