Участие гормонов в регулировании репродуктивной функции животных
Рис. 1. Схема нейроэндокринной регуляции половых процессов у самок.
[Сплошными линиями показана прямая и положительная обратная связь, прерывистыми – отрицательная (блокирование)]:
1. Гормон гипоталамуса - Г-РГ стимулирует выделение из аденогипофиза ФСГ и ЛГ;
2. ФСГ активирует рост и развитие фолликулов и выработку ими эстрогенов и ингибина;
3. Ингибин избирательно блокирует секрецию ФСГ;
4. Эстрогены, воздействуя на органы-мишени (ЦНС, вторичные половые органы), индуцируют развитие течки, полового возбуждения и охоты;
5. В конце половой охоты, когда концентрация прогестерона низка, преовуляторный пик 17b - эстрадиола инициирует циклический выброс Г-РГ, ФСГ и ЛГ;
6. Преовуляторный пик ЛГ индуцирует созревание преовуляторного фолликула, его овуляцию, а базальная секреция ЛГ - формирование желтого тел и выработку им прогестерона;
7. Прогестерон через механизмы отрицательной обратной связи контролирует секрецию Г-РГ, ФСГ и ЛГ: высокие его концентрации блокируют, а низкие способствуют выделению этих гормонов.
Рис. 2. Схема нейроэндокринной регуляции половых процессов у самцов
[Сплошными линиями показана прямая связь (стимуляция), прерывистыми – отрицательная обратная связь (блокирование)]:
· гормон гипоталамуса - Г-РГ стимулирует выделение из аденогипофиза ФСГ и ЛГ;
· ЛГ стимулирует выработку клетками Лейдига тестостерона;
· тестостерон стимулирует сперматогенез, половое влечение и через механизмы отрицательной обратной связи контролирует секрецию Г-РГ, ФСГ И ЛГ: высокие его концентрации блокируют, а низкие - способствуют выделению этих гормонов;
· ФСГ стимулирует выработку клетками Сертоли гормона ингибина и андрогенсвязывающего белка;
· ингибин через механизмы обратной связи подавляет секрецию ФСГ.
Полноценность проявления и течения половых процессов (полового цикла, половых рефлексов, беременности и родового акта и др.) зависит от взаимодействия нервной и эндокринной систем. Функцию координирующего центра в этой системе, как уже отмечалось, выполняет комплекс ЦНС-гипоталамус. В регуляции половых процессов в организме самок и самцов принимают участие гормоны гипоталамуса, гипофиза, гонад (гипоталамо-гипофизарно-гонадальная система), матка, а также эпифиза и надпочечников (табл.2).
Секреторные ядра гипоталамуса образуют группу нейрогоромонов с помощью которых они переключают информацию, поступающую из ЦНС, на гипофиз, который, в свою очередь, выделяет гормоны, стимулирующие функцию гонад или молочной железы. Гонадальные гормоны способны также регулировать функцию гипоталамуса и гипофиза через механизмы обратной связи: оказывая на них стимулирующее (положительная связь) или обычно тормозящее (отрицательная связь) действие. У самцов гонадальные гормоны способны регулировать функцию гипоталамуса и гипофиза только через механизм отрицательной обратной связи.
Схема нейроэндокринной регуляции половых процессов у самок показана на рис.1., половых процессов у самцов – на рис.2.
Гипоталамус - надбугровая область промежуточного мозга является одновременно нервным образованием и эндокринной железой. Вырабатывает окситоцин, вазопрессин и еще 10 гипофизотропных нейрогормонов. Семь из них оказывают на переднюю долю гипофиза стимулирующее действие (либерины), три - ингибирующее (статины). В регуляции воспроизводительной функции принимают участие окситоцин, пролактостатин, гонадолиберин и кортиколиберин.
