10.11.2003

FYZIOLOGICKÉ REGULACE REPRODUKČNÍCH FUNKCÍ PRASNIC - MOŽNOSTI JEJICH OVLIVŇOVÁNÍ I.

Reprodukce jako jedna z nejvýznamnějších funkcí organismu je řízena z nejvyšších úseků centrální nervové soustavy (CNS). Obvykle je hierarchické uspořádání tohoto systému znázorněno osou hypotalamus → hypofýza → pohlavní žlázy. K tomuto schématu však nedílně patří i mozková kůra, která integruje (sbírá) řadu podnětů z vnějšího prostředí.

Komplexnější, i když ne zcela vyčerpávající schéma, ukazuje obr. 1. Účast mozkové kůry a limbického systému vysvětluje, proč např. stresové situace, dokonce i jejich očekávání, dále strach, bolest či emoce - obecně diskomfort zvířat -  reprodukci narušuje či dokonce zastavuje. Ze schématu dále vyplývá, že jde o regulaci neurohormonální, kde obě složky, jak nervová, tak hormonální, jsou vzájemně propojeny.
Hypotalamus, kterým osa začíná, je centrem, které mění nervové signály na chemické posly tzv. spouštěcí (releasing) hormony. Nervové signály, ať již jsou jakéhokoliv původu, mají formu elektrických impulsů - akčních potenciálů (AP).  Informace přitom není zakódována do velikosti AP (potenciály jsou po nervovém vlákně vedeny zákonem  ?vše nebo nic?), ale do frekvence s jakou centrum  ?bombardují?. Hypotalamus na podněty odpovídá rovněž pulzně, tzv. uvolňuje  svoje působky ve vlnách. Tento charakter má nakonec i sekrece hormonů na nižších úrovních zmíněné osy. Z uvedeného je zřejmé, že i  krátkodobé a zejména opakované stimuly mohou k pulznímu charakteru osy významně přispívat.
Charakteristickým znakem řídícího systému je mechanismus zpětné vazby. Vzestup produkce hormonů v periferních žlázách tzn. ve vaječnících a varlatech zpětně tlumí činnost hypotalamických (uvolňovacích) i hypofyzárních (tropních) hormonů. Ovária však kromě této regulace mají unikátní mechanizmus pozitivní zpětné vazby. V určitém období vývoje folikulů jimi produkované estrogeny činnost nadřazených center netlumí, ale naopak podněcují. Tím folikuly aktivně přispívají k dovršení svého vývoje.

Vraťme se však k našemu schématu. Činnost hypotalamu ovlivňuje řada podnětů přicházejících z vnitřního prostředí organismu. U mladých prasniček dochází při dosažení určitého věku a zejména hmotnosti ke změně jeho citlivosti vůči estrogenům k tzv. desenzibilizaci. Znamená to, že hypotalamus ztrácí vysokou předpubertální citlivost vůči estrogenům a uvolňuje přísnou negativní zpětnou vazbu tzv. gonadostat. Dosud udržované bazální hladiny estrogenů se tak s následujícím říjovými cykly zvyšují a dosahují vyšších tzv. tonických koncentrací. Dozráním pozitivní zpětné vazby mezi estrogeny a spouštěcími tropními hormony proces vrcholí, což umožní rychlý vývoj folikulů s následnou ovulací vajíček.

Jaký mechanizmus však tyto změny zahajuje? Co umožní, že živiny dosud přednostně využívané k somatickému růstu jsou nyní směřovány k energeticky náročnému procesu reprodukce? Mnoho faktů svědčí o tom, že důležitým faktorem je stav energetických zásob v organismu. Často se v této souvislosti uvádí příklad z oblasti humánní fyziologie. U dospívajících dívek, které se věnují silovým sportům vyžadujícím enormní vývoj svalové hmoty na úkor tukových rezerv jako je např. atletika, krasobruslení, plavání, dochází k první menstruaci ve výrazně vyšším věku, než je tomu u nesportujících vrstevnic. Za regulátor energetického statusu organismu je považován leptin - hormon produkovaný tukovými buňkami. Roste-li tuková tkáň, stoupá i koncentrace leptinu v krvi, což je pak významným signálem pro hypotalamické centrum.
Chovatelé z vlastní zkušenosti vědí, že prasničky sice narostlé i dobře osvalené nejdou do říje dokud si nevytvoří určité zásoby tuku. Mnohé čtenáře v této souvislosti jistě napadne, jak je možné, že na druhé straně existují problémy s říjivostí  přetučnělých prasnic. U nich by tuková tkáň měla produkovat dostatek leptinu nutného ke stimulaci říje. Vedle známých negativních účinků nadměrné dispozice tuku dochází u některých jedinců k rozvoji rezistence vůči leptinu. Tím tento hormon zřejmě ztrácí zmíněnou regulační funkci.

I když vliv leptinu na reprodukci u různých druhů zvířat byl experimentálně potvrzen, není určitě jediným vnitřním faktorem, který reprodukci ovlivňuje. Svědčí o tom chovatelské zkušenosti, kdy po transportu prasnic či jejich pouhém přemístění se u řady z nich říje dostavuje.

