CC BY
30
Сельскохозяйственный журнал. 2022. №2 (15). С. 29-36 Agricultural journal. 2022; 15 (2). P. 29-36
Зоотехния и ветеринария
Научная статья
УДК 636.32/38.082.453.5
DOI 10.25930/2687-1254/004.2.15.2022
Вспомогательные репродуктивные технологии в воспроизводстве мелкого рогатого скота (Обзор)
Али-Магомет Муссаевич Айбазов, Татьяна Васильевна Мамонтова, Мугутдин Абдурахманович Губаханов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр», Россия, Ставропольский край, Михайловск, Е-mail: [email protected]
Аннотация. В статье дается определение термина «вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ), проводится анализ широкого распространения одних ВРТ и практической невостребованности других. Во многих странах криоконсервация эмбрионов стала неотъемлемой частью коммерческой индустрии. Эта вспомогательная технология также как и замораживание спермы, призвана сохранять ценный генофонд и распространять его, создавать хранилища гамет. Общепризнанно, что трансграничное перемещение эмбрионов как генетического материала является менее затратным, чем перемещение живых животных и более безопасным с ветеринарной точки зрения. Ученые ВНИИОК в сотрудничестве ООО «Ставропольский фермер» и с зарубежными специалистами проводит эти эксперименты на мясных породах овец. Получены обнадеживающие результаты. После прямого переноса замороженных эмбрионов уровень беременности составляет от 50 до 72%. Витрификация эмбрионов, скорее всего, станет перспективным методом сохранения и распространения ценного генофонда. Утверждать о широком применении вспомогательных репродуктивных технологий в практике отечественного овцеводства не приходится, они используются в редких случаях. Можно предположить, что перспективы применения ВРТ будут зависеть от их совершенствования в сторону большей эффективности в практическом плане и разработки новых технологий. Приводится описание различных ВРТ, причины редкого использования в практике отечественного овцеводства и козоводства программ множественной овуляции и эмбриотрансплантации (MOЭT). Даются рекомендации по более широкому использованию ВРТ для интенсификации воспроизводства, углубления селекционно-племенной работы, сохранения генофонда и ускорения генетического прогресса.
Ключевые слова: мелкие жвачные, воспроизводительная функция, синхронизация, криоконсервация, эмбрионы, трансплантация
Для цитирования: Айбазов А.-М. М., Мамонтова Т. В., Губаханов М. А. Вспомогательные репродуктивные технологии в воспроизводстве мелкого рогатого скота // Сельскохозяйственный журнал. 2022. № 2 (15). С. 29-36. DOI 10.25930/2687-1254/004.2.15.2022
Zootechny and veterinary science
Original article
Assisted reproductive technologies in reproduction of small cattle (Review)
Ali-Magomet M. Aibazov, Tatiana. V. Mamontova, Mugutdin A. Gubakhanov
"North Caucasus Federal Agricultural Research Center" Russia, Stavropol Territory, Mikhai-lovsk, Е-mail: [email protected]
Abstract. The article defines the term "assisted reproductive technologies (ART)" and analyzes the wide spread of some ART and the lack of demand for others. Cryopreser-vation of embryos has become an essential part of the commercial industry in many countries. This assisted technology as well as sperm freezing is designed to preserve and distribute the valuable gene pool and to create storages for gametes. It is generally accepted that the transboundary movement of embryos as genetic material is less expensive than the movement of live animals and safer from a veterinary point of view.
VNIIOK scientists in cooperation with "Stavropol Farmer" LLC and foreign specia lists are conducting these experiments on meat breeds of sheep. Encouraging results have been achieved. After direct transfer of frozen embryo, the pregnancy rate is between 50 and 72%. Vitrification of embryos is likely to become a promising method for preserving and dissemination of a valuable gene pool. It is not necessary to assert the widespread use of assisted reproductive technologies in the practice of domestic sheep breeding. They are used in rare cases. It can be assumed that the prospects for the use of ART will depend on their improvement towards greater efficiency in practical terms and the development of new technologies.The article describes different ART and the reasons for rare use of multiple ovulation and embryo transplantation programs (MOET) in sheep and goat breeding in Russia. This paper gives recommendations on the wider use of ART to intensify reproduction, deepen selective stock breeding, preserve the gene pool and accelerate genetic progress.
