В годы XI пятилетки поставлена задача повысить уровень селекционной работы по совершенствованию племенных и продуктивных качеств животных, созданию новых высокопродуктивных пород, линий и гибридов скота и птицы, отвечающих требованиям промышленной технологии.
В связи с этим значительно возрастает роль познания физиологических, биохимических и генетических механизмов жизнедеятельности животных, включая учение о гормонах.
Установлено, что все соматические клетки у высших животных содержат одинаковое количество генов. Но, в зависимости от функциональных особенностей клеток, специализированную активность проявляют не все гены. Потенциальные генетические возможности каждой из клеток полностью не используются. Функционирующие гены проявляют свою активность под воздействием соответствующих гормонов. Если в определенных пределах количество этих гормонов в организме увеличивается, то и не функционирующие гены могут приобретать активность.
Иначе говоря, гормоны тесно взаимодействуют с генами и приводят их в активное или пассивное состояние в конкретных условиях функциональной деятельности клеток. Количество генов в клетках является неизменным, а количество поступающих в клетки гормонов весьма динамично изменяется в зависимости от состояния организма и воздействия факторов среды. Большой интерес представляют исследования действия гормонов на молекулярном уровне, так как именно они дают возможность познать процессы функционирования генов и передачи генетической информации.
Важным научным направлением по изучению эндокринных критериев, пригодных для генетической характеристики сельскохозяйственных животных и использования их в селекционной работе, является разрабатываемая во ВНИИ разведения и генетики сельскохозяйственных животных концепция о потенциальных резервах желез внутренней секреции. Сущность этой концепции заключается в определении генетически детерминированных пределов и потенциальных резервов функциональной активности желез в связи с их специфической стимуляцией. Теоретической предпосылкой для таких исследований служат данные о функциональных взаимоотношениях эндокринных желез, которые сложились в процессе эволюции. Показатели этих взаимоотношений строго обусловлены генетическим кодом и эволюционно закреплены в каждом индивидууме и популяции.
Работами Г. С. Степанова и др. в различные возрастные периоды у крупного рогатого скота изучена эндокринная активность половых желез путем ее специфической стимуляции гонадотропным гормоном — хорионическим гонадотропином (ХГ). В связи с тем, что инкреция тестостерона тесно связана с ЛГ-стимуляцией, для определения функциональной активности семенников успешно применен биологический тест с внутривенной инъекцией хорионического гонадотропина (3000 ИЕ для молодняка и 6000 ИЕ для быков-производителей). Наиболее эффективной оказалась трехразовая нагрузка хорионическим гонадотропином в дозах 3—5 тыс. ИЕ с интервалом 72 ч, когда содержание тестостерона в крови достигает своего максимума (на 20—30% выше физиологического максимума в условиях отсутствия нагрузки). Очередная обработка животных хорионическим гонадотропином уже не оказывает стимулирующего эффекта на железу, а лишь поддерживает высокую концентрацию гормона в крови. При этом стимулирующий эффект хорионического гонадотропина после первой нагрузки обусловлен в основном поступлением в кровь резервных запасов гормона, имеющихся в семенниках. Последующие нагрузки хорионическим гонадотропином активизируют инкреторную функцию желез, увеличивают и затем стабилизируют содержание тестостерона в крови, что свидетельствует о выявлении потенциальных эндокринных резервов, присущих семенникам.
Г. С. Степанов и др., используя методический прием перевода функционального состояния семенников на максимум их активности, установили, что обследованные ими быки разделяются на классы по уровню потенциальных резервов в пределах от 4 до 12 нг тестостерона в 1 мл сыворотки крови. Различия между классами животных оказались высоко достоверными (P<0,01, P<0,001).
Следовательно, по критерию потенциальных эндокринных резервов семенников представляется возможность характеризовать фено- и генотип быков-производителей различного происхождения. Определение потенциальных резервов эндокринных желез, функционирующих на пределах своих возможностей, разработанное на данных о половых железах крупного рогатого скота, открывает новые перспективы для характеристики фено- и генотипа и других видов животных.
