重组马绒毛膜促性腺激素对泌乳奶牛生育能力的影响

《Theriogenology》：Effect of recombinant equine chorionic gonadotropin on fertility of lactating dairy cows

两个实验评估了重组马绒毛膜促性腺激素（reCG）对泌乳期奶牛受胎率（P/AI）的影响，发现reCG有效提高P/AI（37.2% vs 27.8%），并与血清来源eCG（seCG）效果相当（36.8%）。P4植入剂量（0.75g vs 2.0g）对P/AI无显著影响。结论：reCG可作为seCG替代品用于同步排卵和定时人工授精技术。

　　

P.D. 卡瓦略 | A.H. 苏扎 | L. 卡塔内奥 | R. 莫雷拉 | E.O. 巴蒂斯塔 | F. 兰迪 | R.S. 贝利 | C.E.C. 康森蒂尼 | P.J. 罗斯 | G.A. 博 | P.S. 巴鲁塞利 | V.G. 桑托斯

Sexing Technologies, 22575 State Hwy 6 South, Navasota, TX, 77868, 美国

摘要

两项实验评估了重组马绒毛膜促性腺激素（reCG）对泌乳奶牛每次人工授精（P/AI）怀孕率的影响。在实验1中，797头奶牛在第一天接受了孕酮（P4）植入物和苯甲酸雌二醇（EB）。七天后，移除了P4植入物，并给奶牛注射了前列腺素F2α（PGF2α）和环戊酸雌二醇（ECP）。第九天进行了定时人工授精。第七天，奶牛被随机分配到三个组：1）对照组；2）140 IU的reCG；3）400 IU的血清来源eCG（seCG）。使用eCG的奶牛怀孕率最高（分别为27.8%、37.2%和36.8%）。在实验2中，591头奶牛在第一天接受了EB、双倍剂量的GnRH和P4植入物。七天后，移除了P4植入物，并给奶牛注射了PGF2α和ECP。第八天，奶牛再次接受了PGF2α注射。第九天，奶牛接受了GnRH和定时人工授精。第一天，奶牛被随机分配到三个处理组，以测试1）P4植入物中的P4含量（0.75g vs 2.0g）和2）第七天reCG的剂量（对照组 vs 105 IU reCG vs 140 IU reCG）对怀孕率的影响。P4含量对怀孕率没有显著影响（分别为41.4%和41.7%）。使用reCG的奶牛怀孕率高于对照组（分别为34.1%、45.2%和42.0%）。总之，使用reCG可以提高放养和圈养奶牛的怀孕率，是seCG的一个可行替代品。

引言

在奶牛场中，已经采用了能够实现预定时间定时人工授精（TAI）的排卵同步协议，而无需检测发情[1,2]。这些协议使用GnRH和前列腺素F2α（PGF2α）或雌二醇（E2）和孕酮（P4）来同步卵泡波的出现、黄体退化（CL）和排卵[3,4]。与仅依赖发情检测进行人工授精相比，使用这些协议可以提高首次TAI的服务率和早期泌乳期的怀孕率。此外，优化激素同步和卵泡发育期间的激素环境的策略也提高了每次人工授精的怀孕率（P/AI）[5,6]。

关键生理因素影响泌乳奶牛TAI协议的生育能力。授精时的卵泡主导长度和排卵卵泡大小直接影响胚胎质量和P/AI[7,8]。授精前较高的E2浓度可以增强发情表现，提高P/AI并减少妊娠丢失[9],[10],[11]。在高产奶牛中，升高的类固醇代谢会降低循环中的E2浓度，需要更长的时间来诱导发情[12]。然而，延长卵泡主导期长度会导致高产奶牛的胚胎质量下降。例如，将卵泡主导期从5.8天延长到8.0天，一级和二级胚胎的比例从83.7%下降到47%[8]。同样，未能启动新的卵泡波并排卵过大的卵泡也会降低P/AI。相反，小卵泡的排卵会降低授精后的P4水平，这对胚胎发育至关重要，从而降低P/AI[7],[13],[14],[15],[16]。因此，控制排卵卵泡的生长以达到中等大小的卵泡（14至19毫米）对于优化P/AI是必要的[17,18]。一种常见的策略是在PGF2α时给予马绒毛膜促性腺激素（eCG），以促进卵泡生长、E2产生和排卵率，而不延长卵泡主导期，这对低体细胞数（BCS）的奶牛、无排卵奶牛和处于热应激下的奶牛有积极效果[19],[20],[21],[22],[23],[24],[25],[26],[27],[28]。

