Вплив надшвидкого заморожування ооцитів корів на їх подальший розвиток in vitro

Особливості використання різних концентрацій гліцерину і пропандіолу у вітрифікаційному розчині при заморожуванні ооцит-кумулюсних комплексів корів. Порівняння ефективності використання ооцитів корів з різним типом кумулюса для їх кріоконсервування.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 25.09.2015
Размер файла 188,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ БІОЛОГІЇ ТВАРИН УААН

УДК 636.2:591.453.5

ВПЛИВ НАДШВИДКОГО ЗАМОРОЖУВАННЯ ООЦИТІВ КОРІВ НА ЇХ ПОДАЛЬШИЙ РОЗВИТОК IN VITRO

03.00.20 - біотехнологія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ТРОЦЬКИЙ Петро Анатолійович

Львів 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті розведення і генетики тварин Української академії аграрних наук.

Науковий керівник - кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Гузеватий Олег Євгенович, Українська академія аграрних наук, завідувач сектора агробіотехнології.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Шаловило Степан Григорович, Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнології імені С. З. Ґжицького Міністерства аграрної політики України, завідувач кафедри технології виробництва молока і яловичини;

доктор сільськогосподарських наук, професор Шеремета Віктор Іванович, Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України, професор кафедри розведення та генетики тварин імені М. А. Кравченка.

Захист дисертації відбудеться “25” листопада 2008 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01 Інституту біології тварин УААН за адресою: вул. В. Стуса, 38, м. Львів, 79034

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту біології тварин УААН України (вул. В. Стуса, 38, м. Львів, 79034)

Автореферат розісланий “23” жовтня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О. І. Віщур

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Досягнення в галузі біології розмноження сільськогосподарських тварин, досягнуті при застосуванні біотехнологічних методів, значно розширили можливості регулювання відтворювальної функції тварин, зберігання та практичного використання репродуктивних клітин та ембріонів з урахуванням потреб народного господарства. Зокрема, вченими, в тому числі й вітчизняними, розроблено і впроваджено у виробництво метод трансплантації ембріонів великої рогатої худоби (Яблонський В. А., 1988, 2005; Эрнст Л. К., Сергеев Н. И., 1989; Mapletoft R. J., 1994; Бугров О. Д. зі співавт., 1995, 1999; Шаловило С. Г., 1996; Шеремета В. І., 1999, 2005; Hasler J. F., 2006; Виноградов В. Н., 2007; Смолянінов Б. В., Кротких М. О., 2008). Інтенсивно розвиваються методи культивування і запліднення in vitro (Кузьмина Т. И., 1993; Гузеватий О. Є., Безуглий М. Д., 1995; Лобачова І. В., 1997; Hendriksen P. S. M. et al., 2004), клонування зародків (Foote R. H., Yand X., 1992; Безуглий М. Д. зі співавт., 2000; Galli C. et al., 2003; Betteridge K. J., 2006; Campbell K. H. S. et al., 2007), визначення їхньої статі (Hochman D. et al., 1994; Gardon J. C. et al., 2004; Wilson R. D. et al., 2006), отримання химерних та партеногенетичних ембріонів (Кузнецов В. Е., Елизарова И. Б., 1992; Callesen H. et al., 1998; Мадіч А. В., 2004), трансгенних зародків (Prather R. S. et al., 2003; Robl J. M. et al., 2007).

Застосування методу тривалого зберігання кріоконсервованих ооцитів сільськогосподарських тварин, особливо великої рогатої худоби, дасть змогу не тільки значно знизити витрати на отримання ембріонів, а й сприятиме розв'язанню цілої низки наукових проблем, зокрема в галузі клітинної та генної інженерії (Niemann H., 1991; Гузеватий О. Є. зі співавт., 1993, 2000; Arav A., 1994; Протасов Б. И. зі співавт., 1994; Papis K. et al., 2000; Seidel G. E. Jr., 2006; Gardner D. K. et al., 2007).

В пошуках способів зменшення кріопошкодження ооцит-кумулюсних комплексів корів використовуються різні методичні прийоми, які безпосередньо впливають на кріорезистентність гамет, зокрема враховуються швидкість заморожування, склад кріозахисного середовища, стадії мейотичного дозрівання ооцитів тощо. Дослідження проблеми кріопошкодження і кріозахисту репродуктивних клітин та ембріонів нині спрямовані на спрощення відповідної техніки, скорочення часу заморожування й розморожування біооб'єктів (Massip A., 2003; Горбунов Л. В., Бучацкий Л. П., 2005; Vajta G., Kuwayama M., 2006).

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконувалась у Інституті розведення і генетики тварин Української академії аграрних наук як складова наукових тем: "Розробити методи культивування ооцитів сільськогосподарських тварин, умови для заморожування ооцитів корів і створити ооцито- та ембріобанк великої рогатої худоби" (номер державної реєстрації 0196U016325), "Розробити методики отримання in vitro ембріонів сільськогосподарських тварин з використанням деконсервованих ооцит-кумулюсних комплексів корів та свиноматок" (номер державної реєстрації 0101U003121). Автор є виконавцем підрозділів "Розробити умови для заморожування ооцитів корів і створити ооцито- та ембріобанк великої рогатої худоби" та "Використання деконсервованих ооцит-кумулюсних комплексів корів для отримання in vitro ембріонів великої рогатої худоби".

