КАРИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ У КОРОВ С РАЗЛИЧНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ РЕПРОДУКТИВНЫХ ФУНКЦИЙ

Бакай А.В.¹, Илялов Д.Ф.², Бакай Ф.Р.³, Лепёхина Т.В.⁴

¹Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой генетики и разведения животных имени В.Ф. Красоты, ²Аспирант кафедры генетики и разведения животных имени В.Ф. Красоты, ³Кандидат биологических наук, профессор кафедры генетики и разведения животных имени В.Ф. Красоты, ⁴ Кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики и разведения животных имени В.Ф. Красоты, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА имени К.И. Скрябина»

 КАРИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ У КОРОВ С РАЗЛИЧНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ РЕПРОДУКТИВНЫХ ФУНКЦИЙ

  Аннотация

В настоящей статье рассмотрены основные кариотипические нарушения с определенным акцентом на необходимость цитогенетического контроля коров с высокой продуктивностью. Установлено, что у коров с разными репродуктивными функциями встречаются количественные изменения генома. Наиболее частая форма проявления нарушений кариотипа представлена анеуплоидией у коров, имевших аборты и случаи мертворождения. Анеуплоидия не редкое явление у коров, возникающее вледствии нерасхождения или потери хромосом. Авторы рассмотрели спектр и частоту хромосомных нарушений у коров с нарушением репродуктивных функций. Большая доля аберрантных клеток выявлена у коров VIII группы – 8,91 %,которые имели аборты, случаи мертворождений и отличались удлиненным интервалом от первого осеменения до плодотворного.

Ключевые слова: индифференс-период, полиплоидия, анеуплоидия, аберрации, ассоциации.

Bakai A.V.¹, Ilyalov D.V.², Bakai F.R.³, Lepekhina T.V.⁴

¹PhD in Agriculture, professor, director of the department of genetics and breeding n.a.  V.F. Krasota, ²Postgraduate student of the department of genetics and breeding n.a.  V.F. Krasota, ³PhD in Biology, professor of the department of genetics and breeding n.a. V.F. Krasota, ⁴PhD in Biology, аssociate professor of the department of genetics and breeding of  V.F. Krasota, Federal State Budgetary Educational Institution of the Higher Education "The Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology – MVA by K.I. Scriabin"

 KARYOLOGICAL ANALYSIS OF COWS WITH DIFFERENT REPRODUCTIVE DISORDERS

Abstract

In this article the basic karyotype disorders with a specific emphasis on the need for cytogenetic monitoring of cows with high productivity. It was found that cows with different reproductive functions identified quantitative changes in the genome. The most common form of manifestation karyotype are disorders presented aneuploidy in cows that had abortion and stillbirth. Aneuploidy is not a rare phenomenon in cows that occurs later or non-disjunction of chromosome loss. The authors examined the range and frequency of chromosomal abnormalities in cows with reproductive disorders, including structural disorders of chromosomes. A large percentage of aberrant cells was detected in cows group VIII - 8.91%, a cow had abortions, stillbirths, and differed from the lengthened interval first insemination to a fruitful.

Keywords: indifferens - period, polyploidy, aneuploidy, aberration, association.

Кариотипические исследования позволяют оценить генотип животного и выявить потенциальные продуктивные и репродуктивные способности животных. Именно поэтому необходим качественный цитогенетический контроль племенных животных (Бакай Ф.Р., Семенов А.С., 2009; Бакай А.И., Булусов К.А., 2010).

Для кариологического анализа были отобраны коровы разных генотипов и продуктивности. Для сравнения цитогенетических показателей коров, имевших различные воспроизводительные способности, распределили на группы. В первую группу отнесли коров без нарушений репродуктивных функций, не имевших  абортов  и случаев мертворождений c индифференс -периодом до 50 суток.  Вторая группа коров имела продолжительность  индифференс периода более 51 суток и не имела нарушений репродуктивных функций. Третья группа коров имела аборты и случаи мертворожденных телят с индифференс-периодом до 50 суток. Четвертая группа  коров отличалась наличием абортов и мертворожденных телят, продолжительность индифференс-периода которых составляла более 51 суток. Пятая группа коров имела  интервал между первым осеменением и плодотворным до 50 суток и не имела нарушений репродуктивных функций. Шестая группа включала коров, с  интервалом от первого осеменения до плодотворного более 51 суток и  не имела случаи мертворождений и аборты. В седьмой группе у коров отмечали аборты и мертворождения и период от первого до плодотворного осеменения находился в пределах 50 суток. В восьмую группу вошли коровы с периодом от первого осеменения до плодотворного более 51 суток и коровы имели как аборты, так и мертворожденных телят.

