Untermodul 4 - 11 Andrologie und KB 6. Semester (Sommersemester) 2009 Die instrumentelle Samenübertragung beim Schwein

Die instrumentelle Samenübertragung beim Schwein Allgemeines Besamungsstationen Zuchtwertschätzung der KB-Eber Tierseuchenrechtliche und zuchthygienische Anforderungen an Besamungseber Sexualverhalten des Ebers Spermagewinnung Spermabeurteilung Spermaverarbeitung und –konservierung Insemination

Allgemeines beim Schwein weltweit mehr und mehr an Bedeutung. Mit der Intensivierung der Schweinehaltung gewinnt die KB beim Schwein weltweit mehr und mehr an Bedeutung. Unter den modernen Produktionsbedingungen stellt sie einen wesentlichen Bestandteil des Reproduktionsprogramms dar. Auch in kleinen Betrieben (beispielsweise ohne Zyklus- steuerung der Sauen) spielt sie eine wichtige Rolle. Erst ab 1963-1965 fand die Schweinebesamung in Deutschland ihre Anwendung in der Praxis, vorwiegend im ehemaligen Gebiet der DDR (Rothe).

Eberbesamungsstationen Betriebe der Schweinezuchtorganisationen Das Prinzip der Einrichtungen entspricht dem der Bullenstationen Bereiche Stallbereich Absamraum Laborbereich Verwaltungsbereich Neben den Besamungsstationen gibt es betriebseigene Besamungsstationen.

Stallbereich Absambereich Laborbereich Labor Eberbesamungsstationen Stallbereich Einzelhaltung in Boxen (Fläche: mindestens 6 m2), Einstreu: Stroh- oder Sägemehlmatten Bewegungsmöglichkeit durch Auslaufhaltung Absambereich Absamraum mit Absamboxen Wasch- und Behandlungsraum (mit Behandlungsstand) Trocknungsraum Vaginenlabor Laborbereich Labor Wasch- und Sterilisationsraum Depotlagerung der Besamungsportionen Materiallagerräume Pausenraum und Sanitärräume fürs Laborpersonal

Zuchtwertschätzung beim Eber Top-Genetik-Programme: Selektion von KB-Ebern mit überdurchschnittlichen Zuchtwerten (seit 1990) Busch/Waberski, 2007

Selektion von Besamungsebern Selektionskriterien: - körperliche Gesundheit - Rücken– und Seitenspeckdicke (US-Verfahren) - tägliche Zunahmen - Futteraufwand je kg Zuwachs von 100 ausgewählten Ebern werden 3 – 5 Zuchteber Abgangsursachen: - mangelhafte Zunahmen < 400 g pro Tag - Mängel im Sexualverhalten - Mängel in der Spermaqualität - Erkrankungen

Schweinebesamung in Deutschland 2007 Besamungsdichte: 85 - 87% Erstbesamungen: 5,6 Mio. Besamungen nach Rasse bzw. Zucht-Herkunft der Eber (2007), in %: PI deutsches Piétrain BHZP PIC DL deutsche Landrasse LW Large White DE deutsches Edelschwein) Sonstige 72,0 14,7 5,2 2,3 1,6 0,7 3,5 ZBS – Schweineproduktion 2009

Gewährschaftsbestimmungen über Anforderungen an Besamungseber1   Abstammungsicherheit: Gewährfrist 12 Wochen Seuchenfreiheit: Gewährfrist 6 Wochen ab Einstallungsdatum Geschlechtsgesundheit: Verkäufer haftet dafür, dass der Eber normal entwickelte Geschlechtsorgane aufweist Deckvermögen: Gewährfrist 6 Wochen ab Einstallungsdatum (guter Geschlechtstrieb, einwandfreie Annahme des Phantoms und Samenabgabe) Spermaqualität: Gewährfrist 4 Monate; Beurteilungsgrundlage:  2 Ejakulate (Entnahmeabstand: mind. 4 d, max. 10 d) 1 Zentralverband der Deutschen Schweineproduktion (ZDS e.V.), 2005

Deckvermögen: Gewährfrist 6 Wochen ab Einstallungsdatum (guter Geschlechtstrieb, einwandfreie Annahme des Phantoms und Samenabgabe) Busch/Holzmann, 2001

Nach EU-Richtlinien zu untersuchenden Infektionen Ursprungsbestand Status Untersuchung auf Quarantäne Station Bestand ist amtlich frei von: Brucellose Aujeszkyscher Krankheit Klassischer Schweinepest keine Impfung gegen MKS Aujeszkysche

Paarungsvorgang beim Eber Vorspiel Erektion und Ausschachten Aufsprung und Umklammerung Suchbewegungen Einführen des Gliedes in die Scheide Friktionsbewegungen Ejakulation (mehrphasig) Absprung Begattungsdauer: 5 – 20 min Ejakulationsdauer: 2-4 min Busch/Holzmann, 2001