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження була розробка технологічних умов надшвидкого заморожування ооцит-кумулюсних комплексів корів та оцінка життєздатності і подальшого розвитку деконсервованих гамет в умовах in vitro. Для досягнення поставленої мети вирішувались такі завдання:

– вивчити особливості використання різних концентрацій гліцерину і пропандіолу у вітрифікаційному розчині при заморожуванні ооцит-кумулюсних комплексів корів;

– визначити ефективність різних способів виведення кріопротекторів з ооцитів корів після розморожування;

– з'ясувати вплив попереднього культивування гамет корів поза організмом перед заморожуванням за умов різної чисельності гамет в поживному середовищі на їх розвиток in vitro після розморожування;

– порівняти ефективність використання ооцитів корів з різним типом кумулюса для їх кріоконсервування;

– визначити і порівняти життєздатність деконсервованих ооцитів корів, заморожених на різних стадіях мейозу;

– вивчити вплив діаметра пайєт на ефективність кріоконсервування ооцит-кумулюсних комплексів корів;

– оцінити повноцінність дозрівання поза організмом заморожено-розморожених яйцеклітин корів шляхом їх запліднення in vitro;

– дослідити застосування різних культуральних систем для подальшого розвитку в умовах in vitro ембріонів великої рогатої худоби, отриманих з деконсервованих ооцитів.

Об'єкт дослідження: процеси кріоконсервування, оо- та ембріогенез in vitro. ооцит корова заморожування кумулюс

Предмет дослідження: ядерне і цитоплазматичне дозрівання поза організмом деконсервованих ооцитів корів, розвиток зигот великої рогатої худоби після запліднення in vitro деконсервованих і дозрілих поза організмом гамет корів.

Методи досліджень: біотехнологічні (отримання ооцитів корів, їх дозрівання поза організмом, капацитація сперматозоїдів бугая, запліднення in vitro яйцеклітин, культивування поза організмом зигот і ембріонів великої рогатої худоби), кріобіологічні (обробка ооцит-кумулюсних комплексів еквілібраційним та вітрифікаційним розчинами кріопротекторів, заморожування-розморожування гамет корів, виведення з них кріопротекторів), морфологічні (оцінка яєчників, фолікулів, жовтих тіл, ооцитів, яйцеклітин та ембріонів за морфологічними показниками) та цитогенетичні (аналіз хромосомного апарату ооцитів, яйцеклітин, зигот і ембріонів) методи, а також методи статистичної обробки даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблено та апробовано методи отримання, цитоморфологічної оцінки, кріоконсервування, культивування і запліднення in vitro деконсервованих і дозрілих поза організмом гамет корів та отримання з них ембріонів великої рогатої худоби. Встановлено різну чутливість ооцитів корів до низьких температур залежно від стадії їх мейотичного дозрівання. Визначено ефективність різних способів виведення кріопротекторів після розморожування ооцитів корів, застосування пайєт різного діаметра і різних концентрацій кріопротекторів у загальному об'ємі вітрифікаційного розчину при кріоконсервуванні ооцитів. Доведено, що найбільш придатними для заморожування є гамети корів з щільним багатошаровим кумулюсом. Подальший розвиток in vitro ембріонів, отриманих з деконсервованих ооцитів, має проводитись на моношарі клітин кумулюса або гранульози.

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення результатів полягає у застосуванні надшвидкого заморожування гамет корів, що дає можливість значно скоротити процес кріоконсервування порівняно з часом програмного заморожування, підвищити його ефективність, зменшити трудомісткість заморожування без використання для цього дорогої і складної апаратури. Цінність одержаних експериментальних даних полягає в поглиблені знань з кріобіології репродуктивних клітин, можуть бути використані в біотехнологічних центрах і наукових лабораторіях, які займаються розробкою і впровадженням методів кріоконсервування гамет та ембріонів ссавців, а також у навчальних процесах, лекціях з біотехнології, генетики, кріобіології, біології розвитку та відтворення сільськогосподарських тварин.

Особистий внесок здобувача. Аналіз літератури, експериментальні дослідження, їх біометрична обробка, аналіз і узагальнення отриманих результатів, підготовка пропозицій виробництву виконані автором особисто. Вибір напрямку досліджень, опрацювання методики проведені разом з науковим керівником. Із результатів спільно проведених досліджень використано ті дані які належать дисертанту.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися та обговорювалися на засіданнях вченої ради, лабораторії генофонду порід сільськогосподарських тварин, лабораторії технології кріоконсервації гамет, лабораторії клітинної інженерії, а також на аспірантських сесіях (1996-1998 рр.) Інституту розведення і генетики тварин УААН, на міжнародних науково-практичних конференціях "Біотехнологічні, селекційні та організаційні методи відтворення, зберігання і використання генофонду тварин" (Київ, 1997), "Интенсификация производства продукции животноводства в республике Беларусь" (Жодино, 1998), "Творческое развитие научного наследия академика М. Ф. Иванова" (Аскания-Нова, 1998), "Актуальные проблемы биологии в животноводстве" (Боровск, 2000), "Проблеми виробництва екологічно чистої сільськогосподарської продукції на межі 3-го тисячоліття" (Житомир, 2000), "Теоретичні основи і практичне використання методу штучного осіменіння та кріоконсервації гамет в селекції тварин" (Київ, 2001), "Нове в селекції, генетиці та біотехнології тварин” (Київ, 2002), "Виробництво продукції тваринництва в Україні: селекція, технологія, ветеринарна безпека та економіка" (Суми, 2003), "Наукові основи сучасних технологій виробництва продукції тваринництва" (Харків, 2003), "Стан і перспективи розвитку біотехнології відтворення тварин" (Харків, 2005), "Актуальные проблемы интенсификации производства продукции животноводства" (Жодино, 2005), "Трансплантація ембріонів як інструмент селекції в новому тисячолітті" (Київ, 2006), "Гіпобіоз - фундаментальні та прикладні аспекти" (Київ, 2007), "Наукове забезпечення інноваційного розвитку аграрного виробництва в Карпатському регіоні" (Чернівці, 2007), "Актуальные проблемы биологии воспроизводства животных" (Дубровицы - Быково, 2007). Крім того, матеріали дисертації розглядалися на конференціях молодих учених "Региональная конференция молодых ученых и специалистов" (Оренбург, 1997), Конференції молодих вчених та аспірантів (Чубинське, 2003; 2004; 2005), "Холод в биологии и медицине" (Харьков, 2005).

