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Andrologie und Haustierbesamung 2. Fortpflanzungsbiologische Grundlagen der künstlichen Besamung Zum Sexualverhalten und zum Absamvorgang.

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Untermodul Andrologie und KB 6. Semester (Sommersemester) Fortpflanzungsbiologische Grundlagen der künstlichen Besamung Zum Sexualverhalten.

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1 Andrologie und Haustierbesamung 2. Fortpflanzungsbiologische Grundlagen der künstlichen Besamung Zum Sexualverhalten und zum Absamvorgang

2 Anforderungen an männliche Zuchttiere vor dem Einsatz in der künstlichen Besamung Die Tiere müssen klinisch und geschlechtsgesund sein. Sie müssen ein ungestörtes Paarungsverhalten aufweisen.

3 Wie wird das Paarungsverhalten beim männlichen Tier ausgelöst? In der freien Natur, in der Herde ist die Mitwirkung des sich im Proöstrus oder im Östrus befindenden weiblichen Tieres entscheidend.

4 Signale - Hypotha-Mittel-MedullaRücken- -lamus hirn oblog.mark - -- T E2 (Extero- zeptive- Neuro Impulse Impulse Impulse Reize)transmitter Lordose- reflex Wie wird das Paarungsverhalten beim männlichen Tier ausgelöst?

5 durch Reize oder Stimuli olfaktorisch: - Harn-, Vaginalschleimkosten, "Flehmen" akustisch: - Brüllen (Kuh), Meckern (Ziege), Grunzen (Sau) optisch oder visuell: - "Torbogenschema" (Büchelmann, 1950) taktil: - Kopfauflegen aufs Becken, Belecken der Lendengegend, Stösse auf die Flanke, Beißen der Mähne, Laufschläge Auslösung des Paarungsverhaltens beim männlichen Tier

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7 Vomeronasales Organ (VNO) akzessorisches olfaktorisches Organ besteht aus blind endenden Schläuchen, deren Öffnungen mit Nase- und Rachenhöhle in Verbindung stehen das Lumen des VNO enthält olfaktorische Rezeptorzellen

8 Sexualpheromone bei Mammalia Beispiele: Eber: 3 -Androstenol und 5 -Androstenon (Moschus-ähnlicher Geschlechtsgeruch) Mann: 5 -Androst-16-en-3on

9 Interspezies-Effekte von Schaf- und Ziegenbockpheromonen nach Over 1992

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11 durch Reize oder Stimuli olfaktorisch: - Harn-, Vaginalschleimkosten, "Flehmen" akustisch: - Brüllen (Kuh), Meckern (Ziege), Grunzen (Sau) optisch oder visuell: - "Torbogenschema" (Büchelmann, 1950) taktil: - Kopfauflegen aufs Becken, Belecken der Lendengegend, Stösse auf die Flanke, Beißen der Mähne, Laufschläge Auslösung des Paarungsverhaltens beim männlichen Tier

12 durch Reize oder Stimuli olfaktorisch: - Harn-, Vaginalschleimkosten, "Flehmen" akustisch: - Brüllen (Kuh), Meckern (Ziege), Grunzen (Sau) optisch oder visuell: - "Torbogenschema" (Büchelmann, 1950) taktil: - Kopfauflegen aufs Becken, Belecken der Lendengegend, Stösse auf die Flanke, Beißen der Mähne, Laufschläge Auslösung des Paarungsverhaltens beim männlichen Tier

13 Zu visuellen oder optischen Sinneseindrücken: Ein wichtiger Schlüsselreiz für das paarungsbereite männliche Tier ist der Umriss des Hinterteiles des weiblichen Partners Büchelmann (1950): Torbogenschema (Torbogenreflex) "Der Umriß des Hinterteiles ist eine Art Runddach mit Stütze,ähnlich einem Torbogen."