Кровь для исследований брали у коров из яремной вены до утреннего кормления в специальные гепаринизированные шприцы. Учет и просмотр препаратов осуществляли под микроскопом  Biolar 1 DP5A. Для каждой коровы в каждой группе в процентах от числа просмотренных метафаз определяли долю полиплоидных клеток, анеуплоидных клеток со структурными нарушениями и ассоциациями хромосом.

В ОАО ПЗ «Повадино» животные имеют достаточно высокую продуктивность и в хозяйстве ведется тщательный отбор. Однако, как показывает практика, именно среди высокопродуктивных коров встречаются  отдельные особи с хромосомными аномалиями, которые зачастую служат одним из главных факторов нарушения воспроизводительных качеств. Спектр и частота геномных нарушений представлена в табл.1

При оценке частоты полиплоидных клеток в клетках крови у коров с разными воспроизводительными качествами нами установлено, что достоверно большим уровень полиплоидии оказался у коров VIII группы (2,50 %), которые имели частые случаи мертворождений и абортов и отличались наиболее продолжительным периодом (более 51 суток)  от первого осеменения до плодотворного.

Таблица 1 - Спектр и частота хромосомных мутаций у коров с нарушениями репродуктивных функций, %

Группы коров	Полиплоидия, %	Анеуплоидия, %	Аберрации, %	Ассоциации, %
I	0,98±0,01	3,55±0,01	3,55±0,01	55,00±0,36
II	1,12±0,01	3,20±0,02	4,17±0,03	52,00±0,54
III	2,30±0,02	5,60±0,02	8,43±0,02	58,69±3,97
IV	2,44±0,03	5,80±0,03	8,65±0,05	88,00±2,60
V	2,00±0,02	4,18±0,01	4,89±0,01	68,79±1,66
VI	2,00±0,01	4,77±0,01	4,47±0,01	41,44±3,29
VII	1,98±0,03	5,60±0,05	8,53±0,04	71,71±0,74
VIII	2,50±0,03	5,90±0,03	8,91±0,04	89,00±2,08

Примечание: здесь и далее достоверно: *)  при P>0,95; **) при P>0,99; ***)  при P>0,999.  

Наименьшая доля полиплодных клеток встречается у коров первой группы (0,98 %), имеющих индифференс-период до 50 суток и при использовании которых не наблюдались аборты и мертворожденные телята (Р>0,999).

Достоверно больший уровень полиплоидии нами выявлен у коров третьей группы при сравнении с первой и второй группой, выявлено кратное увеличение. Доля полиплоидных клеток у коров третьей группы возрастает до 2,30 %. Коровы третьей группы имели аборты и наблюдались случаи мертворождений среди новорожденных телят.

Пятая и шестая группа отличались лишь продолжительностью интервала от первого осеменения до плодотворного, в пятой и шестой группах  доля полиплоидных клеток составила 2,0 %. Следует отметить, что коровы этих групп не имели случаев мертворожденных телят. Установлена достоверно большая доля полиплоидных клеток у коров с более продолжительным индифференс–периодом и периодом от первого осеменения до плодотворного более 51 суток (Р>0,99). Это свидетельствует о нарушении процессов клеточного деления. В данном случае цитогенетический мониторинг приобретает особое значение, позволяя следить за частотой появления геномных мутаций и на ранних этапах селекции   освобождаться от носителей генетического груза.  Что  особо важно для племенных стад с высоким уровнем продуктивности.

Высокопродуктивные животные испытывают особое напряжение всех внутренних систем связанных со способностью дать большее количество молочной продукции.  Организм коров  это определенные  органы, ткани связанные биохимическими и физиологическими процессами, поэтому рассматривать следует  весь спектр геномных нарушений, к которым относиться и анеуплоидия.