Как установлено многими исследователями, гормоны проявляют широкий диапазон биологических эффектов на молекулярном, клеточном, тканевом, системном уровнях организации, а также на уровне целостного организма. Поэтому показатели функциональной активности эндокринных желез содержат весьма обширную и многогранную информацию о деятельности и нейрогуморальной регуляции различных систем органов и их становлении в онто — и филогенезе. В частности, имеются данные литературы о наследуемости реактивности некоторых желез и других органов к действию тройных гормонов аденогипофиза, о роли гормонов в генной транскрипции, о наследуемости некоторых патологических состояний, связанных с функцией эндокринных желез, о наследственной передаче функциональных свойств гипофизарно-надпочечниковой системы у крупного рогатого скота.
В. Парте и Ю. Павел провели ветеринарно-генетическую инвентаризацию двух линий хряков крупной белой породы, завезенных из Швеции в свиноводческий комбинат им. Ю. Гагарина ЭССР. Ими проанализированы показатели смертности потомства в 6589 пометах, полученных от 80 хряков линии Фаст и 63 хряков линии Го. Оказалось, что по показателям смертности потомства хряки линии Фаст разделились на три группы: в I группе смертность среди потомства была менее 10%, во II — 10,1—15% и в III группе — свыше 15,1%. Такое разделение хряков на группы ветеринарно-генетическим методом позволило изучить общую резистентность животных при их подборе для воспроизводства стада и лучше организовать ветеринарную профилактику на крупных свинокомплексах.
В последние годы перспективам использования эндокринных показателей в селекционной работе большое внимание уделяется во ВНИИ разведения и генетики сельскохозяйственных животных. Методом гемогибридизации здесь получены куры с измененным генотипом. Ювенальная линька у этого генотипа кур протекает более интенсивно, чем у исходных пород (австралорпов). Дефинитивная линька начинается в период незавершенной ювенальной линьки. Половая зрелость кур с измененным генотипом наступает на 2—3 недели позже и, следовательно, позже начинается яйценоскость.
Эндокринным показателем генетических различий у животных могут служить данные о содержании гормонов в крови и других биологических жидкостях организма (лимфа, слюна, моча). Однако концентрация гормонов в биологических жидкостях имеет большую индивидуальную вариабельность. В частности, изучение гипофизарно-гонадной системы показало, что индивидуальный уровень гонадотропинов у крупного рогатого скота колеблется в пределах 83—112%. Установлена также большая вариабельность концентрации прогестерона и других гормонов.
В настоящее время ведутся поисковые исследования функционального состояния эндокринных желез для установления таких эндокринных показателей, которые могли бы быть использованы в селекционной работе.
Ряд авторов обратили внимание на то, что динамика концентрации прогестерона в крови у коров в период максимальной активности желтого тела имеет высокую степень корреляции (от +0,5 до +0,9) в последовательных половых циклах. Показатели концентрации прогестерона в период максимальной активности желтых тел у коров в смежных половых циклах (6,63—6,61 нг/мл) характеризуют не только индивидуальные особенности синтеза и выделения гормона прогестерона желтым телом, но являются весьма ценным эндокринным показателем фенотипической характеристики животных.
Исследованиями других авторов установлено, что эндокринные показатели гипофизарно-гонадных взаимосвязей могут использоваться для фено- и генотипической характеристики крупного рогатого скота. В частности, некоторые формы эндокринно-обусловленной патологии воспроизводительной функции у коров черно-пестрой породы (атония матки, атрофия яичников) по показателям средней частоты встречаемости за ряд лет имели достоверные коэффициенты наследуемости.
Имеются данные, подтверждающие достоверную положительную взаимосвязь содержания СТГ на единицу массы и относительной скорости роста животных. У быстрорастущих линий свиней по сравнению с медленнорастущими количество СТГ в гипофизе на единицу массы тела в период интенсивного роста заметно увеличивается. С возрастом животных интенсивность анаболических процессов и содержание СТГ в крови уменьшаются. У бычков 6—12-месячного возраста концентрация СТГ в крови достоверно выше, чем у телок, с чем связана их высокая интенсивность роста. Имеет место положительная корреляция между содержанием СТГ в крови бычков 6-месячного возраста и живой массой этих животных в 16-месячном возрасте. Установлена коррелятивная положительная связь содержания СТГ в гипофизе и плазме крови со скоростью роста. У крупного рогатого скота эта коррелятивная связь в возрасте 7—12-месяцев равняется 0,55, а затем постепенно уменьшается. Положительная связь концентрации СТГ в крови и роста бычков-кастратов (r=0,64) установлена Ю. Н. Шамберевым. На возможность использования показателей содержания и активности СТГ в качестве теста для прогнозирования скорости роста животных указывают и другие авторы.
