Novosibirsk, Novosibirsk, Russian Federation
from 01.01.1989 until now
Novosibirsk, Novosibirsk, Russian Federation
Russian Federation
UDC 636.38
UDC 591.1
The content of the thyroid hormone thyroxine in blood serum of the descendants of three Romanov sheep was studied. The experiment involved 4-month-old sheep and 9-month-old sheep representing the breed zoned in Kuzbass. Three groups of descendants from different sires were formed (father No.40, father No.74, and father No.418), which were kept and fed in the same conditions from birth until slaughter. The hormone level in the blood serum was determined using enzyme immunoassay on “Multiskan FC” analyzer using commercial Steroid IFA-thyroxine kits (St. Petersburg). Standard methods of descriptive statistics were used to process the obtained data, Microsoft Office Excel 2007 and R-Studio tools were applied. Fisher’s criterion was used for statistical analysis of the results to compare the descendants of three fathers. The obtained results demonstrated that the thyroxine level in the blood serum of descendants depends on the genotype of sheep-producers. A reliable difference in the thyroxine level was found between descendants of different fathers: the thyroxine level in the sons of father No.40 was 18% and 23% higher compared to the descendants of producers No.74 and No.418 (P>0.95). The average concentration of thyroxine in the population of Romanov sheep was 155.3 nmol/l. The influence of the father’s genotype on thyroxine level in the blood serum of descendants was 22.4%. This study emphasizes the importance of genetic factors in the formation of physiological parameters of animals, which can influence further selection programs and increase the efficiency of breeding Romanov sheep.
breeding sheep, genotype, thyroxine, hormones, Romanov breed, descendants
Введение. Для оценки генофонда сельскохозяйственных пород в современной зоотехнии используется комплекс диагностических методов, охватывающих различные уровни организации живого организма: от молекулярно-генетических исследований до физиологических и биохимических показателей, включая гематологические и физико-химические характеристики.
Тироксин (Т4) - это тиреоидный гормон с молекулярной массой 776,9 дальтон, который состоит из четырех атомов йода. Биосинтез Т4 представляет собой сложный многоступенчатый процесс, проходящий в щитовидной железе. Выработка этого гормона контролируется тиреотропным гормоном (ТТГ), который секретируется гипофизом под влиянием тиреолиберина. В организме основная часть органического йода представлена именно тироксином, причем около 99,97% Т4 находится в связанной с белками плазмы форме [1, 2].
Измерение концентрации тироксина в сыворотке крови является ключевым показателем функций щитовидной железы и позволяет точно диагностировать состояния, такие как гипертиреоз, гипотиреоз и эутиреоз. Анализ уровня тироксина в сыворотке крови рекомендуется при подозрениях на гипертиреоз для дифференциации различных заболеваний, таких как тиреоидит, автономная аденома и аденокарцинома. Кроме того, данный анализ имеет важное значение в ситуациях, когда наблюдается повышенный уровень тироксин-связывающего глобулина, например, во время беременности. При недостатке тироксина (гипотиреоз) наблюдаются метаболические нарушения, снижение обмена веществ, увеличение жировых отложений и склонность к ожирению, падение или ухудшение качества шерсти (кратковременная линька, истончение), снижение фертильности, проблемы с овуляцией у овцематок, снижение качества спермы, вялость и плохое общее состояние животных. При избытке тироксина (гипертиреоз) - повышен метаболизм, что может приводить к быстрой потере массы животных, увеличению частоты сердечных сокращений (тахикардия), тревожности, увеличению бесплодия или аномалий в репродуктивных циклах [3, 4].
Снижение уровня Т4 в сыворотке крови может наблюдаться при гипотиреозе, низкой концентрации тироксинсвязывающего глобулина, интенсивной физической нагрузке, а также при гемолизе. В сравнении с общим трийодтиронином, определение уровня свободного тироксина обеспечивает более точную оценку функции щитовидной железы [5, 6].
Тироксин повышает скорость обмена веществ, что способствует росту и развитию тканей, а также эффективному использованию энергии. Помогает поддерживать нормальную температуру тела путем увеличения термогенеза. Уровни тироксина могут оказать влияние на фертильность и общий гормональный баланс у овец. Главная роль тироксина заключается в активации метаболических процессов. Кроме того, этот гормон важен для нормального развития и дифференцировки клеток и тканей [7].
Гормональный статус овец зависит от множества факторов, включая генетические особенности производителей. Генотип определяет многие физиологические процессы, включая синтез и метаболизм гормонов. Например, различные аллели генов могут влиять на активность ферментов, участвующих в производстве и расщеплении гормонов, что в свою очередь оказывает влияние на их концентрацию в организме. Кроме того, наследственные факторы могут определять восприимчивость животных к заболеваниям эндокринной системы, таким как гипотиреоз или гипертиреоз, что также может оказывать влияние на уровень гормонов. Поэтому выбор производителей с учетом генотипа важен для поддержания здорового гормонального статуса овцы [8].
