PGF2α预同步降低孕酮及5 d CIDR-Synch方案中孕酮栓配置对性控精液定时输精未产荷斯坦青年母牛繁殖结局的影响：两项试验

《Journal of Dairy Science》：Effect of decreasing progesterone before a 5-day controlled internal drug release-Synch protocol with or without a progesterone insert on reproductive outcomes in nulliparous dairy heifers inseminated with sex-sorted semen

　　

摘要：进行了两项试验，以评估在启动含或不含孕酮（P₄）栓的5 d CIDR-Synch方案前降低P₄对接受性控精液输精的未产奶牛青年母牛繁殖结局的影响。在试验1中，未产荷斯坦青年母牛（n=236）接受5 d CIDR-Synch方案，使用促性腺激素释放激素（GnRH；G）、前列腺素F_2α（PGF_2α；PGF）和可控内孕酮释放（CIDR）栓，安排如下：第0天，G1+CIDR；第5天，PGF1?CIDR；第6天，PGF2；第8天，G2+定时人工输精（TAI）。青年母牛被随机分配为未处理对照（5d，对照）或在启动方案前2 d接受PGF_2α预同步（PG5d）。所有青年母牛均接受冻融性控精液的TAI。在G1时，5d组P₄浓度高于PG5d组（5.1±0.3 vs. 1.6±0.2 ng/mL），而PG5d组排卵反应高于5d组（54% vs. 30%）。总体而言，5d组与PG5d组在TAI后32 d（49% vs. 49%）或60 d（47% vs. 46%）的每次人工输精妊娠率（P/AI）无差异。在试验2中，未产奶牛青年母牛（n=1,603）被随机分配至3种处理之一：1）5dCIDR（对照），第0天，G1+CIDR；第5天，PGF1?CIDR；第6天，PGF2；第8天，G2+TAI；2）PG5dCIDR，在启动5dCIDR方案前2 d以PGF_2α预同步；3）PGnoCIDR，采用PG5dCIDR方案但不纳入CIDR栓。在TAI前检测到发情的青年母牛使用来自单一荷斯坦种公牛的冻融性控精液输精，而接受TAI的青年母牛使用新鲜异精性控精液输精。每个处理的一部分青年母牛在第?2、0、5和8天采集血样以评估P₄浓度。总体而言，5dCIDR组青年母牛在G1时P₄浓度高于以PGF_2α预同步的青年母牛（2.4±0.3 vs. 0.9±0.2 ng/mL）。PGnoCIDR组中表达发情并在TAI前输精的青年母牛多于PG5dCIDR或5dCIDR组（分别为36%、27%和24%）。总体而言，5dCIDR组在80 d时P/AI最高，其次为PG5dCIDR组和PGnoCIDR组（分别为54%、48%和46%）。总之，尽管在启动5 d CIDR-Synch方案前2 d以PGF_2α预同步降低了P₄并提高了对G1的排卵反应，但PGF_2α预同步并未提高P/AI。此外，在5 d CIDR-Synch方案中纳入P₄栓减少了早期发情表达并提高了TAI的P/AI。解读性摘要：进行了两项试验，以评估在奶牛青年母牛中使用性控精液进行TAI时对5 d CIDR-Synch方案的修改。在试验1中，以PGF_2α预同步降低了P₄浓度并提高了对首次GnRH处理的排卵反应，但未影响妊娠结局。在试验2中，接受5 d CIDR-Synch方案的青年母牛比未纳入P₄栓而以PGF_2α预同步的青年母牛有更多妊娠。研究人员认为，以PGF_2α预同步未提高妊娠结局，并且纳入P₄栓对于防止早期发情表达和维持生育力是必要的。

