CC BY
39
Применение гормональных критериев для оценки фенотипа и генотипа мясного скота
В.И. Сорокин, к.б.н., ОренбургскийГАУ
Широкий диапазон биологических эффектов, вызываемый гормонами на различных уровнях организации животного организма - молекулярном, клеточном, тканевом, системном и на уровне целостного организма, делает показатели активности желез внутренней секреции носителями обширной информации.
В литературе имеются достаточно убедительные данные о связи гормональных показателей с хозяйственно-полезными признаками и об использовании эндокринных критериев для про-
гнозирования продуктивности и селекции (Дмитриев В.Б. и др., 1977; Степанов Г.С. и др., 1977; Резниченко А.П., 1978; Радченков В.П. и др., 1979. 1987; Эйснер Ф.Ф., Резниченко А.П., 1982; Дмитриев В.Б., 1994).
Однако концентрация гормонов в биологических жидкостях организма не всегда гарантирует достаточно четкого суждения о продуктивных и морфологических особенностях животных. Это объясняется тем, что однократная оценка животных по любому функциональному показателю ввиду его лабильности отражает состояние организма лишь на момент обследования, а не на-
1. Схема опыта по изучению функциональной активности надпочечников
Группа животных Порода и породность Периоды опыта
изучение физиологического уровня функциональной активности изучение уровня функциональных резервов
I Красная степная, чистопородная Половой цикл, становление стельности, п=4 Коровы с телятами на подсосе, п=3
II Казахская белоголовая, чистопородная
III Казахская белоголовая S красная степная
IV Лимузинская S казахская белоголовая S красная степная
V Кианская S казахская белоголовая S красная степная
следственно обусловленный тип его конституции. В силу вышеизложенного концентрация гормонов, являясь достаточно информативным критерием физиологического и патологического состояния исследуемой железы, мало информативна для характеристики фено- и генотипа (Эйснер Ф.Ф. и др., 1971, 1974; Дмитриев В.Б. и др., 1975, 1977; Г.С. Степанов В.Б. и др., 1977).
Для того чтобы эндокринные критерии были приемлемыми для генетической характеристики животных, необходимы исследования по разработке новых методических приемов оценки функциональной активности желез внутренней секреции. При этом гормональный показатель должен отражать состояние физиологической активности уже не какого-либо отдельного эндокринного органа или ткани, а состояние всей системы нейрогуморальной регуляции, то есть конституционный тип организма в целом.
Перспективной для поисков эндокринных критериев, пригодных для селекционно-генетической оценки, представляется концепция о функциональных резервах желез внутренней секреции. Сущность ее состоит в том, что максимальная ответная реакция эндокринной железы на оптимальную специфическую стимуляцию тропным гормоном раскрывает резервы железы - аффектора, при этом количественная характеристика гормональных резервов генетически взаимосвязана с хозяйственно-полезными признаками.
Для подтверждения этой общебиологической концепции у мясного скота было проведено два исследования: опыт, посвященный изучению функции надпочечников у телок и коров разных генотипов; опыт по изучению эндокринной функции семенников у быков-производителей казахской белоголовой породы.
Методика. В задачу первого исследования входило: установить физиологический уровень функциональной активности надпочечников; определить уровень функциональных эндокринных резервов надпочечников у животных с различным конституционным типом; определить степень варьирования индивидуального и внут-рипородного уровня глюкокортикоидов; просле-
дить характер наследования данных признаков при скрещивании.
Опыт проводился в колхозе им. Цвиллинга Оренбургской области на чистопородных и помесных животных (табл. 1). Животные подбирались по принципу групп-аналогов с учетом породности, возраста и массы тела, физиологического состояния половой системы. Изучение физиологического уровня эндокринной активности включало определение содержания кортизола в сыворотке крови в течение полового цикла и первых двух месяцев стельности. Для этого от каждого животного за весь период было получено 33-43 пробы крови. Установление уровня функциональных эндокринных резервов надпочечников проводили при стимуляции эндокринной функции железы кортикотропином (препарат адренокортикотропного гормона) по следующей схеме: определение исходного (до стимуляции) содержания кортизола в сыворотке крови; двукратное, с получасовым интервалом, внутримышечное введение кортикотропина в дозе 0,5 ие/кг; определение ответной реакции надпочечников на специфическую стимуляцию, которую оценивали по концентрации кортизола в крови каждые 0,5—1,0 ч в течение 5 часов после первого введения кортикотропина.