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17 durch Reize oder Stimuli olfaktorisch: - Harn-, Vaginalschleimkosten, "Flehmen" akustisch: - Brüllen (Kuh), Meckern (Ziege), Grunzen (Sau) optisch oder visuell: - "Torbogenschema" (Büchelmann, 1950) taktil: - Kopfauflegen aufs Becken, Belecken der Lendengegend, Stösse auf die Flanke, Beißen der Mähne, Laufschläge Auslösung des Paarungsverhaltens beim männlichen Tier

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20 Paarungsverhalten und Ablauf der sexuellen Reflexkette Vorspiel Präkoitale Phase mit Versteifung und Ausschachten des Penis Paarung Koitale Phase mit Aufsprung, Umklammerung, Suchbewegungen, Einführen des Penis, Friktionsbewegungen bzw. Nachstoß mit Ejakulation und Abstieg vom Paarungspartner Nachspiel Postkoitale Phase mit völliger Peniserschlaffung und Rückverlagerung in das Präputium

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23 Zur Ejakulation wie kommt sie zustande? Modell: Bulle vor allem Temperatursignale über Nervenendungen an der Penisspitze Signale werden über einen Reflexbogen zum Erotisierungs- zentrum geleitet von da aus werden Impulse geleitet zum Samenleiter zur Harnröhre Ejakulation zu den Anhangsdrüsen über N. iliohypogastricus Kontraktionen der M. urethralis ischiocavernosus und bulbospongiosus

24 Einteilung der Vatertiere nach dem Ort des Spermaablegens Scheidenbesamer: Bulle, Schafbock, Ziegenbock Zervixbesamer:Hengst, Rüde Gebärmutterbesamer:Eber Eileiterbesamer:Erpel

25 Rind Schaf Schwein Pferd Mensch

26 Einteilung des Deckvorganges nach der Ejakulationsweise Einphasig (= Synchronabsamung) - Bulle, Schafbock, Ziegenbock Mehrphasig (= Asynchronabsamung) - Hengst, Eber, Rüde

27 Zum Absamvorgang Zweck der sexuellen Stimulierung des abzusamenden Vatertieres schnelles Absamen Ejakulat mit hoher Spermiendichte Maßnahmen Vatertier zurückhalten (Bulle, Hengst) sog. Blindsprung durchführen (Bulle, Bock)

28 Mayors steps in sexual preparation resulting in transport of spermatozoa from the tail of the epidydimis into the pelvis urethra.

29 Physiologie der Fortpflanzung 5.Semester (WS) 2005/06 Spermientransport im weiblichen Genitale bei landwirtschaftlichen Nutztieren

30 Voraussetzung für eine Befruchtung der Eizelle(n) ist vor allem, dass befruchtungsfähigen Spermien sich in der Eileiterampullen befinden und zwar in ausreichender Anzahl und zum richtigen Zeitpunkt im Bezug auf Belegungs- bzw. Besamungszeitpunkt. Grundsatz:

31 Spermienablage und -transport Durch wellenförmige Kontraktionen der Uterus gelangen die Samenzellen in den Befruchtungsort (überwiegend passiv). Je nachdem wo die Spermien bei der Ejakulation deponiert werden, spielt die eigene Motilität eine wichtige Rolle. Es werden drei Phasen des Samenzellentransportes unterschieden: (1) initialer schneller Transport, (2) Besiedlung der Spermienreservoirs (vorwiegend aktiv), (3) langsame Ablösung und Transport der Spermien (vorwiegend aktiv).

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33 Phasen des Spermientransportes Zu 1. Er findet sofort nach der Belegung statt, nimmt min in Anspruch, die Mizellen des Zervikalschleims erleichtern das Eindringen der Spermien in die Zervikalkrypten, Er wird durch die kontraktile Aktivität des Myometrium und Mesosalpinx gefördert. Zu 2. In den Zervikalkrypten herrscht ein Spermienfreundliches Milieu (Wiederkäuer, Mensch; Hund?) Zu 3. Die Spermien werden hauptsächlich durch retrograden Transport, Leukozyteninfiltration und Spermiophagie abgestoßen. Immunologische Abwehrvorgänge sowie physiko-chemische und mechanische Barrieren können außerdem die Vorwärtsbeweglichkeit der Samenzellen verhindern.