Окситоцин. Химическая природа гормона расшифрована 1950 г. (Vigneud и соавт., 1950). Представляет собой нанопептид с молекулярной массой 1007 дальтон. Вырабатывается в гипоталамусе и аккумулируется в задней доле гипофиза (нейрогипофиз). Его секреция в организме регулируется нейрорефлекторным путем.
Оказывает утеротонизирующее действие. Обладает способностью селективно повышать тонус и сократительную активность гладкой мускулатуры матки, особенно в конце беременности, во время родов и в первые дни после них. Действует также на миоэпителиальные элементы молочной железы, вызывает сокращение гладкой мускулатуры стенок альвеол и стимулирует поступление молока в крупные протоки, синусы, надсосковую и сосковую цистерну, облегчает его выделение во время акта сосания и доения.
У самцов окситоцин, по-видимому, вызывает перистальтические сокращения в спермиопроводах.
Препараты окситоцина очень широко применяются в ветеринарном акушерстве для стимуляции родовой деятельности и рефлекса молокоотдачи, терапии задержания последа, субинволюции матки, послеродового эндометрита. Получают из естественных источников или синтетическим путем. Современные синтетические препараты окситоцина имеют высокую степень очистки и в обычных терапевтических дозах не обладают вазопрессорной активностью.
Пролактостатин, или пролактин-ингибирующий фактор (ПИФ), блокирует секрецию пролактина из передней доли гипофиза (аденогипофиза). Секрецию пролактостатина стимулирует дофамин. На применении агонистов дофамина основано подавление лактации в ветеринарной и медицинской практике (например, парлодел, галактостоп).
Гонадолиберин, (люлиберин, гонадотропин-рилизинг-фактор, гонадотропин-рилизинг-гормон, Г-РГ, ФСГ/ЛГ-РГ, ЛГ-РГ) – декапептид, регулирующий синтез и секрецию гонадотропных гормонов из передней доли гипофиза. Химическая природа ГнРГ была расшифрована в 1971 году. За выделение и расшифровку химической природы гормона американские ученые A. Shally и R. Guillemin в 1973 г стали лауреатами Нобелевской премии.
Модификация молекулы ГнРГ позволила получить соединения (Бузерелин, Сурфагон, Супергестран), во много раз более активные, чем препараты природного гормона (Фертагил, Диригестран, Цисторелин).
Препараты ГнРГ и его синтетические аналоги (например, отечественный препарат Сурфагон) самостоятельно или в комплексе гормональными препаратами (прогестагенами и/или препаратами ПгФ2) с широко применяют в ветеринарной медицине.
Основные показания к клиническому применению: терапия кист яичников, повышение фертильности у коров с клиникой многократных безрезультатных осеменений, в комбинации с препаратами ПгФ2 и прогестерона синхронизация половой охоты и овуляции, осеменение в фиксированное время, индукции овуляции у кошек, крольчих, хорьков и т.д.
Препараты ГнРГ не эффективны или мало эффективны как индукторы овуляции у лошадей.
Гонадотропины –гипофизарные и экстрагипофизарные гормоны, оказывающие тропное (активизирующее) влияние на гонады (половые железы).
Гонадотропной активностью обладают два гормона аденогипофиза: а) фоллитропин(фолликулостимулирующий гормон или ФСГ), контролирующий у самцов сперматогенез, а у самок - рост и созревание фолликулов; он необходим также для проявления действия лютеинизирующего гормона; б) лютропин (лютеинизирующий гормон или ЛГ), ответственный у самок за овуляцию, формирование и функционирование желтого тела беременности и полового цикла, выработку лютеиновой тканью и плацентой прогестерона; этот гормон называют также гормоном, стимулирующим интерстициальные клетки (ГСИК), поскольку у самцов он стимулирует выработку клетками Лейдига мужских половых гормонов.
