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Vorlesung 7.Semester, WS 2007/08 Andrologie und künstliche Besamung 7. Instrumentelle Samenübertragung beim Rind.

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1 Vorlesung 7.Semester, WS 2007/08 Andrologie und künstliche Besamung 7. Instrumentelle Samenübertragung beim Rind

2 Instrumentelle Samenübertragung beim Rind Gliederung Aufbau von Bullenbesamungsstationen Tierseuchenrechtliche und zuchthygienische Anforderungen Spermagewinnung Spermabeurteilung Spermaverarbeitung Spermakonservierung Insemination

3 Aufbau einer Besamungsstation

4 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

5 Aufbau von Bullenbesamungsstationen Stallbereich Samenentnahmebereich Laborbereich Spermadepot Verwaltungsbereich

6 Aufbau von Bullenbesamungsstationen Stallbereich Bullenställe mit Stand- und Boxenhaltung Bewegungskarussell Lagerräume für Material und Futter Behandlungsraum

7 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

8 Haltung von Zuchtbullen Boxenhaltung (Boxengröße 4 x 4 m) Boxenbegrenzung: durch Stahlrohrgitter, deren Abstände Fluchtmöglichkeiten für das Personal bieten

9 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

10 Fütterung von Zuchtbullen - hat Einfluss auf den Zeitpunkt der Geschlechtsreife und die Nutzungsdauer - Ziel: sollen mit 12 Monaten deckfähig sein - bei zu intensiver Aufzucht steigt das Risiko von Skelett- schäden, d. h., die Wachstumskapazität wird nicht ausgeschöpft - Vermeidung strumigener Produkte (Rapsprodukte) - plötzlichen Futterwechsel vermeiden

11 Aufbau von Bullenbesamungsstationen Samenentnahmebereich Sprung-/Spermagewinnungsraum Warteraum für Bullen Wasch- und Trockenraum für Bullen

12 Sprungraum - überdacht - Bodenbelag trittsicher - Wandbeschichtung wasserabweisend - ausreichend groß - Boden und Wände leicht zu reinigen und zu desinfizieren - rückstaugeschützter Wasserabfluss

13 Aufbau von Bullenbesamungsstationen Laborbereich Laboratorien für Spermauntersuchung, - verarbeitung und –konservierung Wasch- und Sterilisationslabor Vorbereitungsraum für künstliche Vaginen Containerraum Umkleide- und Lagerräume

14 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

15 Bereich Spermadepot - ausreichende Lüftung - Unfallverhütungsvorschriften zum Umgang mit flüssigem Stickstoff

16 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

17 Anforderung an Zuchtbullen für den Einsatz in der künstlichen Besamung 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 Geschlechts- organe (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,

18 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

19 Ablauf der Paarungsreflexkette 1.Präkoitales Verhalten 2.Koitus 3.Postkoitales Verhalten

20 Ablauf der Paarungsreflexkette Präkoitales Verhalten Excitatio: Vorspiel (Kontaktaufnahme) Erectio: Versteifung des Penis – Erweiterung der Penisschwellkörper Emissio:Ausschachten des Penis - Relaxation des Musculus retractor penis - visuell - olfaktorisch - akustisch - taktil

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22 Ablauf der Paarungsreflexkette Coitus Ascensus:Aufsprung Circumplectio:Umklammerung Adjustatio:Suchen Immissio:Einführung Propulsus:Nachstoß Ejaculatio:Samenerguss (1-2 sec. einphasig) Aus: Busch und Holzmann, 2001 Introitus vaginae: - Temperatur - Druck - Gleitfähigkeit quasi zeitgleich

23 Ablauf der Paarungsreflexkette Postkoitales Verhalten Descensus:Absprung Relaxatio:Erschlaffung Calmatio:Nachspiel

24 Ablauf der Paarungsreflexkette beim Bullen Vorspiel Versteifung und Ausschachten des Gliedes Aufsprung und Umklammerung Suchbewegungen Einführen des Gliedes in die Scheide Nachstoß und Ejakulation Absprung sowie Erschlaffung und Einschachten des Gliedes

25 Sexualverhalten des Deckbullen in der Herde Genitalkontrolle: Kontrolle der weiblichen Tiere auf Paarungsbereitschaft vor allem olfaktorisch Dauer: wenige Sekunden Hütephase: Bulle hält sich in Nähe des brünstig w erdenden Tieres auf, Gänsemarsch Kopfauflegen: Auflegen des Kopfes auf die Kreuz- und Beckenregion Aufsprungversuche und Aufsprünge: - weibliches Tier bestimmt Zeitpunkt der Begattung - durchschnittlich 5 Deckakte/Brunst

26 Methoden der Samengewinnung bei Bullen Künstliche Vagina: Methode der Wahl Elektroejakulation: Methode nur für Sonderfälle ( in Deutschland )

