Untermodul 4 - 9Andrologie und KB6. Semester (Sommersemester) 2009
Die instrumentelle Samenübertragung beim Rind
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Die instrumentelle Samenübertragung beim Rind
Gliederung
• Aufbau von Bullenbesamungsstationen• Tierseuchenrechtliche und zuchthygienische Anforderungen • Spermagewinnung• Spermabeurteilung• Spermaverarbeitung• Spermakonservierung• Insemination
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Besamungsstation - eine Einrichtung, in der männliche Zuchttiere zur Gewinnung, Behandlung und Abgabe von Samen zur künstlichen Besamung gehalten werden,
- bedarf einer staatlichen Betriebserlaubnis,
- unterliegt der staatlichen Überwachung
- auf züchterischem Gebiet, - auf veterinärhygienischem Gebiet;
Träger kann sein:- Besamungsgenossenschaft- GmbH- Privatperson- eingetragener Verein- usw.
Trend: internationale kommerzielle Organisationen
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AGTK Wehrend, 2007
Aufbau von Bullenbesamungsstationen
• Stallbereich• Samenentnahmebereich• Laborbereich• Spermadepot• Verwaltungsbereich
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Aufbau von Bullenbesamungsstationen
Stallbereich
• Bullenställe mit Stand- und Boxenhaltung• Bewegungskarussell• Lagerräume für Material und Futter• Behandlungsraum
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Bereich Haltung der Zuchttiere- räumlich getrennt von anderen Bereichen
- keine offenen Luftverbindungen zu anderen Stallungen- keine anderen Tierarten- keine kreuzenden Wege auf dem Weg zum Absambereich
- räumlich getrennter Quarantänebereich
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AGTK Wehrend, 2007
Haltung von Zuchtbullen
Boxenhaltung (Boxengröße 4 x 4 m)
• Boxenbegrenzung: durch Stahlrohrgitter, deren Abstände Fluchtmöglichkeiten für das Personal bieten
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AGTK Wehrend, 2007
Haltung von Zuchtbullen
Vorschriften der Unfallverhütungsvorschrift„Tierhaltung“ von der Landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaft (Auszug)
- über 12 Monate Nasenring- Leitstange: mindestens 1,4 Meter lang mit sicher schließbarem Anhängesystem
- wenn Bulle in Einzelbox ,muss diese über Fluchtmöglich-keiten und Personenschlupf verfügen
8 AGTK Wehrend, 2007
Aufbau von Bullenbesamungsstationen
Samenentnahmebereich
• Sprung-/Spermagewinnungsraum• Warteraum für Bullen• Wasch- und Trockenraum für Bullen
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Sprungraum
- überdacht
- Bodenbelag trittsicher
- Wandbeschichtung wasserabweisend
- ausreichend groß
- Boden und Wände leicht zu reinigen und zu desinfizieren
- rückstaugeschützter Wasserabfluss
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AGTK Wehrend, 2007
Aufbau von Bullenbesamungsstationen
Laborbereich
• Laboratorien für Spermauntersuchung, -verarbeitung und –konservierung
• Wasch- und Sterilisationslabor
• Vorbereitungsraum für künstliche Vaginen
• Containerraum
• Umkleide- und Lagerräume
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Laborbereich
- separat von der Samenentnahme (meist direkt benachbart)
- Arbeitseinheiten für Samen-untersuchung, -verdünnung, -konfektionierung
- bei Arbeiten mit flüssigem Stickstoff ausreichende Belüftung
Beispiele für die apparative Ausstattung:- Mikroskop mit Heiztisch- Zentrifuge- Wasserbad- Abfüll- und Dosierungsvorrichtungen- Heißluftsterilisator
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Bereich Spermadepot
- ausreichende Lüftung
- Unfallverhütungsvorschriften zum Umgang mit flüssigem Stickstoff
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AGTK Wehrend, 2007
Nach EU-Richtlinien zu untersuchenden Infektionen
Ursprungsbestand
Status Untersuchung auf Quarantäne
Untersuchung auf
Station
Untersuchung auf
Bestand ist amtlich
frei von:
-Brucellose
- Leukose
- Tuberkulose
-Brucellose
-Leukose
-Tuberkulose
-BHV-1-Infektion
- BVD/MD-Virus-
Infektion
-Brucellose
- BHV-1-Infektion
-BVD/MD-Virus-
Infektion
-Bovine genitale
Campylo-
bacteriose
-Trichomonaden-
seuche
-Brucellose
- Leukose
- Tuberkulose
- BHV-1-Infektion
- BVD/MD-Virus-
Infektion
- Bovine genitale
Campylo-
bacteriose
-Trichomonaden-
seuche
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In der Besamungsstation werden gehalten:
• Produktionsbullen: Bullen mit Zuchtwert im Alter von 4,5 – 8 Jahren
• Prüfbullen: Testbullen im Alter von 1,0 –1,8 Jahren mit begrenzter Produktion von Sperma für Prüfanpaarungen
• Verwahrbullen: Wartebullen im Alter von 1,8 – 4,5 Jahren in Warte- oder Verwahrhaltung bis Zuerkennung des Zuchtwertes
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Anforderung an Zuchtbullen für den Einsatz in der KB und an Deckbullen
- bei Mängelanzeige tierärztliches Fachgutachten
- Verkäufer gewährleistet die angegebene Abstammung des Bullen
- Verkäufer haftet für das Freisein von erkennbaren Mängeln und solchen Mängeln, die zum Zeitpunkt der Übergabe mit geeigneten diagnostischen Methoden erfasst werden können.
