Schwerpunkt: „Reproduktionsmedizin“ - Tierärztliche Hochschule ...

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Institut für Tierzucht der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft Mariensee (FAL)
Niedersächsisches Landgestüt Celle
Veterinärfakultät der Universität Sydney
Beim Rind kann gesextes Sperma beispielweise in Milchbetrieben
zur Erstellung von Kuhkälbern benutzt werden, da HF-Bullenkälber
zur Mast kaum zu verwenden sind. Testbesamungen zur Ermittlung
des Zuchtwertes der Bullen können bis um 50% reduziert werden,
ohne die statistische Präzision der Zuchtwertschätzung zu verringern.
Färsen können mit X-chromosomalen Spermien besamt werden,
um die Rate der Todgeburten zu reduzieren. Außerdem könnten
gezielt Bullenmütter erzeugt werden. Bei Mastrassen wird eher
Wert auf männliche Nachkommen gelegt. Gesexte Y-chromosomale
Spermienpopulationen sind in ihrer Reinheit zwar geringfügig
schlechter als X-chromosomale (2%-5%), aber prinzipiell besteht
für den Sortiervorgang kein Unterschied.
In der Endstufe der Schweineproduktion steht die Erzeugung weiblicher
Nachkommen im Vordergrund des Interesses. Seit kurzem
wird in einigen EU-Staaten über die Abschaffung der Ferkelkastration
nachgedacht; beispielsweise wird Norwegen die Kastration ab
2009 nicht mehr zulassen. Gesextes Sperma könnte theoretisch
eine Alternative sein, wenn es gelingt, die Effizienz des Sortierprozesses
deutlich zu steigern. Beim gegenwärtigen technischen
Stand kommt lediglich ein Einsatz in ausgewählten Zuchtbereichen,
z.B. Nukleusherden in Frage, denn trotz neuer Besamungsverfahren
werden immer noch 20-mal mehr Spermien für die Besamung
benötigt als beim Rind.
Seit der Einführung der hysteroskopischen Besamung konnte die
für die Besamung bei Stuten benötigte Spermienzahl deutlich reduziert
werden. Der Sortierprozess ist aufgrund der Spermienkopfform
und des höheren DNA-Unterschiedes
zwischen den Spermienpopulationen
effektiver als bei anderen Tierarten.
So wird in absehbarer Zeit der
Wunsch nach Besamung mit gesextem
Sperma auch beim Pferd zur
Routine gehören können. Auch bei
Schafen war die hysteroskopische
Besamung mit gesextem Tiefgefriersperma
sehr erfolgreich.
Eine besondere Bedeutung hat
gesextes Sperma bei der Erhaltung
von Rassen in Genreserveprogrammen
sowie zur Erhaltung bedrohter
Tierarten. Hierbei wird Wert auf „Xchromosomale
Spermien“ gelegt,
denn mit weiblichen Nachkommen
kann eine Stabilisierung bedrohter
Arten und Rassen deutlich schneller
erzielt werden. So werden außer den
Spermien unserer Nutztiere auch die
von Primaten, Delfinen, Elefanten,
Nashörnern, Büffeln und andere exotischer
Tierarten für Versuche genutzt,
um entsprechende Spermabanken
anlegen zu können. Für die letzten
drei genannten Spezies werden diese
Untersuchungen u.a. in Mariensee
gemeinsam mit nationalen und internationalen
Forschungsinstitutionen
durchgeführt.
Aktuelle Forschungsarbeiten
Abb. 1: Nachkommen aus gesextem Sperma in Mariensee.
Die Ferkel wurden im In-vitro-System via ICSI erstellt, das Kalb
stammt aus einer Besamung in den Uteruskörper.
Seit dem Jahr 2000 steht dem Institut für Tierzucht der FAL in Mariensee
das einzige Flowzytometer in Deutschland zur Verfügung,
das zur Sortierung von Spermien geeignet ist. Das Gerät dient ausschließlich
Forschungszwecken, von denen im Folgenden einige
Projekte, die vorwiegend in Zusammenarbeit mit Institutionen des
Virtuellen Zentrums für Reproduktionsmedizin durchgeführt wurden,
aufgeführt sind.
Rind: Eines der Hauptprojekte der vergangenen zwei Jahre diente
der Verbesserung von gesextem Tiefgefriersperma. Zwar wird dieses
bereits kommerziell angeboten, die Qualität ist aber sehr variabel
und konnte bislang nicht überzeugen. Mittlerweile ist es uns
gelungen, einige der Hauptbelastungsquellen während des Sortiervorganges
aufzudecken und ein verbessertes Sortierverfahren mit
geändertem Processing und neuen Verdünnern (Sexcess®) zu entwickeln.
Die Besamungsergebnisse bei rund 500 Färsen verschiedener
Rassen und Nutzungstypen unterschieden sich nicht mehr
von den Kontrollbesamungen mit unsortiertem Sperma identischer
Ejakulate und lagen in der Befruchtungsrate über 70%. Auch als
gesextes Frischsperma ist es bei Lagerung im Kühlschrank für drei
Tage für die Besamung geeignet. Deutlich schlechtere Trächtigkeitsergebnisse
(~-20%) erhielten wir nach Besamung von Kühen.
Die Ursache ist zurzeit noch offen; es könnte sich aber um immunologische
Prozesse im Uterus handeln, die noch nicht verstanden
werden (s. auch Qualitätsmanagement im Uterus S. 21). Neben der
Verwendung für die Besamung wird gesextes Sperma auch zur Invitro-Befruchtung
sowie im Rahmen
des Embryotransfers mit
Erfolg eingesetzt
Schwein: Die Untersuchungen
zum Sortieren von Ebersperma
gehen auf eine langjährige Kooperation
des Instituts für Tierzucht mit
dem USDA in Beltsville zurück.
Bereits 1993 wurden gemeinsam
erste Embryonen mit gesextem
Ebersperma über In-vitro-Befruchtung
erstellt und drei Jahre später
gelang mit diesem Verfahren die
Geburt der ersten Ferkel. Interessanterweise
zeigten neuere Time-
Lapse-Studien unserer Arbeitsgruppe,
dass sich männliche und
weibliche Embryonen nach der Invitro-Befruchtung
in ihrem Entwicklungsverhalten
unwesentlich unterscheiden.
Ihr Wachstumspotential
war aber deutlich vermindert, wenn
die Eizellen vor der Befruchtung invitro
gereift werden mussten.
Noch effizienter konnten wir Ferkel
mit gewünschtem Geschlecht
erzeugen, wenn die Befruchtung
mittels intrazytoplasmatischer
Spermieninjektion (ICSI) erfolgte