Realization of Bos taurus reproductive capacity by means of hormonal regulation (review)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Hormones are biologically active substances that interact with each other and regulate physiological and metabolic processes in the body of farm animals. Any failure in the hormonal homeostasis of the body leads to a decrease in the productive and reproductive qualities of animals and, as a consequence, to economic losses. Despite significant advances in understanding the hormonal regulation of the cow's sexual cycle, there is a serious lack of comprehensive studies on the interaction of hormones with receptors in target cells, their activation or suppression of the expression of certain genes involved in the synthesis of proteins and enzymes, as well as the mechanisms of regulation of hormonal systems. This is a serious problem, since the lack of such data does not reveal the full mechanism of action of a particular hormone and its role in reproductive capacity. In this review, we tried to systematize the available data on the issue under study. The objects of study were scientific publications devoted to various aspects of hormonal regulation of the sexual function of cattle. The search was carried out in the PubMed, Elsevier, Google Scholar, Elibrary and other open Internet sources. Based on the search results, data on the mechanism of action of cattle sex hormones were systematized: follicle-stimulating, luteinizing, estrogens, progesterone, testosterone and prostaglandins. Particular attention in the article is paid to the problems of hormonal disorders and their impact on the reproductive health of the animal. Understanding these issues allows us to differently evaluate the mechanisms of action and the level of influence of hormones on reproductive qualities, which is very important for the modernization of reproductive technologies and increasing the efficiency of agricultural production.

Purpose. To analyze the existing scientific data on gonadotropic and gonadal hormones affecting the reproductive function of cattle.

About the authors

Alexey N. Frolov

Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: forleh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4525-2554
SPIN-code: 8129-5450

Dr. of Bio. Sc.

 

Russian Federation, 29, 9 January Str., Orenburg, 460000, Russian Federation

Oleg A. Zavyalov

Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences

Email: oleg-zavyalov83@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2033-3956
SPIN-code: 6946-7296

Dr. of Bio. Sc.

 

Russian Federation, 29, 9 January Str., Orenburg, 460000, Russian Federation

Timur B. Aldyarov

Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences

Email: aldyyarov97@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8636-7553
SPIN-code: 9730-0812

Candidate of Agricultural Sciences, Junior Researcher at the Department of Technology of Beef Cattle Breeding and Beef Production

 

Russian Federation, 29, 9 January Str., Orenburg, 460000, Russian Federation

Erlan S. Medetov

Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences

Email: erlanmedetov29@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9424-4254
SPIN-code: 3783-7465

Candidate of Agricultural Sciences, Junior Researcher at the Department of Technology of Beef Cattle Breeding and Beef Production

 

Russian Federation, 29, 9 January Str., Orenburg, 460000, Russian Federation

Zulfiya A. Galieva

Bashkir State Agrarian University

Email: zulfia2704@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9973-7165
SPIN-code: 5315-9065

Candidate of Agricultural Sciences, Docent, Department of Technology of Meat, Dairy Products and Chemistry

 

Russian Federation, 34, 50th anniversary October’s Str., Ufa, 450001, Russian Federation