Цель работы – определить влияние генотипа баранов-производителей на содержание тироксина в сыворотке крови потомства.
Условия, материалы и методы. Исследования проведены на овцах романовской породы. В экспериментальные группы были включены баранчики в возрасте 4-х мес. и бараны-производители в возрасте 9-и мес., разводимые в условиях Кузбасса (Кемеровская область). Были сформированы три группы потомков баранов-производителей (отцы № 40, № 74 и № 418), которые от рождения до забоя выращивались в одинаковых условиях кормления и содержания. Бараны-производители принадлежат к 2 генеалогическим группам отечественной селекции. Отец № 40 - линия 508, отец № 74 и отец № 418 - линия 600.
В линии 508 селекционный отбор проводится по следующим признакам: живая масса, плодовитость и качество шерстного покрова. Средняя живая масса баранов в данной линии составляет 73 кг, а маток – 55-56 кг. В линии 600 селекция также ориентирована на улучшение живой массы, плодовитости и качества шерстного покрова. Отличительной чертой потомков данной генеалогической группы является высокая живая масса: у баранов этот показатель достигает 76 кг, а у овцематок – 54 кг.
Для проведения исследования кровь отбиралась вакуумным методом из яремной вены, все животные на момент взятия проб были клинически здоровы. Забор образцов крови у овец осуществлялся в утренние часы, до начала кормления.
Содержание тироксина в сыворотке крови определялось с использованием унифицированной методики. Количественная оценка концентрации тироксина проводилась методом ИФА на анализаторе «Multiskan FC» с применением коммерческих наборов «Стероид ИФА-тироксин» (производства компании «Алкор Био», г. Санкт-Петербург, Россия).
Для анализа данных была проведена статистическая обработка, в ходе которой использовались стандартные методы описательной статистики. Для этого применялись инструменты Microsoft Office Excel 2007 и R-Studio, что позволило получить точные и надежные результаты.
Для построения дендрограмм был использован метод манхэттенской метрики, реализованный в среде статистического программирования R-Studio. Для формирования кластеров был применен метод Уорда, направленный на минимизацию внутрикластерных дисперсий.
Для определения референсных интервалов тироксина применялся робастный метод. Расчет доверительных интервалов осуществлялся с использованием бутстрэппинга, в частности, методом скорректированных и несмещённых процентильных интервалов, который позволяет учесть возможные смещения и асимметрию в исходном распределении данных. Этапы определения референсных границ соответствовали протоколам, разработанным Институтом клинических и лабораторных стандартов, которые также рекомендованы Международной федерацией клинической химии (IFCC) и соответствуют требованиям ГОСТ Р 53022.3-2008 «Требования к качеству клинической лаборатории».
Однофакторным дисперсионным анализом оценили силу влияния генотипа отца на концентрацию тироксина в сыворотке крови потомков по формуле:
rw
= .
Результаты и обсуждение. Генотип баранов-производителей может определять различные уровни гормонов щитовидной железы, включая тироксин. У разных пород могут быть различные нормальные диапазоны содержания Т4, что связано с адаптацией к условиям среды и направления селекции. Можно предположить, что в популяции с определенной генетической структурой по генам, ассоциированным с функциями железами внутренней селекции, отмечается разный диапазон уровня содержания гормонов, который коррелирует с некоторыми показателями продуктивности и адаптации, например, со скоростью роста и состоянием здоровья. Высокий уровень Т4 положительно влияет на обмен веществ и помогает животным быстрее набирать массу [9, 10].
Одним из методов оценки наследственной детерминации признака, является сравнительный анализ показателей в группах животных, состоящих в родстве. Генотип производителей может влиять на уровень Т4, который в свою очередь, регулирует репродуктивные процессы. Бараны с более высокими гормональными уровнями обычно имеют лучший сперматогенез и соответственно повышенную фертильность. Учет содержания тироксина в селекционных программах позволит оптимизировать здоровье и производственные качества баранов [11].
На рисунке 1 представлены полигоны распределения уровня тироксина у потомков трех баранов-производителей.
Рисунок 1 – Полигоны распределения уровня тироксина в потомстве трех баранов-производителей
В таблице 1 приведены средние данные и референсные значения содержания тироксина в сыворотке крови потомков баранов-производителей. Установлена достоверная разность между отцами по содержанию тироксина в сыворотке крови. Так, у сыновей отца № 40 содержание тироксина в сыворотке крови было соответственно выше в 1,18 и 1,23 раз, чем у потомков отцов № 74 и № 418 (р>0,95). По уровню тироксина сыновья разных отцов располагались в следующем порядке: 40>74>418 в соотношении 1,23:1,05:1. Средняя концентрация тироксина в выборке овец романовской породы составила 155,3 нмоль/л.