Pokusme se dešifrovat dopad této krátkodobé zátěže na organismus a popsat fyziologické změny, které by mohly mít se zahájením říjových cyklů souvislost. Přemisťování, přeskupování, manipulace s prasničkami je bezesporu fyzickou i psychickou zátěží. Často se mluví o transportním stresu. Při něm se skutečně předpokládá aktivace stresové osy hypotalamus → hypofýza → nadledviny, jak je znázorněna na obr. 2. Výsledkem je mobilizace energetických rezerv. Pokud však jde o změny krátkodobé, nedochází k jejich úplnému vyčerpání. Fyzická zátěž současně zvyšuje produkci růstového hormonu, který prostřednictvím svého mediátoru tvořeného v orgánech - inzulínu podobného faktoru (IGF) umožňuje zvýšenou  utilizaci glukózy. Předpokládá se zvýšený příliv glukózy i do buněk vyvíjejících se folikulů. Za zmínku stojí  fakt, že u mladých zvířat současně stoupá produkce nadledvinových pohlavních hormonů estrogenů a androgenů, které mohou k celkovému vzestupu sexuálních hormonů přispět. Přeskupování zvířat vede kromě toho k další vnější stimulaci. Prasničky se stimulují kontaktem, očicháváním a vzájemnými vzeskoky. Týká se to zejména dominantních jedinců, kteří na rozdíl od podřízených prasniček mohou širokou škálu sexuální chování neomezeně realizovat. Snad i tento fakt přispívá k vysvětlení, proč zmíněná opatření nejsou u všech zvířat stejně úspěšná. Přesto lze říci, že hlavním efektem je ?rozvlnění? bazální hladiny sexuálních hormonů a následný pulzní charakter jejich sekrece.

U starších prasnic stejná fyzická zátěž může daleko výrazněji ovlivňovat zmíněnou osu a v reprodukci se projevit spíše negativně. Pro stimulaci říje se u nich využívá  metoda tzv. ?flushingu? neboli krátkodobého zvýšení krmné dávky. Existuje řada úvah o podstatě tohoto opatření. Především je nesporné, že náhlé zvýšení krmiva znamená vzestup glukózy ve vnitřním prostředí organismu. Následně zvýšená sekrece inzulínu způsobí příliv glukózy do folikulárních buněk. To samotné by však ještě k vyvolání říje nestačilo. Musí opět dojít ke stimulaci  sekrece gonadotropinů, tak aby pod jejich vlivem došlo k rozvoji folikulů. A právě k těmto změnám přispívá tzv. metabolická dearance neboli metabolické ?očištění? krve od steroidních  hormonů. Zvýšený konzum krmiva zvyšuje přívod krve do jater otevřením vratniční žíly. Játra rychleji metabolizují, to znamená degradují kolující estrogeny. Jejich náhlý pokles v krvi je zaznamenám v  hypotalamu, který na základě již zmíněné negativní zpětné vazby vyvolá masivní produkci  FSH a LH v hypofýze. Další změny pokračují v souladu s tím co bylo o této ose již řečeno. 

Cíleným dávkováním krmiva může chovatel ovlivnit i další kritickou etapu reprodukce. Tou je vývoj konceptu v prvních týdnech po zapuštění prasnice. Pro úplnost je třeba říci, že ne všechna uvolněná vajíčka jsou oplodněna a ne všechna oplodněná přežívají.
Nejprve několik slov k časovému sledu událostí v tomto údobí. V případě oplodnění vajíčka, tj. po splynutí (fúzi) jaderného obsahu vajíčka a spermie vznikají zygoty. Ty koncem 1. týdne sestupují do dělohy. Postupně se rozloží (migrují) do obou jejích rohů. Děloha je v té době ještě pod vlivem estrogenů a vykazuje pohyby, ohrožující život zygot. Nad ovariárními estrogeny však brzy dominuje účinek progesteronu z vyvíjejících se žlutých tělísek. Progesteron dělohu uklidňuje a stimuluje rozvoj žláznatého endometria. Dvě až čtyři buněčné zygoty se dále dělí, čímž vznikají mnohobuněčné moruly. Další útvary s dutinkou uvnitř jsou blastocysty představující stadium zárodků, které se zachycují v  endometriu dělohy a spojují se s ní. Celý proces  nazývaný implantace je dovršen kolem 18 dne.
Jak průběh popsaných změn může ovlivňovat výživa prasnice? Četné pokusy potvrzují, že zatímco říjivost i počet ovulovaných vajíček podporuje zvýšená dotace energie, po zapuštění prasnice je tomu naopak. Snížený příjem krmiva přispívá k úspěšnému přežívání časných embryí a k jejich zdárné implantaci (viz tabulka 1).

Tabulka 1: Vliv příjmu krmiva v období gravidity na přežívání embryí u prasnic (Jindal et. al. 1996) 

Krmná dávka kg/den

Vše nasvědčuje tomu, že i zde působí stejný mechanizmus, jaký již byl popsán. Tentokrát je však žádoucí nižší metabolické očišťování krve od hormonů vzhledem k tomu, že hlavním cirkulujícím  hormonem je ?strážce? gravidity - progesteron. Jeho koncentrace se při sníženém krmení zvyšuje v důsledku nižší jaterní degradace. Progesteron nejen dělohu uklidňuje, ale stimulací děložních žláz vytváří dostatek děložních proteinů - děložního mléka., nezbytného k výživě časných embryonálních stádií.

V této souvislosti je však nutno zdůraznit, že uvedené opatření nezabrání embryonálním ztrátám, jsou-li zvířata vystavena dlouhotrvajícím stresům (přemisťování, agresi, nedostatku prostoru, vysokým teplotám a pod.)  Za velmi citlivé je považováno období migrace zygot tj. 2. a 3. týden po zapuštění. Manipulace se zapuštěnými prasnicemi by proto měly probíhat před nebo po této době.
Z hlediska reprodukce je neméně náročné časné postnatální období. O něm však až  v dalším sdělení.

Autor: V. Kotrbáček, Ústav fyziologie, Veterinární a farmaceutické univerzity v Brně