Публікації. За матеріалами досліджень, наведених у дисертації, опубліковано 23 друковані праці, в тому числі 10 статей у фахових наукових виданнях, які рекомендовані ВАК України, 3 - у віснику, 1 - у журналі, 3 - у бюлетені 3 - у збірнику.

Структура та об`єм дисертації. Дисертація викладена на 155 сторінках друкованого тексту, складається із вступу, огляду літератури, матеріалу і методики досліджень, результатів досліджень та їх обговорення, висновків, практичних пропозицій, містить 20 таблиць (11 сторінок) і 24 рисунки (12 сторінок). Список використаних джерел складається з 296 найменувань, із них - 144 латиною.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Огляд літератури. Складається з чотирьох підрозділів, у яких наведено дані літератури стосовно існуючих методів кріоконсервування гамет і ембріонів тварин, використання сучасних біотехнологічних методів кріоконсервування для створення кріобанків гамет і ембріонів, особливості використання кріопротекторів при заморожуванні ооцитів і ембріонів та додаткових методів зберігання гамет.

Загальна методика та основні методи дослідження. Об'єктом експериментальних досліджень були ооцит-кумулюсні комплекси (ОКК), отримані з яєчників клінічно здорових корів і телиць. Загальна схема досліджень наведена на рис. 1. Яєчники доставлялися в лабораторію з Київського м'ясокомбінату не пізніше як через 1,5-2 години після забою тварин у термосі зі стерильним фізіологічним розчином (0,9 % NaCl) та антибіотиками (100 од/мл пеніциліну і 100 мкг/мл стрептоміцину) при температурі +32 - +38єС. У лабораторії яєчники двічі промивали свіжоприготовленим фізіологічним розчином. Ооцити отримували, надрізаючи лезом видимі антральні фолікули, вимивали середовищем Дюльбекко ("Serva") з 1 од/мл гепарину ("Biochemi") і 40 од/мл гентаміцину ("Reanal"), виловлювали пастерівською піпеткою та оцінювали за морфологічними ознаками під контролем мікроскопа МБС-9. Для заморожування і культивування використовували ооцити з гомогенною тонкозернистою ооплазмою, неушкодженою прозорою оболонкою, щільним або частково розпушеним кумулюсом. Перед заморожуванням гамети корів протягом 10 хв. обробляли еквілібраційним розчином (10 %-ний гліцерин ("Sigma") + 20 %-ний пропандіол ("Sigma"), потім на 30 сек. переносили у вітрифікаційний розчин (25 %-ний гліцерин + 25 %-ний пропандіол), вміщували у пластикові пайєти і занурювали у рідкий азот. Після розморожування гамет виведення кріопротекторів з них проводили шляхом перенесення їх на 10 хв. у розчин 1,0 М сахарози ("Sigma"). Потім гамети тричі відмивали середовищем М-199 ("Sigma"), оцінювали за морфологічними ознаками і переносили в середовище 199 для культивування.

Ооцит-кумулюсні комплекси корів культивували в чотирилункових планшетах ("Costаr") протягом 27 год. при температурі 38,5єС та 5 %-ному вмісті CO2 в повітрі у краплях середовища 199 з 10 %-ною попередньо інактивованою (+56°С, 30 хв.) фетальною сироваткою корів, 2,5 мкг/мл ФСГ ("Schering corporation"), 1,0 мкг/мл естрадіолу ("Serva"), 2,5 МОд/мл лютеїнізуючого гормона ("Serva"), 2,0 мМ натрію пірувату ("Sigma"), 2,92 мМ кальцію лактату ("Sigma"), 40 мкг/мл гентаміцину.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Загальна схема досліджень

Після дозрівання поза організмом нативні та деконсервовані яйцеклітини підлягали заплідненню in vitro. Для запліднення in vitro яйцеклітин корів використовували заморожену сперму бугая "Матадор-109" із спермобанку Інституту розведення і генетики тварин УААН. Капацитацію сперматозоїдів здійснювали гепарином (100 од/мл) за методикою Parrish J. J. et al. (1988). Спільне інкубування яйцеклітин і сперматозоїдів проводили в термостаті при температурі 38,5єС та 5 %-ному вмісті CO2 в повітрі, у краплях середовища Fert.-TALP. Після 12-18 годинного спільного інкубування яйцеклітини і зиготи відмивали 3-5 разів культуральним середовищем для розвитку ембріонів та переносили в краплі цього ж середовища для подальшого культивування.

На різних етапах культивування ооцити та ембріони підлягали морфологічному і цитогенетичному аналізу. Цитогенетичні препарати готували за методом Tarcowski A. K. (1966) або Ushijima M. et al. (1988), забарвлювали 10 %-ним розчином Гімза ("Fluka") та досліджували під мікроскопом.

Отримані результати статистично обробляли за Плохінським Н. А. (1969) і Лакіним Г. Ф. (1990) з використанням критерію Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ АНАЛІЗ

Вплив різних концентрацій гліцерину і пропандіолу у вітрифікаційному розчині на заморожування ооцит-кумулюсних комплексів корів. Для кріоконсервування гамет і ембріонів сільськогосподарських тварин використовується широкий спектр кріопротекторів, з яких найбільш поширеними є гліцерин і пропандіол. У табл. 1 наведено результати експериментальних досліджень впливу різних концентрацій гліцерину і пропандіолу у вітрифікаційному розчині при кріоконсервуванні гамет корів.