Key words: small ruminants, reproductive function, synchronization, cryopreserva-tion, embryos, transplantation
For citation: Aibazov A.-M. M., Mamontova T. V., Gubakhanov M. A. Assisted reproductive technologies in reproduction of small cattle // Agricultural journal. 2022; 15(2). Р. 29-36. DOI 10.25930/2687-1254/004.2.15.2022
Введение. Термин ВРТ является общепринятым в научном сообществе и используется для описания процедур, связанных с манипулированием репродуктивными циклами животных, гаметами или эмбрионами [1]. Вспомогательные репродуктивные технологии возникали и развивались в современные технологии по мере развития знаний о биологии размножения разных видов животных. Целью ВРТ является способствование реализации и, в некоторых случаях, стимулирование тех или иных потенциально возможных, но при традиционном размножении нереализуемых репродуктивных процессов. При этом особенностью ВРТ является максимальный учет естественной нейро-гуморальной регуляции физиологических репродуктивных процессов, возникающих у самцов и самок в процессе онтогенеза.
К основным ВРТ принято относить технологию искусственного осеменения, технологию замораживания семени, приемы направленного регулирования функции
размножения у самок, такие как синхронизация эструса в половой сезон и стимуляция наступления половой охоты в анэстральный сезон. Особое место занимает технология множественной овуляции и трансплантации эмбрионов (МОЭТ). В последние годы в связи с углублением теоретических знаний и развитием приборной базы широкое развитие получили технологии in vitro оплодотворения и получения эмбрионов на разной стадии развития, а также их сохранения в замороженном виде [2,3].
120%
■ Искусственное осеменение ■ Трансплантация эмбрионов ■ Молекулярно-генетическиетехнологии
Рис. Использование вспомогательных репродуктивных биотехнологий
разными странами
Целью настоящей статьи является проведение анализа и оценка теоретической значимости и практической ценности представленных ВРТ, их распространенности и прогнозирование перспектив их дальнейшего применения.
Использование вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) в разных континентах и частях света представлено на рисунке.
Сравнительный анализ использования ВРТ в мире и в России представлен в таблице 1.
Таблица 1
Сравнительный анализ использования ВРТ в мире и в России
Технология ВРТ Применение
Мир Россия
Искусственное осеменение + +
Криоконсервация спермы + +/-
Синхронизация эструса + -
Множественная овуляция и трансплантация эмбрионов (МОЭТ) + -
Технологии ГУТУ OPU + -
Витрификация эмбрионов + -
Трансгеноз + -
Искусственное осеменение - вспомогательная репродуктивная технология, которая была разработана в Советском Союзе и единственная получила поистине мировое признание как «русский метод». Благодаря этому методу в 30-50 годы прошлого столетия наша страна преобразовало примитивное овцеводство в высокоразвитую рентабельную отрасль экономики, были созданы десятки уникальных пород и типов овец, которыми можно и нужно гордиться. К сожалению, во всем мире русский метод используется на всех продуктивных видах животных, а в России он практически предан забвению.
Криоконсервация спермы и создание хранилищ. По общепринятому определению, овцы и козы являются полицикличными видами животных в хорошо выраженным половым сезоном. Это результат филогенеза и означает, что у них наблюдается ограниченный по времени период, в течение которого они проявляют способность к спариванию. Как правило, в северных широтах этот период ограничен осенним сезоном. Соответственно, вне этого у самцов и у самок наблюдается более или менее выраженный период полового покоя, который может длиться до 8...10 мес. В то же время, если у самок угнетение половой функции носит выраженный характер, то у самцов спермио-генез замедляется, но не затухает. Это означает, что у них возможно получать сперму и использовать. Однако сперма практически не хранится во внешней среде без создания для нее специальных условий. Было выяснена возможность обратимого анабиоза мужских гамет при сверхнизких температурах, например, при температуре сжиженных газов (- 178.. ,-196°С) с сохранением основной функции - способностью оплодотворить яйцеклетку. Это открытие легло в основу выдающейся ВРТ - замораживанию (крио-консервации) семени с возможностью сохранения биологической полноценности практически неограниченное время [4,5,6].