В литературе упоминаются данные о породных и других отличиях содержания в крови животных гормона инсулина. Так, например, у мясных пород крупного рогатого скота (казахская белоголовая и др.) концентрация инсулина в крови заметно выше, чем у молочных пород (холмогорская и др.). Установлено, что энергия роста свиней тесно связана с активностью инсулина в свободном состоянии. Коэффициент корреляции энергии роста и концентрации свободного инсулина составляет 0,41—0,66. У свиней брейтовской породы (сальный тип) инсулина в связанной форме в сыворотке крови больше, чем у свиней породы ландрас (мясной тип). Приведенные показатели дают основание использовать тест инсулиновой активности крови для прогнозирования продуктивности животных.
В ряде работ приводятся данные о том, что функциональная активность щитовидной железы у коров мясных пород ниже, чем у молочных, а у овец мясного типа ниже, чем у овец шерстного типа. У коров молочного направления (джерсейская порода) содержание СБЙ в крови составляет 4,11 мкг%, а у коров мясного направления (герефордская, абердин-ангусская, шортгорнская) — только 2,10 мкг%. Животные с пониженной активностью щитовидной железы интенсивнее откармливаются. В раннем возрасте (1—3 мес) у телок жирномолочной эйрширской породы СБИ в крови достоверно больше, чем у телок жидкомолочной голландской породы. Эти данные могут представлять интерес для ранней селекционной оценки животных. Однако при этом необходимо учитывать, что регуляция интенсивности лактации, как и других видов продуктивности, осуществляется комплексом гормонов.
Интенсивность инкреции гормонов, регулирующих процессы молокообразования, может быть важным показателем в селекционно-племенной работе для подбора высокопродуктивных животных в молочном скотоводстве. В качестве показателя для раннего прогнозирования высокой молочной продуктивности у крупного рогатого скота может служить соотношение содержания гормонов коры надпочечников гидрокортизона и кортикостерона (Г/К) в плазме крови. Коровам с более выраженной глюкокортикоидной реакцией свойственен высокий уровень молочной продуктивности и более продолжительное хозяйственное использование.
О возможности оценки потенциальных резервов молочной продуктивности телок в условиях крупных животноводческих хозяйств с помощью гормональных показателей имеются сообщения чехословацких авторов. Оценка конституции телок 11—14-месячного возраста и их продуктивности в данном случае осуществляется внутривенным введением АКТГ и определением последующих (через 4 ч) изменений состава крови и мочи, в частности наличия свободных жирных кислот в крови и содержания небелкового азота в моче. У малопродуктивных животных со слабым типом конституции до введения АКТГ содержание свободных жирных кислот составляет 0,107 г/л, а через 4 ч после введения — 0,103 г/л. Содержание небелкового азота в моче увеличивается от 895,6 до 1287,1 ммоль/л. У высокопродуктивных животных с сильным типом конституции эти показатели соответственно составляют 0,088 и 0,142 г/л, 877,9 и 1435,6 ммоль/л.
В селекционно-племенной работе весьма перспективным является искусственное вызывание лактации у крупного рогатого скота. За последние годы в США, как сообщают Ю. Д. Клинский и Е. Г. Головко (1981), с помощью инъекций эстрадиола-17 В и прогестерона вызывали образование молозива и последующую лактацию у нелактирующих нестельных коров и телок. Регулярные половые циклы у обработанных животных наступали на 30—40-й день лактации. Однако установлено, что при вызывании лактации искусственным путем с помощью стероидов у животных наблюдается значительная вариабельность молочной продуктивности, а также то, что инъекции больших доз эстрогенов вызывают нежелательное удлинение периода половой охоты. Низкая молочная продуктивность у обработанных животных связана с уменьшением содержания пролактина в плазме крови. В связи с этим после эстроген-прогестероновой обработки выделение пролактина стимулировали простагландинами, тиротропин-рилизинг-гормоном (ТРГ) серотонином, резерпином и другими веществами. Однако стимуляция инкреции пролактина наступала кратковременно.
