Влияние внешних условий на спермиев вне организма животного 3 страница
Концентрацию сперми- е в (количество в 1 мл эякулята) наиболее точно определяют в счетной камере Горяева или другого автора (см. Практикум по акушерству). Это один из основных показателей качества спермы, на который ориентируются при разбавлении эякулята.
Для определения концентрации спермиев жеребцов Г. В. Паршу- тин и Е. В. Румянцева сконструировали специальные стандарты. Они представляют собой запаянные пробирки, содержащие жидкость, имеющую цвет, соответствующий той или иной известной концентрации спермы. Для определения концентрации исследуемую сперму наливают в пробирку с диаметром стандартных пробирок, устанавливают рядом с ней пробирки стандарта и подбирают наиболее подходящий по виду стандарт, на котором отмечено количество спермиев в 1 мл спермы.
Концентрацию спермиев в эякулятах хряка удобно определять оптическим стандартом С. И. Сердюка.
В настоящее время станции искусственного осеменения пользуются фото- электроколориметрическим методом, основанным не на прямом подсчете спермиев, а на учете степени оптической плотности спермы, т. е. мутности. Этот метод позволяет быстро (2—3 мин) определить концентрацию спермиев в сперме, но так как фотоэлектроколори- метр создан для анализа истинных растворов, а сперма является взвесью и в ней содержится большее или меньшее количество эпителиальных и других клеток, то результат нередко может быть неточным.
Для получения более точных результатов М. П. Рязанский разработал прямой метод подсчета числа спермиев в сперме на скоростном (за 37—40 с) автоматическом счетчике клеток — целлос- копе. С этой целью можно использовать и венгерский прибор «Пикоскель».
Определение количества мертвых спермиев. В. А. Морозов предложил использовать красители, которые окрашивают спермиев только мертвых и с колебательными движениями. Самый простой способ окраски спермы быков следующий. Исследуемая сперма должна иметь концентрацию спермиев 0,2—0,4 млрд/мл, при более высокой концентрации эякулят разбавляют 3%-ным раствором цитрата натрия до указанного показателя. Готовят 1—5%-ный раствор эозина водорастворимого на 3%-ном растворе лимоннокислого натрия. На чистое обезжиренное теплое (35 + 2 °С) предметное стекло наносят каплю спермы, добавляют 2—3 капли краски, подогретой до 30 °С, смешивают 2—4 с и делают три тонких мазка, которые высушивают. В каждом препарате подсчитывают 100— 150 спермиев, отдельно учитывая количество с окрашенными и неокрашенными головками.
Определение содержания патологических форм спермиев и включений спермы у быков проводят в мазках, окрашенных азур-эозином или другими красителями, где подсчитывают 100—200 спермиев и различные включения. Среди нормальных спермиев всегда находится более или менее значительное количество патологических форм. Чаще аномалии выявляются в хвостовой части спермиев, основании головки и шейки. С возрастом к моменту физиологической зрелости производителя количество аномальных спермиев уменьшается. Могут встречаться самые различные патологические формы спермиев: гигантского размера или карликовые, спермии с дву- мя-тремя головками, но общим хвостом, с двумя хвостами, с укороченным хвостом, его деформацией или отсутствием, с цитоплазматической капелькой, слишком большой или маленькой головкой и другие формы. Иногда встречаются спермии, лишенные головки, но способные двигаться (рис. 29).
Л. А. Черномаз отмечает как признак патологических спермиев слабо выраженный перфораторий или его отсутствие. Нарушение структуры перфоратора и оболочки спермия — признак начальных изменений спермиев при их хранении.
Большое количество патологических спермиев свидетельствует о нарушении спермиогенеза, о вредном влиянии патологически измененных секретов придаточных половых желез и мочевых путей или, наконец, указывает на нарушение правил получения спермы и ее хранения во внешней среде от выделения до исследования.
В качестве конкретных причин образования уродливых форм спермиев отмечают: слабо развитые семенники; поражения семенника и придатка (гигантские и карликовые спермии); длительные промежутки между коитусами, обусловливающие старение и распад спермиев в придатке (отдельные головки, изолированные хвосты); половое истощение производителя вследствие большой половой нагрузки или недостаточного кормления (спермии с цито- плазматическими капельками в области шейки, тела и хвоста — незрелые спермии). Чем ближе к головке расположена капелька, тем моложе спермий.