Второй опыт, посвященный изучению функциональной эндокринной активности гонад с применением стимуляции хорионическим гонадотропином, проводился на племенных быках казахской белоголовой породы в племзаводе им. Димитрова Оренбургской области. Было обследовано семь быков, находящихся на станции искусственного осеменения. Возраст животных - 3-9 лет, масса тела - 840-910 кг, комплексная оценка элита-рекорд (табл. 2).
Для изучения эффекта стимуляции гормональной функции семенников применялась схема, которая включает: определение исходного уровня тестостерона в сыворотке крови перед стимуляцией; четырехкратное, с интервалом 72 часа, внутримышечное введение хорионического гонадотропина в дозе 10 ед./кг; определение ответной реакции семенников на специфическую стимуляцию, о которой судили по количеству
2. Характеристика быков-производителей
Кличка Возраст, лет Масса тела Бал- льная Комплексная оценка
Клад 5 910 91,5 Элита-рекорд
Рушник 3 840 87,5 -
Алмаз 6 870 90,5 -
Разлив 4 870 90,5 -
Лютик 3 850 86,5 -
Лихач 9 910 90,5 -
Аполлон 4 900 91,5 -
тестостерона в сыворотке крови через 3, 6, 7, 8, 9, 10 суток после первого введения препарата.
Кровь брали путем пункции яремной вены. Полученную сыворотку разливали в полиэтиленовые пробирки и хранили в жидком азоте.
Концентрацию гормонов определяли радио-иммунным методом в лаборатории генетики желез внутренней секреции ВНИИРГЖа.
Результаты исследований. Анализ данных, характеризующих глюкокортикоидную функцию надпочечников в период полового цикла, становления стельности, показывает, что физиологический уровень функциональной активности железы определяется генотипом животного (табл. 3).
Так, у телок красной степной породы (молочный тип) концентрация кортизола в крови в 2, 3 (р<0,05) раза меньше, чем у телок казахской белоголовой породы (мясной тип). При скрещивании этих пород, когда в качестве материнской формы служит красная степная порода, у помесей проявляется полное доминирование признака материнской породы. Различия по уровню кортизола у животных красной степной породы и их помесей с казахской белоголовой отсутствуют. При скрещивании двухпородных казахских белоголовых помесей с быками мясных пород лимузин и киан наблюдается значительное увеличение содержания кортизола у трехпородных помесей. Концентрация глюкокортикоида у помесей IV и V групп выше, чем у животных III группы, на 9,7 (р<0,05) и 14,0 нг/мл (р<0,01) соответственно.
Не располагая данными об уровнях функционирования надпочечниковой системы у чистопородных животных лимузинской и кианской пород, мы не можем точно определить влияние отцовской породы на уровень функциональной активности надпочечников у трехпородных помесей. Однако полученные данные позволяют судить о характере наследования глюкокортикоидной функции у трехпородных помесей и утверждать, что генотип специализированных мясных пород принимает самое непосредственное участие в формировании эндокринной функции железы.
Кроме этого, при изучении физиологического уровня эндокринной активности надпочечников было установлено, что средние величины содержания кортизола у отдельных животных при многократном определении высокодостоверны и поэтому могут быть отнесены к признаку, характеризующему фенотип индивидуума. Но в практике селекционно-племенной работы и особенно в мясном скотоводстве такое длительное обследование крайне затруднительно. Единичные же определения гормона в биологическом материале не могут служить критериями оценки как фено-, так и генотипа животных. Об этом свидетельствуют результаты опыта, а именно: высокие коэффициенты изменчивости уровня кортизола у всех обследованных животных.
С целью повышения информативности гормонального критерия было проведено изучение уровня функциональных эндокринных резервов надпочечников. Для этого путем стимуляции специфическим гормональным фактором вывели железу на стабильный максимум ее функционирования. Результаты опыта свидетельствуют о том, что содержание кортизола в сыворотке крови изменяется в общей для всех групп животных последовательности. Кривая, характеризующая динамику глюкокортикоида, имеет вид параболы, выходящей на плато.