用于TAI协议的马绒毛膜促性腺激素是从怀孕母马的血液中提取的部分纯化制剂。血清来源的eCG（seCG）制剂在生物活性和/或纯度方面可能存在批次间差异。使用重组eCG（reCG）制剂可以减少这种差异[29],[30],[31],[32]。此外，外源性seCG还存在跨物种疾病传播的风险。获取seCG过程中的动物福利伦理问题也进一步影响了这种生产方法的接受度。在这方面，使用无血清条件下的中国仓鼠卵巢细胞制备reCG是一种替代方案。已经报道了reCG的生产、纯化、特性和生物活性[33,34]。最近也有研究评估了reCG在绵羊和肉牛中的有效性[21,35]。然而，reCG在泌乳奶牛排卵同步和TAI协议中的有效性尚未得到报道，需要在广泛采用之前进行更多研究。

同步协议期间的循环P4浓度对TAI的生育能力有显著影响[36],[37],[38],[39],[40]。P4浓度超过1.0 ng/mL的奶牛或在同步协议开始时及PGF2α治疗时已有黄体的奶牛，其P/AI高于P4浓度较低（<1.0 ng/mL）的奶牛或没有黄体的奶牛[41]。此外，对于在Ovsynch协议开始时没有黄体的奶牛，补充外源性P4植入物可以提高P/AI[42],[43],[44]。有趣的是，对于在Ovsynch协议开始时已有黄体的奶牛，补充外源性P4未能提高P/AI[45]。在同步协议开始时使用E2的一个注意事项是，一些奶牛可能在PGF2α治疗前就发生早期黄体退化[46]，从而降低排卵卵泡发育期间的P4浓度，进而降低P/AI。因此，在基于E2/P4的协议中使用较高P4水平的P4植入物可能会提高P/AI。

因此，本研究的目标有两个：1）评估reCG对放养或圈养泌乳奶牛生育能力的影响；2）评估在同步协议期间通过P4植入物补充P4浓度对泌乳奶牛生育能力的影响。我们的假设是：1）使用eCG（reCG或seCG）处理的奶牛的P/AI高于未经处理的对照组奶牛；2）使用reCG处理的奶牛的P/AI与使用seCG处理的奶牛相似；3）增加同步协议期间补充的P4剂量可以提高P/AI。

材料与方法

本研究在阿根廷和巴西的商业奶牛场进行。动物实验程序得到了阿根廷维拉玛丽亚大学（UNVM）的动物护理和使用委员会（CIPCA）以及实验室动物护理和使用机构委员会（CICUAL）的批准和监督（CICUAL #4555）。

牛奶产量、泌乳次数和人工授精时的泌乳天数

各组之间的平均牛奶产量没有差异（P = 0.57）（表1）。此外，初产奶牛和经产奶牛之间的牛奶产量也没有差异（分别为21.4 ± 0.4 kg/d 和 20.9 ± 0.3 kg/d，P = 0.34）。平均泌乳次数为2.5次，范围从1到9次，各组之间没有差异（P = 0.77）（表1）。 人工授精当天的平均泌乳天数（DIM）为164天，范围从40天到365天。人工授精时的平均DIM在各处理组之间没有差异（P = 0.41）（表1）。

讨论

本文提供了关于使用reCG提高泌乳奶牛在TAI协议中的生育能力的新信息。本研究的目标有两个：1）评估在E2/P4同步协议的PGF2α治疗时给予reCG的有效性；2）评估在同步协议期间通过阴道植入物补充不同剂量P4的效果

结论

本研究的结果表明，使用eCG处理可以提高接受7天E2/P4治疗的泌乳奶牛的P/AI。根据实验1的结果，接受reCG的奶牛与接受seCG的奶牛之间的P/AI没有差异，这表明reCG是排卵同步和TAI协议中seCG的一个可行替代品。两种含有不同P4含量的P4植入物之间的P/AI没有差异，这可能是由于卵泡主导期较短。

CRediT作者贡献声明

P.D. 卡瓦略：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，研究，数据分析。A.H. 苏扎：方法学，研究，数据分析，概念化。L. 卡塔内奥：方法学，研究，概念化。R. 莫雷拉：研究。E.O. 巴蒂斯塔：方法学，研究，数据分析，概念化。F. 兰迪：资源，项目管理。R.S. 贝利：研究。C.E.C. 康森蒂尼：撰写 – 审稿与编辑，数据分析。P.J. 罗斯：

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Paulo D. Carvalho与Sexing Technologies有雇佣关系。Pablo J. Ross与Sexing Technologies有雇佣关系。Alexandre H. Souza与CEVA有雇佣关系。Luciano Cattaneo与CEVA有雇佣关系。Emiliana O. Batista

致谢

我们感谢合作农场的所有者和工作人员允许我们使用他们的奶牛和设施进行实验，并在数据收集方面提供帮助。同时感谢David Gutman、Nicolas Rollon、Alejandro Galbucera、Ezequiel Lovera和Germán Gustmann在数据收集方面的协助。