Группы крови и трансплантация эмбрионов

Антигены расположены на поверхности эритроцитов и имеют строго определенную пространственную структуру; по химической природе это гликопротеиды и гликолипиды.

У крупного рогатого скота на сегодняшний день выявлено свыше 80 антигенных факторов, составляющих 12 систем групп крови. При таком количестве антигенных факторов возможно бесчисленное множество их сочетаний, поэтому исключается существование животных, имеющих одинаковый тип крови. Набор антигенных факторов на поверхности эритроцитов индивидуален для каждого животного и в течение жизни не меняется. Антигенные факторы передаются по наследству, поэтому у потомков могут быть только те антигены, которые есть у его родителей. Установлено, что ряд антигенов наследуется независимо друг от друга, а часть антигенов образуют группы сцепления. Двенадцать систем групп крови контролируются 12 локусами разных хромосом. В пределах каждой системы, - группы крови наследуются как простые признаки. В каждом локусе представлены два аллеля: один от отца, - второй от матери, которые наследуются кодоминантно. Кодоминантность -- (от лат. со с, вместе и доминантность), участие обоих аллелей в определении признака у гетерозиготной особи. [9]

При определении достоверности происхождения потомства принят следующий порядок оформления данных анализа: в бланк "типы крови КРС", сначала вписывают тип крови отца, строкой ниже - матери, следом тип крови потомка. Чтобы определить генотип потомка необходимо установить аллели, унаследованные потомком от отца и матери по всем генетическим системам групп крови.

Определение достоверности происхождения потомства основано на принципе исключения, т.е. потомок не должен иметь факторов крови отсутствующих у его родителей. Если у потомка выявляются аллели, отсутствующие у родителей в одной или нескольких системах, отрицается достоверность его происхождения. Отцовство отрицается, если у потомка обнаруживаются аллели, отсутствующие у отца, материнство - если отсутствуют одна или несколько материнских аллелей (феногрупп).

Животных, достоверность которых не подтвердилась в ходе анализа исключают из числа племенных. [9]

1.4 Практическая реализация иммуногенетического мониторинга в племенном молочном скотоводстве

Иммуногенетика открывает возможности управления селекционным процессом на основе генетических маркеров. Рассмотрим некоторые аспекты практической реализации иммуногенетического мониторинга в племенном молочном скотоводстве.

Чистопородное разведение:

- характеристика генофонда и генетической структуры стада или породы;

- определение достоверности происхождения потомков;

- определение селекционной и генетической дифференциации групп животных;

- определение коэффициента генетического сходства линий;

- ранний прогноз возникновения инбредной депрессии;

- подбор родительских пар на основе генетических маркеров.

Межпородное скрещивание:

- прогнозирование гетерозисного эффекта;

- определение генетического расстояния между породами;

- определение в каждом конкретном случае истинных помесей и генетический возврат к исходным родительским породам при разведении помесей "в себе";

- определение истинной степени кровности, т.е. долю участия генотипов каждого из родителей в потомке в каждом конкретном случае. [9]

1.5 Использование групп крови в борьбе с различными наследственными заболеваниями

В последние годы несколько принижена роль иммуногенетики, и в частности, групп крови, но это пока единственные генетические маркеры, которые широко используются и, видимо, еще долгие годы будут использоваться в селекционной практике. Одна из наиболее плодотворных сфер приложения данных иммуногенетики в животноводстве - контроль достоверности происхождения племенных животных. В настоящее время во всех странах мира в с развитым животноводством введена обязательная проверка достоверности происхождения племенных животных по генетическим маркерам крови. Эффективность установления достоверности происхождения по группам крови зависит от числа реагентов, чем их больше, тем процент достоверности выше. В США эффективность установления достоверности происхождения по группам крови составляет 98%. В Германии, Франции, Финляндии, Дании, Швеции, Норвегии и др. странах эффективность установления достоверности происхождения - 95-97%.

При типировании животных по группам крови после семейного анализа определяем у них генотип, который позволяет не только устанавливать происхождение потомков, но и следить за направленностью селекционных процессов в популяции. Группы крови в организме не являются нейтральными, а вовлечены во многие физиологические процессы, в том числе связаны и с генами, контролирующими хозяйственно-полезные признаки. Эти связи обусловлены сцеплением, локусы групп крови в результате внутрихромосомных перестроек входят в ассоциацию селекционируемых генов, адекватно отражая все происходящие в популяции изменения. Например, у крупного рогатого скота М-локус групп крови сцеплен с группой генов, контролирующих молочную продуктивность. В настоящее время почти все известные локусы групп крови крупного рогатого скота картированы. Картирование - определение локуса для специфического биологического признака. Все они расположены на разных хромосомах в сцепленных группах локусов, каждая их которых контролирует в организме определенные жизненно важные признаки. Что касается перспектив использования групп крови в селекции животных на повышение устойчивости к заболеваниям, то результаты исследований показывают , что группы крови тоже связаны со многими заболеваниями. В частности, у крупного рогатого скота установлено сцепление Bola-комплекса с М-системой групп крови. Ген М' М -локуса групп крови находится в блоке генов Bola-комплекс, контролирующих чувствительность к маститам.