Таблиця 1

Результати заморожування ооцит-кумулюсних комплексів корів з використанням різних концентрацій гліцерину і пропандіолу у вітрифікаційному розчині

Показники

Варіанти досліду

К

A

Б

В

Г

Д

Склад кріопротекторів у вітрифікаційному розчині

-

15 %Г+

15 %Пд

20 %Г+

20 %Пд

25 %Г+

25 %Пд

30 %Г+

30 %Пд

35 %Г+

35 %Пд

Кількість прокуль-тивованих ОКК

51

78

67

73

63

54

Кількість ооцитів

на стадії метафази-2

n

35

-

7

38

31

25

%

68,6a ±6,5

-

10,4с ±3,7

52,1b ±5,8

49,2b ±6,3

46,3b ±6,8

на інших стадіях мейозу

n

8

8

7

15

15

13

%

15,7 ±5,1

10,3 ±3,4

10,5 ±3,7

20,5 ±4,7

23,8 ±5,4

24,1 ±5,8

з хромо-сомними порушен-нями

n

8

70

53

20

17

16

%

15,7e ±5,1

89,7d ±3,4

79,1d ±5,0

27,4e ±5,2

27,0e ±5,6

29,6e ±6,2

a: b - p< 0,05; a: c, b: c, e: d - p< 0,001.

Примітки: 1) В цій та інших таблицях і рисунках різні суперскрипти вказують на вірогідну різницю між показниками.

2) Г - гліцерин, Пд - пропандіол.

3) В цій та інших таблицях і рисунках А, Б, В, Г, Д - дослідні групи, в яких заморожували ооцити, К - контрольна група (без заморожування).

Аналіз результатів свідчить, що у варіатах В, Г і Д немає вірогідної різниці між такими показниками, як кількість дозрілих поза організмом ооцитів корів після розморожування до метафази-2 мейозу (відповідно 52,1; 49,2 і 46,3 %), а також гамет з хромосомними порушеннями (відповідно 27,4; 27,0 і 29,6 %). Зниження концентрації кріопротекторів гліцерину і пропандіолу до 40 і 30 % (варіанти Б і А) у загальному об`ємі вітрифікаційного розчину зумовлювало значне збільшення (відповідно з 79,1 до 89,7 %) кількості ооцитів корів з порушеннями хромосомного апарату. У контрольній групі - К (без заморожування) 68,6 % клітин після 27 год. культивування досягали метафази-2 мейозу, і лише у 15,7 % гамет, виявлені порушення хромосомного апарату.

Ефективність різних способів виведення кріопротекторів після розморожування гамет корів. Проводили порівняльне вивчення життєздатності і подальшого мейотичного дозрівання гамет поза організмом, для чого кріопротектори після розморожування гамет виводили різними способами (рис. 2).

a: b, b: c, f: e -- p < 0,05; a: c, d: e -- p < 0,01

Рис. 2 Вплив різних способів виведення кріопротекторів на життєздатність і дозрівання деконсервованих ооцит-кумулюсних комплексів корів

Так, у дослідних групах А, Б, В для виведення кріопротекторів використовували одноступеневий спосіб із застосуванням відповідно 0,5; 0,75 і 1,0 М розчину сахарози, у дослідних групах Г, Д, Е - відповідно 2, 4 та 10- ступеневі способи. Результати досліджень показали, що багатоступеневий спосіб виведення за допомогою розчину сахарози ефективніший порівняно з варіантами (з використанням 1,0 М; 0,75 М; 0,5 М сахарози) із застосуванням одноступеневого способу, про що свідчать показники дозрівання поза організмом деконсервованих гамет до метафази-2 мейозу (55,7; 60,6 і 67,6 % проти 48,2; 53,3 і 51,7 %) і порушення хромосомного матеріалу після культивування (27,9; 25,8 і 22,1 % проти 37,0; 30,0 і 32,8 %).

Вплив різного діаметра пайєт на життєздатність гамет при кріоконсервуванні ооцит-кумулюсних комплексів корів. Зі зміною діаметра пайєти змінюється й швидкість заморожування-відтавання всередині пайєти, що в свою чергу, звичайно, впливає на ефективність кріоконсервування. У табл. 2 наведено результати досліджень з вивчення впливу діаметра пайєти при заморожуванні гамет на їх життєздатність і подальший розвиток в умовах in vitro після розморожування.

Таблиця 2

Вплив різного діаметра пайєт на життєздатність гамет при кріоконсервуванні ооцит-кумулюсних комплексів корів

Варі-анти дос-ліду

Кіль-кість замо-роже-них ОКК

Кількість ОКК, при-датних для культивуван-ня після розморо-жування

Кліь-кість про-куль-тиво-ваних ОКК

Кількість ооцитів

на стадії метафази-2

на інших стадіях мейозу

з хромо-сомними порушен-нями

n

%

n

%

n

%

n

%

K

-

-

-

94

73

77,7c ±4,3

11

11,7 ±3,3

10

10,6d ±3,2

A

103

97

94,2 ±2,3

97

57

58,8b ±5,0

16

16,5 ±3,8

24

24,7e ±4,4

Б

97

91

93,8 ±2,4

91

47

51,6ba ±5,2

15

16,5 ±3,9

29

31,9ef ±4,9

В

107

102

95,3 ±2,0

102

44

43,1a ±4,9

20

19,6 ±3,9

38

37,3f ±4,8

a: b; e: f - p <0,05; b: c; d: e - p <0,01; a: c; d: f - p <0,001

В дослідженні використовували модифіковані нами пайєти різного діаметра, а саме: варіант А - 0,5 мм, варіант Б - 1,0 мм, варіант В - 2,0 мм.

