Под трансплантацией эмбрионов понимают технологию, которая состоит из искусственного осеменения донора, последующего извлечения эмбриона из половых органов самки-донора и его пересадку в половые органы второй самки (суррогатной матери).
До середины 1970-х гг. трансплантацию эмбрионов проводили главным образом сложным хирургическим методом. Это приводило к образованию нежелательного рубца на матке самки. В настоящее время разработана и получила широкое распространение методика нехирургической трансплантации, или методика вагинально-цервикальной трансплантации эмбрионов. Однако ее применимость ограничивается крупными животными, главным образом крупным рогатым скотом и лошадьми. В отношении мелкого рогатого скота, свиней и оленей применяется хирургический метод. Особенно проблематично применение нехирургического метода трансплантации эмбрионов у свиней из-за морфологических особенностей этих животных.
Крупный рогатый скот
Основная задача, которую ставят перед собой селекционеры, прибегая к трансплантации эмбрионов, заключается в дальнейшем совершенствовании породы, популяции или стада. Технология позволяет от одной пары выдающихся производителей получить несколько десятков потомков за год. При селекции крупного рогатого скота это очень эффективный метод. У этого вида животных продолжительная беременность (9 месяцев), низкая плодовитость (обычно корова приносит одного теленка за год), поздно наступает половая и физиологическая зрелость. Поэтому процесс создания породы в прошлые годы занимал десятилетия. Трансплантация эмбрионов сокращает время на создание и совершенствование пород скота радикальным образом. Однако следует выяснить, как соотносится этот метод разведения животных с их благополучием.
Для интенсификации получения от коровы эмбрионов применяют гормональную стимуляцию суперовуляции. Существует несколько методик стимуляции. Многие из них укорачивают половой цикл коровы. Поэтому за год от нее получают намного больше яйцеклеток и, следовательно, эмбрионов, чем в естественных условиях. Достигается такой результат за счет многократного введения самке простагландинов и фолликулостимулирующего гормона. Процедура стимуляции овогенеза может включать до 10 инъекций гормональных препаратов. В результате такой гормональной «накачки» собственный эндокринный аппарат коровы подвергается необратимым изменениям.
В последнее время ученые небезуспешно разрабатывают методику ультразвуковой стимуляции овогенеза, которая обещает получать зрелые яйцеклетки от коров еженедельно.
Применяется также методика послеубойного получения зрелых яйцеклеток у телок с последующим оплодотворением in vitro.
Современная технология обеспечивает одноразовую овуляцию сразу 10 яйцеклеток. Осеменение производят дважды: через 12 часов после начала течки и через 12 часов после первого осеменения. Понятно, что двукратное осеменение повышает риск внесения инфекции в половую систему коровы.
Через неделю после успешного осеменения эмбрионы извлекаются из рогов матки методом «вымывания». Для этого через закрывшуюся шейку матки вводят жесткий катетер. Дополнительно в матку помещается и надувается резиновый баллон размером в 5 см для того, чтобы вымывающая жидкость не вытекала раньше времени. Затем вытекающую из матки жидкость собирают и выделяют из нее эмбрионы. Промывание матки повторяется несколько раз.
Вся эта процедура требует высокой квалификации ветеринарных работников и большой аккуратности. Катетер способен травмировать шейку матки и ее слизистую оболочку. Чрезмерно быстрое наполнение баллона воздухом также сопряжено с риском: травмируется слизистая матки. Человек начинает квалифицированно выполнять эту операцию только после многократных тренировок. По данным G. Е. Seidel и R. Р. Elsden (1989), среднестатистическому ветеринарному работнику для приобретения приемлемого уровня квалификации требуется от 50 до 100 попыток. На подготовку высококвалифицированного специалиста в этой области уходит 1-2 года. Очевидно, что первые пробные попытки ветеринарного работника будут болезненными, если не мучительными для животных.
Еще более мучительную технологию получения яйцеклеток разработали в Канаде (J. D’Silva, Т. O’Brien, 1995). Предлагается удалять один из яичников у племенных новорожденных телочек и даже плодов, а затем проводить манипуляции с яйцеклетками in vitro. Не требуется доказательств того, что благополучие как телочек, так и коров, у которых изымаются плоды, оставляет желать лучшего.
Перенос эмбрионов в организм суррогатной матери осуществляется хирургическим и нехирургическим методом. Пересадка извлеченных эмбрионов хирургическим путем производится с использованием общего наркоза и местной анестезии, что уже ухудшает благополучие животных.
