Статья: Физиологические аспекты феромональной регуляции половой функции у животных

Ветеринария

_______________________________________________________________________________

10

_______________________________________________________________________________________

Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.-2009.-№1.

Курская государственная сельскохозяйственная академия

имени профессора И.И. Иванова

Физиологические аспекты феромональной регуляции половой функции у животных

Сеин Олег Борисович,

доктор биологических наук, профессор,

декан факультета ветеринарной медицины,

заведующий кафедрой терапии и акушерства

Сеин Дмитрий Олегович, кандидат биологических наук,

ассистент кафедры терапии и акушерства

Прошло ровно 50 лет с того времени как в научную литературу впервые был введён новый термин «феромоны» (от греч. «phero» - несу; «hormao» - привожу в движение), который предложили немецкий биохимик Р. Карлсон и швейцарский энтомолог М. Люшер (Р. Karlson, М. Lьscher, 1959) [1].

Однако, было бы не верным, если сказать, что до 1959 года исследователи ничего не знали о феромонах. Так, в 1957 году русский эндокринолог Я.Д. Киршенблат предложил термин «телергоны» (от греч. «tele»- далеко, «erqon» - воздействие), что, по-нашему мнению, более правильно отражает биологическую сущность соединений той же функциональной группы [2]. Тем не менее термин «телергоны» не прижился и основоположниками учения о пахучих веществах, участвующих в химической коммуникации животных, считаются Р.Карлсон и М.Люшер.

Так что же собой представляют феромоны? Согласно современным определениям феромоны - это биологически активные вещества, выделяемые животными в окружающую среду и специфически влияющие на поведение, физиологическое и эмоциональное состояние или метаболизм других особей того же вида.

Феромоны у млекопитающих выделяются преимущественно с экскретами: потом, мочой, слюной, секретом сальных и слёзных желез. При этом все феромоны делятся по механизму своего действия на «рилизинг-феромоны» - химические соединения, которые вызывают немедленный поведенческий ответ и «праймер-феромоны», которые действуют медленно. Из всех сельскохозяйственных животных половые феромоны наиболее изучены у свиней. В 1968 году R.L. Patterson выделил из препуциальной железы хряка вещество, обладающее феромональной активностью [3]. Этим соединением оказался стероид андростенон- 5б- андрост- 16 -ен-3-он. Затем был выделен соответствующий кетон - андростенол- 5б-андрост-16-ен-3-ол (D.R. Melrose et al., 1971) [4]. Впоследствии эти стероиды были обнаружены также в моче и слюне хряков.

Экспериментально было установлено, что половые феромоны у хряков синтезируются в семенниках и железах припуция, а затем с кровью разносятся по всему организму. Путём экскреции они проникают в слюнные железы, мочу и в придаточные половые железы самцов. Феромоны также могут депонироваться в жировой клетчатке и внутренних органах. Благодаря запаху половых феромонов мясо и сало хряков, если они не подвергались кастрации, практически непригодно к употреблению.

Установлено, что половые феромоны синтезируются не только в организме животных, но и в растениях. Если растереть пальцами листок сельдерея или пастернака, то можно ощутить неприятный запах хряка. Оказывается феромональные стероиды, вырабатываемые в семенниках хряка, содержатся и в этих растениях.

В течение 20 лет на кафедре терапии и акушерства Курской ГСХА проводятся исследования по изучению половых феромонов у сельскохозяйственных животных. За этот период были изучены особенности феромональной активности у самцов крупного рогатого скота, свиней, овец и лошадей. феромон сельскохозяйственный ольфактометр хряк

При исследовании половых феромонов мы столкнулись со сложностью их определения в тех или иных биологических субстратах. Это связано с тем, что половые феромоны с химической точки зрения являются не отдельным веществом, а представляют собой, образно говоря, «букет» различных веществ самой разнообразной химической структуры.

Разделить этот «букет» на составляющие не всегда удаётся, даже при использовании современных масс-спектрометрических и хроматографических методов. Подтверждением вышеуказанного являются результаты эксперимента, проведённого нами. Как уже отмечалось, основой половых феромонов у хряков являются стероиды андростенон и андростенол, нами были инактивированы эти стероиды, содержащиеся в моче хряков. Тем не менее, моча всё равно обладала феромональной активностью.

Учитывая это, мы использовали для определения содержания половых феромонов метод биологического тестирования, который основан на учёте поведенческих реакций у свиноматок при обнюхивании исследуемых субстратов. Для более полного восприятия свиноматками половых феромонов использовали специальный ольфактометр, разработанной нами конструкции.

Ольфактометр представляет собой устройство (рисунки 1;2), состоящее из основания с расположенными на нём тремя полыми цилиндрами, закрытыми крышками с отверстиями. Внутри каждого цилиндра находится поперечная перфорированная перегородка, к которой снизу подводится воздуховодная трубка, соединённая через воздуховодную магистраль с компрессором.

Ольфактометр имеет две вертикальные стойки для закрепления электролампочки и радиодинамика, через которые подаётся дополнительный раздражитель в виде одновременного (2-3 сек) светового и звукового (воспроизведение магнитофонной записи звуков, издаваемых взрослым хряком) сигнала. Регулируется работа ольфактометра через пульт управления.

Перед использованием ольфактометра на перфорированную перегородку одного из цилиндров помещали ватно-марлевый тампон, обработанный испытуемым субстратом, в другие цилиндры помещали контрольные тампоны, пропитанные дистиллированной водой, отваром комбикорма или этиловым спиртом.