Для уменьшения нежелательного влияния больших доз эстрогенов в Австралии успешно проведены опыты, в которых на протяжении 1—2 мес. один раз в три дня подкожно инъецировали 2,4 мг эстрадиол-бензоата и 600 мг прогестерона. Через 3 дня после последней инъекции всем телкам ежедневно в течение трех дней вводили подкожно 20 мг дексаметазона. Такая обработка телок обеспечила их нормальную лактацию и осеменение. Полагают, что дексаметазон является пусковым механизмом лактогенеза и начала лактации. Воспроизводительная способность телок после обработки упомянутыми гормонами не нарушалась и они успешно оплодотворялись.
В ряде случаев эстроген-прогестероновая обработка надежно обеспечивала восстановление полового цикла, осеменение и лактацию у многократно перегуливавших и постоянно абортирующих коров.
Представляет интерес вызывание лактации искусственным путем у нетелей. Установлено, что введение адренокортикотропного гормона (АКТГ) или кортизола в больших дозах угнетает лактацию. Однако применение этих препаратов в малых дозах, как впервые показали исследования Мичиганской сельскохозяйственной опытной станции, может кратковременно вызвать лактацию нетелей в последней трети стельности.
Анализы химического состава и питательной ценности молока, полученного при индуцированной и нормальной лактациях, достоверной разницы не показали.
Данные литературы по искусственному вызыванию лактации у крупного рогатого скота свидетельствуют об актуальности, большой перспективе таких исследований и практической возможности эффективного применения этого метода в дальнейшем для более ранней оценки селекционно-племенных качеств телок, восстановления лактации и воспроизводительной функции нелактирующих и нестельных коров, а также увеличения пожизненной молочной продуктивности животных.
Для племенного дела и генетики сельскохозяйственных животных большой интерес представляет проблема трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота, которая успешно разрабатывается в ряде стран, в частности в США и Канаде.
В США применяют два способа гормональной подготовки коров-доноров. При первом способе вводят 2500—3000 ИЕ СЖК на 10-й или 11—13-й день полового цикла и через два дня — 25 мг простагландина Ф-2 альфа или 500 мкг простагландина «Эструмат». При втором способе вводят фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) на 10, 11, 12, 13 и 14-й дни полового цикла. Осеменяют доноров три раза в одну охоту через 12, 24 и 36 ч после ее начала. На 7—8-й день нехирургическим методом с помощью специального резинового катетера извлекают из матки эмбрионы и сразу же их пересаживают или предварительно выдерживают 1—2 суток в специальных условиях.
При нехирургической пересадке зародышей подготовку реципиентов проводят так же, как и доноров. Пересадку проводят с помощью прибора для искусственного осеменения. Эмбрион осторожно вводят в рог матки как можно дальше. Приживаемость эмбрионов составляет в среднем 50% (колебания — от 25 до 90%). Успех нехирургических пересадок зародышей во многом зависит от совершенства условий и техники пересадки, а также от преимущественного применения препарата ФСГ вместо СЖК, который обеспечивает получение большего количества полноценных эмбрионов от одного донора (53% против 40%).
Пересадку эмбрионов хирургическим методом осуществляют путем лапаротомии через подвздошье. При этом извлекают рог матки, прокалывают его стенку и с помощью специальной пипетки вводят эмбрион в верхнюю треть рога матки. Операция по пересадке эмбриона длится не более 10 мин. Приживляемость эмбрионов при хирургической пересадке составляет 60—70%.
В некоторых научных центрах США для получения оплодотворенных яйцеклеток и их последующей трансплантации проводятся исследования возможностей извлечения ооцитов из яичников коров. Решение этой проблемы перспективно для использования яйцеклеток, получаемых на мясокомбинатах, и трансплантации эмбрионов с целью получения двоен, особенно в мясном скотоводстве.