Большое значение в образовании патологических форм спермиев придается нарушению терморегулирующей функции мошонки.
Закручивание хвостов спермиев в сторону происходит при смешивании спермы с гипотоническим раствором (неправильная подготовка разбавителей, попадание воды).
При микроскопическом исследовании спермы выявляются следующие включения: клетки плоского, переходного эпителия, клетки семенных канальцев (зернистые); форменные элементы крови — эритроциты и лейкоциты; гиалиновые шары, круглые или овальные, иногда слоистые и напоминающие зерна крахмала, амилоидные тельца, сильно блестящие — лецитино- вые зернышки, кристаллы спермина и др. Если примесей в сперме мало, это считается нормой. Если примесей много, необходимо выявить их источник и причину.
Предельные количества патологических спермиев показаны в таблице 6. Содержание патологических форм спермиев (1Чп) в процентах, коэффициент (индекс) патологии (Кп) и содержание включений спермы (N6) в процентах вычисляют по формулам
N„=^100, Кп = -2-,
Дъ-^100,
где Я—количество патологических форм спермиев; Н— количество нормальных форм спермиев; В — количество включений спермы.
Значительное количество патологических спермиев следует безусловно расценивать как признак наступающей импотенции.
Дегидрогеназная активность спермы быка определяется скоростью обесцвечивания метиленовой сини в капиллярах или в пробирках (метод Н. П. Шер- гина). Первый вариант получил более широкое распространение в практике. На предметное стекло, подогретое до 30—37 °С, наносят каплю спермы и добавляют теплой пипеткой каплю 0,01%-ного раствора метиленовой сини, подогретого до 30 °С. Капли тщательно перемешивают и набирают смесь в теплую (30—37 °С) стеклянную трубку длиной 5—6 см с внутренним диаметром 0,8—1 мм, чтобы высота столбика была 2—3 см. Заполненную смесью трубочку
1 2 |
7 8 |
/ 2 |
9 9 © 0 © 6° 00
3 ** 5
9 900969 9
3 Ь 5 6
9 /Р Н |
1 2 |
кладут горизонтально на лист белой бумаги в термостат с температурой 37 ± 0,5 °С. Записывают время начала исследования и окончания обесцвечивания метиленовой сини. Дегидрогеназ- ную активность спермы (Да) в условных единицах вычисляют по формуле
Да = Пс/С/10,
где Пс — подвижность спермиев, баллы; /—время обесцвечивания метиленовой сини в опыте, мин; С — концентрация спермиев, млрд/мл; 10 — постоянный коэффициент.
Все исследования спермы проводят при строгом соблюдении действующих стандартов и инструкций по искусственному осеменению сельскохозяйственных животных.
В результате исследования могут быть установлены следующие недостатки:
асперматизм (Азм) — отсутствие спермы;
олигосперматизм (Озм) — малый объем эякулята;
аспермия (А) — отсутствие в сперме спермиев;
олигоспермия (О) — недостаточное число спермиев в эякуляте;
некроспермия (Н) — мертвые спермии;
тератоспермия (Т) — патологические спермии и др.
Производителя можно использовать для естественного или искусственного осеменения, если его сперма отвечает требованиям действующей инструкции по осеменению животных.
Биологическая проба спермы. Решающее значение для оценки спермы имеет определение оплодотворяющей способности спермиев. Установлено, что она может быть выявлена только в отношении определенной группы самок, находящихся при конкретных условиях существования и времени осеменения. Оплодотворение зависит от степени родства самки и производителя, состояния их здоровья, упитанности, качества кормления и др. Поэтому для определения оплодотворяющей способности спермы лучше всего использовать здоровых ремонтных телок. Правильно поставленная биологическая проба спермы на здоровых животных — самый надежный критерий ее оценки. Все другие методы являются только косвенными, т. е. они позволяют лишь условно судить об оплодотворяющей способности спермы. Сперма считается нормальной, если оплодотворяемость от первого осеменения составляет не менее 70—75 %. Быки с пониженной оплодотворяющей способностью спермы дают маложизненное потомство, и их нельзя использовать ни при искусственном, ни при естественном осеменении.