В России рост заболеваемости превышает рост продуктивности. Бичом являются лейкоз, мастит, гинекологические заболевания. Селекционным методом оздоровить популяцию нельзя, так как наследуемость устойчивости к заболеваниям очень низкая. С помощью генетического маркера, ассоциированного с определенным заболеванием, можно повысить устойчивость только к данному заболеванию, для чего из стада необходимо выбраковать 20-25% животных с геном предраположенности к данному заболеванию. К другим заболеваниям животные будут восприимчивы. [7]

1.6 Иммуногенетический контроль как метод повышения эффективности племенного учета

Иммуногенетика -- молодой раздел науки о наследственности и изменчивости животных. Большинство иммуногенетических лабораторий проводят исследования, направленные на производство реагентов, их идентификацию, открытие и определение принадлежности новых антигенов к генетическим системам, изучение их специфики, закономерностей синтеза антител против разных антигенов.

Группы крови животных определяют путем постановки реакций гемолиза эритроцитов проверяемых образцов с моноспецифическими сыворотками-реагентами, которые выявляют соответствующие эритроцитарные антигены. Производство реагентов -- сложный процесс, связанный с изоиммунизацией и анализом выработанных антител. Полученные в иммуногенетических лабораториях антигены проходят специальную проверку в сравнительных испытаниях, которые систематически проводит Международное общество по изучению групп крови животных. Благодаря идентификации реагентов результаты тестирования всех лабораторий отличаются лишь набором использованных реагентов.

Совокупность комбинаций разных генетических систем создает строго индивидуальный тип крови. Это обеспечивает дифференциацию всех особей в пределах популяции, стада, линии и позволяет идентифицировать каждую из них.

Доказано строгое наследование группы крови. Животное может иметь только тот антиген, который был хотя бы у одного из родителей. В свою очередь оно способно передать потомству антигены, содержащиеся в его эритроцитах. Набор антигенов не изменяется в течение всего периода постэмбрионального развития. Это имеет большое значение, так как дает возможность установить соответствие характеристик животного данным племенного свидетельства.

Методика проверки достоверности происхождения предусматривает генетический анализ групп крови животного и его родителей. При этом учитывают, что в каждом локусе группы крови потомок наследует один аллель от отца, другой -- от матери, поэтому у него не может быть группы крови, которой не имел ни один из родителей.

В нашей стране первые проверки соответствия записей о происхождении результатам иммуногенетического анализа провел П.Ф. Сороков, который определил неправильную регистрацию данных у четверти изученных животных.

Основные причины ошибок в племенном свидетельстве -- недосмотр обслуживающего персонала и биологические особенности размножения животных. Чаще всего неточности в родословной появляются из-за путаницы при получении, расфасовке, криоконсервации и хранении спермы или ее подмены при осеменении. Бывает, что путают и телят из-за зарастания ушного номера или потери метки, ошибочной записи в журнале регистрации приплода. При повторном осеменении спермой других быков менее чем через 21 день после первого, когда точно установить отца невозможно, им считают быка, семя которого использовали при втором осеменении.

Задача иммуногенетического контроля заключается не только в том, чтобы зафиксировать ошибки в записях о происхождении, он должен еще и способствовать налаживанию племенного учета. [4]

2. Биотехнология как один из способов повышения уровня селекционно-племенной работы

2.1 Преимущества технологии трансплантации эмбрионов в воспроизводстве и селекции

Селекционно-племенная работа в животноводстве вековая. Плоды ее складываются десятилетиями, поскольку молочная продуктивность и откормочные качества животных передаются по наследству. В современных условиях работа зоотехников-селекционеров весьма сложна и ответственна. В настоящее время в нашей стране вполне достаточно хозяйств, готовых к внедрению современных технологий ускоренного воспроизводства коров, породный и генетический потенциал которых составляет 7000 кг и более за лактацию. Биотехнология в воспроизводстве и селекции крупного рогатого скота имеет особое значение, поскольку этот вид животных относится к одноплодным видам млекопитающих, в то время как в яичниках коровы содержатся сотни тысяч несозревших яйцеклеток - ооцитов, представляющих огромный генетический резерв. К тому же процесс репродукции у коров характеризуются большой длительностью.