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37 Seminalplasma Während der Ejakulation werden die Spermien mit den Sekreten der Anhangdrüsen (Seminalplasma) gemischt Das Seminalplasma dient als Nähr- und Transportsubstanz. Die Sekretion der akzessorischen Geschlechtsdrüsen wird durch das Testosteron gesteuert. Wichtige Sekretionsprodukte sind im Seminalplasma enthalten wie: -hohe Konzentrationen an: Askorbinsäure, Aminosäuren, Peptide, Proteine, Lipide, Fettsäuren, zahlreiche Enzyme - antimikrobielle Bestandteile: Immunoglobuline (IgA) -Hormone: Androgene, Prostaglandine, Östrogene, FSH, LH, Insulin, Prolaktin usw.

38 1 Sekretvolumina der akzessorischen Geschlechtsdrüsen 1 SpeziesVolumen (ml) (Variationsbreite) Mittleres Volumen (ml) Herkunft der Hauptfraktionen Rind Samenleiterampullen, Samenblasendrüsen Pferd Samenleiterampullen Samenblasendrüsen Schwein Samenblasendrüsen Prostata Bulbourethraldrüsen Schaf0,7 - 21Samenblasendrüsen Ziege0,2 - 0,51Samenblasendrüsen Hund Prostata 1 nach Mann u. Lutwak-Mann (1981) u. Kolb (1984)

39 Wichtigste Bestandteile des Seminalplasma Komponente (mg/100 ml) BulleBockEberHengst Proteine (g/100ml)6,85,03,71,0 Fruktose Sorbitol –60 Zitronensäure620 – Inositol – –47 Glyzerolphospho- rylcholin 100 – – Ergothionein

40 Spermienanzahl: Ort der Ablage - Ort der Befruchtung Von der großen Anzahl der Spermien, die beim Deckakt in die Fornix vaginae plaziert werden, gelangt nur ein sehr geringer Anteil in den Eileiter. Beispiel Bulle: verloren gehen an der Fornix vaginae:10 10 Samenzellen im Uterus:10 6 " im kaudalen Isthmus:10 4 " in der Eileiterampulle10 2 "

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42 Spermienreservoir im kaudalen Eileiteristhmus Der kaudale Isthmus fungiert als Spermienreservoir bei den Wiederkäuern Pferd und Schwein beim Hund: ? (Uterindrüsen als Spermienspeicher ?) Aufgaben des Isthmus: Selektion der intakten Spermien Sicherstellung des Überlebens der Spermien Kapazitation der Spermien Begrenzung der Spermienzahl am Befruchtungsort

43 Kapazitation und Akrosomreaktion Kapazitation ist der Reifungsprozess der Spermien im weiblichen Genitaltrakt Ejakulierte Spermien, obwohl sie befruchtungsfähig sind, müssen eine "Aktivierungsphase" durchlaufen, um die Eizelle befruchten zu können. Es handelt sich um Veränderungen im Akrosom und um Veränderungen des Bewegungsmusters (Hyperaktivierung). Die Dauer der Kapazitation hängt vom Intervall Insemination - Ovulation ab (beträgt einige Stunden). Kapazitierte Spermien sind kurzlebig und instabil Transport zur Ampulle und Befruchtung müssen unmittelbar erfolgen. Nur in kapazitierten Spermien wird durch Kontakt mit der Zona pellucida die Akrosomreaktion ausgelöst.

44 Hyperactive motility Binding to zona pellucida Acrosomal reaction Penetration of zona pellucida Sperm-oocyte membran fusion Sperm engulfed Decondensation of sperm nucleus Formation of male pronucleus Postcapacitation sequence of events leading to fertilization and pronuclei formation

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