- Dr. Vytuolis ŽILAITIS, LVA
- Mano ūkis
Viena iš didžiausių problemų, su kuria susiduria pieno ūkius plečiantys gyvulių augintojai, – kaip greitai padidinti karvių bandą. Taikant šiuolaikines technologijas, galima gana efektyviai panaudoti karvės reprodukcijos savybes.
Ūkiuose naudojami rujos tikslinimo ir nustatymo metodai, atliekama ankstyvųjų embrionų transplantacija. Taikant lytinio ciklo sinchronizacijos ir stimuliacijos metodus, galima labai sutrumpinti laikotarpį nuo veršiavimosi iki sėkmingo sėklinimo. Dauguma šių metodų įgalina intensyviau veisti karves, bet neturi įtakos palikuonio lyčiai.
Gyvulių augintojai pastebėjo, kad prieauglio lyčiai turi įtakos sėklinimo sąlygos. Sėklinant rujos pradžioje ar rujos pabaigoje, karvė dažniau atveda telyčias. Nedidelės bandos savininkas, gerai pažįstantis savo karves ir sėklinimą organizuojantis optimaliu laiku, neretai pastebi, kad dažniau gimsta buliukai. Be abejo, karvės sėkmingiau apsivaisins, jei bus sėklinamos optimaliu laiku.
Sėklinimo laiko įtaka prieauglio lyčiai
Sėklinant rujos pradžioje ar pabaigoje iš dalies galima nulemti palikuonio lytį. Tyrimais nustatyta, kad apsėklinus karvę per 8–18 val. nuo matomų rujos pradžios požymių pasirodymo, telyčių gimsta 73 proc., o buliukų 27 proc. Jei karvė sėklinama artėjant ovuliacijai, tikimybė, kad gims buliukas, didėja 1,85 proc. kas valandą. Tikėtina, kad gims daugiau buliukų, jei karvės sėklinamos, praėjus 30 val. nuo matomų rujos požymių. Jei sėklinama praėjus 8–16 val. nuo rujos pradžios, veršelių lyčių santykis tampa 1:1. Kai kurie autoriai nurodo ne tokį ryškų lyčių santykio pokytį: sėklinant po 8 val. nuo rujos pradžios, gimsta 53 proc. buliukų ir 47 proc. telyčių, o daugiau kaip 20 val. – atitinkamai 58 proc. ir 42 proc. Sėklinant ne optimaliu laiku, apsivaisinimo tikimybė mažėja nuo 65 iki 45 proc.
Tyrimais nustatyta, kad, ilgesnį laiką palaikius avino spermą kiaušinio trynio, gliukozės ir citrato terpėje, sėklintos viršutinio sluoksnio spermatozoidais avys atvedė 65 proc. avinukų, o sėklintos apatinio sluoksnio frakcija – 31,07 proc. Natūraliai avinukų gimsta apie 1 proc. daugiau negu avyčių. Ištyrus mikroskopiškai, paaiškėjo, kad viršutinio sluoksnio spermatozoidų galvutės yra mažesnės: viršutinio sluoksnio spermatozoidų galvučių dydis yra vidutiniškai 9,62x5,70, o apatinio sluoksnio – 9,87x5,79 μ.
Lytį lemiantys veiksniai
Nustatyta, kad spermatozoidai pasižymi tam tikru imuniniu polimorfiškumu. Jį nulemia genas, kuris reguliuoja spermatogenezę ir DNR posttranskripcinėmis modifikacijomis. Galima identifikuoti polimorfines struktūras susietas ne tik su nevaisingumu, bet ir su lytimi.
Žinduolių palikuonių lytį apsprendžia vadinamoji vyriškoji „Y“ chromosoma. Jei apvaisinimo metu ši chromosoma dalyvauja atstatant diploidinį (dvigubą, būdingą individo kūno ląstelėms) chromosomų rinkinį, moteriškasis vystymosi kelias modifikuojamas, ir tada vystosi patinas. Trumpajame „Y“ chromosomos petyje, netoli pseudoautosominės srities, koduotas genas, kuris atsakingas už vyriškosios sistemos vystymąsi ir reguliuoja TDF (sėklides determinuojantis faktorius) gamybą.
Beje, „Y“ chromosomą perduoda patino lytinės ląstelės – spermatozoidai. Vyriškojo modifikavimo požymiai stebimi pirmojo veršingumo trimestro pabaigoje, kai iš vidurinio inksto suveša Miulerio arba Volfo latakai – moteriškosios ir vyriškosios reprodukcinės sistemos užuomazgos.
„Y“ chromosoma gerokai skiriasi nuo autosomų. Tarkime, žmogaus chromosoma tesudaro 1–1,5 proc. visų chromosomų ilgio, o joje koduojama apie 50 genų (panašaus dydžio 22 autosomoje koduojama apie 600 genų). Manoma, kad ji dėl mutacijų atsirado prieš 300 mln. metų ir kaupė naujuosius, pakitusius, genus. Lytinė „X“ chromosoma išsaugojo archajiškuosius genus ir juose, kaip ir autosomose, yra po dvi daugelio genų kopijas.