Samengewinnung Sie erfolgt mit einem Phantom als Sprungpartner Methoden: Mit Hilfe einer künstlichen Vagina Mit der Hand ("gloved hand methode") Automatisierte Samengewinnung Minitüb, 2003

Samengewinnung mit Hilfe der künstlichen Vagina (KV) Die Gestaltung der KV muss die Besonderheit der Ejakulation beim Eber berücksichtigen: geeignete Wasser-Luft-Polster und Temperatur (38 - 42°C) Druckregulierung auf die Penisspitze: entscheidender ejakulationsauslösender Faktor (Blasebalg) Minitüb, 1996 Schaetz, 1963

Handmethode der Samengewinnung Busch/Waberski, 2007 wenig aufwendig keimarme Ejakulatgewinnung fraktionierte Samengewinnung

Samengewinnung mit der Hand Technik Glans penis erfassen und ausziehen Kontinuierlicher Druck auf die Glans penis Fehler: Präputialöffnung erfassen Zu wenig oder zu starker Druck auf den Penis

Bakterien im Ebersperma Bedeutung - Herabsetzung der Lagerungsfähigkeit - Verbrauch von Nährstoffen - Veränderung des Milieus - Spermienschädigung - herabgesetzte Motilität (v. a. durch E. coli) - Zunahme der Spermienagglutination - Membranschädigungen - Entwicklung von Antibiotikaresistenzen - USA: Nachweis von multiresistenten Keimen im Ebersperma - schlechte Erfahrungen mit Streptomycin (One-step-Type) - meist eingesetztes Antibiotikum zur Zeit Gentamicin (Multiple- step-Type)

Automatisierte Samengewinnung, im Hochstand Ziel der neuen Methode: standardisierte Samenentnahme Gewinnung keimarmer Ejakulate 1. Der Penis wird mechanisch durch eine enge Manschette komprimiert, AutoMate

Automatisierte Samengewinnung, im Hochstand Die Ejakulat-hauptfraktion wird getrennt aufgefangen 2. Der Penis wird elektronisch gesteuert komprimiert Automatisierte Samengewinnung im Hochstand Collectis

Spermienreiche Fraktion Spermienarme Fraktion Vorsekret Spermienreiche Fraktion Spermienarme Fraktion Ejakulatfraktionen Sekret der Bulbourethraldrüsen 20-30 ml 40 – 80 ml 80 – 200 ml 20 – 40 ml Weitze 2003

Merkmale der einzelnen Ejakulationsphasen beim Eber

Spermaqualität von Besamungsebern1, Teil 1 Merkmal Mindestanforderung Farbe grauweiß, weiß, gelbweiss Konsistenz molkig bis milchig Beimengungen (Harn, Blut, Eiter) keine Verschmutzungen (Kot, Haare) Geruch neutral Volumen ohne Bulbourethralsekret (ml) 100 Spermienkonzentration (106/ml) Alter d. Ebers:  9 Mo.:150 Mio. > 9 Mo.: 200 Mio.2 Spermiengesamtzahl SGZ- (109/Ejakulat) Alter d. Ebers:  9 Mo.: 15 Mrd. > 9 Mo.: 20 Mrd. 2Wenn Volumen > 250 ml ist, kann dieser Wert bis zu 20% unterschritten werden

Spermaqualität von Besamungsebern1, Teil 2 Merkmal Mindestanforderung Motile Spermien (%) 70 Morphologisch anomale Spermien + Spermien mit Plasmatropfen (%)  25 Spermien mit Kopfveränd. (%)  5 Spermien mit Kopfkappenveränd.(%) 10 Spermien mit Plasmatropfen (%) 15 Spermien mit Schleifen (%) Andere morphol. Abweichungen (%) Keimgehalt im ersten untersuchten Ejakulat keine für Tier und Mensch spezif. pathogenen Keime 1Gewährschaftsbestimmungen des ZBS e.V. (Stand 20.10.2005)

Spermaaufbereitung und -konservierung Verfahren: Flüssigkonservierung (Standardverfahren) Tiefgefrierkonservierung

Flüssigkonservierung des Eberspermas Verdünner: Glucose-Natriumcitrat mit zahlreichen Modifikationen + Antibiotika

Zusammensetzung von Verdünnern Bestandteile (g/l) Beltsville Thawing Solution (BTS) Kiew/ Merkt I + II Androhep1 Glucose EDTA Natriumcitrat Natriumhydro-gencarbonat Kaliumchlorid HEPES Bovines Serum-Albumin 37,0 1,25 6,0 0,75 60,0 3,7 1,2 26,0 2,4 8,0 9,0 2,5   1Langzeitverdünner lao

Flüssigkonservierung des Eberspermas Verdünner: Glucose-Natriumcitrat mit zahlreichen Modifikationen + Antibiotika wichtiger Bestandteil: EDTA bindet toxische Stoffwechselprodukte und Schwermetallionen wirkt membranstabilisierend wirkt antimikrobiell

Verdünnungsvorgang

Spermaportionen oder Spermatuben Besamungsvolumen Spermiendosis 80 - 100 ml 1,5 – 2,5 Mrd. Spermien Aufbewahrung ·  Temperatur ·  Lebensdauer 16 - 18°C 2 - 3 Tage ("Langzeitverdünner": 6 Tage) Glucose Citrate Bicarbonate EDTA ...

