Inflammatory and anti-inflammatory cytokines in the endometrium of cows during anaphrodisia and estrous cycle

Abstract

Infertility and sexual cycle disorders in cows are an urgent and widespread problem in cattle breeding, causing significant losses to farms. At the same time, a detailed understanding of the cellular and molecular mechanisms in the bovine uterus is crucial to explain and avoid infertility in dairy cows. The research aims to determine the concentration of tumour necrosis factor (TNFα), interleukin-1 (IL-1) and interlekin-4 (IL-4) in endometrial homogenates during oestrus, proestrus, corpus luteum and anaphrodisia caused by endometritis, as well as lactation. The research material was homogenates of cow endometrium taken from the horns of the uterus in its upper third. The methods used to determine the content of IL-1, IL-4 and TNFα in endometrial samples were enzyme-linked immunosorbent assay with a ratio (tissue homogenatephosphate-salt buffer). The results of the study revealed changes in the content of IL-4, IL-1 and TNF-α in the functional layer of the endometrium during anaphrodisia and certain stages of the oestrous cycle. A significant increase in the content of TNF-α and a decrease in the levels of IL-1 and IL-4 in the endometrium compared to the same indicator during oestrus were found. No significant difference in the level of IL-1 during proestrus compared to the corpus luteum was found, as a result of the extinction of the transient phlogogenic reaction inherent in the oestrous endometrium at this time, due to the cytokine balance, which prepares the best conditions for zygote implantation. It was found that the level of IL-1 during oestrus significantly increases relative to the corpus luteum and proestrus stages. It was determined that the concentration of IL-4 in the functional layer of the endometrium of cows suffering from afterbirth retention and endometritis is lower than the same indicator during oestrus, which confirms the inhibition of cell proliferation and differentiation. The data obtained can be used to optimise the correction of sexual cycling in cows with anaphrodisia.

Неплідність та порушення статевої циклічності в корів, є актуальною і поширеною проблемою в скотарстві, що завдає істотних збитків господарствам. Водночас, детальне розуміння клітинних і молекулярних механізмів у матці великої рогатої худоби має вирішальне значення для пояснення та уникнення неплідності у молочних корів. Метою досліджень було визначити концентрацію фактору некрозу пухлин (TNFα), интерлейкіну – 1 (IL-1) та интерлейкіну – 4 (IL-4) у ендометріальних гомогенатах за еструсу, проеструсу, розквіту жовтого тіла й анафродизії спричиненої прехворюванням на ендометрит, а також затримку посліду. Матеріалом для дослідження були гомогенати ендометрію корів, відібраного з рогів матки у верхній її третині. Використані методи визначення вмісту IL-1, IL-4 та TNFα у зразках ендометрію – імуноферментний твердофазний ELISA аналіз із урахуванням співвідношення (тканинний гомогенат-фосфатно-сольовий буфер). За результатами досліджень з'ясовано зміни умісту IL-4, IL-1 та TNF-α, у функціональному шарі ендометрія за анафродизії та окремих стадій естрального циклу. Встановлено істотне зростання вмісту TNF-α та зниження рівнів IL-1 і IL-4 у ендометрії відносно аналогічного показника в період еструсу. З'ясовано відсутність вірогідної різниці рівня IL-1 за проеструсу порівняно з розквітом жовтого тіла, як наслідок згасання в цей час, притаманної естральному ендометрію транзиторної флогогенної реакції, через цитокіновий баланс, що готує найкращі умови для імплантації зиготи. Встановлено, що рівень IL-1 за еструсу вірогідно збільшується, відносно стадії розквіту жовтого тіла та стадії проеструсу. Визначено, що концентрація IL-4 у функційному шарі ендометрія корів, які перехворіли на затримання посліду та ендометрит, є нижчою за аналогічний показник за еструсу, що підтверджує пригнічення проліферації й диференціації клітин. Отримані дані, можуть бути використані для оптимізації корекції статевої циклічності корів із анафродизією.