Содержание гормона до стимуляции было на низком уровне. Стимулирующее действие АКТГ
3. Физиологический уровень функциональной активности надпочечников у телок
Группы Показатели Животное 1 Животное 2 Животное 3 Животное 4 Среднее по группе
Х±8х, нг/мл 11,1±0,93 10,8±0,74 15,9±1,05 14,9±1,49 13,2±1,30
I Су, % 47,0 39,6 39,5 60,1 17,1
Ііт, нг/мл 3,8-23,8 6,6-25,2 7,4-29,8 4,6-47,6 10,8-15,9
Х±8х 23,5±38,4 28,8±2,06 38,4±2,55 - 30,2±4,36
II Су, % 9,6-55,8 42,3 39,4 - 20,4
Ііт, нг/мл 14,4-68,0 17,8-86,2 - 23,5-38,4
Х±8х, нг/мл 16,6±0,82 19,1±1,76 14,7±1,29 15,8±1,16 16,4±1,64
III Су, % 28,4 54,5 52,1 41,5 17,3
Ііт, нг/мл 6,6-24,8 7,8-42,2 4,2-34,8 2,4-31,8 14,7-19,1
Х±8х, нг/мл 19,3±1,55 22,1±1,43 29,5±2,98 33,6±2,42 26,1±3,29
IV Су, % 46,2 41,0 65,4 43,2 21,8
Ііт, нг/мл 3,8-35,8 10,2-43,4 10,2-103,8 11,2-65,4 19,3-33,6
Х±8х, нг/мл 36,7±3,12 22,0±1,73 34,0±3,38 28,9±2,27 30,4±3,23
V Су, % 48,2 49,2 57,1 45,2 18,4
Ііт, нг/мл 12,8-74,6 5,4-47,8 9,6-80,0 10,8-57,4 22,0-36,7
проявилось уже через 30 минут после инъекции. По истечении часа от начала опыта содержание кортизола повысилось до 0,64-0,82 (У і/Умах), а через 1,5-2 ч достигло максимальных величин (при низких значениях коэффициента вариации), в дальнейшем (до конца опыта) уровень секреции гормона был стабильно высоким.
Следовательно, проведенная стимуляция функции надпочечников кортикотропином выявляет функциональные эндокринные резервы железы у животных всех групп.
В опыте установлены существенные породные различия в концентрации кортизола в сыворотке крови на максимуме функциональной активности железы (табл. 4). Наивысшей глюкокор-тикоидной активностью обладают особи красной степной породы (молочный скот). У животных этой породной группы концентрация гормона в пределах плато достоверно выше, чем у первотелок мясного типа: казахских белоголовых - на 227,5 нг/мл (р<0,05); помесей лимузинской и ки-анской пород - на 228,4 (р<0,01) и 301,3 нг/мл (р<0,001) соответственно. У помесей казахской белоголовой породы (III группа) наблюдается влияние материнской породы в наследовании уровня функциональных резервов эндокринной активности надпочечников.
Сопоставление результатов по содержанию кортизола без тропной нагрузки и при специфической стимуляции надпочечников показало обратную зависимость физиологического уровня гормона и уровня функциональных резервов надпочечников у животных обследуемых генотипов (рис. 1).
Так, у животных молочной породы (I группа) зафиксирован наименьший физиологический уровень ив то же время наивысшие эндокринные резервы глюкокортикоидной функции надпочечников.
Кажущееся несоответствие объясняется тем, что концентрация гормона коры надпочечников определяется, с одной стороны, уровнем секреции, а с другой, потреблением гормонов тканя-
Рис. 1 - Физиологический уровень функциональной активности (А) и уровень функциональных эндокринных резервов надпочечников (В) у подопытных животных
ми организма. Известно, что уровень обменных процессов у животных молочного направления продуктивности выше, чем у мясного скота, а среднесуточная продукция молочного белка находится в высокой положительной корреляции с функциональной активностью надпочечников. Эта закономерность подтвердилась и в нашем опыте по определению уровня функциональных резервов надпочечников. В то же время в опыте без тропной нагрузки интенсивный расход кортизола у животных красной степной породы обусловил низкий уровень его в крови. Для особей мясного направления продуктивности (II, IV и V группы), напротив, характерен высокий физиологический уровень и низкий уровень потенциальных резервов железы. Результаты скрещивания казахской белоголовой и красной степной пород свидетельствуют об отсутствии консолидации отцовской породы в плане уровней функциональной активности надпочечников, как это имеет место у помесей лимузинов и кианов.