Рис. 29. Патологические формы спермиев быка(по Бретшнейдеру): А — колпачок головки: 1 — нормальный; 2 — широкий; 3 — гранулированный; 4 — косой; 5— маленький; 6— неприкрепленный; 7— уродливый; Б — форма и величина головки: 1—3— нормальная; 4— узкая; 5— грушевидная; 6 — ланцетовидная; 7— лопатовидная; 8— колбовидная; В — основание головки и шейка: / — нормальная; 2— прямая; 3 — суженная; 4— узкая; 5 — широкая; 6— симметричная; 7— несимметричная; 8— с изломом; 9 — с перегибом; 10 — с разломом; 11 — отсутствие головки; У—тело: / — нормальное; 2— короткое; 3— широкое; 4— тонкое; 5 —уродливое; 6 — разрывы; 7— перегибы; 8— осевой тип; 9— расщепленное; Д— хвостик: 1 — капелька на шейке; 2— на теле; 3— на хвостике и 4— при изгибах хвостика; 5 — петлеобразный; 6— в форме завитка; 7— хвостик вокруг головки; 8— рудиментарный; Е— уродливые спермии: / — одноголовый двухвостый; 2— одноголовый треххвостый; 3— одноголовый четыреххвостый; 4—двухголовый двухвостый; 5— двухголовый четыреххвостый |
Наблюдения показали, что даже всестороннее лабораторное исследование спермы иногда не отражает ее качеств. От некоторых жеребцов с прекрасными лабораторными показателями спермы оплодотворяемость кобыл оказывалась низкой, если интервалы между садками были больше 48 ч. Осеменение кобыл через 24—36 ч этими же производителями давало резкое повышение плодовитости. Этот факт X. И. Животков объясняет неодинаковой выживаемостью
спермиев отдельных производителей в половом аппарате матки и предлагает применять у ценных производителей «биологическую пробу», заключающу-
Для разбавления спермы используют специальные среды, создающие следующие преимущества:
получается большой объем спермы, что имеет важное практическое значение для интенсивного использования ценных производителей;
в сперме, смешанной с некоторыми разбавителями, спермии переходят из активного в анабиотическое состояние;
удлиняется срок переживаемое™ спермиев вне организма вследствие замены секретов придаточных половых желез искусственной средой и ослабления концентрации в сперме токсических веществ, бактериостатического действия добавляемых в разбавитель антисептиков и других веществ.
Перед разбавлением эякулята определяют подвижность и концентрацию спермиев. Эти показатели должны удовлетворять требованиям инструкции, поскольку они являются основой для определения степени разбавления, которая выражается отношением, показывающим объем среды, добавляемой на каждый миллилитр эякулята, и имеет определенные пределы у каждого вида производителей (табл. 7). Предельную степень разбавления спермы можно вычислить по формуле
Ср = 1 :(СПэПо-0,01 - Од: :КСппд- 1,2-1),
где Ср — предельная степень разбавления эякулята; С — концентрация спермиев в разбавляемом эякуляте, млрд/мл; Пэ — подвижность спермиев в эякуляте, баллы; По — минимально допустимая подвижность спермиев перед осеменением, баллы; 0,01 — поправочный коэффициент подвижности спермиев; Од — объем дозы разбавленной спермы, мл; КСппд — минимальное количество спермиев с прямолинейным поступательным движением в дозе, млрд; 1,2 — поправочный коэффициент для КСппд.
юся в осеменении кобыл через различные промежутки времени. На основании учета итогов этих осеменений устанавливают индивидуальную нагрузку.
Е СПЕРМЫ
Эякулят разбавляют, добавляя по частям необходимое количество разбавителя и тщательно перемешивая жидкость. Обычно сперму быка разбавляют в 10 (1 : 9)—15 (1: 14) раз. В некоторых странах разбавляют сперму 1 : 20 : 25 : 50. Отдельные специалисты рекомендуют разбавлять сперму быка 1 : 100 и даже 1 :200. Такое различие в степени разбавления объясняется разным подходом к определению количества спермиев, необходимого для оплодотворения. Одни авторы считают, что в дозе для осеменения одной коровы должно быть минимум 10—15 млн живых спермиев, другие — 25—50 млн.
Состав сред меняется в зависимости от вида животных и способа хранения спермы. Разбавляют эякулят не позднее чем через 30 мин после его получения.