Chromosomų savybės
Kadangi lytinė chromosoma koduoja mažiau genų, natūralu, kad jai sudaryti reikia mažiau DNR fragmentų. Šioje chromosomoje koduojami unikalūs genai užtikrina specifinių požymių ekspresiją. Visa tai sudaro prielaidas atsirasti spermatozoidų polimorfiškumui, kurį lemia lytinė chromosoma arba būsimo palikuonio lytis.
Spermatozoido polimorfiškumo požymiai, kuriuos nulemia „Y“ chromosoma, – šiek kiek mažesnė masė, didesnis judrumas, antigeninis specifiškumas, skirtinga rezistencija, elektrinio potencialo reikšmė. Pastebėta, kad vyriškieji spermatozoidai (turintys „Y“ chromosomą) greičiau pasiruošia apvaisinti kiaušialąstę. Tai pagrindinė priežastis, dėl kurios dažniau užsimezga vyriškos lyties organizmas.
Vieno buliaus spermatozoido masė siekia apie 8*10-11 g ir skirtumas, kurį nulemia lytinė chromosoma, yra ne didesnis kaip 2,5–3 proc. Panašiai skiriasi ir spermatozoido dydis. Ryškiausias skirtumas tai, kad „vyriškoje“ chromosomoje yra trumpesnė DNR grandinė, vadinasi, yra mažiau baltymo chromatino. „X“ chromosoma turi iki 3,8 proc. daugiau chromatino negu „Y“.
Lyties reguliavimo būdai
Palikuonio lyties reguliavimo technologijos (Gender Enhanced Semen arba GES) grindžiamos spermatozoidų polimorfiškumu, kurį nulemia lytinės chromosomos. Gali būti taikomas sėklinamos patelės imunizavimas specifiniais antikūnais prieš „vyriškus“ ar „moteriškus“ spermatozoidus. Kadangi spermatozoidai skiriasi krūviu ir mase, jiems skirstyti gali būti taikoma laisvoji srovinė elektroforezė. Šiuo metu sukurti ląstelės vertinimo metodai pagal jos fotochemines savybes. Parenkamas tokio bangos ilgio šviesos srautas, kurį geriausiai sugeria ar praleidžia tiriamos ląstelės medžiaga. Tai vadinama šviesos citometrija ir yra tiksliausias spermatozoidų skirstymo būdas.
Laboratorinis metodas fotocheminėms ląstelės savybėms vertinti sukurtas 1980 m. pabaigoje ir pavadintas srovinės citometrijos metodu (Flow Cytometry). Frakcionuojama lytinių chromosomų atžvilgiu (seksuojama) kuilių ir bulių sperma. 1989 m. amerikiečių mosklininkų sukurta kuilių spermos frakcionavimo technologija yra žinoma kaip Beltsville Sperm Sexing Technology. Ši technologija taikoma ir kitų gyvulių spermai frakcionuoti. Komercinį bulių spermos frakcionavimo metodą 2000 m. pabaigoje pasiūlė Anglijos sėklinimo organizacija „Cogent“.
Didžiausia spermos technologinė problema yra ta, kad šiuo metodu skirstyti spermą pagal chromosomos („Y“ ar „X“) tipą yra labai lėtas procesas. Dabartiniai įrenginiai per valandą paruošia nuo 0,8 iki 1 mln. identifikuotų spermatozoidų (naujausi įrenginiai paruošia iki 5–6 mln. spermatozoidų). Spermatozoidai turi būti sumaišyti su fluorescenciniais dažais ir 60 mph greičiu, 40–60 psi slėgiu švirkščiami per siaurą angą, per kurią gali „prasmukti“ tik vienas spermatozoidas. Spermatozoidai atskiriami elektriniu lauku. Įelektrinti spermatozoidai – tai ląstelės, kurioms identifikuotas chromatino kiekis, o be elektros krūvio – negyvybingi spermatozoidai arba ląstelės, kurių nepavyko identifikuoti. Metodo tikslumas siekia 90 procentų.