Виявлено, що ефективність кріоконсервування ооцит-кумулюсних комплексів при використанні пайєт різного діаметра неоднакова. Так, в міру зменшення діаметра пайєт (В - А) показник кількості дозрілих поза організмом до метафази-2 мейозу деконсервованих гамет збільшується (з 43,1 до 58,8 %) і зменшується (з 37,3 до 24,7 %) показник кількості гамет з хромосомними порушеннями. У контрольній групі - К аналогічні показники становили відповідно 77,7 та 10,6 %.

Вплив кількості культивуємих ооцит-кумулюсних комплексів корів в мікрооб'ємі культурального середовища, перед заморожуванням, на їх подальший розвиток після розморожування. Ефективність культивування поза організмом гамет корів залежить від багатьох чинників. Зокрема, використовуються не тільки різні культуральні середовища, їх об'єми, але й різні варіанти кількісного групування клітин, що в них культивуються.

Так, у двох серіях проведених нами досліджень перед заморожуванням протягом 15 (серія 1) та 24 (серія 2) годин у групі А ооцит-кумулюсні комплекси корів були попередньо індивідуально культивовані в краплі культурального середовища об'ємом 200 мкл, у групі Б культивували по 3, в групі В - по 5, в групі Г - по 10, в групі Д - по 20 і в групі Е - по 30 клітин. Як показали дослідження у варіантах Г і Д деконсервовані ооцити виявились більш перспективними для подальшого розвитку в умовах in vitro ніж при інших варіантах співвідношення кількості гамет корів і мікрооб'єму культурального середовища. Показник кількості яйцеклітин на метафазі-2 мейозу в цих групах на 4,6 - 22,4 %, (p< 0,05) перевищував аналогічний показник інших експериментальних груп.

Ефективність кріоконсервування ооцитів корів з різним типом кумулюса. Гетерогенність популяції гамет корів, отриманих з антральних фолікулів, позначається на особливостях структурованості ооплазми, наявності або відсутності клітин кумулюса (яйценосного пагорбка), їх оптичній щільності і, безумовно, обумовлює їх різну здатність до подальшого розвитку in vitro.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На рис. 3 показано як розподіляються ооцити корів з гомогенною, тонкозернистою ооплазмою та неушкодженою прозорою оболонкою залежно від типу кумулюса, що їх оточує. Так, частка придатних для культивування ооцитів з щільним багатошаровим кумулюсом із загальної популяції ооцит-кумулюсних комплексів корів, отриманих з 25 яєчників шляхом надрізу видимих антральних фолікулів, становила 19,5 %, кількість ооцитів, отриманих з одного яєчника, становила від 2 до 12 (в середньому 5,8 ± 2,2 ОКК на яєчник), кількість ооцитів з частково розпушеним кумулюсом дорівнювала 32,6 %, з одного яєчника отримували від 5 до 16 гамет (в середньому 9,6 ± 1,9 ОКК на яєчник), а частка ооцитів з декількома шарами щільного кумулюса становила 47,9 %, з одного яєчника отримували від 6 до 23 (в середньому 14 ± 2,9 ОКК на яєчник).

Результати експериментів заморожування гамет з різним кумулюсом наведені в табл. 3. Встановлено, що найбільш придатними для заморожування є ооцити корів із щільним багатошаровим кумулюсом. У них порівняно з ооцитами в інших варіантах досліду, збільшується (p< 0,05) показник дозрівання ооцитів до метафази-2 мейозу після заморожування-розморожування і 27-годинного культивування (55,3 % проти 45,3 і 43,9 %) та зменшується показник клітин з хромосомними порушеннями (25,6 % проти 30,2 і 35,1 %).

Таблиця 3

Результати кріоконсервування ооцитів корів з різними типами кумулюса

Варі-анти дос-ліду

Кіль-кість замо-роже-них ОКК

Кількість ОКК, при-датних для культивуван-ня після роз-морожування

Кіль-кість про-куль-тиво-ваних ОКК

Кількість ооцитів

на стадії

метафази-2

на інших стадіях мейозу

з хромо-сомними порушен-нями

n

%

n

%

n

%

n

%

Ка

-

-

-

50

39

78,0d ±5,9

6

12,0 ±4,6

5

10,0e ±4,2

А

50

47

94,0 ±3,4

47

26

55,3c ±7,3

9

19,1 ±5,7

12

25,6f ±6,4

Кб

-

-

-

60

44

73,3b ±5,7

6

10,0 ±3,9

10

16,7g ±4,8

Б

60

53

88,3 ±4,1

53

24

45,3a ±6,8

13

24,5 ±5,9

16

30,2h ±6,3

Кв

-

-

-

70

48

68,6b ±5,5

9

12,8 ±4,0

13

18,6g ±4,6

В

70

57

81,4 ±4,6

57

25

43,9a ±6,7

12

21,0 ±5,4

20

35,1h ±6,3

a: c, с: d, e: f -- p< 0,05; a: b, g: h -- p< 0,01

Примітки: Ка - контроль, ооцити з щільним багатошаровим кумулюсом, А - дослід, ооцити з щільним багатошаровим кумулюсом, Кб - контроль, ооцити з частково розпушеним кумулюсом, Б - дослід, ооцити з частково розпушеним кумулюсом, Кв - контроль ооцити з декількома шарами щільного кумулюса, В - дослід, ооцити з декількома шарами щільного кумулюса