Исходный уровень тестостерона, характеризующий физиологическое состояние эндокринной функции семенников в данный момент времени,
4. Функциональные эндокринные резервы надпочечников у первотелок
Группы Показатели Животное 1 Животное 2 Животное 3 Среднее по группе
Х±8х, нг/мл 436,6±5,37 367,3±6,70 423,7±27,04 409,1±22,22
I Су, % 2,5 2,60 9,0 7,7
Ііт, нг/мл 420,5-447,6 355,6-378,8 386,8-476,4 367,3-436,6
Х±8х 130,9±8,29 116,9±0,03 296,9±16,5 181,6±57,81
II Су, % 8,9 13,3 11,1 45,0
Ііт, нг/мл 120,8-147,2 100,8-143,6 246,0-338,4 116,9-296,9
Х±8х, нг/мл 316,3±31,0 496,5±20,60 289,7±22,78 367,5±64,96
III Су, % 13,9 8,3 11,1 25,0
Ііт, нг/мл 179,6-251,6 458,8-562,8 246,4-323,6 289,7-496,5
Х±8х, нг/мл 212,6±13,49 164,5±12,87 165,0±7,97 180,7±15,95
IV Су, % 12,7 13,5 9,7 12,7
Ііт, нг/мл 179,6-251,6 128,4-108,0 148,0-190,8 164,5-212,6
Х±8х, нг/мл 96,7±6,0 142,3±4,19 84,1±3,74 107,8±17,37
V Су, % 10,7 6,6 10,0 22,8
Ііт, нг/мл 88,0-114,4 126,8-151,2 76,0-96,0 84,1-142,3
5. Концентрация тестостерона в крови быков при тропной стимуляции семенников, нг/мл
Кличка быка Исходный уровень Время после начала стимуляции, сут.
3 б 7 8 9 10
Клад Рушник Алмаз Разлив Лютик Лихач Аполлон Х±8х Су,% 3.2 2.5 3,0 2.3 2,7 1.5 2.5 2,5±0,20 19,8 3.4 2.5 3,2 2.6 2,8 2,7 2,б 2,8±0,13 11,8 3.3 2,8 3.8 2,5 3.4 2.9 2,2 3,0±0,21 16.9 5.4 3.4 5,3 3,1 22,6 18.4 11,9 10,0±2,96 72.5 23,2 13.5 1б,7 10.6 19.5 17.6 13.7 16,4±1,60 23.8 22,1 14.5 24.6 12.6 16,6 16.4 10.5 16,8±1,90 27,8 23.4 16.3 24.5 11,8 18,2 24.5 10.4 18,4±2,23 29.6
у подопытных быков был 2,5 нг/мл, с небольшими колебаниями от 1,5 до 3,2 нг/мл (табл. 5).
На первое введение хорионического гонадотропина семенники отвечают незначительным увеличением продукции и выделения в кровь тестостерона. Аналогичный эффект на эндокринную функцию гонад оказывает и второе введение тропного гормона. После третьей стимуляции семенников концентрация тестостерона в сыворотке крови достигает своего максимума или близких к нему значений, причем через 48 ч после третьей инъекции это происходит у всех подопытных быков. Четвертое введение тропного гормона не является стимулирующим тестосте-ронсинтезирующую функцию семенника, а лишь поддерживает концентрацию андрогена на высоком уровне.
Характер динамики содержания гормона у всех обследованных животных одинаков. Для подтверждения этого положения полученные данные концентрации гормона выразили в относительных величинах - отношение содержания гормона на момент исследования к максимальному его значению за весь период опыта (табл. 6).
