Сперматогенез — это очень сложный процесс, связанный с передачей генетического наследия.
За последние два десятилетия достижения в этой области исследования значительно улучшили наши знания о сперматогенезе, выявив многочисленные гены, необходимые для развития функциональных мужских гамет. Крупномасштабный анализ функции яичек углубил наше понимание нормального и патологического сперматогенеза.
Сперматогенез — это выработка сперматозоидов в семенниках животных. Существование спермиев было открыто в 1678 г. микроскопистами А. ван Левенгуком и Н. Хартсекером. Сперматозоид — это гаметы (половые клетки), образующиеся в мужском репродуктивном тракте. Каждая клетка спермы содержит весь геном мужчины, который ее производит. В сочетании с женским геномом, содержащимся в яйцеклетке, образуется зигота — единственная тотипотентная стволовая клетка, содержащая слитый геном как мужского, так и женского пола.
У млекопитающих сперматозоид состоит из головы, тела и хвоста (жгутика). Сперматозоид человека содержит половину числа хромосом, обнаруженных в неполых клетках, содержащих ядро, — двадцать три. Хромосомы в сперматозоидах не парные — следовательно, сперматозоид является гаплоидной клеткой.
Целью сперматогенеза является создание зрелых мужских гамет, которые могут эффективно оплодотворять женские гаметы, чтобы сформировать одноклеточный организм, называемый зиготой, что в конечном итоге приводит к делению и размножению клеток с образованием плода.
Рассматривая работы авторов в этой области и анализируя научные публикации, сформируем факторы нарушения сперматогенеза в группы:
1. Морфологические. Нарушения репродуктивной функции у мужчин, которые часто связаны со структурными и количественными аномалиями кариотипа, микро-делециями в У-хромосоме. В отличие от большинства млекопитающих, у человека регистрируется наибольший процент морфологически аномальных спермиев.
2. Генетические
Генетический тип наследования заключен в коде ДНК; передача эпигенетической информации осуществляется механизмами, включающимися в онтогенезе функциями, не затрагивающими саму нуклеотидную последовательность ДНК.
3. Экологические факторы. Первоначально отметим, что экологические факторы можно подразделить на две подгруппы:
1) Биотические (живой природы) — воздействие на организм других живых существ или продуктов их жизнедеятельности (пища, хищники, паразиты).
2) Абиотические (неживой природы) — физические условия среды (температура, влажность, освещенность, химический состав окружающей среды).
Исследования проведенные Н. Ламас-Лукеньо, М.Хостенс, Э. Муллаарт и другими, показали, что повышение температуры, вызванное изменением климата, оказывает неблагоприятное воздействие на физиологию, благосостояние, здоровье и воспроизводство крупного рогатого скота. Тепловой стресс у коров влияет на яйцеклетку и эмбрион непосредственно через тепловой шок на клеточную функцию.
4. Физиологические факторы. Торможение развития половых клеток или его блокада, соответствующее становление гипо- или асперматогенеза обусловлены конкретными формами деструкции сперматогенного эпителия.
5. Химические вещества. Воздействие тяжелых металлов является наиболее важным фактором риска при оценке сперматогенеза. Наблюдалось негативное влияние на подвижность, морфологию и концентрацию сперматозоидов таких химических элементов, как Al, Cr, Cd, Pb или Fe, в то время как положительное влияние было отмечено для Zn, Mg и Ca. Влияние Mn, Cu, Ni или Se на сперматозоиды неоднозначно.
Процесс сперматогенеза очень чувствителен, и на него может повлиять малейшее изменение уровня гормонов, таких как тестостерон, вырабатываемых гипоталамусом, гипофизом и клетками Лейдига. Стресс может вызвать повреждение ДНК сперматозоидов, что приводит к проблемам при оплодотворении и беременности.
Исследования проводились в период с 2019 по 2021 г., в соответствии со схемой опыта. Сезоны года: весенний сезон — с 23 марта по 9 июня, летний — с 10 июня по 20 августа, осенний с 21 августа по 5 ноября, зимний с 6 ноября по 22 марта.
Взятие спермы от быков-производителей осуществлялось дуплетом или триплетов один раз в неделю, от каждого быка. Взятие спермы происходило согласно составленному графику и в определенное время.. Полученный эякулят взвешивали на весах, микроскопировали и проверяли активность сперматозоидов.
