Введение к работе
Актуальность темы. Интенсификация селекционной работы в молочном скотоводстве в течение последних десятилетий позволила значительно увеличить производство молока. Вместе с тем повышение генетического потенциала продуктивности молочных коров, как в России, так и за рубежом, сопровождается рядом нежелательных побочных эффектов, связанных со снижением репродуктивных показателей и ростом числа различных заболеваний (Dobson et al., 2007; Племяшов и др., 2008; Решетникова и др., 2011). Это ведет к уменьшению эффективности воспроизводства и сокращению продолжительности хозяйственного использования животных и в конечном итоге отрицательно сказывается на экономике отрасли (Esslemont et al., 2000; Фисинин, 2006, 2007). Низкая плодовитость коров с высокой молочной продуктивностью является наиболее важной проблемой на пути преодоления указанных негативных последствий, что обусловливает необходимость детального исследования причин этого биологического феномена.
Согласно общепризнанному мнению, характер метаболизма в предотельный и послеотельный периоды влияет на различные аспекты репродуктивной функции у крупного рогатого скота молочного типа, включая фолликулогенез, стероидогенез, качество ооцитов и эмбрионов, выраженность половой охоты, устойчивость к гинекологическим заболеваниям (Chagas et al., 2007). При этом обмен веществ у высокоудойных коров в значительной степени модифицирован, в результате чего большая часть метаболических потоков направлена на производство молока в ущерб воспроизводительной способности и энергетическим резервам животных. В качестве другой причины низкой фертильности высокопродуктивных молочных коров рассматривают состояние негативного энергетического баланса в ранний период лактации (Beam, Butler, 1999). Для компенсации недостатка энергии организм мобилизует в первую очередь жировые депо, тогда как запасы белка расходуются в гораздо меньшей степени. Как следствие, повышается соотношение между содержанием липогенных и глюкогенных соединений в крови, причем этот дисбаланс наиболее выражен у коров с пониженной воспроизводительной способностью (Van Knegsel et al., 2005). Кроме того, в предотельный и послеотельный периоды выявлена негативная связь концентрации свободных жирных кислот и кетоновых тел в крови и позитивная связь соответствующей концентрации глюкозы с репродуктивным потенциалом высокопродуктивных молочных коров (Westwood et al., 2002; Oikonomou et al., 2008).
Таким образом, сигналы, поступающие из метаболической системы, играют важную роль в детерминации фертильности у крупного рогатого скота молочного направления. Тем не менее вопросы, касающиеся вклада в этот процесс отдельных путей метаболизма и их взаимосвязей, до сих пор недостаточно изучены. Поэтому детальное исследование влияния направленности обмена веществ, а также характера интеграции различных видов обмена на воспроизводительную способность высокоудойных коров является актуальным как для понимания механизмов взаимодействия метаболической и репродуктивной систем, так и для оптимизации методов контроля и регуляции плодовитости у крупного рогатого скота.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось исследование роли компонентов белково-углеводного обмена в регуляции воспроизводительной способности коров черно-пестрой породы и выявление закономерностей, характерных для метаболической адаптации животных в критические периоды репродуктивного цикла.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести сравнительную оценку биохимического статуса крови коров в конце периода раздоя в связи с интенсивностью воспроизводства.
2. Выполнить анализ метаболических взаимосвязей в послеотельный период в организме коров с разным репродуктивным потенциалом.
3. Охарактеризовать взаимосвязь между состоянием метаболизма в первую треть лактации и воспроизводительной способностью коров при разной молочной продуктивности.
4. Исследовать зависимость между активностью метаболических ферментов в крови коров в период сухостоя и последующими показателями воспроизводства.
5. Изучить активность ферментов белково-углеводного обмена на разных стадиях стельности в крови нетелей в зависимости от их репродуктивного потенциала.
Научная новизна. Выполненная работа является первым исследованием, в котором получены данные о роли адаптивного механизма, связанного с интеграцией белкового и углеводного обмена, в регуляции интенсивности воспроизводства у крупного рогатого скота черно-пестрой породы. Обнаружено, что усиление активности глюкозо-аланинового цикла в предотельный и послеотельный периоды сопряжено с повышением репродуктивного потенциала коров. Выявлены различия в характере метаболических взаимосвязей, определяющих степень интеграции белкового и углеводного обмена в первую треть лактации, между животными с разной воспроизводительной способностью. Показано, что паттерн изменений в соотношении активностей аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы в крови нетелей в последний триместр стельности связан с последующими показателями воспроизводства животных.
Теоретическая и практическая значимость работы. Основным теоретическим результатом выполненных исследований является полученная информация о важной роли процессов интеграции белкового и углеводного обмена в общей системе метаболической регуляции репродуктивной функции у крупного рогатого скота молочного типа. Для диагностики репродуктивного потенциала нетелей черно-пестрой породы предложено оценивать характер изменений в соотношении аспартатаминотрансфераза/аланинаминотрансфераза в крови животных между четвертым и последним месяцем стельности. Рекомендовано проводить корреляционный анализ биохимических показателей крови, характеризующих интеграцию белкового и углеводного обмена, с целью оптимизации оценки метаболического статуса коров в стаде в критические периоды репродуктивного цикла.
Основные положения, выносимые на защиту.
Процессы интеграции белкового и углеводного обмена играют важную роль в адаптивной реакции коров на недостаток глюкогенных соединений в первую треть лактации и таким образом участвуют в поддержании репродуктивного потенциала животных.
Воспроизводительная способность коров черно-пестрой породы зависит от интенсивности работы глюкозо-аланинового цикла в предотельный и послеотельный периоды.
Баланс ферментов, вовлеченных в интеграцию белкового и углеводного обмена перед отелом, влияет на репродуктивный потенциал черно-пестрого скота независимо от наличия предшествующей лактации.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены и одобрены на ежегодных отчетах ГНУ ВНИИГРЖ Россельхозакадемии, на международных научных конференциях: «Проблемы повышения эффективности производства животноводческой продукции», Жодино, октябрь 2007, «Достижения в генетике, селекции и воспроизводстве сельскохозяйственных животных», Санкт-Петербург, 2009; на научной конференции «Генетика и селекция в животноводстве: вчера, сегодня, завтра», Санкт-Петербург, 2010.
Публикации результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, из них 4 – в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах, содержит 21 таблицу и 9 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практических предложений. Список литературы включает 272 источника, в том числе 215 на иностранном языке.