В скотоводстве и свиноводстве эта технология получила широкое использование, однако в овцеводстве, несмотря на определенное распространение, метод так и не вышел за рамки экспериментаторских работ и не стал повседневной практикой овцеводства. Необходимо подчеркнуть, что его малое применение не свидетельствует о его малоценности. Это выдающийся биологический прорыв, призванный улучшить селекционную работу и породообразовательный процесс, повысить продуктивность животных. Кроме того, эта ВРТ является уникальной возможностью сохранения генофонда наиболее ценных животных, создания банков (хранилищ) замороженного семени, неограниченного межгосударственного обмена генофондным материалом.
Во ВНИИ овцеводства и козоводства в 1973 году создано генофондное хранилище криоспермы, в котором аккумулирован генофонд высокоценных баранов и козлов пород разного направления продуктивности. В 2018 году криобанку присвоен статус Биоресурсной коллекции. Производственная проверка показала, что оплодотворяющая способность семени, сохраняемого более 45 лет, составила в среднем 38%, что в определенном смысле можно считать уникальным достижением [7].
Управление репродуктивной деятельностью и контроль яичникового цикла у овец и коз. Как было показано выше, в естественных условиях у овец и коз наблюдается сезонные репродуктивные циклы. Однако, современные экономические требования к отрасли таковы, что сезонность овец является мощным биологическим ограничивающим фактором. Следовательно, необходимо направленное управление репродуктивной деятельностью и половым циклом у овец. К настоящему времени биологической наукой разработаны способы и приемы управления репродуктивной функцией самок как в сезон размножения так и неполовой сезон.
Принято считать, что в сезон размножения наступление эструса происходит примерно у 5...6 % овец. Однако это непрогнозируемый естественный процесс, носит неравномерный характер («то густо, то пусто») и, соответственно, осеменение овец может растянуться на 1,5 месяца, а с учетом докрытия - на 2 мес. Для управления процессом прихождения овец в охоту предложена биотехнология интенсивного воспроизводства, основанная на одновременном прихождении в состояние половой охоты определенного и прогнозируемого количества животных (синхронизации полового цикла). Эта биотехнология призвана преодолеть неравномерность прихождения овец в состояние эструса, регулировать их ежедневное количество, проводить плановое осеменение. Она исключает трудоемкую выборку овец в охоте, потому что до 100% животных приходят в охоту одновременно. Сравнительный анализ традиционного осеменения и осеменения овец с синхронизированным половым циклом представлен в таблице 2.
В мире практически нет ни одной полноценно полицикличной породы. Всего в мире насчитывается около 20 пород, демонстрирующих определенную генетически обусловленную полицикличность, в том числе уникальная отечественная романовская порода. Однако большинство самых распространенных как шерстных, так и мясных пород овец проявляют четкую сезонность размножения. И если в шерстном овцеводстве данная видовая особенность овец никогда не было проблемой, в мясном овцеводстве это является критически лимитирующим эффективность отрасли параметром. Поэтому разработка технологии круглогодичного осеменения и получения приплода является одной из важных проблем современного овцеводства. Учеными ВНИИОК предложен метод индукции (вызывания) половой охоты и организация осеменения в любое время года. Эффективность индукции эструса составляет от 40 до 80% при оплодотворяемости 55. 70%.
Таблица 2
Сравнительный анализ традиционного осеменения и осеменения овец с синхронизированным половым циклом
Метод воспроизводства
Показатель традиционное синхронизация полового цикла
Сроки проведения осеменения август.. .декабрь в любое время года
Плановость нет да
Длительность случной кампании, дней 35.40 10.12
Сроки ягнения, дней 40.60 15.20
Получение одновозрастного нет да
молодняка
Затраты, усл. ед. 1 0,3.0,5
Одной из важнейших ВРТ является трансплантация эмбрионов. Известно, что овцы являются малоплодными животными - за продуктивную жизнь овца может дать в лучшем случае 10-12 потомков. В то же время в яичниках у овец находится несколько тысяч фолликулов, способных вырасти в полноценную яйцеклетку и, следовательно, превратиться в ягненка. В естественных условиях это невозможно, но при применении определенных биотехнологий от одного донора можно получить до 100
эмбрионов с последующей пересадкой (трансфером) для вынашивания суррогатными матерями.