Таблица 1 - Оценка влияния генотипа баранов-производителей романовской породы на уровень тироксина в сыворотке крови, нмоль/л
|
№ отца |
n |
|
Me |
Референсные интервалы при р=0,95 |
|
40 |
11 |
174,9±9,7 |
166,0 |
108,3-179,3 |
|
74 |
9 |
148,8±4,8 |
146,3 |
87,5-243,3 |
|
418 |
10 |
142,2±9,6 |
138,8 |
67,0-207,3 |
|
Среднее |
10 |
155,3±8,0 |
150,4 |
|
Анализ данных выявил низкую степень вариабельности уровня тироксина у потомков производителя № 418 (табл. 2), где соотношение максимального и минимального значений составило 1:2,1. В то же время, у сыновей производителя № 40 данное соотношение было несколько выше и составило 1:1,6.
Таблица 2 - Изменчивость уровня тироксина в сыворотке крови потомков некоторых производителей
|
№ отца |
Q1 |
Q3 |
IQR |
σ |
Lim |
|
40 |
150,3 |
204,4 |
54,1 |
32,3 |
143,1-240,6 |
|
74 |
140,0 |
155,5 |
15,5 |
14,4 |
128,8-176,2 |
|
418 |
128,6 |
148,7 |
20,2 |
30,4 |
98,4-216,3 |
Наиболее высокую фенотипическую изменчивость тироксина у потомков отца № 40 подтверждает график плотности распределения тироксина у потомков трех производителей (рисунок 2). На представленной диаграмме отображены уровни вариации тироксина в зависимости от группы, демонстрирующие значения, выходящие за пределы верхнего и нижнего квартилей. Анализ выявил наличие выбросов в группах потомков отцов с номерами 74 и 418. Диаграмма содержит информацию о медиане, верхнем и нижнем квартилях, а также верхних и нижних границах.
Рисунок 2 – Плотность распределения уровня тироксина в сыворотке крови потомков трех производителей
Для оценки фенотипического сходства по тироксину установлены манхэттенские дистанции (рисунок 3). Дендрограммы позволяют оценить степень сходства баранов-производителей по уровню тироксина в сыворотке крови. Наиболее близкими по концентрации тироксина оказались отцы № 418 и 74.
Таким образом, на основании анализа дендрограммы можно выделить два основных кластера производителей, различающихся по концентрации тироксина.
Рисунок 3 – Дендрограмма сходства концентрации тироксина в сыворотке крови в группах потомков
Влияние генотипа производителей романовской породы на уровень тироксина в сыворотке крови их потомков оценивали с помощью однофакторного дисперсионного анализа, применявшего критерий Фишера.
Известно, что многие признаки и свойства живых организмов находятся под влиянием наследственности и условий среды. Так, определенные влияния генотипа производителей на гормональный статус овец является важной областью исследований в животноводстве и биологии. Генетическая обусловленность уровня гормонов подтверждена межпородными и межлинейными различиями, их связью с генетическими полиморфными системами, влиянием генофонда семейств и генотипа производителей.
Генотип может влиять на уровень гормонов, регулирующих метаболизм, включающий инсулин и гормон роста [3].
В связи с этим, с помощью дисперсионного анализа изучено влияние генотипа баранов-производителей на содержание тироксина потомков.
В таблице 3 показаны вариансы общей, межгрупповой и внутригрупповой изменчивости.
Таблица 3 - Однофакторный дисперсионный анализ влияния генотипа баранов-производителей на концентрацию тироксина
|
Источник изменчивости |
Сумма квадратов, C |
Число степеней свободы, γ |
Средний квадрат, σ2 |
F |
|
Общая |
26689,29 |
29 |
920,32 |
4,17 |
|
Межгрупповая |
6306,04 |
2 |
3153,01 |
|
|
Внутригрупповая |
20383,26 |
27 |
754,93 |
3,3; 5,5; 9,0 |
Сила влияния генотипа баранов-производителей на уровень тироксина в сыворотке крови равна 22,4%.
Таким образом, в изученной популяции романовских овец установлено наличие генетической изменчивости по содержанию тироксина. Это дает возможность применять селекционные методы, позволяя более эффективно использовать при искусственном осеменении тех производителей, у которых уровень тироксина в сыворотке крови потомков выше.