References

  1. Fedotov, S. V., Oleinikova, E. E., & Burykh, A. A. (2020). Regulation of reproduction in cattle. In Agrarian science — for agriculture: Collection of materials of the XV International scientific-practical conference (Vol. 2, pp. 372-374). Barnaul: Altai State Agrarian University. EDN: https://elibrary.ru/fagqvh
  2. Savenko, N. A. (2008). Program for improvement of dairy cattle in Moscow region (2007-2015). Moscow: Minselkhozprod MO. 80 p.
  3. Fedotov, S. V., Belozertseva, N. S., Gominyuk, V. V., & Myasnikova, I. R. (2016). Improvement of diagnostics and therapy of obstetric and gynecological diseases in cows at large livestock enterprises. Bulletin of Altai State Agrarian University, 2(136), 106-114. EDN: https://elibrary.ru/vqspsl
  4. Bekseitov, T. K., & Abeldinov, R. B. (2018). Polymorphism and milk productivity of Simmental cows depending on genotype of pituitary hormone prolactin gene. In Fodder production, productivity, longevity and welfare of animals: Materials of the international scientific-practical conference (pp. 9-13). Novosibirsk: Publishing Center of NSAU «Golden Ear». EDN: https://elibrary.ru/mgysnv
  5. Nazarov, M. V., Grin’, V. A., & Gorpinchenko, E. A. (2017). Hormonal regulation of reproductive function in cows and heifers. Veterinary Science of Kuban, 4, 10-12. EDN: https://elibrary.ru/zduikn
  6. Park, S. R., Kim, S. R., Kim, S. K., Park, J. R., & Hong, I. S. (2022). A novel role of follicle-stimulating hormone (FSH) in various regeneration-related functions of endometrial stem cells. Exp Mol Med, 54(9), 1524-1535. https://doi.org/10.1038/s12276-022-00858-1. EDN: https://elibrary.ru/gkejiw
  7. Crépieux, P., Marion, S., Martinat, N., Fafeur, V., Vern, Y. L., Kerboeuf, D., Guillou, F., & Reiter, E. (2001). The ERK-dependent signalling is stage-specifically modulated by FSH, during primary Sertoli cell maturation. Oncogene, 20(34), 4696-709. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1204632
  8. GOST 2775-2014 Artificial insemination of farm animals. Terms and definitions (2015). Moscow: Standartinform.
  9. Bhartiya, D., & Patel, H. (2021). An overview of FSH-FSHR biology and explaining the existing conundrums. J Ovarian Res, 14, 144. https://doi.org/10.1186/s13048-021-00880-3. EDN: https://elibrary.ru/righdg
  10. Casarini, L., & Crépieux, P. (2019). Molecular Mechanisms of Action of FSH. Front Endocrinol (Lausanne), 10, 305. https://doi.org/10.3389/fendo.2019.00305
  11. Hillier, S. (2004). Rôles respectifs des gonadotrophines sur la croissance folliculaire et la maturation ovocytaire. J Gynecol Obstet Biol Reprod (Paris), 33(6 Pt 2), 3S11-4.
  12. Hugues, J. N., & Cedrin-Durnerin, I. (2000). Le rôle de l’hormone lutéinisante dans la physiologie du follicule et du corps jaune [Role of luteinizing hormone in follicular and corpus luteum physiology]. Gynecol Obstet Fertil, 28(10), 738-744. https://doi.org/10.1016/s1297-9589(00)00005-9.
  13. Chulichkova, S. A. (2016). Features of hormonal status in cows at early stages of pregnancy. In Young scientists in solving urgent scientific problems: Materials of the international scientific-practical conference of young scientists and specialists (pp. 271-274). Troitsk: South Ural State Agrarian University. EDN: https://elibrary.ru/wmxuex
  14. Boldonova, N. A., & Druzhinina, E. B. (2014). Folliculo- and oogenesis: chemical properties and biological action of luteinizing hormone. Siberian Medical Journal (Irkutsk), 129(6), 28-31. EDN: https://elibrary.ru/tneoyz
  15. Kovaleva, Yu. V. (2011). Role of luteinizing hormone in folliculogenesis and ovulation induction. Baltic Journal of Modern Endocrinology, 2, 21-28. EDN: https://elibrary.ru/pfwbyh
  16. Shevlyuk, N. N., & Stadnikov, A. A. (2010). Leydig cells of vertebrate testes: (ontogenesis, ultrastructure, cytophysiology, factors and mechanisms of regulation). Orenburg: Orenburg State Medical Academy. 484 p. ISBN: 978-5-91924-011-2. EDN: https://elibrary.ru/tbdzht
  17. Luo, W., Gumen, A., Haughian, J. M., & Wiltbank, M. C. (2011). The role of luteinizing hormone in regulating gene expression during selection of a dominant follicle in cattle. Biol Reprod, 84(2), 369-378. https://doi.org/10.1095/biolreprod.110.085274. EDN: https://elibrary.ru/oankod
