Úloha progesterónu a jeho vplyv

Úloha progesterónu a jeho vplyv na kvalitu oocytov, embryí a fyziologický status endometria u vysokoprodukčných dojníc.

The role of progesterone and its effect on the quality of oocytes, embryos and physiological state of endometrium in high-yielding dairy cows.

Pošivák, J., Nagy, O., Lazar, G., Kadaši, M., Dolník, M., Pošiváková, T.*, Hisira, V., Klein, R.

Univerzita veterinárskeho lekárstva a farmácie v Košiciach, Klinika prežúvavcov, Katedra životného prostredia, veterinárskej legislatívy a ekonomiky*, Komenského 73, 041 81 Košice, Slovenská republika;

jan.posivak@uvlf.sk

ABSTRAKT

Reprodukčná schopnosť dojníc je rozhodujúcim faktorom ovplyvňujúcim produkčnú a ekonomickú efektívnosť výroby hovädzieho mäsa a mliečnej produkcie a je limitujúcim faktorom produktivity a rentability chovu vysokoprodukčných dojníc. Príspevok zahŕňa a sumarizuje súčasné zdodumentované a experimentálne potvrdené poznatky a úlohu progesterónu a jeho vplyv na kvalitu oocytov, započatie a udržiavanie gravidity, vývoj a rast embrya. Zakomponovanie terapeutických intervencií na báze progesterónu do synchronizačných schém pohlavného cyklu s FTAI potencuje zvyšovanie reprodukčnej výkonnosti vysokoprodukčných dojníc.

ÚVOD

Samičie pohlavné gonády pohlavne dospelých jalovíc a dojníc v závislosti od priebehu pohlavného cyklu produkujú ovariálne hormóny – estrogény a gestagény. Po chemickej stránke sa jedná o steroidy s 21 atómami uhlíka. Gestagény sú prirodzené a synteticky pripravené steroidy s progestačným účinkom. Hlavnými prirodzenými gestagénmi sú progesterón a 17-α-hydroxyprogesterón. Ich fyziologický alebo alterovaný status závisí od zdravotného stavu a adaptačných procesov jedinca a od vplyvu stresových faktorov alebo od „negatívnej súhry“ uvedených faktorov.

Progesterón (P₄) má kľúčovú úlohu v priebehu regulácie pohlavného cyklu pri ovplyvňovaní fyziologických pochodov hypotalamo-hypofyzárno-ovariálnej osi a pri udržiavaní gravidity.

Progesterón – vplyv  – embryonálna mortalita

– oocyt

– embryo

– endometrium

Progesterón a embryonálna mortalita

U vysokoprodukčných dojníc najväčšie percento embryonálnej mortality (E.M), až 40-45%, sa vyskytuje medzi 8-16 dňom započatej gravidity (Diskin and Morris, 2008). Pre nenarušený vývoj rannej gravidity, rast a vývoj embrya sa vyžaduje prítomnosť fyziologických koncentrácii hladín cirkulujúceho P₄ a jeho interakcia a súčinnosť pri regulácií prestavby endometria, pri interakcií matka – embryo, materskom rozpoznaní gravidity a regulácií implantácie embrya. Práve neadekvátne – znížené hladiny cirkulujúceho P₄ sú jednou z hlavných príčin vysokej E.M. v uvedenom období. Súvisí to s nedostatočnou expresiou génov zodpovedných za prestavbu endometria v ranom štádiu gravidity, v období pred materským rozpoznaním gravidity. Narušená, neadekvátna a neúplná prestavba – príprava endometria negatívne ovplyvňuje priebeh elongácie a implantácie embrya a je príčinou narušenej, neplnohodnotnej histotrofie vyvíjajúceho sa embrya v čase implantácie (Diskin and Murphy, 2006). Ako dokazujú početné štúdie u hovädzieho dobytka a oviec (Carter, 2008) fyziologické a zvýšené koncentrácie P₄ v bezprostrednom období po koncepcií sú spojené s nenarušeným fyziologickým vývojom embrya i jeho adekvátnou elongáciou, s fyziologickou tvorbou b-inferferónu – tau a v konečnom dôsledku s vyššou mierou gravidity.

Vplyv progesterónu na oocyt

Úloha a vplyv P₄ v procese vývoja a hlavne maturácie oocytov u cicavcov v súčasnosti  ešte stále nie je uspokojivo vysvetlená a definovaná. Na dôkaz vplyvu P₄ na vývoj a maturáciu oocytov v reprodukčnej biológií cicavcov sú vykonávané štúdie jednak v oblasti in vivo ako aj v oblasti in vitro experimentoch. Čo je v súčasnosti dobré poznané a definované to je prechod z estradiololovej dominancie na progesterónovú dominanciu vo folikulárnej tekutine preovulačného folikulu v období medzi LH vrcholom a ovuláciou. Toto obdobie je charakterizované dokončením meiózy a maturáciou oocytu. Neadekvátna hladina cirkulujúceho P₄ alteruje tento proces a to výrazne a významne poukazuje na úlohu a vplyv P₄ na oocyt (Li and Jimenez, 2007). Taktiež bol preukázaný narušený a výrazne redukovaný vývoj embryí po inhibícii syntézy P₄ kumulárnými bunkami oocytu počas maturácie oocytov, v procese in vitro fertilizácie, čo len podporilo úlohu a význam P₄ na vývoj a kvalitu oocytov. Ďalšie štúdie zamerané na dôkaz vplyvu P₄ na kvalitu oocytov sú experimenty poukazujúce na vplyv P₄ na vývoj D.F. Momentálne sú rozpracované štúdie a experimenty na dôkaz vplyvu subluteálnych koncentrácii P₄ (1-2 ng/ml) na frekvenciu LH impulzov a následný vývoj dominantného folikulu (D.F).