К современным биотехнологическим методам воспроизводства крупного рогатого скота относятся технология искусственного осеменения коров, глубокое замораживание спермы, технология трансплантация эмбрионов главные преимущества которой заключаются, во-первых, в появлении возможности регулирования многоплодия и повышении интенсивности отбора ремонтного молодняка; во-вторых, появляется возможность ускоренно размножать высокопродуктивных животных, включая донорское стадо коров, которые непосредственно обладают признаком молочной продуктивности. Точность прогнозирования наследственной обусловленности молочности матери значительно повышается, если оценивается по молочности 25-35 дочерей, а не по 2-3, как это делается. По мнению некоторых руководителей АПК и хозяйств, эта технология не приемлема в молочном скотоводстве страны, поскольку мы не располагаем донорскими стадами. Однако в генетическом потенциале молочного скотоводства Московской, Ленинградской, Мурманской, Вологодской и Владимирской областей сомневаться не приходиться. Средняя продуктивность коров этих регионов составляет 5412, 6249, 6453, 4221, 4365 тыс. кг молока. Эти показатели свидетельствуют о том, что проблем с коровами-донорами нет. Однако банки эмбрионов коров в хозяйствах этих регионов еще не созданы. [5]

Современные экономические условия диктуют необходимость идентификации селекционной работы по совершенствованию племенных и продуктивных качеств животных. Это, в свою очередь требует повышения эффективности метода искусственного и более широкого использования трансплантации эмбрионов, успех которой сводится к повышению их выживаемости. Как, известно, причины пренатальных потерь обусловленных нарушением генетических, иммунных, эндокринных взаимоотношений в системе самка - зародыш, а также патологическими изменениями гениталий, связанными с различного рода заболеваниями. [2]

2.2 Технология пересадки эмбрионов

Среди основных преимуществ технологии трансплантации эмбрионов - возможность регулировать многоплодие, то есть получать от 100 коров не менее 75 телят, а до 150 ежегодно. Интенсивность отбора ремонтного молодняка значительно повышается, позволяя ускоренно размножать высокопродуктивных животных, из которых формируется донорское стадо. В результате, регулируется породность получаемого приплода. При этом здоровых, но малопродуктивных коров можно использовать в качестве суррогатных матерей.

Отбор доноров. В большинстве случаев в качестве коров-доноров отбирают матерей потенциальных племенных быков. Благодаря этому обеспечивается высокий селекционный дифференциал. Оценка и отбор коров-доноров, выделенных в группу матерей быков, проводят в два этапа. На первом этапе племенная ценность донора оценивается по главным признакам молочного скота - по уровню молочной продукции и жирномолочности. На втором этапе, когда отобраны доноры с высокой племенной ценностью по главным признакам, число признаков в зависимости от цели селекции расширяется. К ним относят форму вымени и сосков, свойства молокоотдачи, резистентность, крепость костяка и копыт, тип и воспроизводительные качества.

Нужно иметь в виду, что оценка коровы-донора по родословной и собственной продуктивности является не окончательной, так как в этом случае не учитывается эффект расщепления и рекомбинации генов. Поэтому окончательно оценивать корову-донора можно только при получении и оценке ее потомства.

Для оценки воспроизводительных способностей коров, отобранных в качестве потенциальных доноров, необходимо анализировать такие параметры как оплодотворяемость от первого осеменения и индекс осеменения. При правильной технике осеменения и своевременном определении половой охоты оплодотворяемость коров от первого осеменения должна составлять в среднем 60%.

У коров-доноров при всех отелах должны отсутствовать осложнения (мертворождаемость, задержание последа, послеродовые заболевания половых органов).

Через 15-20 суток после отела ветеринарный специалист методом ректальной пальпации контролирует у потенциальной коровы-донора состояние половых органов, чтобы исключить такие нарушения воспроизводительной функции как киста яичника, гипофункция, воспаление яичниковой связки, эндометриты.

Суперовуляция. Важным звеном в современной биотехнологии трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота является гормональное вызывание суперовуляции у коров-доноров. В группу доноров переводят только тех коров, которые положительно реагируют на введение гормонов. Для стимуляции множественной овуляции используют гонадотропин СЖК в сочетании с простагландинами и другими биологически активными веществами. Этот способ, как показывает практика, позволяет вызвать суперовуляцию примерно у 70% коров.