  18. Dovzhikova, I. V., & Andrievskaya, I. A. (2019). Estrogen receptors (literature review). Part 1. Bulletin of Physiology and Pathology of Respiration, 72, 120-127. https://doi.org/10.12737/article_5d0ad2e5d54867.15780111. EDN: https://elibrary.ru/wdqnkp
  19. Kareva, E. N., & Shimanovsky, N. L. (2011). Molecular pharmacology of estrogens. Molecular Medicine, 1, 10-18. EDN: https://elibrary.ru/ndnxhf
  20. Shantanova, E. V., & Svinareva, Yu. S. (2020). Structure and physicochemical properties of estradiol. In Current issues in pharmaceutical and natural sciences: Collection of articles of the All-Russian student scientific-practical conference with international participation (pp. 69-72). Irkutsk: Irkutsk State Medical University. EDN: https://elibrary.ru/nkqsim
  21. Lin, Y. P., Kwon, H. B., Petrino, T. R., & Schuetz, A. W. (1988). Studies on the Mechanism of Action of Estradiol in Regulating Follicular Progesterone Levels: Effects on cAMP Mediated Events and 3β-Hydroxysteroid Dehydrogenase. Developmental Growth & Differentiation, 30(6), 611-618. https://doi.org/10.1111/j.1440-169X.1988.00611.x. PMID: 37282213
  22. Lutsenko, M. T., Andrievskaya, I. A., & Dovzhikova, I. V. (2016). Role of estradiol in maintenance of fetoplacental system. Bulletin of Physiology and Pathology of Respiration, 61, 75-79. https://doi.org/10.12737/21458. EDN: https://elibrary.ru/wmbrll
  23. Vasilieva, S. V., & Konopatov, Yu. V. (2009). Clinical biochemistry of cattle. Saint Petersburg: Saint Petersburg State Academy of Veterinary Medicine. 179 p. EDN: https://elibrary.ru/vfarxn
  24. Abilov, A. I., Mityashova, O. S., Mymrin, S. V., et al. (2018). Content of endogenous hormones in bulls-producers considering age, autoimmune status and productivity of maternal ancestors. Agricultural Biology, 53(4), 743-752. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.4.743rus. EDN: https://elibrary.ru/uzblqs
  25. Dovzhikova, I. V., Andrievskaya, I. A., & Petrova, K. K. (2018). Progesterone receptors: reproductive role. Bulletin of Physiology and Pathology of Respiration, 70, 104-112. https://doi.org/10.1537/article_5c1278d242a333.68376622. EDN: https://elibrary.ru/yrptad
  26. Kuhl, H. (2005). Pharmacology of estrogens and progestogens: influence of different routes of administration. Climacteric, 8 Suppl 1, 3-63. https://doi.org/10.1080/13697130500148875.
  27. Brann, D. W., & Mahesh, V. B. (1991). Detailed examination of the mechanism and site of action of progesterone and corticosteroids in the regulation of gonadotropin secretion: hypothalamic gonadotropin-releasing hormone and catecholamine involvement. Biology of Reproduction, 44(6), 1005-1015. https://doi.org/10.1095/biolreprod44.6.1005.
  28. Repina, M. A. (2011). Progesterone and pregnancy. Journal of Obstetrics and Women’s Diseases, 60(3), 130-135. EDN: https://elibrary.ru/ofsqvf
  29. Dovzhikova, I. V., Andrievskaya, I. A., & Petrova, K. K. (2018). Progesterone receptors: reproductive role. Bulletin of Physiology and Pathology of Respiration, 70, 104-112. https://doi.org/10.1537/article_5c1278d242a333.68376622. EDN: https://elibrary.ru/yrptad
  30. Kлинский, Yu. D. (2011). Neurohumoral regulation of reproductive function in cows. In Practical use of modern scientific developments in reproduction and selection of cattle: Materials of the plenary session of the international scientific-practical conference (pp. 181-195). Dubrovitsy: Russian Academy of Agricultural Sciences. EDN: https://elibrary.ru/qokywx
  31. Abilov, A. I., Mityashova, O. S., Mymrin, S. V., et al. (2018). Content of endogenous hormones in bulls-producers considering age, autoimmune status and productivity of maternal ancestors. Agricultural Biology, 53(4), 743-752. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.4.743rus. EDN: https://elibrary.ru/uzblqs
  32. Bridges, N. A., Hindmarsh, P. C., Pringle, P. J., Matthews, D. R., & Brook, C. G. (1993). The relationship between endogenous testosterone and gonadotrophin secretion. Clin Endocrinol (Oxf), 38(4), 373-378. https://doi.org/10.1111/j.1365-2265.1993.tb00517.x
