Репродуктивные функции коров: влияние иммунитета при искусственном осеменении

Иммунитет - комплексная реакция организма, направленная на защиту его от внедрения генетически чужеродного материала. Это позволяет высокоорганизованным биологическим особям в большинстве случаев выигрывать битвы с инфекцией, сохраняя при этом численность популяций и видовое разнообразие. В то же время иммунные факторы в некоторых ситуациях способны негативно влиять на ряд естественных биологических процессов у животных, в том числе – воспроизводство себе подобных. Особенно актуальна данная тема для промышленного производства молока, когда эффективность репродуктивных мероприятий определяет рентабельность предприятия.

Менеджмент искусственного осеменения, в первую очередь на крупных животноводческих комплексах, предполагает многократные осеменения самок крупного рогатого скота в целях оплодотворения.

При этом количество введенных спермодоз до получения желаемого результата значительно варьирует по сельхозпредприятиям, но в среднем выражается в следующих величинах.

Таблица №1

Средняя оплодотворяемость коров и расход семени в зависимости от количества осеменений

По данным таблицы №1 видно, что не менее половины коров подвергается многократному введению в половые органы генетического материала, в состав которого входят спермин и спермальная плазма, являющиеся носителями специфических антигенов белковой природы.

В результате при повторяющихся осеменениях самок происходит их иммунизация.

Это подтверждается исследованиями М.А. Петрова, в результате которых было доказано, что титры спермагглютининов в сыворотке крови коров, многократно осемененных (до 12 раз), составили от 1:64, до 1:256, в то время когда аналогичные показатели у коров с 2-х кратным введением спермы были не выше, чем 1:16, или в среднем в 8 раз меньше(6).

При этом агглютинация спермиев в результате контакта с антиспермальными антителами достигает пределов от 10 до 100% в зависимости от индивидуальных биологических особенностей матери и быка, времени года и других факторов(5).

Барьерные свойства слизистых оболочек репродуктивных органов препятствуют развитию иммунологических реакций в отношении сперматозоидов как генетически чужеродного вещества.

Несмотря на присутствие «чужеродных» спермальных клеток в половых органах, продукции антиспермальных антител у маток обычно не происходит.

Клетки, выстилающие воспроизводительный тракт, служат эффективным физиологическим барьером и ограничивают представление компонентов спермы для иммунной системы.

Кроме того, семенная жидкость содержит высокие уровни простагландина, потенциального иммунного супрессора, а также «иммуноглобулин связывающий фактор», предотвращающий продукцию антиспермальных антител в репродуктивном тракте. (3,7)

Несмотря на это, в крови животных появляются антиспермальные антитела.

Этому способствуют:

1. Попадание сперматозоидов в брюшную полость при нарушении техники ректо-цервикального осеменения.

2. Нарушение целостности слизистых оболочек половых путей (эрозии, травмы шейки матки, влагалища, вульвы).

3. Изменение барьерных свойств (местного иммунитета) репродуктивного тракта на фоне острых и хронических инфекционных (хламидиоза, микоплазмоза, ИРТ, ВД и т.д.), а также заболеваний незаразной этиологии.

4. Наличие персистирующей инфекции;

5. Многократные и повторяющиеся в небольшие промежутки времени введения в половые органы спермы одного и того же быка.

6. Воспалительные процессы в половых органах (вагиниты, цервициты, эндометриты, сальпингиты).

7. Введение спермы во время маточных кровотечений.

8. Высокие цифры лейкоцитов, в т. ч. лимфоцитов, в сперме (в т. ч. по причине наличия воспалительных процессов в половых органах производителя).

9. Незавершенная инволюция матки, А-гиповитаминоз.

Таким образом, при наличии указанных предпосылок антигены при введении в половые пути способны преодолевать иммунный барьер матки и проникать в кровь.

Иммунная реакция организма на чужеродные белки спермы проявляется образованием спермоантител, которые накапливаются в секретах влагалища, матки и яйцепроводов.

Шейка матки, наиболее подверженная механическим травмам при искусственном осеменении, является наиболее благоприятным и важным местом проявления местного иммунитета. Часто антиспермальные антитела обнаруживаются только в цервикальной жидкости и не определяются в сыворотке крови.

В связи с этим наиболее оптимальным является введение генетического материала именно в тело матки, что приводит к повышению эффективности осеменения до 40%.

Антиспермальные антитела являются иммуноглобулинами изотипов IgG, IgA и/или IgM, которые направлены против антигенов мембраны сперматозоидов, и могут сохраняться в крови и половой слизи более двух месяцев.

Антитела, вырабатывающиеся в ответ на многократное введение семени, оказывают следующее влияние на процессы репродукции:

1. Блокада продвижения сперматозоидов к яйцеклетке.

В исследованиях ряда авторов показано, что при наличии антиспермальных антител нарушается или блокируется движение сперматозоидов в половых органах самки. При этом описано явление «дрожания на месте» сперматозоидов, покрытых антиспермальными антителами. Кроме того, спермоантитела проявляют свое действие как агглютинины (склеивают) и лизины (растворяют) спермии.

2. Воздействие на процесс оплодотворения сперматозоидом яйцеклетки.