Осеменение коров-доноров. Племенной подбор быков-производителей и коров-доноров осуществляется по заказному или целевому спариванию родителей. В его основе должен лежать принцип индивидуального подбора в соответствии с селекционной программой совершенствования существующих или создания новых пород, типов и линий.

Требования к оценке оплодотворяющей способности спермы быков, предназначенной для осеменения коров-доноров, должна быть значительно выше, чем при оплодотворении остальных коров. Для повышения оплодотворяемости доноров и выхода эмбрионов, наряду с использованием высококачественной спермы, необходимо определить сроки половой охоты для своевременного проведения искусственного осеменения. Как правило, коров с гормонально вызванной половой охотой осеменяют дважды: первый раз при начале появления половой охоты и второй - через 12-24 часа.

В нашей стране коров-доноров искусственно осеменяют дважды в день с интервалом 10-12 часов каждый раз двумя-тремя дозами замороженной спермы.

Так как при суперовуляции повышается число овулировавших яйцеклеток, в каждой дозе спермы должно быть не менее 50 млн подвижных спермиев.

День, в который проводится искусственное осеменение коровы-донора, считается датой оплодотворения. С этого дня начинается отсчет развития эмбрионов in vitro до их извлечения.

Извлечение и оценка эмбрионов.

Эффективность метода трансплантации во многом определяется способом извлечения эмбрионов. Оплодотворенные яйцеклетки от суперовулированных коров-доноров могут быть извлечены тремя способами: после убоя коровы- донора; хирургическим; нехирургическим.

Извлечение эмбриона после убоя коровы-донора. Самым простым и надежным способом извлечения эмбрионов является убой коровы-донора. Этот способ практиковался только на первых этапах освоения метода трансплантации. В настоящее время из-за потери генетически ценной коровы-донора он не используется.

Извлечение эмбриона хирургическим способом. Важным моментом, обеспечивающим эффективность извлечения эмбрионов, является определение стадии их развития и места положения в поовых путях коровы-донора. Для трансплантации рекомендуется использовать бластоцисты, поэтому эмбрионы извлекают между 7-8-ми сутками после первого искусственного осеменения. Имеется несколько способов хирургического извлечения эмбрионов:

- разрез верхнего свода влагалища, лапаротомия по белой линии живота и лапаротомия в области голодной ямки. Хирургический способ извлечения эмбрионов является трудоемким, дорогостоящим и, что особенно важно, им нельзя пользоваться многократно. В настоящее время хирургический способ извлечения применяется в редких случаях, главным образом в научных целях;

- извлечение эмбрионов нехирургическим способом. Основное преимущество нехирургического способа извлечения эмбрионов заключается в простоте манипуляций. Для этого не требуется специального операционного помещения. Вымывание повторяют 5-8 раз. Основную часть эмбрионов извлекают в первых трех-четырех смывах. Промывание в обоих рогах матки, включая введение катетеров, продолжается 20-50 минут. За это время можно извлечь более 50% эмбрионов, находящихся на стадии морулы или бластоцисты.

После вымывания эмбрионов в матку вводят раствор антибиотика с целью антисептики.

После извлечения и оценки на жизнеспособность эмбрионы переносят в питательные среды с температурой 37 градусов. Большинство сред, в которых культивируют и хранят эмбрионы, включают растворы солей, аминокислоты с бикарбонатным ионом как буферным агентом, обеспечивающим pH в пределах 7.2- 7.6. Проведенные исследования показали, что продолжительность культивирования без потери биологических качеств эмбрионов возможна до 95 часов.

Пересадка эмбрионов реципиентам. В качестве реципиента отбирают гинекологически здоровых коров после двух-трех нормальных половых циклов. Для отбора реципиентов основным показателем является отсутствие гинекологических отклонений, а продуктивные, племенные и породные качества большой роли не играют. Вместе с тем, у реципиентов с плохой упитанностью, низкой оплодотворяемостью после первого осеменения, могут плохо приживаться эмбрионы. В среднем на каждого донора отбирают 5-6 реципиентов. Большинство специалистов считает, что в качестве реципиентов наиболее пригодны полновозрастные телки с хорошими племенными кондициями.

Основным условием хорошего приживления эмбрионов служит синхронность проявления половой охоты у доноров и реципиентов. Разница во времени в проявлении половой охоты не должна превышать 24 ч, оптимальные же результаты получаются при разнице не более 12 часов.

При современном уровне техники трансплантации рекомендуется пересаживать эмбрионы сразу после их извлечения из рогов матки донора и оценки.