Кріоконсервування ооцитів корів, що перебували на різних стадіях мейозу. Початковим етапом досліджень з кріоконсервування гамет корів на різних стадіях їх мейотичного дозрівання було отримання відповідного біологічного матеріалу. Для цього спочатку були вивчені особливості зміни фаз мейозу ооцитів корів у процесі їх 30-годинного культивування. Переважна більшість ооцитів (83,3 %), отриманих з антральних фолікулів яєчників корів, оцінених за морфологічними ознаками і відібраних для культивування, перебувають на диплотені мейозу. 15 годин культивування виявилось достатньо, щоб усі гамети із загальної популяції прокультивованих клітин, поновили мейотичне дозрівання. На цей період культивування максимальна кількість клітин (62,2 %) досягала стадії метафази-1 мейозу, а через 27 год. максимальна кількість клітин (75,9 %) досягала стадії метафази-2 мейозу. Показник дегенерацій хромосомного матеріалу гамет корів через 27 годин культивування становив 14,8 % і вірогідно не відрізнявся від відповідного показника у попередніх групах культивування. Збільшення терміну культивування до 30 годин не спричинило збільшення кількості гамет корів, що дозріли поза організмом, але збільшувався показник (29,3 %, p< 0,05) кількості клітин з порушеними хромосомами.

Знання строків, необхідних для мейотичного дозрівання ооцит-кумулюсних комплексів корів до необхідної стадії, дало нам можливість провести серію експериментів із заморожуванням гамет на стадіях диплотени (без попереднього культивування), метафази-1 (15 год.) та метафази-2 мейозу (24 год.). Як свідчать дані наведені на рис. 4, в міру збільшення часу попереднього культивування (від 0 до 24 год.) перед заморожуванням збільшується (від 54,7 до 62,7 %) кількість яйцеклітин, що перебували на стадії метафази-2 мейозу, і зменшується (від 37,5 до 28,0 %) кількість гамет, які мали хромосомні порушення. Це вказує на те, що чутливість ооцитів корів до низьких температур залежить від стадії їх мейотичного дозрівання.

a: c, b: c, e: f, f: d -- p< 0,05; d: e -- p< 0,01

Рис. 4 Дозрівання поза організмом деконсервованих ооцитів корів, заморожених на різних стадіях мейозу

a: b - p< 0,05

Рис. 5 Результати запліднення in vitro деконсервованих яйцеклітин з різним кумулюсом

Одержання ембріонів in vitro із заморожено-розморожених гамет корів. Найоб'єктивнішим критерієм повноцінності мейотичного дозрівання поза організмом як нативних, так і деконсервованих гамет самиць, безумовно, є їх успішне запліднення in vitro та подальший розвиток ембріонів.

На рис. 5 наведено результати запліднення in vitro і подальшого 96-годинного культивування заморожено-розморожених і дозрілих поза організмом до метафази-2 мейозу ооцитів корів з щільним багатошаровим кумулюсом (варіант - А), частково розпушеним кумулюсом (Б) і декількома шарами щільного кумулюса (В). Встановлено різний рівень отримання зародків в умовах in vitro, відповідно 15,4; 10,3 та 8,8 % у А, Б і В варіантах досліду. Крім цього, у варіанті А на 4,6 - 6,6 % отримано й більшу кількість зародків, які мали більше двох бластомерів.

У табл. 4 наведено результати запліднення in vitro деконсервованих яйцеклітин корів, що були заморожені на різних стадіях мейозу. Встановлено, що загальна кількість отриманих зародків великої рогатої худоби після запліднення in vitro яйцеклітин заморожених на метафазі-2 (21,1 %, варіант - В), була вищою, за аналогічний показник в інших варіантах досліду, гамети в яких були заморожені на диплотені (9,4 %, p< 0,05; варіант - А) і метафазі-1 (14,9 %, варіант - Б). Виявлено, що подальше дроблення зародків великої рогатої худоби після 96-годинного культивування запліднених in vitro деконсервованих і дозрілих поза організмом яйцеклітин заморожених на стадії метафази-2 (79,2 %), було також більшим
(p< 0,05) ніж в інших варіантах дослідження, коли для заморожування використовували клітини на стадії диплотени (61,5 %) та метафази-1 (75,0 %).

Таблиця 4

Результати одержання in vitro ембріонів великої рогатої худоби з гамет, заморожених на стадіях диплотени, метафази-1 і метафази-2

Ва-рі-ан-ти дос-ліду

Кількість клітин, що підлягали заплід-ненню

Термін культиву-вання після запліднен-ня, год.

Кількість ембріонів на стадії

2

клітин

3-4

клітин

5-16 клітин

всього

n

%

n

%

n

%

n

%

К

84

96

7

8,3 ±3,0

8

9,6 ±3,2

19

22,6 ±4,6

34

40,5c ±5,4

А

139

96

5

3,6 ±1,6

5

3,6 ±1,6

3

2,2 ±1,2

13

9,4a ±2,5

Б

107

96

4

3,7 ±1,8

7

6,5 ±2,4

5

4,7 ±2,0

16

14,9ab ±3,4

В

114

96

5

4,4 ±1,9

10

8,8 ±2,6

9

7,9 ±2,5

24

21,1bd ±3,8

a: b - p < 0,05; d: c - p < 0,01; а: c, b: c - p < 0,001

Застосування різних культуральних систем для подальшого розвитку зародків, отриманих з деконсервованих ооцитів. Як видно з даних, наведених в табл. 5, деякі із застосованих культуральних систем (з використанням клітин гранульози або кумулюса для приготування кондиційованих середовищ чи моношару) по різному впливають на подальший розвиток запліднених in vitro деконсервованих та дозрілих поза організмом ооцитів корів. Ефективнішим при отриманні in vitro зародків великої рогатої худоби як на ранніх (2-16-клітинні), так і на доімплантаційних стадіях їх розвитку (морула і бластоциста) виявилось застосування моношарів клітин гранульози (22,8 і 2,5 %, відповідно) та кумулюса (21,6 і 3,3 %, відповідно). У контрольній групі К (без заморожування) кількість отриманих ембріонів великої рогатої худоби ранніх і доімплантаційних стадій розвитку становила 43,2 і 12,6 %.