Чтобы вызвать суперовуляцию у коров-доноров, применяют два способа. При одном из них внутримышечно вводят 1800 ИЕ СЖК на 10-й день и 45 мг простагландина на 12-й день полового цикла. При втором — применяют многократные инъекции смеси ФСГ и ЛГ гормонов в соотношении 5 : 1, а затем на 12-й день полового цикла также вводят 45 мг простагландина. Коров-доноров осеменяют через 12, 24 и 36 ч после начала охоты. Коров-доноров можно использовать многократно (10 и более раз) с интервалом 60 дней.
В университете штата Колорадо успешно применяют трансплантацию зигот от выдающихся по продуктивности коров с нарушениями половой функции (слипчивое воспаление репродуктивных органов, хронические эндометриты и др.), вызвавшими их продолжительную яловость. Этот опыт заслуживает внимания, так как он открывает возможность получения дополнительного потомства от высокопродуктивных коров, в силу ряда причин не способных вынашивать плод.
Эффективность получения двоен методом нехирургической пересадки зародышей в каждый рог матки или дополнительно в небеременный рог матки осемененному животному достаточно высокая, и он может быть использован в практике животноводства для получения двоен в мясном скотоводстве. По мере разработки способа определения пола зародыша перед пересадкой, этот метод может стать эффективным и в молочном скотоводстве.
По мнению американских ученых Г. Бредфорда и Б. Кеннеди, пересадка эмбрионов в молочном скотоводстве может увеличить скорость генетического улучшения стада примерно на 10%. Применение пересадки эмбрионов позволит в два раза уменьшить популяцию отбираемых лучших коров при отборе матерей будущих быков. Скорость генетического улучшения животных потенциально больше в мясном скотоводстве, так как мясной скот обоих полов может отбираться по собственной продуктивности. Поэтому пересадка эмбрионов может дать двойное ускорение генетического улучшения и стать эффективным средством быстрого увеличения количества животных ценных пород, инбредных линий или мутантных генов.
По мере совершенствования способов глубокого замораживания и длительного хранения эмбрионов их трансплантация найдет широкое применение в селекционно-племенной работе. В нашей стране исследования по трансплантации зародышей успешно осуществляют под руководством Ю. Д. Клинского в лаборатории эндокринологии ВИЖа.
Известно, что хряки по сравнению с кастратами, в одинаковых условиях откорма имеют лучшие среднесуточные показатели прироста живой массы и оплаты корма. В тушах хряков содержится меньше жира, чем у боровов. Однако, мясо хряков имеет специфический запах. Он обусловлен стероидом, который образуется в семенниках, независимо от других гормонов, обладает липофильными свойствами, депонируется в жировой ткани хряков, а в мышцах, где нет отложения жира, не встречается. У хряков с массой до 100 кг этот гормон выделяется еще 3—4 недели после кастрации. В настоящее время в некоторых странах изучаются возможности подавить образование этого гормона активной иммунизацией и проводятся опыты с целью подавления запаха хряков разведением животных с неактивной функцией семенников по образованию этого стероида.
Установлено, что вещества с запахом хряка (феромоны) стимулируют у свиноматок функцию гипоталамуса, инкрецию гонадотропинов и оцитоцина в гипофизе, образование эстрогенов в гонадах, а также проявление рефлекса неподвижности, моторику яйцеводов и матки. В связи с этим Академия сельскохозяйственных наук ГДР и Белорусский НИИ животноводства в рамках двустороннего сотрудничества разработали способ применения феромонов взамен хряков-пробников в условиях промышленных комплексов. Оказалось, что феромоны могут быть использованы не только для выявления и стимуляции охоты у ремонтных свинок и маток, но и для ускорения созревания свинок.
Все перечисленные сведения несомненно представляют значительный интерес для теории и практики селекционно-племенной работы. Вместе с этим необходимо отметить, что эндокринология располагает неограниченными возможностями дальнейших исследований гормонального статуса как критериев фено- и генотипа животных.