О возможности искусственной репродукции птицы путем трансплантации рудиментарной гонады самок кастрированным самцам

Крындушкина Т.К., научный сотрудник, канд. с.-х. наук, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства (ГНУ ВНИТИП Россельхозакадемии)

В статье систематизированы данные публикаций по проблеме искусственной репродукции сельскохозяйственной птицы, изложены предпосылки к разработке этого метода.

Известны разные методы искусственной репродукции птиц, в частности, путем трансплантации овулировавшего желтка в воронку яйцевода несушки-реципиента, с помощью инъекции бластодермальных клеток в бластоцисту на стадии бластулы или примордиальных клеток в кровеносные сосуды предварительно стерилизованного эмбриона-реципиента на стадии закладки гонад. Однако, как отмечают некоторые авторы, большинство этих методов недостаточно эффективны и технологичны, что ограничивает возможность их применения для получения, сохранения и размножения особей с уникальным генотипом. В этой связи актуальной темой научных исследований остается разработка альтернативных методов искусственной репродукции птицы. Одним из них является метод трансплантации прогонады курочек к орхиэктомированным петушкам.

Существует несколько предпосылок к искусственной репродукции птицы этим методом. Основная - появление редкой (до 0,5%) спонтанной самопроизвольной инверсии пола гонад, изменяющей фенотип особи. За появлением признаков противоположного пола у птицы наблюдали еще в глубокой древности. В таких случаях имеет место истинная инверсия, а не сдвиг по полу. Частой причиной этих спонтанных явлений могут быть опухоли гонад, хромосомные аномалии, при которых соматические и половые клетки такого интерсексуального организма триплоидны с двумя Z хромосомами (ZZ) и плохо сформированными гонадами, а также появление особей мозаичных по кариотипу самца и самки. Триплоидность особей с ZZW строением половой хромосомы - одна из возможных причин интерсексуальности кур. Как правило, у таких птиц имеется правый семенник, а левый - представляет собой овотестис. Поскольку имеется большая частота встречающегося гермафродитизма (2,4%), то это указывает на то, что может существовать наследственная предрасположенность к генетическим интерсексам.

Другой предпосылкой является то, что у птиц образуется только одна яйцеклетка и при оплодотворении в зиготе имеется потенциальная возможность развития особей как мужского, так и женского пола. Установлена взаимосвязь маскулинизации кур с повреждением или полным прекращением функции яичников, также предложена концепция бисексуальной природы раздельнополых животных. По сути, бисексуальная основа организма позволяет экспериментально изменять развитие гамет и в конечном итоге определять пол в онтогенезе. В своей работе Kagami H. с соавторами, проанализировав материал опытов с бластодермальными клетками самок и самцов, инъецированными в реципиентные эмбрионы противоположного пола, сообщил, что зародышевые клетки генетических самцов птиц могут трансформироваться в функционирующие яйцеклетки, а у генетических самок - в функционально нормальные спермии.

Третьей предпосылкой к созданию рассматриваемого метода искусственной репродукции птиц является возможность экспериментально индуцировать изменение пола гонад хирургическими способами. Есть достаточное количество данных, свидетельствующих, что экспериментальная инверсия у птиц происходит посредством кастрации в постэмбриональный период, в результате чего стимулируется тестикулярное развитие медулы гонады. У самок птиц гонады анатомически различны: они ассиметричны за счет недоразвития фолликулярной зоны правого яичника. Известно, что гонады птиц состоят из стромы, формирующейся из целомического эпи¬телия, тканей мезонефроса и гамет, развивающихся из первичных зародышевых клеток. Обнаружено, что характер развития этих клеток не зависит от их генотипа (ZZ или ZW), а определяется типом стромы.

Таким образом, в отличие от самопроизвольной инверсии, в основе экспериментальной инверсии лежат не хромосомные аномалии, а бисексуальная природа гамет, при этом вероятность смещения пола может доходить до 20% и более.

Кроме уже известных методов, для создания экспериментальной инверсии и получения реверсированных особей с завершенным сперматогенезом в правой гонаде используются методы хирургических операций. Формирование и функционирование у кур правой (рудиментарной) половой железы семенникового тина под влиянием удаления у них яичников наблюдал еще в начале XX века М.М. Завадовский. Гонадоэктомия приводит к пролиферации правого яичника (прогонады), но уже как семенника, продуцирующего сперму. По мнению ученых, у кур трансформация в петухов связана с гипертрофией и маскулинизацией гонадной структуры после полной левосторонней овариэктомии.