Разработанные оригинальные схемы индукции множественной овуляции обеспечивают получение 12.16 эмбрионов на животное. При этом технология позволяет получить эмбрионы на разных стадиях развития.
Сотрудники лаборатории воспроизводства и репродуктивных технологий на большом экспериментальном материале изучили эффективность индукции суперовуляции у овец и коз при различных схемах аппликации разных гормональных препаратов с результативностью вымывания (сбора) 12-18 эмбрионов от одного донора, пригодных для трансплантации [3]. При этом результативность обнаружения эмбрионов составляет 80-95%, а приживляемость после трансфера приемлющим матерям - до 70%. Доказана возможность как кратковременного, так и длительного хранения эмбрионов в вит-рифицированном виде. Разработки ученых лаборатории признаны изобретениями и защищены патентами [3].
Очевидные успехи исследователей в развитии технологии множественной овуляции и эмбриотрансплантации (МОЭТ) у овец и коз не стали широкой практикой отрасли, потому что с экономической точки зрения трансплантацию эмбрионов невозможно считать эффективной. Безусловно, в определенных случаях технология способствует улучшению продуктивных параметров животных, в частности, при трансграничном перемещении генетического материала, особенно в страны с малоразвитым овцеводством. Однако исследователями до сих пор не решена одна важнейшая проблема: непредсказуемость реакции яичников на аппликацию экзогенных гормонов. Этот недостаток в сочетании с высокой затратностью на приобретение и использование гормональных препаратов существенно ограничивает внедрение эмбрио-трансфера как эффективной ВРТ. Трансфер эмбрионов проводиться хирургическим и малоинвазивным нехирургическим методами. При этом результативность переноса эмбрионов составляет 50.75% [8].
Витрификация и трансплантация криоконсервированных эмбрионов. Во многих странах криоконсервация эмбрионов стала неотъемлемой частью коммерческой индустрии. Эта вспомогательная технология также как и замораживание спермы, призвана сохранять ценный генофонд и распространять его, создавать хранилища гамет. Общепризнанно, что трансграничное перемещение эмбрионов как генетического материала является менее затратным, чем перемещение живых животных и более безопасным с ветеринарной точки зрения [9].
Ученые ВНИИОК в сотрудничестве ООО «Ставропольский фермер» и с зарубежными специалистами проводит эти эксперименты на мясных породах овец. Получены обнадеживающие результаты. После прямого переноса замороженных эмбрионов уровень беременности составляет от 50 до 72%. Витрификация эмбрионов, скорее всего, станет перспективным методом сохранения и распространения ценного генофонда.
Заключение. Утверждать о широком применении вспомогательных репродуктивных технологий в практике отечественного овцеводства не приходится, они используются в редких случаях. Можно предположить, что перспективы применения ВРТ будут зависеть от их совершенствования в сторону большей эффективности в практическом плане и разработки новых технологий.
Список источников
1. Findlay J.K., Holland M.K., Wong B.B.M. Reproductive science and the future of the planet / //Reproduction. 2019. 158. P.91-96.
2. Towards Improving the Outcomes of Assisted Reproductive Technologies of Cattle and Sheep, with Particular Focus on Recipient Management / Jamee Daly, Smith Hayley, McGrice A. Hayley, Kind L. Karen and van Wettere H.E.J. William. //Animals. 2020. 10. 293
3. Айбазов А.- М.М., Абонеев В.В., Селионова М.И. Биотехнология воспроизводства овец и коз: Монография. Ставрополь. 2004. 330 с.
4. Патент 1755431 СССР А 61 Д 19/02. «Среда для разбавления спермы баранов» / А.-М. М. Айбазов, Н.П. Галаган, В.И. Богомаз и др. (СССР). - № заявки 4702977; Заявлено 18 апреля 1989 г; опубликовано 15 апреля 1992 г. 4 с.
5. Патент 2115386 РФ 6 А 61 Д 19/02. «Среда Сан-Лакт для замораживания спермы барана» / С.Н. Слипченко, А.-М.М. Айбазов, К.К. Ашурбегов и др. - Заявка № 97104558; Заявлено 24.03.1997 г.. Зарегистр. 20 июля 1998 г; Приоритет 24.03.1997 г. РФ. 5С.