Увеличение уровня тироксина может способствовать улучшению роста, репродуктивных качеств и общего здоровья животных. Следовательно, целенаправленный отбор баранов с высоким содержание тироксина в их потомстве не только может повысить продуктивность стада, но и создаст более устойчивую и жизнеспособную популяцию. Этот подход может стать основой для разработки эффективных стратегий управления репродукцией и улучшения генетического потенциала овец романовской породы.
Генотип производителей существенно влияет на их гормональный статус, что в свою очередь оказывает влияние на фертильность, здоровье и продуктивность животных. Изучение этой темы позволяет улучшать селекционные программы этих признаков, что в конечном итоге может привести к повышению эффективности животноводства [3, 4].
Выводы. Установлены средние значения, изменчивость и референсные интервалы тироксина в сыворотке крови овец романовской породы в условиях Западной Сибири.
Выявлено влияние генотипа производителей романовской породы на концентрацию тироксина в сыворотке крови их потомства. Сила влияния генотипа отцов на концентрацию тироксина в сыворотке крови потомков составила 22,4%. В селекционно-племенной работе следует дополнительно использовать оценку производителей по содержанию тироксина в их потомстве.
1. Tarasenko EI. [Association of triiodothyronine with protein metabolism indices in Romanov sheep]. V sbornike: Povyshenie proizvodstva produktsii zhivotnovodstva na sovremennom etape. Sbornik nauchnykh trudov po materialam Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 95-letiyu kafedry chastnogo zhivotnovodstva. Vitebsk. 2022; 78-81 p. EDN MCEZQC.
2. Khusnetdinova NF, Iolchiev BS. [Endocrine profile of hybrid and purebred stud rams in a comparative aspect]. Problemy i perspektivy povysheniya effektivnosti plemennogo zhivotnovodstva i kormoproizvodstva. 2021; 135-137 p. EDN TTGTNQ.
3. Mingzhun L, Saurbaeva RT, Li V. [The influence of the genotype of Romanov breed rams on zinc accumulation in the wool of the offspring]. Vestnik NGAU (Novosibirskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet). 2019; 3. 91-97 p. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2019-52-3-91-97. EDN: https://elibrary.ru/FBCSPA
4. Tarasenko EI, Sebezhko OI. [Association of triiodothyronine levels with albumin in Romanov sheep in the conditions of Kuzbass region]. V sbornike: Problemy biotekhnologii, selektsii, kormleniya i kormoproizvodstva sovremennogo zhivotnovodstva. Sbornik statey po materialam Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 95-letiyu Natsionalnoy akademii nauk Belarusi. Zhodino. 2023; 101-104 p. EDN WBBXNI.
5. Khristianovskiy PI, Aldyyarov TB, Platonov SA, Medetov ES. [Features of hormonal regulation of the induced sexual cycle of ewes]. Vestnik KrasGAU. 2024; 1(202). 143-150 p. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2024-1-143-150. EDN: https://elibrary.ru/TBJYWF
6. Aleynikova OV, Solomakhin AA, Mityashova OS, Lebedeva IYu. [Thyroid blood profile in highly productive dairy cows with different ovarian responses to superovulatory treatment]. Genetika i razvedenie zhivotnykh. 2021; 4. 11-16 p. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2021-4-11-16 EDN: https://elibrary.ru/EHHJVK
7. Syso AI, Lebedeva MA, Cherevko AS. Ecological and biogeochemical evaluation of elements content in soils and fodder grasses of the agricultural lands of Siberia. Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. 2017; Vol.9. 4. 368-374 p. EDN XNFCSM.
8. Mazilov EA. [Agricultural science at the present stage: state, problems, prospects]. Vologodskiy nauchnyy tsentr Rossiyskoy akademii nauk, Severo-Zapadnyy nauchno-issledovatelskiy institut molochnogo i lugopastbishchnogo khozyaystva. Vologda: VolNTs RAN. 2022; 429 p. ISBN: 978-5-93299-542-6. EDN: https://elibrary.ru/RZSFXM
9. Konovalova TV. [Influence of paternal genotype on copper content in the liver of offspring in cattle]. Vestnik NGAU (Novosibirskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet). 2024; 1(70). 196-203 p. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2024-70-1-196-203 EDN: https://elibrary.ru/IXRZSL
10. Kostylev MN, Abramova MV, Ilina AV, Barysheva MS. [Genetic markers of meat productivity of the Romanov sheep breed: IGFBP-3, GHo and CAST]. Agrarnaya nauka. 2020; 11-12. 36-40 p. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-343-11-36-40 EDN: https://elibrary.ru/KXWJAW
11. Lapin IS, Bektenov NM. [Influence of the genotype of stud rams on their productive indicators]. Vklad molodykh uchenykh v agrarnuyu nauku: Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Kinel: IBTs Samarskogo GAU. 2021; 321-323 p. EDN WJSWYT.