  33. Amerkhanov, Kh. A., Abilov, A. I., Eskin, G. V., et al. (2014). Content of testosterone and cholesterol in blood serum of bull-producers depending on type of productivity, age and season of the year. Agricultural Biology, 49(2), 59-66. EDN: https://elibrary.ru/sbjjqv
  34. Goretskaya, M. Ya., & Beme, I. R. (2020). Testosterone in regulation of various aspects of behavior and physiology in birds. Zoological Journal, 99(12), 1415-1423. https://doi.org/10.31857/S0044513420090093. EDN: https://elibrary.ru/ttjqju
  35. Pavlov, S. A., Kutaev, E. M., & Oleinikov, N. A. (2017). Role of prostaglandin compounds in reproductive system of animals. In Current problems of biotechnology and veterinary medicine: Materials of the international scientific-practical conference of young scientists (pp. 142-152). Irkutsk: Irkutsk State Agrarian University named after A.A. Ezhevsky. EDN: https://elibrary.ru/xzghnr
  36. Downie, J., Poyser, N. L., & Wunderlich, M. (1974). Levels of prostaglandins in human endometrium during the normal menstrual cycle. J Physiol, 236(2), 465-472. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1974.sp010446
  37. Hooper, S. B., Watkins, W. B., & Thorburn, G. D. (1986). Oxytocin, oxytocin-associated neurophysin, and prostaglandin F2 alpha concentrations in the utero-ovarian vein of pregnant and nonpregnant sheep. Endocrinology, 119(6), 2590-2597. https://doi.org/10.1210/endo-119-6-2590
  38. Peter, C. (2004). The Eicosanoids. In Peter Curtis-Prior (Ed.). Wiley. ISBN: 978-0-471-48984-9
  39. Samuelsson, B. (1978). Prostaglandins and thromboxanes. Recent Prog Horm Res, 34, 239-258. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-571134-0.50010-7
  40. Belik, S. V., & Lozovoy, N. M. (2022). Modern understanding of the sexual cycle of cows and its regulation. In Current issues in veterinary medicine, veterinary and sanitary examination and animal science: Abstracts of the Round Table materials (pp. 19-21). Voronezh: Voronezh State Agrarian University. EDN: https://elibrary.ru/whmhcc
  41. Zubkova, L. I., Moskalenko, L. P., & Ganguar, V. Ya. (2012). Reproduction of cattle. Yaroslavl: Yaroslavl State Agricultural Academy. 150 p. ISBN: 978-5-98914-112-8. EDN: https://elibrary.ru/ukighd
  42. Prokofiev, M. I. (1983). Regulation of reproduction in farm animals. Leningrad: Nauka. EDN: https://elibrary.ru/uhjfml
  43. Smirnov, E. P., & Korotkova, D. A. (2021). Hypothalamic-pituitary system and its role in animal organism. In Student science — the first step to digitalization of agriculture (pp. 111-113). Cheboksary: Chuvash State Agrarian University. EDN: https://elibrary.ru/tvijbo
  44. Ernst, L. K., & Varnavsky, A. N. (2007). Animal reproduction. Dubrovitsy: Infoservice. 282 p.
  45. Yakubova, D. R., & Kalashnikova, M. V. (2022). Neurohumoral regulation of sexual functions during artificial insemination of animals. In Successes of youth science in agro-industrial complex (pp. 158-166). Tyumen: Northern Trans-Urals State Agrarian University. EDN: https://elibrary.ru/fcqioz
  46. Klinsky, Yu. D. (2011). Neurohumoral regulation of reproductive function in cows. In Practical use of modern scientific developments in reproduction and selection of cattle (pp. 181-195). Dubrovitsy: Russian Academy of Agricultural Sciences. EDN: https://elibrary.ru/qokywx
  47. Pisarenko, N. A. (2006). Neuroendocrine regulation of sexual function in farm animals. Stavropol: Stavropol Research Institute of Crop Production. 21 p. EDN: https://elibrary.ru/vnduyn
  48. Nyankenkova, O. A., & Nyankenkov, A. A. (2022). Role of nervous and endocrine regulation of the organism. In In the world of scientific discoveries (pp. 1699-1702). Ulyanovsk: USAU. EDN: https://elibrary.ru/bgiowo
  49. Bardin, V. S., Shubina, O. S., & Volkova, N. S. (2017). Structure and functions of the hypothalamic-pituitary system (literature review). In Evseviev readings (pp. 4-8). Saransk: MPGU. EDN: https://elibrary.ru/zfxfnn
  50. Serdyuchenko, I. V., Khoroshaylo, T. A., & Kozubov, A. S. (2022). Influence of different methods of synchronization of cows’ sexual heat on their reproductive qualities. Bulletin of Ryazan State Agrarian University, 14(4), 65-72. https://doi.org/10.36508/RSATU.2022.47.28.010. EDN: https://elibrary.ru/ldpoyo

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».