Антиспермальные антитела вмешиваются в процесс взаимодействия гамет (половых клеток). Они препятствуют проникновению сперматозоида в блестящую оболочку яйцеклетки. Достоверно известно, что антиспермальные антитела подавляют акросомальную реакцию, приводящую к резкой активации энергетики сперматозоида, позволяющей ему дойти до яйцеклетки и оплодотворить ее.

Контаминация (связывание) защитных материнских антител со сперматозоидами приводит к снижению подвижности, отрицательно влияет на капацитацию (процесс удаления с тельца сперматозоида гликопротеиновой оболочки, благодаря чему он получает способность к оплодотворению).

Также возможно проявление местных аллергических реакций на введенную сперму, что в свою очередь приводит к спазматическим сокращениям матки, усиленному фагоцитозу и другим негативным последствиям.

3. Подавление роста и развития зародыша.

При наследовании антигенов тканевой совместимости теленок получает по одному гену каждого локуса от обоих предков, т.е. половина антигенов тканевой совместимости наследуется от матери и половина от отца. Таким образом, теленок является наполовину чужеродным для организма коровы, что является нормальным физиологическим явлением, запускающим иммунологические реакции, направленные на сохранение беременности.

В результате формируется клон иммунных клеток, вырабатывающий специальные блокирующие  антитела.

Вне стельности иммунные клетки, циркулирующие в организме как разведчики, выслеживают на поверхности всех без исключения клеток организма белковый код - белки главного комплекса тканевой совместимости крупного рогатого скота ( BoLA).

Если обнаруживаются клетки с измененной структурой, например, микробы или раковые клетки самого организма, иммунная система их уничтожает.

При возникновении стельности, если бы процесс был аналогичным, плод неизбежно погибал бы,  так как для иммунной системы это обозначает, что внутри организма «чужие» клетки! Но во время беременности эмбрион и его клеточные структуры неразличимы для иммунной системы матери, так как при наступлении беременности В-лимфоциты эндометрия вырабатывают «защитные» антитела против отцовских BoLA -антигенов.

Эти антитела блокируют BoLA -антигены отца плода от клеток-разведчиков иммунной системы самки, которые не могут передать информацию материнским естественным цитокиллерам.

В результате иммунная реакция к BoLA -антигенам отца плода не активируется и отторжение эмбриона не возникает.

Неидентичность родителей по BoLA -антигенам и антигенное отличие плода от материнского организма является важным моментом, необходимым для сохранения и вынашивания беременности.

При нормальном развитии беременности «блокирующие» антитела к отцовским антигенам появляются с самых ранних сроков беременности.
Сходство быка и коровы по антигенам тканевой совместимости приводит к «похожести» плода на организм матери, что является причиной недостаточной антигенной стимуляции В-клеток эндометрия самки, в результате чего необходимые для сохранения беременности иммунные реакции не запускаются.

Большое число совпадающих антигенов главного комплекса гистосовместимости (BoLA) у коровы и используемого при осеменении быка приводит к тому, что плод не распознается организмом матери как эмбрион, а воспринимается как измененная клетка собственного организма, против которой начинает работать система уничтожения.

Кроме того, иммуноконфликтные стельности снижают жизнеспособность новорожденных телят, обусловливая комплементарными антителами диспепсию различной степени тяжести.

По серологическим свойствам иммуноконфликтные антитела молозива коров подразделяются на лизины и агглютинины, вызывая соответственно токсическую и алиментарную диспепсию. В большинстве случаев (до 80%) органом "мишенью" для антител являются антигены ворсинок слизистой желудочно-кишечного тракта теленка.

При наличии в молозиве лизинов на слизистой образуются кровоизлияния различной величины, что обусловливает интоксикацию телят.

При наличии агглютининов слизистая покрывается тонкой гамма-глобулиновой пленкой.

В результате выделяются клеточные гистамин и вода, приводящие к непроизвольному сокращению гладкой мышечной мускулатуры кишечника и обезвоживанию теленка.

Исходя из этого рекомендуем закреплять за маточным поголовьем крупного рогатого скота при искусственном осеменении группу быков, состоящую оптимально из 8-10 производителей на каждые 1000 голов коров. Это позволит свести к минимуму вероятность совпадения антигенов главного комплекса гистосовместимости (BoLA) в родительских парах.

Рядом исследователей показано, что титр антиспермальных антител у маток при искусственном осеменении значительно выше в случае использования одного и того же быка по сравнению с коровами, которым вводился генетический материал поочередно от разных производителей.

В связи с этим, в целях повышения оплодотворяемости самок при искусственном осеменении крупного рогатого скота предлагаем закреплять по первому, второму и третьему оплодотворению различных быков.

Как показывают материалы данной статьи, роль иммунологических факторов в воспроизводстве крупного рогатого скота достаточно велика, чтобы ими пренебрегать при организации мероприятий по искусственному осеменению крупного рогатого скота.

НИКУЛИН Д.М., кандидат ветеринарных наук,

коммерческий директор ООО Молочная Компания Генетика

Журнал "Нивы Зауралья" №3 (125), апрель 2015