饲养奶牛青年母牛替代群约占农场总成本的13%，缩短青年母牛进入挤奶群前的饲养天数是降低饲养成本的重要策略。采用激素同步方案进行定时人工输精（TAI）可缩短首次输精、妊娠和首次产犊天数，从而减少总饲养天数。5 d CIDR-Synch（5日可控内孕酮释放-同步方案）是奶牛青年母牛TAI中广泛使用的方案，使用外源促性腺激素释放激素（GnRH；G）、前列腺素F_2α（PGF_2α；PGF）和孕酮（P₄）可控内释放（CIDR）栓。接受该方案并以常规精液输精的青年母牛，其妊娠结局与荷斯坦青年母牛自然发情输精的全国平均水平相似。近7年来，美国奶牛青年母牛使用性控精液增加，将5 d CIDR-Synch与性控精液TAI结合可缩短首次输精天数，并较以发情鉴定为基础的管理方案提高每次人工输精妊娠率（P/AI）。该方案存在两个限制：其一，首次GnRH处理（G1）的排卵反应低；方案在发情周期随机日期启动，约三分之二青年母牛在启动时具有产生P₄的黄体（CL），高P₄浓度对垂体前叶产生负反馈，减弱GnRH诱导的促黄体素（LH）峰，仅25%～40%青年母牛对G1排卵。奶牛青年母牛经PGF_2α预同步可降低P₄并提高G1排卵反应，且对G1排卵者P/AI更高，但该效应与性控精液的关系尚不明确。其二，27%～33%青年母牛在TAI前超过24 h表达发情，需要发情检测和额外处理；延迟CIDR栓移除24 h可抑制TAI前发情，但会降低性控精液TAI的P/AI。提高G1排卵反应可启动新的卵泡波并可能减少TAI前发情，从而可能取消使成本翻倍以上的P₄栓。基于此，试验1评估启动5 d CIDR-Synch前2 d以PGF_2α预同步对排卵反应、卵泡生长和妊娠结局的影响，假设降低P₄并提高G1排卵反应可提高P/AI；试验2确定PGF_2α预同步是否抑制TAI前发情并允许取消P₄栓，假设其可减少TAI前发情比例、取消P₄栓并提高P/AI。两项试验总体目标是测试以提高G1排卵反应为重点的5 d CIDR-Synch方案修改，以更好控制卵泡发育并可能取消P₄栓，其中试验1聚焦生理终点，试验2评估生育结局。研究提示，PGF_2α预同步虽降低P₄并提高G1排卵反应，但未减少早期发情表达或提高P/AI；5 d CIDR-Synch中纳入P₄栓对于减少TAI前超过24 h的发情表达是必要的，标准5 d CIDR-Synch仍是奶牛青年母牛TAI的可行方案。

关键技术方法（不超过250字）：试验1采用完全随机区组设计，以农场为区组，纳入威斯康星南部2个商业奶牛场的236头约400日龄未产荷斯坦青年母牛（Farm1 n=92；Farm2 n=144），随机分为5d对照或PG5d并按5 d CIDR-Synch实施TAI；第0、5、8、12天超声评估卵泡与CL，第?2、0、5、6、8天采血测P₄，TAI后32和60 d诊断妊娠。试验2纳入堪萨斯西部1个商业奶牛场的1,603头平均380日龄未产奶牛青年母牛，随机分为5dCIDR、PG5dCIDR和PGnoCIDR；第3天起检测发情，发情前输精用冻融单公牛性控精液，TAI用新鲜异精性控精液；子集332头第?2、0、5、8天采血测P₄，TAI后35和80 d诊断妊娠。