Установлено, что уровень анеуплоидии в клетках крови коров с нарушениями репродуктивных функций  превосходит уровень анеуплоидии   коров, не имеющих абортов и мертворожденных телят. В первой группе у коров  с индифференс-периодом до 50 суток и они не имели нарушений  репродуктивных функций доля анеуплоидных клеток составляет 3,55 %, тогда как у коров третьей группы с индифференс-периодом от 51 суток и имеющих аборты уровень анеуплоидии возрастает до 5,60 %, в четвертой группе коров с нарушениями воспроизводительных способностей анеуплоидии составила 5,80 %.  Достоверно большим уровень, анеуплодных клеток  также отмечался в группах 7 и 8 – 5,60 % и 5,90 %, соответственно (Р>0,99).

При оценке спектра хромосомных нарушений мы обратили особое внимание на наличие структурных нарушений хромосом. Так доля аберрантных клеток наименьшей (3,55 %), оказалась в первой группе, тогда как в третьей и четвертой группах мы наблюдаем достоверно большую долю клеток с разрывами хромосом 8,43 % и 8,65 %, против 3,55 % (Р>0,999). Возрастает доля аберрантных клеток и у коров с нарушениями репродуктивных функций.

Мы отмечаем увеличение доли клеток, со структурными нарушениями хромосом у коров с большим по продолжительности периодом от первого осеменения до плодотворного и наличием случаев мертворождений.

При кариологическом анализе во многих клетках нами выявлены разные  группы акроцентрических хромосом, расположенных  центромерами друг к другу на определенных расстояниях. Это явление принято называть ассоциациями. Существует мнение, согласно которому ассоциативная способность хромосом является свидетельством упорядоченности во внутренней организации ядра клеток. Места ассоциаций, являются районами усиленного синтеза РНК и ядрышкообразования. В период полового созревания и в активном репродуктивном периоде отмечается наибольшая частота клеток с ассоциациями хромосом. В наших исследованиях группы были сформированы и представлены в основном коровами после первого и второго отелов, поэтому  ассоциативная способность хромосом казалось бы  должна быть  одинаковой. Однако нами выявлено, что у коров разных групп способность вступать в ассоциации различалась и находилась в пределах от 41% до 89 %. В большей степени это явление проявилось у коров восьмой группы с наличием абортов, мертворождений и продолжительностью периода от первого осеменения до плодотворного более 51 суток – 89,0 % .

У коров, третьей группы ассоциации составили 58,69%, что достоверно больше чем у коров первой и второй групп на 3,69 % и 6,69 %, соответственно. У коров четвертой группы, где мы отмечаем появление абортов и мертворождений,  ассоциации составили 88,0%, что также выше, чем в первой, второй и третьей группах. У коров с наличием случаев мертворождений уровень ассоциативной способности хромосом находился в пределах от 41 до 88%, у коров без нарушений от 41,44 до 55,00 %.  Более частые объединения хромосом состояли из 3-4 хромосом, реже встречались ассоциации из двух  хромосомы.  В целом у коров с нарушениями репродуктивных функций ассоциативная способность достоверно выше, чем у коров с отсутствием таковых.

Таким образом, уровни цитогенетических аномалий, выявленные у коров в достаточной мере отражают репродуктивные функции. В данном случае были рассмотрены продолжительность индифференс-периода и продолжительность периода от первого до плодотворного осеменения и наличия  ранней гибели эмбрионов, т.е. абортов и мертворожденных телят.]

Литература

1. Бакай, А.И. Воспроизводительные качества племенных коров с разным уровнем кариотипической нестабильности / Бакай А.И., Булусов К.А. // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2010. - №4. – С.21- 23.
2. Бакай, Ф.Р. Анеуплоидия у голштинизированного крупного рогатого скота в связи с показателями воспроизводительной способности / Бакай Ф.Р., Семёнов А.С. // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. – Астрахань. - 2009. № 2(27). – с. 189-191.

References

1. Bakaj, A.I. Vosproizvoditel'nye kachestva plemennyh korov s raznym urovnem kariotipicheskoj nestabil'nosti / Bakaj A.I., Bulusov K.A. // Problemy biologii produktivnyh zhivotnyh. - 2010. - №4. – S.21- 23.
2. Bakaj, F.R. Aneuploidija u golshtinizirovannogo krupnogo rogatogo skota v svjazi s pokazateljami vosproizvoditel'noj sposobnosti / Bakaj F.R., Semjonov A.S. // Estestvennye nauki. Zhurnal fundamental'nyh i prikladnyh issledovanij. – Astrahan'. - 2009. № 2(27). – s. 189-191.