Затем с помощью компрессора в воздуховодную трубку подавали воздух с расходом 0,5 мл/сек. Воздух, проходя через ватно-марлевые тампоны и увлекая за собой запахи веществ, которыми они обработаны, через отверстия в крышках выходил за пределы цилиндров. Для проведения биотеста ольфактометр устанавливали в помещении, свободном от посторонних запахов и не имеющем движения воздуха. Затем в это помещение загоняли свиноматку и наблюдали за её поведенческими реакциями, которые оценивали по 4-балльной системе. С помощью ольфактометра было установлено, что половые феромоны у самцов содержатся в моче, эякуляте, в смывах из препуциального мешка, в тканях семенников и стенке мочевого пузыря. При этом у хряков феромоны содержатся также в слюне, а у баранов в жиропоте.

Результаты наших исследований показали, что у самцов прослеживается определённая зависимость содержания половых феромонов от возраста. Например, у хряков присутствие половых феромонов в тканях семенников и моче отмечается уже в 2-3-месячном возрасте, но их уровень весьма низкий. К 5-месячному возрасту, то есть с приближением половой зрелости самцов, содержание феромонов в тканях и экскретах постепенно повышается. Однако стабилизация выработки половых феромонов у хряков наступает только в возрасте 10-11 месяцев.

Становление аттрактатной активности половых феромонов у быков завершается в 17-18 месяцев, у баранов - в 10-11, у жеребцов - в 2-летнем возрасте. При этом активность половых феромонов у самцов в определённой степени зависит и от породы животных.

Отмечено, что при исследовании материала, полученного от диких кабанов, аттрактантная активность половых феромонов, содержащихся в субстратах из семенников и мочи, была выше (в тканях семенников 85,5±3,2%, в моче - 98,0±2,5%), чем у хряков домашних пород (73,0±2,3% и 87,5±2,0%).

Аттрактантная активность половых феромонов также зависит от условий содержания самцов. Результаты проведённых нами опытов свидетельствуют, что активность феромонов, содержащихся в моче, была наиболее высокой у хряков (98,5±3,7%) и баранов (80,9±2,2%), контактировавших в течение 24 часов соответственно со свиноматками и овцематками.

Наименьшая активность феромонов регистрировалась у хряков (63,5±2,8%) и баранов (50,0±3,0%), содержащихся в группах совместно с другими самцами - производителями.

Рисунок 1 - Схема ольфактометра для определения биологической активности половых феромонов хряка

1-основание ольфактометра; 2-цилиндр; 3-крышка; 4-перфорированная перегородка; 5-воздуховодная трубка; 6-воздуховодная магистраль; 7-компрессор; 8-стойка; 9-электролампочка; 10-радиодинамик; 11-магнитофон; 12-ватно-марлевый тампон; 13-пульт управления

Рисунок 2 - Определение биологической активности половых феромонов хряка с использованием ольфактометра

Нами было установлено, что аттрактантная активность половых феромонов, содержащихся в моче быков, хряков, баранов и жеребцов, зависит от гормональной активности семенников. Экспериментально было подтверждено, что показатели активности феромонов имеют тесную положительную корреляционную связь (r=0,70-0,79) с содержанием тестостерона в крови самцов. Результаты исследований показали, что у самцов с высокой концентрацией тестостерона в крови регистрировалась и высокая аттрактантная активность половых феромонов в моче. Наоборот, низкий уровень тестостерона в крови самцов сопровождался более низкой активностью феромонов.

В настоящее время получены синтетические аналоги половых феромонов хряка. Это такие препараты, как «Суидор» (производство Германия) и отечественный препарат «СтО-1», которые применяются в свиноводстве. Однако эти синтетические препараты содержат только два стероида - андростенон и андростенол.

Учитывая это, мы разработали несколько технологических процессов получения препаратов натуральных половых феромонов из тканей семенников и экскретов самцов сельскохозяйственных животных (НФ, НФ-1; НФ-2; НФ-3, НФН), а также из растительного сырья, содержащего стероиды, обладающие феромональной активностью (НФ-4). Эти препараты прошли научно-производственные испытания, и на них, а также способы их применения, были получены патенты на изобретения (№2034521, №2041738, №2159597, №2195108).

Преимущество изготовленных нами препаратов по сравнению с синтетическими аналогами заключается в том, что они содержат все компоненты, свойственные для натуральных половых феромонов самцов. При этом, если искусственные половое феромоны дефицитны и имеют большую стоимость, то для изготовления натуральных половых феромонов по разработанной нами технологии не требуется дорогостоящего оборудования и квалифицированного обеспечения. Исходное же сырьё можно получить при убое самцов в условиях мясокомбината или на убойных площадках. Проведённые научно-производственные опыты показали, что изготовленные нами препараты половых феромонов оказывают такое же биологическое действие на половую функцию самок, как и самцы - пробники. После стимуляции самок препаратами у них повышается в крови содержание лютеинизирующего гормона, усиливается сократительная активность матки.

В свою очередь, было установлено, что стимуляция ремонтных свинок препаратом НФ-4 позволила сократить период полового созревания на 10-15 суток по сравнению с животными, которые не подвергались подобной обработке. Препарат также положительно влияет на рост и развитие репродуктивных органов. Достоверные различия отмечались и со стороны гистологических показателей. Так, у свинок, подвергавшихся стимуляции феромонами, был хорошо развит эндометрий, в его толще содержалось больше маточных желёз, чем у животных контрольной группы.

Таблица 1 - Гистологическая структура репродуктивных органов свинок, обработанных препаратом НФ-4 и имевших контакт с хряком-пробником

Примечание: *-при Р<0,05, по сравнению с контролем

В ходе проведённых исследований было установлено, что у ремонтных свинок, отмечены более высокие воспроизводительные возможности, чем у контрольных животных (таблица 2).

Таблица 2 - Воспроизводительные и продуктивные качества свинок, обработанных препаратом НФ-4 и имевших контакт с хряком-пробником