Ši technologija turi ir daugiau trūkumų: tik apie 30 proc. spermatozoidų gali būti taip orientuoti, kad pereitų frakcionavimo įrenginį. Iš frakcionuotų spermatozoidų pageidaujamos lyties, t. y. telyčių, užsimezga apie 15 proc. Frakcionavimo aparato kaina viršija ketvirtį milijono JAV dolerių. Dėl frakcionavimo technologinių ypatybių spermatozoidų koncentracija naudojimui skirtoje pakuotėje (šiaudelyje) gerokai mažesnė negu intaktinės spermos šiaudelyje. Dalis spermatozoidų įrenginyje pažeidžiami. Siekiant palaikyti spermatozoidų gyvybingumą, padidinti sėklinimo efektyvumą, naudojami specialūs brangesni skiedikliai ir kriokonservuojama specialiu režimu. Visa tai padidina spermos dozės savikainą. Manoma, kad bandose, kuriose paprastai iš pirmo karto apsivaisina 60–65 proc. telyčių, sėklinant seksuota (frakcionuota lytinės chromosomos atžvilgiu) sperma, apsivaisina tik 35–45 proc. gyvulių. Kadangi seksuotos spermos efektyvumas mažesnis, pabrėžiama, kad ją tikslinga naudoti tose telyčių bandose, kuriose pirmą kartą sėklinant apsivaisina ne mažiau kaip 60 proc. telyčių. Ekonomiškai tikslinga seksuota sperma sėklinti pienines telyčias, norint gauti moteriškos lyties palikuonių. Mėsinius buliukus auginti yra ekonomiškiau, todėl GES technologija gali būti taikoma ir mėsinėms karvėms. Bet kokiu atveju, sėklinant seksuota sperma, tikslinga įvertinti bandos reprodukcijos lygmenį.
Sėklinimo seksuota sperma privalumai ir trūkumai
Naudojant seksuotą spermą (jei tai pagrįsta pagal bandos reprodukcinį lygmenį), iki 90 proc. padidėja telyčių išeiga. Metodas tinkamas, jei banda genetiškai vertinga ir norima greitai ją padidinti. Teigiama, kad sėklinimo metodą tikslinga taikyti, norint išvengti distokijų (sunkaus, komplikuoto veršiavimosi). Paprastai seksuota sperma apvaisintos karvės atveda smulkesnio sudėjimo telyčias, veršiavimasis būna lengvesnis. Plečiant bandą iš savų gyvulių, išvengiama nepageidautinų genetinių savybių karvių (vadinamosios genetinės taršos). Be to, sėklinant seksuota sperma, galima minimaliai sumažinti išsigimimų riziką, kuri pasitaiko vystantis dvyniams, iš kurių vienas telyčia.
Ekonominius nuostolius, susietus prastesniu apsivaisinimu seksuota sperma, bandoma kompensuoti, sėklinant jaunesnio amžiaus telyčias. Tokia taktika pasiteisina, taikant reprodukcijoje biotechnologinius metodus, grindžiamus embrionų transplantacija. Anksčiau eksploatavimo laiko sėklinant telyčias, kyla distokijų grėsmė, prasčiau vystosi apsėklinta telyčia, todėl ekonomiškai tai vargu, ar pateisinama. Ūkyje, kuriame ruošiamasi taikyti GES technologiją, kad nesutriktų bandos reprodukcija, pravartu numatyti papildomą skaičių telyčių, kurioms bus taikoma ši procedūra.
Šiuo metu vienos seksuotos spermos dozės kaina yra du kartus didesnė negu intaktinės spermos ir siekia 138–310 Lt (40–90 EUR). Seksuotos spermos kaina, kaip ir normalios, labiausiai priklauso nuo buliaus genetinės vertės.
Seksuotos spermos atšildymo režimas ir sėklinimo metodai nesiskiria nuo paprastos spermos. Priklausomai nuo spermos išfasavimo (paetės skersmens ir storio), rekomenduojama atšildyti nuo 36o iki 38o C temperatūros vandens tynėje 40 s. Esminis sėklinimo garantas – sėklinimas optimaliu laiku. Kai kurie autoriai rekomenduoja sėklinti į tos pusės gimdos ragą, kurio kiaušidėje subrendo folikulas. Vokietijoje telyčių, sėklintų seksuota sperma, sėklinimo indeksas yra apie 1,4, ir gaunama apie 90 proc. telyčaičių. Lietuvoje sėklintų telyčių sėklinimo indeksas yra apie 1,55.
Jungtinių Valstijų kompanija „Accelerated Genetics“ 2006 metų rudenį sukūrė ir išplatino naują GES metodą. Šiuo metodu paruošta sperma pavadinta „Bovitel TM“. Didžiausias metodo privalumas tas, kad naujuoju būdu paruoštos spermos apvaisinimo galia nesumažėja. Nekeičiant sėklinimo taktikos, papildomai per metus galima gauti iki 10 proc. daugiau telyčių. Metodas pagrįstas tam tikra chemine medžiaga, kuri dedama į spermą, kad inaktyvuotų vyriškuosius spermatozoidus. Toks spermos paruošimo būdas leidžia iki 6 proc. padidinti karvių apvaisinimo rezultatus.
Seksuotos spermos technologija sukurta dėl ekonominio būtinumo. JAV pienininkystė grindžiama itin intensyviu karvių eksploatavimu. Ūkiams būtina kasmet keisti apie 30–35 proc. bandos. Europos pieno ūkio strategija – kuo ilgiau išlaikyti visavertę produktyvią karvę. Tokiu principu ūkininkaujama ir Lietuvos ūkiuose, todėl, pasirenkant GES, būtina itin gerai įvertinti ūkio ekonominę padėtį ir numatyti ūkio plėtros strategiją.