Анализ данных таблицы показывает, что исходный уровень концентрации тестостерона в сыворотке крови, отражающий физиологическое состояние гормональной активности гонад у быков, составил 6-18% от максимального. При выходе кривой, характеризующей уровень гормона на плато, относительные величины достигли значений, близких к единице (0,84-0,93) при низких коэффициентах вариации (10,2-15,1%).
Доказательством того, что в опыте выявлены потенциальные эндокринные резервы семенника, служит максимальная концентрация тестостерона в сыворотке крови, которая поддерживается до конца опыта. Уровень ее превышает исходный в 5,2-16 раз. Стабильное содержание гормона в сыворотке крови (плато) в этот период характеризуется незначительными индивидуальными коэффициентами изменчивости - 2,4-16,8% (табл. 7).
7. Потенциальные резервы функциональной активности семенников
Кличка быка Количество тестостерона, нг/мл % мак-сималь-ного к исходному Количество тестостерона "плато"
исход- ный уровень макси- мальный уровень X±Sx, нг/мл Cv, %
Клад 3,2 23,4 742,9 22,9±0,39 2,4
Рушник 2,5 16,3 662,2 14,8±0,82 7,8
Алмаз 3,0 24,6 820,0 21,9±2,61 16,8
Разлив 2,3 12,6 537,2 11,7±0,57 б,9
Лютик 2,7 22,6 846,1 19,2±1,25 11,3
Аполлон 2,5 13,7 518,2 11,6±0,76 11,4
Лихач 1,5 24,5 1596,1 19,2±1,80 16,2
По данным опыта, установлены существенные различия в концентрации тестостерона в сыворотке крови быков на плато (от 11,7 до 22,9 нг/мл). Достоверная разница между быками и незначительные коэффициенты вариации позволили нам распределить быков на классы по уровню функциональных эндокринных резервов се-
6. Динамика в концентрации тестостерона в сыворотке крови при тропной стимуляции хорионическим гонадотропином, Yi/Y max.
Кличка быка Исходный уровень Время после начала стимуляции, сут.
3 б 7 8 9 10
Клад Рушник Алмаз Разлив Лютик Лихач Аполлон Х±8х Су,% 0,14 0,15 0,12 0,18 0,12 0,06 0,18 0,14±0,016 27,5 0,15 0,15 0,13 0,21 0,12 0,11 0,19 0,15±0,014 22,9 0,14 0,17 0,15 0,20 0,15 0,12 0,1б 0,16±0,009 13,8 0,23 0,21 0,22 0,25 1,0 0,75 0,87 0,5±0,133 б5,2 0,99 0,82 0,б8 0,84 0,86 0,72 1,0 0,84±0,046 13,4 0,99 0,89 1,0 1,0 0,73 0,б7 0,77 0,86±0,53 15,1 1,0 1,0 1,0 0,94 0,81 1,0 0,7б 0,93±0,039 10,2
13б
менников. Быки Клад, Алмаз, Лютик, Лихач обладают высокой (19,2-22,9 нг/мл), а быки Рушник, Разлив, Аполлон - низкой андрогенсинте-зирующей активностью (11,6-14,8 нг/мл).
Изучение воспроизводительной способности подопытных быков выявило зависимость показателей спермопродукции животных от уровня функциональных эндокринных резервов семенников. Так, животные, обладающие наивысшим уровнем гормональной активности гонад при тропной стимуляции были отнесены, по результатам андрологической диспансеризации к животным, обладающим высокой воспроизводительной способностью.
Выводы
Единичное обследование глюкокортикоидной активности надпочечников вне функциональных
нагрузок характеризуют состояние железы на данный момент и не отражают наследственно обусловленную специфику конституционного типа животного.
Наиболее полное суждение о конституционных особенностях животных можно получить по ответным реакциям надпочечниковой системы организма на тропную стимуляцию.
Вводимый мясным быкам-производителям хорионический гонадотропин усиливает эффект тестостеронсинтезирующей функции гонад. В результате тропной стимуляции железа была выведена на предел функциональных эндокринных возможностей, при этом информативная ценность гормональных показателей повышается, и они могут быть использованы для оценки фенотипа животного.