Одним из факторов, влияющим на показатели спермопродукции является породная принадлежность быков. Поэтому мы сравнили данные по качеству спермы, в зависимости от породы.
Быки голштинской породы красно-пестрой масти превосходят быков красно-пестрой породы, по объему эякулята на 0,08 мл; концентрации сперматозоидов в одном миллилитре на 0,04 млрд/мл и в эякуляте на 0,15 млрд; по количеству полученного семени за весь период исследований на 57,8 мл.
Одним из важных факторов, влияющих на сперматогенез, является сезон года, а также продолжительность освещения в течение суток. Увеличение светового дня весной повышает воспроизводительную способность быков, а его сокращение зимой — приводит к ее уменьшению.
Объем эякулята и концентрация спермиев в 1 мл у быков красно-пестрой породы были выше, чем у быков голштинской породы красно-пестрой масти. В зимний сезон процент выбраковки семени от быков обеих пород был практически на одном уровне.
Объем эякулята и концентрация спермиев в 1 мл у быков красно-пестрой породы были выше, чем у быков голштинской породы красно-пестрой масти. В зимний сезон процент выбраковки семени от быков обеих пород был практически на одном уровне. В весенний сезон, по сравнению с зимним, показатели спермопродукции быков улучшились.
Весенний сезон длился с 23 марта по 9 июня. В весенний сезон спермопродукция быков голштинской породы краснопестрой масти превосходила показатели быков красно-пестрой породы по всем показателям.
При анализе показателей спермопродукции быков разных пород в летний сезон (с 10 июня по 20 августа) установили, что быки голштинской породы красно-пестрой масти, как и в предыдущие сезоны года, давали сперму более высокого качества, чем быки красно-пестрой породы.
Таким образом, установили, что быки разных пород реагируют на смену сезонов года по-разному. Летний сезон года одинаково повлиял на снижение концентрации эякулята обеих пород, по сравнению с другими сезонами. Быки голштинской породы красно-пестрой масти превосходят быков красно-пестрой породы по объему эякулята, не зависимо от сезона года. У быков красно-пестрой породы объем эякулята изменялся незначительно в течение опытного периода, некоторое снижение наблюдали в летний сезон и возрастание в осенний.
На концентрацию спермиев у быков красно-пестрой породы, сезоны года оказывают незначительное воздействие, у быков голштинской породы краснопестрой масти повышается концентрация весной, значительно снижается летом и идет на повышение осенью.
Таким образом, следует отметить, что у быков голштинской породы краснопестрой масти показатели выше, чем у быков красно-пестрой породы. Однако быки красно-пестрой породы отличаются наименьшей изменчивостью показателей спермопродукции во все сезоны года, что может говорить о стабильной воспроизводительной способности этих быков. Так, в зимний период от быков голштинской породы красно-пестрой масти было получено семени на 3,35 мл (Р≤0,999) больше, чем от быков красно-пестрой породы.
Эффективное воспроизводство зависит от адаптационных возможностей организма животных, которые имеют видовые и индивидуальные особенности приспособляемости к разным условиям окружающей среды. Резкая смена климатических и экологических условий главным образом отражается на воспроизводительной способности животных и качестве и количестве получаемой от них спермопродукции. В результате акклиматизации быки-спермодоноры проявляют большую изменчивость объема эякулята, концентрации сперматозоидов и резистентности спермы, по сравнению с местными быками отечественной селекции.
Уровень воспроизводства крупного рогатого скота зависит от многих факторов, в том числе и от воспроизводительной способности быковспермодоноров, которая складывается из количественных и качественных показателей спермы и ее способности к оплодотворению. На воспроизводительную способность быков-спермодоноров могут влиять различные, как генотипические, так и паратипические факторы. Широкое применение искусственного осеменения, крупномасштабная селекция и биотехнология позволяют значительно изменить породный состав стад разных регионов за короткое время, а также создавать животных с устойчивыми наследственным потенциалом по основным продуктивным признакам, и в дальнейшем интенсивно использовать лучших производителей. В связи с этим необходимо контролировать качество спермы быков-производителей, что позволит выявить быков-спермодоноров с низкой воспроизводительной способностью, высокой долей атипичных форм спермиев, влияющих на снижение способности спермы к криоконсервации.