Таблиця 5

Результати розвитку in vitro зародків великої рогатої худоби, отриманих з деконсервованих ооцитів у різних культуральних системах

Варі-анти дос-ліду

Кількість клітин, що підлягали запліднен-ню in vitro

Кількість ембріонів на стадії

2

клітин

3-4 клітин

5-8 клітин

9-16 клітин

морула + бластоциста

n

%

n

%

n

%

n

%

n

%

К

95

41

43,2e ±5,1

35

36,8 ±4,9

30

31,6 ±4,8

24

25,2 ±4,5

12

12,6g ±3,4

ГрМ

162

37

22,8b ±3,3

30

18,5 ±3,1

23

14,2 ±2,7

16

9,9 ±2,3

4

2,5f ±1,2

ГрК

177

22

12,4ac ±2,5

12

6,8 ±1,9

5

2,8 ±1,2

3

1,7 ±0,9

-

-

КмМ

153

33

21,6b ±3,3

25

16,3 ±3,0

21

13,7 ±2,8

18

11,8 ±2,6

5

3,3fh ±1,4

КмК

186

17

9,1ad ±2,1

8

4,3 ±1,5

5

2,7 ±1,2

4

2,2 ±1,1

-

-

b: c, g: h - p< 0,05; a: b, f: g - p< 0,01; b: d, b: e, c: e, d: e - p< 0,001

Примітки: Гр - гранульоза, Км - кумулюс, М - моношар клітин, К - кондиційоване середовище

Таким чином розроблено технологічні умови надшвидкого заморожування ооцит-кумулюсних комплексів корів, які дають можливість після деконсервування, культивування і запліднення in vitro отримувати ембріони передімплантаційних стадій розвитку.

ВИСНОВКИ

Розроблено та апробовано методи отримання, цитоморфологічної оцінки, кріоконсервування, культивування і запліднення in vitro ооцитів для отримання в умовах in vitro ембріонів великої рогатої худоби з деконсервованих гамет корів. Вивчено вплив різних кріопротекторів, пайєт, цитоморфологічних особливостей ооцитів на ефективність заморожування-розморожування і подальшого розвитку в умовах in vitro гамет корів.

1. Найперспективнішими для заморожування є ооцити корів з щільним багатошаровим кумулюсом. Частка таких клітин із загальної популяції ооцит-кумулюсних комплексів корів, придатних для культивування, становить 19,5 % (5,8±2,2 ОКК на яєчник), 55,3 % з них після деконсервування і дозрівання поза організмом досягає метафази-2 мейозу, кількість отриманих зародків після запліднення in vitro - 15,4 %.

2. Підвищення концентрації кріопротекторів (гліцерину і пропандіолу) з 50 до 70 % у загальному об'ємі вітрифікаційного розчину не призводить до збільшення після заморожування-розморожування і культивування кількості життєздатних та дозрілих до метафази-2 мейозу гамет корів, тоді як зниження їх концентрації (з 50 до 30 %) негативно впливає на життєздатність і подальший розвиток гамет in vitro.

3. Використання при кріоконсервуванні ооцит-кумулюсних комплексів корів пайєт діаметром 0,5 мм призводить до збільшення на 15,7 % кількості дозрілих поза організмом деконсервованих гамет до метафази-2 мейозу і на 10,9 % - зародків великої рогатої худоби після запліднення in vitro.

4. Багатоступеневий спосіб виведення кріопротекторів з гамет після їх деконсервування за допомогою розчину сахарози ефективніший, порівняно з варіантами одноступеневого способу (з використанням 1,0 М; 0,75 М; 0,5 М сахарози), за такими показниками, як життєздатність та дозрівання поза організмом ооцит-кумулюсних комплексів корів.

5. Чутливість ооцитів корів до низьких температур залежить від стадії їх мейотичного дозрівання. Використання для заморожування яйцеклітин корів на стадії метафази-2, мейозу порівняно з гаметами на стадіях диплотени та метафази-1, сприяє збільшенню на 3,3-8,0 % кількості дозрілих поза організмом гамет та на 6,2-11,7 % - кількості зародків великої рогатої худоби після запліднення in vitro деконсервованих яйцеклітин.

6. Попереднє культивування ооцит-кумулюсних комплексів корів перед заморожуванням за умов використання 10 і 20 клітин у 200 мкл культурального середовища є більш перспективним, ніж інші варіанти кількісного групування гамет, та сприяє збільшенню на 4,6-22,4 % їх життєздатності і дозрівання поза організмом до метафази-2 мейозу, після розморожування.

7. Моношари клітин гранульози або кумулюса ефективніші, ніж їх кондиційовані середовища, для подальшого розвитку в умовах in vitro зигот великої рогатої худоби, отриманих з деконсервованих ооцитів корів, оскільки вони сприяють збільшенню кількості зародків як в ранніх, так і доімплантаційних (морула та бластоциста) стадіях їх розвитку, відповідно на 10,4-12,5 % та 2,5-3,3 %.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. При розробці нових та удосконаленні існуючих біотехнологічних методів кріоконсервування ооцитів корів, а також при створенні або поповненні кріобанку гамет корів рекомендуємо:

– відбирати для заморожування ооцити з щільним багатошаровим кумулюсом;

– кріоконсервування гамет проводити в пайєтах діаметром 0,5 мм;

– виведення кріопротекторів після розморожування гамет здійснювати за допомогою сахарози багатоступеневим способом;

– використовувати для заморожування яйцеклітини на стадії метафази-2 мейозу.