27 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

28 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 samenableitenden Wege und der Samenblasendrüsen ( 0 auf 200 mA, Volt, Reizdauer: 3-5 sec) Erektion Ejakulation; auch Ejakulation ohne Erektion

29 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

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31 Künstliche Vagina - Mantelrohr, z. B. aus Hartgummi - Innenschlauch, z. B. aus Latex - Samenauffangglas - Gummiringe - Ventil - Gleitmittel - Latextrichter

32 Künstliche Vagina Schlüsselreize: - Temperatur (zwischen °C) - Druck - Gleitvermögen - Wärmeschrank (Cave: Keimvermehrung) - Wasser (Cave: spermizid) - alternativ: Luft

33 Vorbereitung auf das Absamen

34 Absamvorgang - geschlechtliche Stimulation - Entwicklung von Routinen - Präputium erfassen und Penis ablenken - Vagina anbieten Eingangsöffnung der Vagina wird an die Penisspitze geführt - Suchbewegungen – der Bulle stößt aktiv in die Vagina Fehler: - Penis erfassen - Vagina überstülpen

35 Hygienische Samengewinnung garantiert keimarmes Sperma

36 Spermabeurteilung – Richtwerte Ejakulat (unverdünntes Sperma) Parameterbis 2 Jahreüber 2 Jahre Konsistenzrahmig bis milchig Farbeelfenbeinfarben bis weiß Massenbewegunggute Massenbewegung, lebhafte Wellen- und Schwarmbewegungen mit dunklen Verdichtungen Vorwärtsmotilität 70 % Veränderte Spermien< 20 %, 5 Kopf-, 10 Kopfkappenveränderungen pH-Wert6,4 - 7 Dichte/ml Volumen/ml 2 4 Gesamtzahl x 10 9 durchschnittlich bei 6 ADR-Empfehlung 8.2, 2006

37 Spermakonservierung beim Rind TRIS-Eidotter-Citronensäure-Fructose-Glycerol: für Pailletten VerfahrenT: °CVerdünnerBefruchtungs- fähigkeit Flüssigsperma+5Na-Zitrat, TRIS-Puffer, Milch-Glycerin mit oder Eidotter, Antibiotika 4 Tage Flüssigsperma+15 bis +25 Caprogenhaltiger V. + Glucose + Antibiotika 3 Tage TG-N2- Sperma - 196Na-Zitrat-Glycerin mit Fruktosezusatz, TRIS- Verdünner, Soja-Lecithine, Antibiotika unbegrenzt

38 Frischsperma-Konservierung Nutzung eines kaprogensäurehaltigen Verdünners Besamungsdosis: 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

39 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.

40 Kryokonservierung (TG-Sperma) Wichtigste Methode der Spermaverarbeitung beim Rind Eidotter ist in verschiedenen Verdünnermedien nach wie vor sehr gebräuchlich Anzahl der Spermien pro Dosis: Mio., nach Auftauen etwa 10 Mio. lebende Spermien (Schwellenwert) Neuer Verdünner: auf der Basis von Soja-Lecithinen Verdrängung des Eigelbs in den Verdünnern?

41 Spermakonservierung beim Rind TRIS-Eidotter-Citronensäure-Fructose-Glycerol: für Pailletten VerfahrenT: °CVerdünnerBefruchtungs- fähigkeit Flüssigsperma+5Na-Zitrat, TRIS-Puffer, Milch-Glycerin mit oder Eidotter, Antibiotika 4 Tage Flüssigsperma+15 bis +25 Caprogenhaltiger V. + Glucose + Antibiotika 3 Tage TG-N2- Sperma - 196Na-Zitrat-Glycerin mit Fruktosezusatz, TRIS- Verdünner, Soja-Lecithine, Antibiotika unbegrenzt

42 Phasen der Tiefgefrierkonservierung Phasen T°-Verschiebung Spermagewinnung u. –beurteilung 37 32°C Spermaverdünnung u. –konfektionierung 32 23°C * Spermaäquilibrierung 23 5°C Spermatiefgefrierung °C Spermalagerung- 196°C Auftauen °C * Spermakonfektionerung auch direkt von dem Einfrieren bei °C möglich

43 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

44 Neuer Verdünner für das Bullensperma Biociphos: Soja-Lecithine anstatt Eigelb

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46 Verschiedene Verpackungsformen für Sperma: Ampulle, Pellet mit Auftaulösung, Minitüb, mittlere Paillette

47 Pailletten (engl. 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)

48 Grundaufbau Pailletten Baumwollstopfen mit Polyvinylalkohol- Puder Dient später als Stempel Luftblase Verschluss durch maschinelles Zusammenpressen oder Kugel

49 Grundaufbau Pailletten Angaben auf der Besamungsportion - Identitätsnummer - Kurzname (Rasse) - Datum der Spermaentnahme - (Name) und Code der Besamungsstation Sinn: - Identitätsnachweis der Nachkommen - Rückverfolgung (Seuchenhygiene, Erbhygiene)

50 Spermalagerung - in flüssigem Stickstoff (N 2 ) - Temperatur -196 Grad Celsius - Eigenschaften:- farblos - geruchlos - chemisch nicht aggressiv - schwerer als Luft - Siedepunkt: -196 °C

51 Gefahr durch flüssigen Stickstoff - N 2 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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53 Sollte nicht im Fahrgastraum transportiert werden.