- Zum Zeitpunkt der Übergabe gewährleistet der Verkäufer das Freisein von Erkrankungen außerhalb des Geschlechtsapparates, die die Zuchtverwendung einschränken oder ausschließen.
-Physiologisch ausgebildete und nicht krankhaft veränderte Geschlechtsorgane (insbesondere Freisein von Genitalinfektionen) sind bis zu 12 Wochen nach der Übergabe durch den Verkäufer zu gewähleisten.
- Der Verkäufer haftet für eine Reaktionszeit bis zum ersten Aufsprung von maximal 10 Minuten sowie einen physiologischen Ablauf der Paarungsreflexe und die Annahme der künstlichen Vagina (Frist 12 Wochen nach Ablauf der Quarantäne.
aus: ADR-Empfehlung 8.2, 2006 16
Anforderung an Zuchtbullen für den Einsatz in der künstlichen Besamung und für Deckbullen
Befruchtungsfähigkeit (Frist: 4 Monate ab Beginn des Einsatzes):
- Erfüllung der Mindestanforderungen des Ejakulates (s. u.!)
- Beurteilungsgrundlage: drei Ejakulatuntersuchungen in einem Abstand von 3 – 5 Tagen; bei Nichterfüllung der Mindestanforderungen in mindestens einem Ejakulat – Untersuchung von zwei weiteren Ejakulaten im Abstand von nicht weniger als 14 Tagen und nicht mehr als 4 Wochen – Die Gewährfrist für die Spermaqualität beträgt 12 Wochen nach Abschluß der Quarantäne
- Sonderegelung Deckbullen (Frist: 12 Wochen nach Einstallung): Potentia coeundi: - Mangelnde Libido sexualis ist frühestens zwei Wochen nach Verbringung anzeigbar.
-- Nach einer Deckruhe von einem Tag müssen zwei Drittel der dem Bullen vorgestellten paarungsbereiten Tiere gedeckt werden.
-Potentia generandi:- Von sechs einmal gedeckten Rindern sollen vier erfolgreich befruchtet
werden.
ADR-Empfehlung 8.2, 2006 17
Methoden der Samengewinnung bei Bullen
Künstliche Vagina: Methode der Wahl
Elektroejakulation: Methode nur für Sonderfälle, in Deutschland
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Samengewinnung mittels der künstlichen Vagina
Erstmals bei Bullen durch Milowanow (SU, 1931) verwendet
Im Laufe der Jahre zahlreiche Modellmodifikationen entstanden
Sehr häufig genutzt: das dänische Modell
Sprungpartner: Zuchtbulle, fixes oder bewegliches Phantom
19Minitüb, 1998
Samengewinnung durch Elektroejakulation
• Weit verbreitetes Verfahren in Ländern mit extensiver Rinderhaltung, vor allem bei Fleischrassen• Durch Stromstöße wechselnder Stromstärke und Spannung im Bereich der Anhangdrüsen kommt es zu Kontraktion der samen- ableitenden Wege und der Samenblasendrüsen (0 auf 200 mA, 10-30 Volt, Reizdauer: 3-5 sec) • Erektion Ejakulation; auch Ejakulation ohne Erektion
20
Elmore, 1985
Minitüb, 2003
Samengewinnung durch Elektroejakulation
In der deutschen Rinderzucht • nicht zulässig bei Bullen mit Störungen der
Begattungsfähigkeit oder mit schwacher Libido sexualis
• anwendbar beispielsweise beim Verdacht, dass die schlechte Konzeption von Färsen/Kühen einer Herde (Fleischrasse) durch den Deckbullen hervorgerufen wurde
nein ja21
Parsons, 2003Walker, 1991
Künstliche Vagina
- Mantelrohr, z. B. aus Hartgummi
- Innenschlauch, z. B. aus Latex
- Samenauffangglas
- Gummiringe
- Ventil
- Gleitmittel
- Latextrichter