2. Результати досліджень з надшвидкого заморожування ооцитів корів можуть бути використані в лекціях з біотехнології, генетики, кріобіології, біології розвитку та відтворення сільськогосподарських тварин, які читаються у вищих навчальних закладах аграрного напрямку.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Методологічні аспекти збереження генофонду сільськогосподарських тварин / [М. В. Зубець, В. П. Буркат, Ю. Ф. Мельник, І. В. Гузєв, М. Я. Єфіменко, Б. Є. Подоба, Л. О. Бегма, О. Д. Бірюкова, І. С. Бородай, С. І. Ковтун, Ю. В. Мільченко, Н. П. Платонова, Ю. П. Полупан, М. Г. Порхун, Є. М. Рясенко, О. П. Чиркова, П. І. Шаран, Є. Є. Заблудовський, П. А. Троцький, М. І. Сахацький, І. С. Вакуленко, В. І. Міхно, І. А. Помітун, В. Ф. Коваленко, Н. А. Мартиненко, П. В. Денисюк, О. Г. Чирков, П. І. Польська, І. В. Лобачова, О. О. Катеринич, О. В. Терещенко, В. В. Бех, С. В. Рекрут, О. М. Третяк, Л. І. Боднарчук, О. В. Галанова, Ю. В. Ляшенко]; наук. ред. І. В. Гузєв. К.: Аграрна наука, 2007. 120 с. (Дисертант брав участь в редагуванні і впорядкуванні, а також написанні розділу "Біотехнологічні методи як складові методології збереження генофонду тварин").

2. Троцький П. А. Заморожування ооцит-кумулюсних комплексів корів у пайєтах різного діаметра / П. А. Троцький // Вісник аграрної науки. К., 2008. № 5. С. 80--82.

3. Оптимальний термін спільного інкубування гамет великої рогатої худоби при заплідненні in vitro / [В. А Яблонський., Е. А. Свідерська, О. Є. Гузеватий, П. А. Троцький] // Тваринництво України. 1998. № 7. С. 13. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, статистичну обробку отриманих даних).

4. Гузеватий О. Є. Оцінка розвитку деконсервованих ооцит-кумулюсних комплексів корів / О. Є. Гузеватий, П. А. Троцький // Вісник агроекологічної академії. Житомир, 2000. С. 140--141. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, проаналізовано отримані дані, підготовлено матеріали до друку).

5. Гузеватий О.Є. Кріоконсервування ооцитів корів з різним кумулюсом /
О. Є. Гузеватий, П. А. Троцький // Розведення і генетика тварин. К., 2001. Вип. 34. С. 126--128. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, узагальнено результати, підготовлено матеріали до друку).

6. Троцький П. А. Життєздатність і дозрівання поза організмом деконсервованих ооцитів залежно від клітин кумулюсу, що їх оточують / П. А. Троцький // Розведення і генетика тварин. К., 2002. Вип. 36. С. 185--186.

7. Троцький П. А. Дозрівання поза організмом деконсервованих ооцитів у групах з різною чисельністю гамет / П. А. Троцький // Науково-технічний бюлетень. Харків, 2003. Вип. 85. С. 119--122.

8. Троцький П. А. Оцінка життєздатності і подальшого розвитку деконсервованих ооцитів корів з різним кумулюсом / П. А. Троцький // Вісник Сумського національного аграрного університету. Суми, 2003. Вип. 7. С. 246--251.

9. Троцький П. А. Порівняльний аналіз різних способів виведення кріопротекторів на життєздатність і дозрівання деконсервованих ооцит-кумулюсних комплексів корів / П. А. Троцький // Науково-технічний бюлетень. Харків, 2005. Вип. 91. С. 113--116.

10. Троцький П. А. Порівняльний аналіз застосування різних концентрацій кріопротекторів у еквілібраційному розчині при кріоконсервуванні ооцит-кумулюсних комплексів корів / П. А. Троцький // Розведення і генетика тварин. К., 2006. Вип. 40. С. 176--181.

11. Гузеватий О. Є. Заморожування ооцитів корів на різних стадіях мейотичного дозрівання та оцінка їх життєздатності після деконсервування / О. Є. Гузеватий, П. А. Троцький // Науково-технічний бюлетень Інституту біології тварин і ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок. Львів, 2007. Вип. 8. № 1, 2. С. 287--291. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, статистичну обробку отриманих результатів та їх аналіз).

12. Замораживание ооцитов млекопитающих в широком диапазоне скоростей теплообмена / [А. С. Салина, П. А. Троцкий, О. Е. Гузеватый, Л. В. Горбунов, Е. Г. Лисина, Ю. М. Собко] // Проблемы криобиологии. Харьков, 2005. Т.15. № 4. С. 743--744. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, підготовлено матеріали до друку).

13. Троцький П. А. Порівняльний аналіз різних концентрацій вітрифікаційного розчину при заморожуванні ооцитів корів / П. А. Троцький, О. Є. Гузеватий // Біотехнологічні, селекційні та організаційні методи відтворення, зберігання і використання генофонду тварин. К., 1997. С. 148--149. (Дисертантом проведено визначення оптимальних концентрацій кріопротекторів, узагальнено результати, підготовлено матеріали до друку).


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.