研究结果：
实验1
从Pre-PGF到PGF1的孕酮、卵巢结构和排卵反应：通过血样与超声评估，G1时5d组血清P₄高于PG5d组，PG5d组总黄体面积小于5d组，排卵卵泡直径大于5d组，G1排卵反应为54%高于5d组的30%；到PGF1时两组P₄无差异，但5d组总黄体面积大于PG5d组。说明启动前PGF_2α预同步降低G1时P₄并提高G1排卵反应，同时改变黄体面积和排卵卵泡大小。
从PGF2到G2的孕酮、卵巢结构和排卵反应：通过后续血样与超声评估，PGF2和G2时两组P₄无差异，G2排卵卵泡直径、G2排卵反应、G2后4 d的CL比例及总黄体面积均无差异；PG5d组从PGF1到G2的排卵卵泡生长大于5d组（3.5±0.2 vs. 2.6±0.2 mm）。说明预同步提高G1排卵反应并未改变G2排卵反应，但使PGF1至G2的卵泡生长更快。
每次人工输精妊娠率：通过TAI后32和60 d妊娠诊断，5d组与PG5d组32 d P/AI分别为49.1%与49.2%，60 d分别为47.4%与45.8%，32～60 d妊娠丢失分别为3.5%与6.8%，均无差异。尽管PG5d组G1排卵反应接近翻倍，妊娠结局未改善，未支持降低启动时P₄可提高P/AI的假设。
实验2
定时人工输精前的发情表达：通过第3天起每日发情检测，PGnoCIDR组在TAI前输精比例36.0%高于5dCIDR组的24.4%和PG5dCIDR组的26.8%；5dCIDR和PG5dCIDR组中发情前输精者均在TAI前24 h检出，而PGnoCIDR组有6.4%在超过24 h表达发情并输精，最早约在TAI前96 h。说明取消CIDR栓增加早期发情，P₄栓可阻断早期发情并维持方案末同步。
方案期间血浆孕酮：通过子集血样评估，G1时未预同步的5dCIDR组P₄高于预同步组（2.4±0.3 vs. 0.9±0.2 ng/mL）；PGF1时含CIDR栓者P₄高于PGnoCIDR组；G2时各组P₄均低且无差异。进一步分析显示，TAI前发情输精者在Pre-PGF时P₄高于TAI者，而TAI者在G1和PGF1时P₄倾向于更高；说明早期发情者与TAI者启动方案时所处发情周期阶段不同。
妊娠结局：通过TAI后35和80 d妊娠诊断，5dCIDR组P/AI最高（35 d 55.2%，80 d 53.7%），PGnoCIDR组最低（47.8%，46.2%），PG5dCIDR组居中（50.0%，48.1%）；35～80 d妊娠丢失无差异。亚组中，5dCIDR和PG5dCIDR组接受TAI者的P/AI高于发情前输精者，而PGnoCIDR组接受TAI者低于发情前输精者。结果不支持PGF_2α预同步提高P/AI的假设，并提示CIDR栓对维持TAI生育力具有必要性。

讨论部分总结：讨论指出，试验1中PGF_2α预同步降低G1时P₄并提高G1排卵反应，与部分研究一致，但G1排卵反应提高未带来P/AI改善，与若干青年母牛研究一致而与部分奶牛研究不同；PGF1至G2卵泡生长更快提示5d组优势卵泡较老。试验2中，预同步降低P₄并可能提高G1排卵，但未减少TAI前发情；CIDR栓通过阻断排卵维持同步。发情前输精者启动时可能处于发情周期较晚阶段，而TAI者可能启动较早、黄体对PGF_2α不敏感；PGnoCIDR组接受TAI者生育力较低，说明缺少CIDR栓降低TAI同步性。试验2中发情前输精与TAI使用不同精液类型是不可避免的混杂因素，TAI使用新鲜异精性控精液可能改善生育力；新鲜精液及异精混合可能影响输精与排卵时间窗口，但相关机制和效果仍需未来研究。研究结论（译文）：两项试验结果支持，在启动5 d CIDR-Synch方案前2 d以PGF_2α预同步降低了P₄浓度并提高了对G1的排卵反应，但未减少早期发情表达或提高P/AI。此外，在5 d CIDR-Synch方案中纳入P₄栓对于减少TAI前超过24 h的发情表达是必要的。这些试验增进了对5 d CIDR-Synch方案期间卵泡动态的理解，并支持在青年母牛同步方案中纳入P₄栓的重要性。尽管寻找解决5 d CIDR-Synch方案局限性的方法仍是未来研究的优先事项，但基于这些结果，标准5 d CIDR-Synch方案仍是使奶牛青年母牛接受TAI的可行方案。