22Minitüb, 2003
Künstliche Vagina
Schlüsselreize:- Temperatur (zwischen 40 - 41°C)- Druck- Gleitvermögen
- Wärmeschrank (Cave: Keimvermehrung)- Wasser (Cave: spermizid)- alternativ: Luft
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Absamvorgang
- geschlechtliche Stimulation- Entwicklung von Routinen
-Präputium erfassen und Penis ablenken- Vagina anbieten
Eingangsöffnung der Vaginawird an die Penisspitze geführt
- Suchbewegungen - der Bulle stößt aktiv in die Vagina
Fehler:- Penis erfassen- Vagina überstülpen
24 Busch/Löhle/Peter, 1991
Hygienische Samengewinnung garantiert keimarmes Sperma
25
Top Agrar , 1994
Spermabeurteilung – Richtwerte Ejakulat (unverdünntes Sperma)
Parameter bis 2 Jahre über 2 Jahre
Konsistenz rahmig bis milchig
Farbe elfenbeinfarben bis weiß
Massenbewegung gute Massenbewegung, lebhafte Wellen- und Schwarmbewegungen mit dunklen Verdichtungen
Vorwärtsmotilität ≥ 70 %
Veränderte Spermien < 20 %, ≤ 5 Kopf- , ≤ 10 Kopfkappenveränderungen
pH-Wert 6,4 - 7
Dichte/ml ≥ 600000
Volumen/ml ≥ 2 ≥ 4
Gesamtzahl x 109 durchschnittlich bei 6
ADR-Empfehlung 8.2, 200626
Spermakonservierung beim Rind
TRIS-Eidotter-Citronensäure-Fructose-Glycerol: für Pailletten
Verfahren T: °C Verdünner Befruchtungs-fähigkeit
Flüssigsperma +5 Na-Zitrat, TRIS-Puffer, Milch-Glycerin mit oder
Eidotter, Antibiotika
4 Tage
Flüssigsperma +15 bis+25
Caprogenhaltiger V.
+ Glucose + Antibiotika
3 Tage
TG-N2-Sperma
- 196 Na-Zitrat-Glycerin mit Fruktosezusatz, TRIS-
Verdünner,
Soja-Lecithine, Antibiotika
unbegrenzt
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Spermakonservierung beim Rind
TRIS-Eidotter-Citronensäure-Fructose-Glycerol: für Pailletten
Verfahren T: °C Verdünner Befruchtungs-fähigkeit
Flüssigsperma +5 Na-Zitrat, TRIS-Puffer, Milch-Glycerin mit oder
Eidotter, Antibiotika
4 Tage
Flüssigsperma +15 bis+25
Caprogenhaltiger V.
+ Glucose + Antibiotika
3 Tage
TG-N2-Sperma
- 196 Na-Zitrat-Glycerin mit Fruktosezusatz, TRIS-
Verdünner, Soja-Lecithine, Antibiotika
unbegrenzt
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Frischsperma-Konservierung
• Nutzung eines kaprogensäurehaltigen Verdünners
• Besamungsdosis: 2 - 5 Mio. Spermien!
• Begasung der Inseminationsportion mit Stickstoff
• Befruchtungsfähigkeit der Samenzellen etwa 3 Tage
• Anwendung z.Z. in Gegenden mit hoher Rinder- konzentration (z.B. Nordwestdeutschland, Bayern) oder bei hohem Bedarf an Sperma eines Spitzenbullen
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Spermabeurteilung Anforderung an flüssigkonserviertes Sperma
• Gesamtzahl mindestens 3 Mio. Spermien
• mindestens 50 % Vorwärtsbeweglichkeit bis 72 Std. nach der Gewinnung bei sachgerechter Lagerung
ADR-Empfehlung 8.2.2006
30
Kryokonservierung (TG-Sperma)
• Wichtigste Methode der Spermaverarbeitung beim Rind
• Eidotter ist in verschiedenen Verdünnermedien nach wie vor
sehr gebräuchlich
• Anzahl der Spermien pro Dosis: 15-25 Mio., nach Auftauen
etwa 10 Mio. lebende Spermien (Schwellenwert)
• Neuer Verdünner: auf der Basis von Soja-Lecithinen
Verdrängung des Eigelbs in den Verdünnern?