Для установления стельности у коров-реципиентов используют несколько методов: визуальный; по уровню прогестерона в крови или молоке; клинический, главным образом путем ректальной пальпации.

Важным звеном селекционно-племенной работы является достоверность установления истинного происхождения телят, полученных при трансплантации эмбрионов от генетически ценных родителей. Истинное происхождение можно установить по группам крови и типам белков крови. Пробу крови берут у теленка в возрасте от 4 недель до 4 месяцев.[3]

Криоконсервация эмбрионов. Эффективность трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота во многом определяется условиями хранения зигот. Самым эффективным и перспективным методом консервации эмбрионов является их глубокое заморахивание (криоконсервация) в жидком азоте при температуре -196 градусов. Разработка метода долговременного хранения криоконсервированных эмбрионов значительно расширяет возможности трансплантации. По прогнозу специалистов, криоконсервированные эмбрионы могут храниться десятки и сотни лет. [3]

Заключение

Трансплантация голштинских эмбрионов превратит любое стадо в коров с чистопородным приплодом, сделав экономически и зоотехнически рациональным приобретение высокопродуктивных нетелей за рубежом. За счет внедрения перспективного метода российкое молочное скотоводство могло бы сделать огромный рывок вперед.

Приходиться сожалеть, что современная технология, с помощью которой страна может добиться продовольственной безопасности, останется без внимания ученых и управленцев. Работы по созданию банка эмбрионов начали вестись несколько лет назад в Подмосковье, куда из Канады были завезены эмбрионы от коров с 14-тысячной молочной продуктивностью. Но работа была приостановлена на полпути. В 90-е годы 20 века в госплемзаводе "Россия" Челябинской области действовала лаборатория по получению и трансплантации эмбрионов от высокопродуктивных коров черно-пестрой породы, в том числе от Россиянки 72, давшей по 5-й лактации более 18 тыс. кг молока. В донорское стада включили 196 животных с удоями не ниже 7 тыс. кг. На 100 коров хозяйство получило более 110 телят. Дальнейшему проведению работ помешала перестройка.

Практически в любом регионе 30-50% коров дойного стада без ущерба для своего здоровья могут обеспечить эмбриональное развитие двух телят за одну стельность.

Сегодня трансплантации эмбрионов нет альтернативы. Только следуя по этому пути, наша страна станет молочной державой и создаст конкурентноспособное животноводство. [1]

Обеспечение населения страны качественными продуктами питания: мясом, молоком, маслом, птицей, яйцом и другими видами невозможно без увеличения продуктивности сельскохозяйственных животных. Для этого, наряду с созданием надежной кормовой базы и прогрессивной технологии содержания животных необходимо использовать совершенные методы племенной работы при создании высокопродуктивных стад, типов, пород животных, устойчивых к различным заболеваниям, стрессам и пригодных к машинному доению.

На современном этапе животноводство нуждается в разработке новых методов совершенствования сельскохозяйственных животных, подъеме на качественно новый уровень селекционно-племенной работы.

Совершенствование методов селекции животных немыслимо без привлечения достижений биологических наук, в частности иммуногенетики.

Использование иммуногенетического анализа в селекционной работе обеспечивает контроль правильности записи происхождения племенного молодняка, оценку производителей по качеству потомков, породную дифференциацию животных, уровень гетерогенности и сходства отдельных стад, селекционных групп и многое другое.[7]

Список литературы

1. Абрамян А., Никитина З., Кондратьев А. Перспективный метод получения высокопродуктивного скота. Главный зоотехник, 2007-№5.с.12-15.-4

2. Губин С., Тарадайник Т, Лебедев В. Применение биологически активных веществ при искусственном осеменении и трансплантации эмбрионов. Молочное и мясное скотоводство, 2006-№6.с. 36-38.-1

3. Завертяев Б. П. Биотехнология в воспроизводстве и селекции крупного рогатого скота. Л. "Агропромиздат", 1989.7

4. Лебедько Е., Данилкив Э. Генетические маркеры в селекции скота. Агрорынок, 2009. С 26-5

5. Никитина З., Никитин А., Никитин К. Трансплантация эмбрионов - перспективный путь селекции скота. Молочное и мясное скотоводство, 2006-№2.с.11-13.-2

6. Сердюк Г.Н., Каталупов А.Г. Группы крови сельскохозяйственных животных и эффективность их использования в селекции. Зоотехния, 2008-№8.с.8-11. -3

7. http://www.kgau.ru/distance/resources/saturina/lab13.html

Страницы: 1, 2