Для того чтобы обеспечить приживаемость трансплантированного эмбриона в матке суррогатной матери, у донора и суррогатной матери предварительно проводят синхронизацию полового цикла. Поэтому к моменту переноса эмбриона не только у донора, но и у реципиента шейка матки уже закрыта. Следовательно, даже нехирургический вагинально-цервикальный метод переноса эмбриона сопряжен с риском для здоровья реципиента. Для того чтобы ввести эмбрион в тело матки, нужно искусственно открыть ее шейку, что по данным J. Lucke (1991) болезненно и мучительно для коровы-реципиента.
Юридическим признанием плохого благополучия коров как при отборе эмбрионов у доноров, так и их пересадке реципиенту, служит принятый в 1992 г. в Великобритании закон об обязательной эпидуральной анестезии животных при трансплантации эмбрионов. Этот тип анестезии предназначен для купирования сильной боли и мучений. Надо иметь в виду, что сама эпидуральная анестезия требует от исполнителя навыков и при неквалифицированном выполнении грозит животному тяжелыми последствиями — параличом.
Трансплантацию эмбрионов применяют в скотоводстве не только для совершенствования породы или популяции. Эту технологию стали использовать и для решения чисто коммерческих задач. Например, молочным коровам пересаживают эмбрионы от коров мясного типа. Ожидается, что полученный таким способом теленок более выгоден фермеру, занимающемуся откормом телят на мясо. Однако мясные телята могут быть крупнее, чем телята от молочных коров. Поэтому суррогатной матери труднее вынашивать такой плод. Более того, в этой ситуации роды становятся проблематичными. Крупный плод может не пройти через узкий таз молочной коровы. Таким образом, кесарево сечение планируется изначально.
Технология трансплантации эмбрионов применяется еще с одной целью. Для повышения прибыльности скотоводства в организм суррогатной матери помещаются сразу два эмбриона, т. е. программируется рождение двойни от коровы. В данном случае благополучие суррогатной матери ставится под угрозу с самого начала. Во-первых, двойня повышает нагрузку на организм матери во время беременности, изнашивает ее организм, снижает адаптивные возможности. Во-вторых, рождение двойни, как правило, сопровождается нарушением родового процесса и приводит к развитию послеродовых осложнений у коровы.
Специалисты критически оценивают попытки искусственного рождения двоен: телята-двойняшки рождаются более мелкими, физически слабыми и подверженными инфекционным заболеваниям. По данным J. F. Мее, 16,5% телят-двоен погибают в течение 2 первых дней жизни. При изучении около 10 тыс. случаев рождения двоен у молочных коров автор обнаруживает в 12,9% случаев вообще мертворождение. Пятая часть коров, родивших двойни, имела задержание последа и эндометрит в послеродовый период. Таким образом, экономическая целесообразность стимулирования двоен у коров выглядит весьма сомнительной. А негативное влияние этого технологического приема на благополучие животных не требует доказательств.
Мелкие жвачные
Применение искусственного осеменения и трансплантации эмбрионов на некрупных животных технически выглядят более сложными процедурами. У овец, коз и оленей извлечение эмбрионов и их пересадка проводятся только хирургическим путем. Поэтому в случае с мелкими жвачными технология трансплантации эмбрионов неизбежно ухудшает благополучие животных.
Овцы по своей природе относятся к группе животных с половым сезоном. Но оказавшись в категории «выдающихся» представителей своей породы, овцематки за счет искусственной гормональной накачки овулируют каждые 2-3 месяца. Гормоны овцам вводят посредством инъекций или вагинально — путем введения во влагалище губки, пропитанной гормонами. Имплантацию эмбриона осуществляют при помощи лапароскопии. Эндоскоп вводят через разрез стенки живота под общим наркозом.
Даже ветеринарные работники обеспокоены отсутствием регламентирующих документов в отношении трансплантации эмбрионов мелким жвачным. Зачастую эту сложную во всех отношениях процедуру выполняют пастухи (J. D’Silva, Т. O’Brien, 1995).
Применение технологии трансплантации эмбрионов на козах и оленях требует особого подхода к животным. Козы отличаются высокоразвитой психикой и чутко реагируют на все посягательства на свое благополучие. Олени — животные очень пугливые. Поэтому частая поимка этих полудиких животных, фиксация в станке и многократные инъекции вызывают у них тяжелые нарушения психики затяжного характера на основе нервного перенапряжения и сдвигов эндокринной регуляции физиологических процессов.