ФСГ и ЛГ по химическому составу представляют собой глюкопротеиды. Существует два типа секреции ФСГ и ЛГ: тоническая и циклическая. Тоническая секреция непрерывна, ее регистрируют у самцов и самок на протяжении всей жизни. Циклическая секреция ФСГ и ЛГ предшествует овуляции и соответственно регистрируется только у половозрелых самок. Преовуляторный выброс ЛГ у спонтанно овулирующих животных индуцируется преовуляторным пиком эстрадиола, у рефлекторно овулирующих животных – половым актом.
Гонадотропной активностью обладают также два гормона плацентарного происхождения: человеческий хорионический гонадотропин (ХГ, ХГч) и гонадотропин сыворотки жеребых кобыл (ГСЖК). Первый гормон по биологическому действию близок к лютропину, второй – к фоллитропину.
Человеческий хорионический гонадотропин (ХГч) - экстрагипофизарный гонадотропин. Глюкопротеид с молекулярной массой 30000 дальтон. В большом количестве вырабатывается ворсинками наружной оболочки плаценты. В крови и моче женщин ХГ обнаруживается, начиная с 8-10 дня беременности, максимальная его продукция происходит на 8-10-й неделе.
Гонадотропин сыворотки жеребых кобыл (ГСЖК) – экстрогипофизарный гонадотропин. Представляет собой глюкопротеид с молекулярной массой 68000 дальтон. Является гормоном беременности и обладает свойствами ФСГ и ЛГ передней доли гипофиза. Период полувыведения составляет 26 час. Вырабатывается фетальными трофобластами, образующими своеобразные структуры (эндометриальные чашечки) на слизистой оболочке матки кобыл. В крови кобыл сывороточный гонадотропин обнаруживается с 37-40 по 140-150 дни жеребости, достигая максимальный значений на 80 день беременности. Под его влияние в яичниках кобыл примерно на 37-40 день беременности образуются добавочные желтые тела ановуляторной природы, вырабатывающие прогестерон на протяжение 120-150 дней. Прерывать нежелательную беременность следует в первые 33 дня беременности - до момента формирования эндометриальных структур, вырабатывающих ГСЖК, которые будут блокировать проявление очередной половой охоты в период их функционирования.
В ветеринарной практике в качестве препаратов фолликулостимулирующего гормона применяют гонадотропины гипофизарного и экстрагипофизарного происхождения. Первые получают из аденогипофизов убойного скота, вторые – из сыворотки жеребых кобыл.
В качестве препарата лютеинизирующего гормона обычно используется хорионический гонадотропин, который получают из мочи беременных женщин.
Препараты с ФСГ-активностью широко применяют для стимуляции фолликулогенеза (гипофункция яичников у коров) и индукции суперовуляции (в программах по получению и трансплантации эмбрионов), с ЛГ – активностью для индукции овуляции (терапия кист яичников кист яичников у коров и др.).
Пролактин (ПРЛ), лактогенный или лютеотропный гормон – полипептид, вырабатываемый аденогипофизом. ПРЛ не имеет в организме органов-мишеней, которые вырабатывали бы гормоны, тормозящие его секрецию; у самок стимулирует процесс образования молока, поддерживает лактацию. У грызунов и сук (во второй половине щенности) проявляет гонадотропные (лютеотропные) свойства. Подавление секреции пролактина у собак во второй половине щенности приводит к аборту. У самцов его действие не известно.
Эпифиз (шишковидная железа) - верхний мозговой придаток, относящийся к структурам промежуточного мозга. Вырабатывает нейросекрет - мелатонин, характеризующийся (в зависимости от вида животного) анти- или прогонадальной активностью: способностью тормозить или, наоборот, стимулировать секрецию гонадолиберина. Отличительная особенностью эпифиза - зависимость его секреторной активности от освещенности (фотопериодизма). Активность железы возрастает в темное время суток. Нейрогормон эпифиза контролирует суточный гормональный ритм в организме.
У многих животных световой фактор служит основным климатическим регулятором сезонности размножения (табл.3)