Впервые для разбавления спермы И. И. Иванов использовал физиологический раствор хлорида натрия (0,9%-ный). Однако он оказался малопригодным для этой цели, так как его вязкость меньше вязкости спермы, поэтому спермии в ней быстро оседают: рН физиологического раствора колеблется в пределах 5,6—6,2 и даж е ниже, так как дистиллированная вода погло-
7. Минимальные показатели спермы, допускаемой к разбавлению и хранению, и степень ее разбавления
|
щает из воздуха углекислоту. Затем предложили готовить физиологический раствор с учетом видовых особенностей спермы; применялся подщелоченный сахарофизиологический раствор хлорида натрия. Были предложены: ГФО — глюкозофосфатный разбавитель для овец; ГСЛ — глюкозосульфатный разбавитель для лошадей; ГТС —глюкозо- тартратный разбавитель для свиней; ГТКр — глюкозотартратный разбавитель для кроликов; ГТСо — глюкозотартратный разбавитель для собак, желатинированный и другие разбавители.
К. Н. Кржишковский и Г. Н. Павлов (1927) установили важность включения в разбавитель лецитина и желтка куриного яйца для выживаемости спермиев. На основе этого с первой половины XX столетия широкое распространение получили глюкозоцитратно-желточные среды.
В настоящее время для краткосрочного хранения спермы применяют разные среды (табл. 8).
8. Среды для краткосрочного хранения спермы Сперма
хранения, ч * Если нет фруктозы, можно использовать глюкозу в тех же дозах. |
Все компоненты для приготовления разбавителей должны быть химически чистыми, проверенными на токсичность и соответствовать ГОСТу, указанному в инструкции по искусственному осеменению. Компоненты хранят в сухом темном месте в плотно закрытых банках. Биологический контроль обязателен для новой серии каждого препарата, особенно антибиотиков, добавляемых в среду, так как некоторые из них могут оказаться губительными для спермиев. Разбавители необходимо готовить только на дистиллированной воде. В ней нет хлористых соединений, разрушающих оболочку спермиев.
Глюкоза, фруктоза, лактоза, сахароза и гликокол (аминоуксусная кислота) снижают электропроводность раствора, предупреждая агглютинацию спермиев, связанную с потерей ими электрических зарядов. Глюкозу и фруктозу спермии могут использовать как источник энергии.
В сперме быка и барана при хранении начинают образовываться молочная кислота и другие продукты обмена. Для их нейтрализации, задержки набухания коллоидов цитоплазмы, оболочки спер-
миев, уменьшения их проницаемости вводят в состав разбавителей лимоннокислый натрий (цитрат), являющийся естественным буфером спермы (его рН 7,8—8,0). Поскольку в сыворотке спермы жеребца и хряка содержится много солей, то в разбавитель для спермы таких животных лимоннокислый натрий не вводят или добавляют его в очень незначительном количестве.
Один из первых факторов внешней среды, действующих на свежую сперму, — температура. При ее понижении (особенно ниже 18 °С) спермии подвергаются температурному шоку и гибнут. Для ослабления шока в разбавитель вводят желток куриного яйца, содержащий около 7 % неокисленного лецитина. Он одновременно является питательным веществом, предохраняющим расходование липидов цитоплазмы спермиев. Яйца должны быть обязательно свежими, с ярко окрашенным желтком, получены от здоровых кур, которым предоставляют полноценные корма и достаточное движение. В хорошем яйце содержатся полный набор незаменимых аминокислот, углеводы, жироподобные вещества, пигменты, микроэлементы, витамины. Яйца с загрязненной скорлупой негодны. На поверхности скорлупы выявляли до 13 видов микробов и 7 видов плесневых грибов. Поэтому перед использованием яиц скорлупу их необходимо облучать бактерицидными лампами или протирать спиртовыми тампонами.