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Spermakonservierung beim Rind
TRIS-Eidotter-Citronensäure-Fructose-Glycerol: für Pailletten
Verfahren T: °C Verdünner Befruchtungs-fähigkeit
Flüssigsperma +5 Na-Zitrat, TRIS-Puffer, Milch-Glycerin mit oder
Eidotter, Antibiotika
4 Tage
Flüssigsperma +15 bis+25
Caprogenhaltiger V.
+ Glucose + Antibiotika
3 Tage
TG-N2-Sperma
- 196 Na-Zitrat-Glycerin mit Fruktosezusatz, TRIS-
Verdünner,
Soja-Lecithine, Antibiotika
unbegrenzt
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Spermabeurteilung – Anforderung an aufgetautes Tiefgefriersperma
- Auftauen unter kontrollierten Bedingungen:- 38°C im Wasserbad für 10 Sekunden
- mindestens 50 % Vorwärtsbeweglichkeit
- pro Besamungsportion mindestens 6 Mio. vorwärtsbewegliche Spermien
ADR-Empfehlung 8.2
Bedenke: - 30 – 50 % der Spermien überleben das Einfrieren und Auftauen nicht
– daher muss mehr rein als rauskommen soll- bei den überlebenden Spermien ist die Überlebenszeit verkürzt
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Neuer Verdünner für das BullenspermaBiociphos: Soja-Lecithine anstatt Eigelb
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Kommerzielle Verdünner
Eidotterhaltige Verdünner Eidotterfreie VerdünnerTriladyl (Minitüb) Biociphos Plus (IMV)
Trilutor (BIOLAB) BioXCell (IMV)
Laiciphos (IMV) AndroMed (Minitüb)
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Verschiedene Verpackungsformen für Sperma:
Ampulle, Pellet mit Auftaulösung, Minitüb, mittlere Paillette
36Top Agrar, 1994
Pailletten ( Straws)• Entwicklung aus Frankreich, die sich seit den sechziger Jahren weltweit verbreitet hat.
• Polyvinylchlorid, verschiedene Farben
• Verschiedene Größen:- große Pailletten (Makrotübs): Länge 240 mm; 5 mm, Inhalt 4 ml
- mittlere Pailletten: Länge 133 mm; 2,9 mm, Inhalt 0,5 ml- feine Pailletten: Länge 133 mm; 2 mm, Inhalt 0,25 ml- Modell Minitüb: Länge 65 mm; 3 mm, Inhalt 0,25 ml
• Vorteile der Miniaturisierung:- rationelle Lagerung- Veränderung des Verhältnisses von Oberfläche zu Inhalt
Nachteile der Miniaturisierung:- bei einigen Tieren müssen mehrere Pailletten eine
Besamungsportion ergeben (Pferd)37
Spermalagerung
- in flüssigem Stickstoff (N2)
- Temperatur -196 Grad Celsius
- Eigenschaften: - farblos- geruchlos- chemisch nicht aggressiv- schwerer als Luft- Siedepunkt: -196 °C
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Gefahr durch flüssigen Stickstoff
- N2 muss verdampfen können- Explosionsgefahr bei festem Verschluss- Erstickungsgefahr in verschlossenen Räumen
- Erfrierungen- besondere Gefahr: Augenverletzungen
Merke: - Container vor Umkippen schützen,auch im Auto
- Augen schützen (Schutzbrille tragen)
- Container nicht in schlecht belüfteten Räumen lagern (Keller, Abseiten, u .a.)
- Container müssen regelmäßig aufgefüllt werden
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40AGTK Wehrend, 2007
Sollte nicht im Fahrgastraum transportiert werden.
41
AGTK Wehrend, 2007
Sofortmassnahmen bei Unfällen mit flüssigen Stickstoff
- Kleidung und Schuhe ausziehen, wenn N2 zwischen Kleidung und Haut
- Augen: mit Wasser spülen
- Bei Blasenbildung nicht reibenbetroffene Stellen mit Verbandsmaterial abdecken
- Räume lüften
42AGTK Wehrend, 2007
Entnahme einer Besamungsportion
Prinzip
- Nur die Portion entnehmen, die gebraucht wird- die anderen Portionen nicht schädigen- die entnommene Portion unverzüglich dem Auftauprozess zuführen
Vorgehen
- Kanister soweit anheben, dass Paillette mit Pinzette erfasst werden kann
- obere Kante der Pailletten darf Niveau der Containeröffnung nicht überragen
- Paillette kurz schwenken- Kanister absenken- Paillette ins Auftaugerät überführen
43
Geräte für das Auftauen von Tiefgefriersperma
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Minitüb, 2001
Vorbereitende Maßnahmen für die Insemination
• Auftauen der Paillete (38°C, Wasserbad)
Feine Paillette: 10 sec.