Domm L.V. описал случаи половой реверсии у кур посредством овариэкомии, когда они имели мужской фенотип: гребень, шпоры, голос и повеление петуха. Причем отмечено, что число и степень инверсии гонад больше у так называемых «тяжелых» пород птиц по сравнению с «легкими». После аутопсии (вскрытия) выяснилось, что правая гонада у таких особей стала семенником, а другая железа преобразовалась в овотестис. На основании этого высказывается предположение, что прогонада имеет потенцию развития не только семенника, но и яичника. Гистологическими исследованиями правых желез установлено, что они близки по структуре к семенникам, поскольку в их соединительной ткани имеются развитые семенные канальцы. Кроме того, имеется публикация о попытках искусственного осеменения кур спермой от такого трансформированного и овариэктомированного «петуха», однако ни одно яйцо не оказалось оплодотворенным. Помимо этого, Schampy C. в 1939 году методом кастрации впервые в мировой науке получил потомство от искусственно реверсированной в петуха курицы. Из полученных в опыте яиц удалось вывести 4-х цыплят-самок.

Наряду с методами кастраций учеными рекомендуются методы пересадок (трансплантации и имплантации) донорских гонад. Ввиду более широких возможностей этих методов, они могут быть ориентированы для решения задач по нескольким направлениям. Например, пересадки гонад могут использоваться для устранения бесплодия межвидовых гибридов и для увеличения курочек или петухов в потомстве, а также для индуцирования инверсии пола гонад, изменяющей фенотип птицы.

В экспериментах первого направления по выведению новых форм межвидовых гибридов птиц, отличающихся повышенным эффектом гетерозиса по продуктивным качествам и, в частности, в целях получения деликатесной печени, прослеживаются разноречивые результаты. Так, по имеющимся данным, для достижения определенной плодовитости мулардов, полученных от скрещивания мускусных и пекинских уток, группой ученых трансплантировались внутрибрюшинно гибридные семенники к чистопородным мужским особям. В дальнейшем в опытной группе наблюдался завершенный сперматогенез в прижившихся донорских трансплантатах. Отмеченные в этих статьях положительные результаты объяснялись не только гистосовместимостью партнеров, но и выбором конкретных сочетаний пород. В то же время в аналогичных опытах, проведенных другими учеными, подобные выводы опровергались.

Положительные результаты при использовании методов пересадок достигнуты также в исследованиях, направленных на увеличение числа курочек в потомстве. Для решения этой задачи, к примеру Курбатовым А.Д., проведены успешные опыты с подкожными имплантациями фрагментов мышечной ткани, печени и селезенки взрослым курам за месяц до сбора яиц на инкубацию.

Еще одно направление в применении методов пересадок донорских гонад отражено в очень редких публикациях, где продемонстрирована возможность развития правой половой железы самок в семенник по мужскому типу посредством трансплантации прогонады кастрированным самцам и даже получения спермы из нее, часто - первые стадии спермогенеза и очень редко созревшие спермии. В таких случаях для преодоления барьеров гистонесовместимости у особей имплантациями создается иммунотолерантность, существенно повышающая частоту приживления и результативность таких трансплантаций.

Наибольший интерес в этом отношении представляет работа Frankenhuis M.T. и Kappert H.J., которые на коричневых леггорнах провели исследования по экспериментальной трансформации 10-суточных эмбриональных правых гонад самок в фертильные семенники орхиэктомированных в 10-суточном возрасте петухов-рециниентов. Целью данной работы было получение кур с генотипом (WW), которые при спаривании с нормальными петухами (ZZ) должны дать в потомстве исключительно самок (ZW). В этих опытах были отмечены положительные результаты по индукции инверсии пола прогонад вплоть до наличия в них всех стадий сперматогенеза, но при отсутствии эпидидимуса и семенных протоков. Вследствие этого, спермии брались из паренхимы трансплантатов и по причине их низкой подвижности вводились в область маточно-вагипального соединения. От 4-х искусственно осемененных вергильных кур было получено 18 оплодотворенных яиц, из которых вывелись 6 генотипически и фенотипически нормальных курочек и 5 таких же петушков. В итоге, хромосомным анализом не выявлено самок с генотипом (WW). Возможно, это связано с недостаточно большим числом потомков или с такой комбинацией у кур, при которой из-за отсутствия 2 хромосомы происходил летальной исход птицы.

Таким образом, рассмотренный метод искусственной репродукции является достаточно эффективным и перспективным, поэтому заслуживает дальнейшего изучения и скорейшей разработки.