Зарубежные ученые обнаружили в сперме быка белок семиналплазмин, сила действия которого на микрофлору соответствует пенициллину, стрептомицину или тетрациклину. При разбавлении эякулята концентрация семинал- плазмина снижается и соответственно уменьшается его защитное действие. Для предупреждения отрицательного действия микробов на спермиев в среду добавляют пенициллин, стрептомицин и белый растворимый стрептоцид или смесь из перечисленных препаратов, выпускаемую под названием «спермо- сан-3», в рекомендуемых дозах (см. табл. 8 и 10). Опыты показали, что добавление в среду стрептоцида положительно сказывается на жизнеспособности спермиев, но не приостанавливает рост микробов. Пенициллин задерживает рост микробов, но не повышает оп- лодотворяемости. Стрептомицин, угнетая рост микробов, в больших дозах отрицательно влияет на спермиев.
Имеются работы, свидетельствующие о нецелесообразности введения каких-либо антибиотиков в сперму. Ни антибиотики, ни сульфаниламидные препараты в рекомендуемых дозах не прекращают размножения микроорганизмов, обусловливающих глубокие морфологические изменения спермиев.
Некоторые авторы предлагают вводить в среды для спермы хряков и быков окситоцин, карба- холин и другие препараты для усиления моторики матки и повышения оплодотворяемости самок. Специальные исследования показали, что добавление окситоцина или карбахолина к разбавленной сперме не оказывает никакого эффекта на продвижение спермиев в половых органах свинок, а также на их оплодотворяемость. Окситоцин усиливает перистальтические, а не антиперистальтические сокращения матки, способствующие передвижению спермиев. Нецелесообразно вводить в среду для спермы хряка в качестве загустителя поливиниловый спирт, он снижает эффективность искусственного осеменения.
Среду нужно готовить с учетом того, что ее компоненты делятся на термоустойчивые, которые можно стерилизовать физическими методами (кипячение, автоклавирование), и термочувствительные (желток куриного яйца, глицерин, спермосан), не подвергаемые стерилизации. Сначала растворяют в воде термоустойчивые компоненты и 10 мин стерилизуют в кипящей водяной бане. Остужают до 30—35 °С и добавляют термочувствительные компоненты. Затем среда находится при указанной температуре не более 4 ч в водяной бане или термостате. Остатки неиспользованных сред выбрасывают.
Перед разбавлением среда и сперма должны быть одинаковой температуры.
Дляоценки качества сре- д ы на чистое предметное стекло помещают каплю проверенной на активность спермы и к ней добавляют 2—3 капли среды, пробу накрывают покровным стеклом и исследуют под микроскопом. Понижение активности спермиев — свидетельство непригодности, а отсутствие заметных изменений в сперме служит основанием для использования разбавителя.
Хороший разбавитель для спермы быка, жеребца, хряка и других производителей — свежее молоко. Как показали исследования Н. Н. Михайлова, молочная среда обладает большой буфернос- тью, понижает степень раздражения спермиев, увеличивает вязкость разбавленной спермы и имеет концентрацию водородных ионов (рН), сходную с маточной слизью. Молоко — самая биологически полноценная среда для спермиев, поэтому сперму им можно разбавлять без опасения. Молочный разбавитель повышает переживаемость спермиев, их оплодотворяющую способность, которая при температуре О °С сохраняется до 7 сут. Поэтому оплодотворяемость коров, кобыл при применении молочного разбавителя выше, чем при употреблении желточно-цитратных разбавителей. В качестве разбавителя можно применять и сухое молоко, взятое в количестве 10 г на 100 мл дистиллированной воды.
Из многочисленных сред для разбавления и хранения спермы хряков при температуре 16—20 "С в настоящее время используют глюкозохелатоцитратную и глюкозохелатоцитратносульфатную. Один из основных компонентов этих сред — хелатон (двунатриевая соль эти- лендиаминтетрауксусной кислоты, СшНиСУ^аз^). Н. Т. Плишко установил, что хелатон, снижая обменные процессы в сперме, увеличивает срок переживаемое™ спермиев и предохраняет их акросому и оболочку от разрушения. Он тормозит размножение микробов, а на некоторые из них оказывает бактериоли- тическое действие. Наибольшая переживаемость спермиев хряка отмечается при разбавлении спермы 1: 3. Уменьшение и увеличение степени разбавления снижают переживаемость спермиев.
При осеменении свиней фракционным методом А. В. Квасницкий предложил ряд сред, назначение которых — заполнить полости рогов матки, поэтому их называют заполнителями: глюкозо- солевой (30 г глюкозы и 4,5 г ШС1 на 1 л дистиллированной воды); солевой (9 г ТЧаС1 на 1 л дистиллированной воды); молочный (свежий обрат). Эти заполнители оказывают на слизистую оболочку матки более благоприятное действие, чем желточно-цитратные и другие разбавители.