Minitüb: 20 sec.
(Motilität der Samenzellen: 50%)
• Abtrocknen der Paillette
• Einlegen der Paillette in das Besamungsgerät
• Abschneiden der Paillettenspitze
• Ansetzen der Inseminationshülle
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46Top Agrar, 1995
47Top Agrar 1995
Besamungszeitraum
• Ideale Bedingungen für eine Konzeption liegen dann vor, wenn bereits zum Zeitpunkt der Ovulation in der Eileiterampulle Spermien präsent sind.
• Die Lebensfähigkeit, vor allem die Befruchtungsfähigkeit der Spermien im Eileiter beträgt etwa 24 Stunden.
• Die Lebensdauer der Eizelle ist relativ kurz, etwa 6 - 8
Stunden. Lebende Samenzellen sollten gegen Ende der
Brunst im Eileiter befruchtungsbereit sein.
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Der optimale Besamungszeitpunkt (I)
• Ovulation erfolgt durchschnittlich 8 - 12 Stunden nach Ende der äußeren Brunstsymptome
• Kapazitation der Spermien dauert 6 - 8 Stunden
Optimaler Besamungszeitpunkt liegt in der zweiten
Hälfte des Östrus, d.h. 12 bis 18 Stunden nach den ersten Brunstsymptomen
Morgens-Abends-Regel
(steht die Kuh morgens => Besamung abends)
Fehlerquelle: Brunstfeststellung entspricht nicht dem Brunstbeginn
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• Samenablage in den Gebärmutterkörper
intrauterine Spermadeponierung • Samenablage in das vordere Drittel der Zervix
intrazervikale Spermadeponierung
- Samenablage in das ipsilaterale Horn
tief intracornuale Spermadeponierung
Samenablage in Genitaltrakt
- Standardmethoden
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• In den Gebärmutterkörper: bei Erstbesamung und Nachbesamung, wenn deutliche Brunsterscheinungen auftreten und wenn eine Trächtigkeit mit Sicherheit auszuschließen ist ,
• in das vordere Drittel der Zervix: bei Nachbesamung, wenn schwächere Brunstzeichen zu erkennen sind und wenn eine Trächtigkeit nicht mit Sicherheit auszuschließen ist,
• tief in das Horn: bei reduzierter Spermienzahl pro Inseminations- dosis und Besamung mit Sperma von Spitzenbullen mit niedriger Befruchtungsrate.
Samenablage in Genitaltrakt
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Samenablage im weiblichen Genitale
Im Natursprung wird der Samen unmittelbar vor dem äußeren Muttermund abgesetzt
(etwa 1-5 Mrd. Samenzellen)
Bei der Insemination wird der Samen im kranialen Teil der Zervix oder im Uteruskörper abgesetzt
(etwa 10-20 Mio. Samenzellen)
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Senger, 1997
53
Minitüb, 2001
Die Technik der Sameneinführung, die heute weltweit verwendet wird, ist die Insemination unter
rektaler Kontrolle und Fixierung der Zervix
Die Zervix wird nach kranial geschoben.Dadurch glättet sich die Schleimhaut der Vagina, die Besamungspipette kann leichter eingeführt werden.
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AGTK Wehrend, 2007
InseminationstechnikSamenablage unter rektaler Kontrolle
Aufspreizen der Schamlippen Einführen des Besamungsgerätes tief in die Vagina Einführen des Armes in den Mastdarm Richtiger Zervixgriff und Zervixpassage Fingerkontrolle der richtigen Lage der Spitze des Besamungsgerätes Insemination intrazervikal
intrauterin
intrakornual Entfernung und Kontrolle des Besamungsgerätes Rektale Massage der Gebärmutter
(eventuelle Klitorismassage)55
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Parey/Duplan 1987
Fehlerhafte Inseminationstechnik
Wenn der Besamer die Zervix zu sich hin zieht, legt
sich die Schleimhaut der Vagina in Falten, in denen
sich das Besamungsgerät verfängt.
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AGTK Wehrend 2007
Fehlerhafte Inseminationstechnik
Wenn die Zervix zu weit kranial gefasst wird,
knickt das Orificium externum ab und kann nicht
gefunden werden.
58
AGTK Wehrend, 2007
Brunstverlauf und Reifung der Spermien bei zeitgerechter Besamung
59Top Agrar, 2003