6. Патент на изобретение «Среда для криоконсервации спермы козлов» / П.В. Аксенова, А.- М.М. Айбазов / RU 2436299, заявка № 2010118373/13, приоритет изобретения 06.05.10 г., зарег. в гос. реестре 20.12.11 г. Бюл. № 35
7. Айбазов А-М.М., Мамонтова Т. В. Создание биоресурсных коллекций - необходимое условие сохранения и рационального использования генетических ресурсов животных // Сельскохозяйственный журнал. 2018. №2 (11). С.54-62.
8. Айбазов А.-М.М. Применение лапароскопии при внутриматочном осеменении и трансплантации эмбрионов у овец // Вестник ветеринарии. 1998. № 5 (11). С. 51-55.
9. Аксенова П. В., А.-М. М. Айбазов, Сеитов М .С. Оценка качества и устойчивости к криоконсервации эмбрионов коз в зависимости от стадии развития // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 6 (44). С.85-87.
References
1. Findlay J.K., Holland M.K., Wong B.B.M. Reproductive science and the future of the planet //Reproduction.- 2019, 158, - P.91-96.
2. Towards Improving the Outcomes of Assisted Reproductive Technologies of Cattle and Sheep, with Particular Focus on Recipient Management / Jamee Daly, Smith Hayley, McGrice A. Hayley, Kind L. Karen and van Wettere H.E.J. William. //Animals. - 2020, 10, 293
3. Aibazov M.M., Aboneev V.V., Selionova M.I. Biotechnology of sheep and goat reproduction: Monograph. - Stavropol, 2004. - 330 p.
4. Patent 1755431 USSR A 61 D 19/02. "Medium for dilution of ram semen // Bogomaz et al. (USSR). - Application number 4702977; Applied on April 18, 1989; published on April 15, 1992 - 4 p.
5. Patent 2115386 RU 6 A 61 D 19/02. "San-Lact medium for freezing of ram semen" /S.N. Slipchenko, A.-M. M. Aibazov, K.K. Ashurbegov et al. - Application № 97104558; Applied on 24.03.1997. Registered on July 20, 1998; Priority 24.03.1997. Russian Federation - 5 p.
6. Patent for invention "Medium for cryopreservation of goat sperm"/ P.V. Aksenova, A.-M. M. Aibazov / RU 2436299 Application No. 2010118373/13, priority of invention 06.05.10; registered in the State Registry 20.12.11. Certificate No. 35
7. Aibazov A-M. M., Mamontova T.V. Creation of bioresource collections is an essential prerequisite for the conservation and rational use of genetic resources of animals // Agricultural
Journal. -2018. - No. 2 (11). - pp. 54-62.
8. Aibazov A-M.M. Application of laparoscopy in intrauterine insemination and embryo transplantation in sheep // Vestnik Veterinarii.-1998. - No. 5 (11). - pp. 51-55.
9. Aksenova P.V., Aibazov M.-M. M., Seitov M.S. Assessment of quality and resistance to cry-opreservation of goat embryos depending on the stage of development // Izvestia of the Orenburg State Agrarian University. - 2013. - No. 6 (44). - pp.85-87.
Информация об авторах А.-М. М. Айбазов - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник, тел.: +79383510102, e-mail: [email protected]
Т. В. Мамонтова - кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник тел.: +79283189633
Губаханов М. А. - младший научный сотрудник, тел.: +79614998549
Information about the authors A.-M. M. Aibazov - Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Chief Researcher, tel.: +79383510102, e-mail: [email protected]
T.V. Mamontova - Candidate of Agricultural Sciences, Leading researcher tel.: +79283189633
M. A. Gubakhanov - Junior researcher, tel.: +79614998549
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Authors' contribution: All authors have made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The authors declare that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 16.05.2022; одобрена после рецензирования 17.06.2022; принята к публикации 17.06.2022.
The article was submitted 16.05.2022; approved after reviewing 17.06.2022; accepted for publication 17.06.2022.
© Айбазов А.-М. М., Мамонтова Т. В., Губаханов М. А., 2022