Vplyv progesterónu na endometrium

Vplyv P₄ na endometrium je dokázaný a spočíva v následných, postupných a regulačných zmenách prípravy endometria pre následné uchytenie a implantáciu embrya v endometriu po úspešnej koncepcii. Príprava endometria umožňujúca uvedené pochody u cicavcov, vrátane prežúvavcov, predstavuje a zahŕňa priebeh riadených časopriestorových zmien transkriptomických profilov endometria. Prvotne dochádza k strate prejavu expresie P₄ receptorov v endometriu a následne umožní materské rozpoznanie gravidity a vývoj embrya v tejto skorej fáze gravidity. Zmeny transkriptomických profilov spôsobujú a navodia špecifickú diferenciáciu epitelialnych buniek endometria a ich proliferáciu. Tento proces špecifickej diferenciácie je sprostredkovaný a regulovaný prostredníctvom špecifických faktorov – progestamedínov – produkovaných stromálnými bunkami s pozitivitou receptorov na P₄. Zvýšená koncentrácia hladiny P₄ vyvoláva a spúšťa včasnú aktivizáciu P₄ receptorov, ktorá je spojená s rozvinutím časových, morfologicko-funkčných, histologických zmien v prejavoch endometrialnej expresie transkriptómu endometria. Tieto transkriptomicky navodené zmeny endometria umožňujú následnú elongaciu a rast embrya s dostatočnou produkciou b-interferónu – tau a následnú implantáciu embrya a nenarušený – fyziologický priebeh gravidity (Bazer and Spencer, 2009).

Vplyv progesterónu na embryo

Pozitívne účinky zvýšených hladín cirkulujúceho P₄ krátko po koncepcií, v dňoch 8-16 po koncepcii, teda v čase rastu a elongácie embrya a 16. deň po koncepcií, v čase započatia implantácie, boli preukazne a presvedčivo dokázané viacerými a experimentálnymi prácami (Bazer and Spencer, 2009). Zvýšené hladiny cirkulujúceho P₄ ovplyvňujú rast a vývoj embrya – jeho dĺžku a filamentáciu. Tento pozitívny účinok zvýšených hladín P₄ sa prejaví v dôsledku zmien progesterónom iniciovanej génovej expresie buniek v tkanive endometria. To má za následok významne zvýšenie histotrofie pre vyvíjajúce sa embryo. Uvedené údaje nateraz poskytujú dostatočný dôkaz na podporu hypotézy, že P₄ vyvolané zmeny v maternicovom prostredí sú zodpovedné za elonfáciu konceptu. V súčasnosti experimentálne práce v tejto oblasti sú zamerané na dôkaz priameho vplyvu P₄ na embryo. Overovanie priamych účinkov na embryo sa sleduje na experimentálnom modely in vitro fertilizácie a in vitro kultivácie. Žiaľ, výsledky týchto experimentov a štúdií sú nateraz veľmi protichodné a nepresvedčivé. Preto experimentálne práce „hľadajú“ dôkaz aspoň čiastočného priameho účinku na vyvíjajúce sa embryo. Detekcia a potvrdenie prítomnosti mRNA receptorov pre P₄ vo všetkých štádiách vývoja embrya „len“ zvyšuje predpoklad a možnosť priameho účinku P₄ na embryo.

ZÁVER

Progesterón má kľúčovú úlohu pri započatí, identifikácii a udržiavaní gravidity.

Nepriamo ovpyvňuje kvalitu oocytov prostredníctvom účinkov na LH pulzativitu a tým pôsobí a ovplyvňuje priebeh folikulogenézy až do štádia D. F.

Má rozhodujúcu úlohu pri vytváraní fyziologicko-optimálneho maternicového prostredia pre vývoj a rast embrya, prostredníctvom navodených a udržiavaných zmien činnosti endometria pre zabezpečenie histotrofie v „kritickom období“ rannej gravidity.

Identifikácia zvierat so suboptimálnymi hladinami cirkulujúceho P₄ v pohlavných cykloch umožní cez terapeutické zásahy zvyšovať reprodukčnú výkonnosť vysokoprodukčných dojníc.

Použitá literatúra

Diskin M G, Morris D G 2008: Embryonic and early foetal losses in cattle and other ruminants. Repord Domest Anim 43: 260-7

Diskin M G, Murphy J J, Screenan J M 2006: Embryo survival in dairy cows managed under pastoral conditions. Anim Reprod Sci 96: 297-311

Carter F, Forde N, Duffy P, Wade M, Fair T, Crowe M A, Evans A C, Kenny D A, Roche J F, Lonergan P 2008: Effect of increasing progesterone concentration from Day 3 of pregnancy on subsequent embryo survival and development in breef heifers. Report Fertil Dev 20: 368-75

Li Q, Jimenez Krassel F, Bettegowda A, Ireland J J, Smith G W 2007: Evidence that the preovulatory rise in intrafollicular progesterone may not be required for ovulation in cattle. J Endrocinol 192: 47-3

Bazer F W, Spencer T E, Johnson G A, Burghardt R C, Wu G 2009: Comparative aspect of implantation. Reproduction 138: 195-209

Merlo B, Iacono E, Mari G 2007: Effect of progesterone and epidermal growth factor on in vitro-produced eight-cell embryos. Reprod Fertil Dev 19: 211

2. marca 2017