В Болгарии (Братанов, Иосифов, Стоянов) предложен медовый разбавитель для спермы жеребца, быка и барана. Авторы установили, что 7%-ный водный раствор меда очень благоприятно действует на спермиев. Добавление в разбавители для спермы быка и барана фосфатов и сульфатов улучшает их качество. Авторы не рекомендуют пользоваться медом с горьким вкусом.
Есть много сообщений о применении самых разных разбавителей. Во всех случаях приготовления и использования сред для спермы необходимо строго руководствоваться действующей инструкцией по искусственному осеменению соответствующего вида животных.
ХРАНЕНИЕ СПЕРМЫ
При хранении неразбавленной и разбавленной спермы вне организма изменяется плазма и нарушается акросом- ный аппарат спермиев. Поэтому чем дольше удастся сохранить жизнеспособность спермиев вне организма животного, тем шире можно применять метод искусственного осеменения, так как запасы спермы позволяют без задержки осеменять маток в любое время года, а главное — дают возможность перевозить сперму на различные расстояния и осеменять маток в хозяйствах, расположенных в десятках и даже тысячах километров от станции искусственного осеменения.
Существующие способы хранения спермиев вне организма основаны на их физиологической способности переходить в состояние анабиоза, в котором они находятся, продвигаясь по каналу придатка тестикула. В естественных условиях анабиоз спермиев вызывается повышенным содержанием угольной кислоты (кислотный анабиоз). Следовательно, в соответствующих условиях можно хранить сперму вне организма при плюсовой температуре.
Исследования показали, а практика подтвердила, что температура — надежный регулятор скорости обмена веществ в сперме. Длительность хранения спермиев определяется качеством их анабиоза, который бывает неполным и полным. При неполном анабиозе, когда обмен веществ в спермияхтолько ослабляется в той или иной степени, возможно только краткосрочное их хранение (1 — 3 сут). При полном анабиозе обмен веществ почти прекращается, благодаря чему создается возможность длительного хранения спермиев (на протяжении нескольких лет). Полный анабиоз достигается при замораживании спермы.
Кратковременное хранение спермы при комнатной температуре (16—20 °С). Для хранения спермы хряков широко используют хелатные среды (см. табл. 8). Хелатон (трилон Б) — сокращенное название двунатриевой соли этилендиа- минтетрауксусной кислоты. Это соединение при комнатной температуре инак- тивирует ферменты, подавляя таким образом обмен веществ у спермиев. Действие хелатона снимается, если сперма оказывается подогретой до температуры тела животного и спермии начинают двигаться. Это происходит после введения спермы, разбавленной хелатной средой, в половые органы самки.
Известны также среды с угольной кислотой для хранения спермы быков, баранов и хряков при комнатной температуре, но они не получили широкого распространения.
Кратковременное хранение спермы при температуре тающего льда (2—5 °С). Такая температура пригодна для хранения спермы быка, барана и жеребца. Температура, близкая к 0 °С, значительно удлиняет переживаемость спермиев и замедляет обменные процессы; дыхание и фруктолиз спермиев быка и барана тормозятся в 20—25 раз по сравнению с интенсивностью этих процессов при температуре тела животных (Н. П. Шергин).
Для охлаждения спермы используют холодильник или термосы различной конструкции, в которых температура до 2—5 °С. Применение желточных разбавителей значительно повышает устойчивость спермиев к температурному шоку, но полностью не устраняет его. Поэтому сперму необходимо охлаждать медленно и постепенно. После разбавления сперму быка выдерживают при комнатной температуре (18—20 °С) 20— 30 мин. Затем ампулы, флаконы или пробирки со спермой обертывают небольшим слоем ваты, помещают в полиэтиленовые мешочки и кладут в холодильник или термос со льдом. Мешочки со спермой укладывают так, чтобы они сверху были закрыты кусочками льда, что обеспечивает необходимую температуру (2—5°С). При такой методике хранения сперму быка используют для осеменения коров максимум 3 сут с активностью не ниже 7 баллов, хотя ее жизнеспособность сохраняется более длительное время.