54 Sofortmassnahmen bei Unfällen mit flüssigen Stickstoff - Kleidung und Schuhe ausziehen, wenn N 2 zwischen Kleidung und Haut - Augen: mit Wasser spülen - Bei Blasenbildung nicht reiben betroffene Stellen mit Verbandsmaterial abdecken - Räume lüften

55 Lagerungsgefäße für Tiefgefriersperma °C – 19 °C °C nahe Umgebungstemperatur Spermaschädigung ab einer Temperatur von °C Wiederholte Exposition führt zur Akkumulation der Schäden

56 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 Container- öffnung nicht überragen - Paillette kurz schwenken - Kanister absenken - Paillette ins Auftaugerät überführen

57 Auftauen einer Besamungsportion

58 Vorbereitende Maßnahmen für die Insemination Auftauen der Paillete (38°C, Wasserbad) Feine Paillette: ca. 25 sec. Minitüb: ca. 30 sec. (Motilität der Samenzellen: 50%) Abtrocknen der Paillette Einlegen der Paillette in das Besamungsgerät Abschneiden der Paillettenspitze Ansetzen der Inseminationshülle

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60 Besamungszeitraum Ideale Bedingungen für eine Konzeption liegen dann vor, wenn bereits zum Zeitpunkt der Ovulation in der Eileiter- ampulle Spermien vorhanden sind. Die Lebensfähigkeit, vor allem die Befruchtungsfähigkeit der Spermien im Eileiter beträgt etwa 24 Stunden. Die Lebensdauer der Eizelle ist relativ kurz, etwa Stunden. Lebende Samenzellen sollten gegen Ende der Brunst im Eileiter befruchtungsbereit sein.

61 Der optimale Besamungszeitpunkt Ovulation erfolgt durchschnittlich Stunden nach Ende der äußeren Brunstsymptome Kapazitation der Spermien dauert 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

62 Der optimale Besamungszeitpunkt Inseminationszeit (Std. nach Brunstbeginn) (Saacke 1998) Trächtigkeitsrate (%) Ovulation

63 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:

64 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 Inseminationsdosis und Besamung mit Sperma von Spitzenbullen mit niedriger Befruchtungsrate. Samenablage in Genitaltrakt

65 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 Mio. Samenzellen)

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68 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.

69 Inseminationstechnik Samenablage 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 )

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71 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.

72 Fehlerhafte Inseminationstechnik Wenn die Zervix zu weit kranial gefasst wird, knickt das Orificium externum ab und kann nicht gefunden werden.

73 Brunstverlauf und Reifung der Spermien bei zeitgerechter Besamung

74 Technik der Insemination Reinigung der Vulva, Spreizen der Vulva Einführen der Besamungspipette im 45° Winkel nach dorsal, anschließend parallel zur Wirbelsäule Erfassen der Zervix transrektal Mittel- Ring- und kleiner Finger umfassen die Portio halten diese hoch und bilden einen Trichter um das Orificium externum Lockeres Halten der Besamungspipette mit 2 Fingern Überstülpen der Zervix auf das Besamungsgerät Rektale Kontrolle der richtigen Position, und leichtes zurückziehen der Pipette Absetzen der Samenportion (kraniale Zervix, Uteruskörper, ipsilaterales Uterushorn)

75 Auftauen einer Besamungsportion - schnelles Auftauen verhindert Rekristallisation - kontinuierliche Wärmeübertragung verhindert ungleichmäßiges Auftauen - optimal: 75°C über 5 bis 10 Sekunden - Samenportion darf nicht zu warm werden < 40°C - Die Temperatur darf nur nach oben gehen Schlechte Auftaubedingungen - in der Hand - im Mund - an der Luft (Umgebungstemperatur)

76 Besamungszeitpunkt Die Rinder sind am gleichen Tag, an dem sie die äußeren Brunstsymptome zeigen, zu inseminieren. Falls sie am nächsten Tag noch weiterrindern Nachbesamen Bei Kühen, die die ersten Brunsterscheinungen am Abend zeigen: Besamung am Vormittag des folgenden Tages.


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