Klimabox für Ebersamen

Tiefgefrierkonservierung Nur spermienreiche Fraktion des Ejakulates genutzt Vorverdünnung mit Flüssigspermaverdünner langsame T°-Anpassung und Zentrifugation Resuspension mit eigelbhaltigem Kühlverdünner weitere Abkühlung auf 5°C und Zusatz von Glycerin und Ovus ES Paste Inseminationsportion: Pailletten oder Flag bags Inseminationsdosis: 4 Mrd. Spermien Auftauen der Besamungsportion: aufwendig Inseminationszeitpunkt: möglichst ovulationsnah (4 h davor) Gründe für geringen Einsatz: Niedrigere Abferkelrate (55-60%) Große Variation der Eberfertilität

Problematik des TG-Spermas Ursachen für die geringe Akzeptanz des tiefgefrorenen Spermas in der Schweinezucht sind vor allem: Aufwendiges Konservierungsverfahren: Das große Ejakulat- volumen muss vor dem Einfrieren verringert werden. Niedrige Ausbeute an Besamungsportionen pro Ejakulat: Eine Besamungsdosis beträgt 4 Mrd. Samenzellen.  30% der Spermien sollten nach dem Auftauen beweglich sein. Hohe Kälteschocksensibilität: Bei der Kühlung des Samens unter +15°C stirbt ein hoher Anteil der Spermien ab (etwa 50%). Rolle des Seminalplasmas: zusätzliche Seminalplasmazugaben können die Befruchtungsergebnisse positiv beeinflussen.

Auftauen von TG-Sperma Verdünner im Wasserbad bis auf 20°C erwärmen TG-Sperma (Makrotüb oder Tubette) im Wasserbad bei 50°C 45 sec lang erwärmen Aufgetautes Sperma dem Verdünner zugeben

Paarungszeitpunkt

Zeitpunkt der Besamung Hintergrund: - Ovulationen ( Dauer. 4-6 Std.) erfolgen im letzten Brunstdrittel - Kapazitation der Spermien: 4 - 6 Std. - Befruchtungs- u. Entwicklungsfähigkeit d. Eizellen: 6 - 10 Std. - Besamung sollte 0 – 16 Std. vor den Ovulationen erfolgen  befruchtungsfähige Spermien sollen auf die Eizellen im Eileiter warten

Bestimmung des optimalen Besamungszeitpunktes Exakte Sauenbeobachtung ist Voraussetzung Brunstkontrolle mit geschlechtsaktivem Eber zweimal täglich (Abstand 8- 12 Stunden)  Bestimmung des Duldungseintrittes Einsatz von Ebergeruchsspray anstatt des Ebers: positiver Stimulationseffekt während der Brunstkontrolle und bei der Insemination

Festlegung des Inseminationszeitpunktes Duldungsorientierte Insemination KB1 24 Std. nach Feststellung des Duldungsreflexes KB2 12 – 18 Std. nach KB1 wenn Duldungsreflex  48 Std. anhält, KB3 12 Std. nach KB2 Terminorientierte Insemination (OS-Verfahren) KB1 24 Std. nach ovulationsauslösender Injektion KB2 12 – 16 Std. nach KB - bei Jungsauen nicht später als 40 Std. nach Injektion! - bei Altsauen nicht später als 42 Std. nach Injektion! Ovulationskontrolle: sonographisch

Zeitpunkt der Besamung bei Altsauen nach dem Ferkelabsetzen Duldungsorientierte Besamung  frühzeitiger Brunsteintritt - vermutlich lange Brunstdauer - KB 1 – KB 3 - KB 1: später als 24 Stunden nach Brunstbeginn  mittlerer Brunsteintritt - KB 1 – KB 2 - KB 1: 8 - 18 Stunden nach Brunstbeginn  später Brunsteintritt - häufig nur KB1 - KB 1: unmittelbar nach Brunstbeginn

Spiralkatheter Gummi „Melrose“ Spirette, Spiralkatheter Andere Katheter-Modelle

Insemination Belstra, 2002 Senger, 2001

Inseminationstechnik Deponierung der Spermaportion im kranialen Teil der Zervix (konventionelles Verfahren) Wenn die Sau „richtig steht“ (also duldet), wird das Sperma von der Gebärmutter „angesaugt.“

Besamungsgurte: - Gurte, die um die Flanke geschnürt werden verstärken den Duldungsreflex - Halterung für die Besamungspipette Besamungsbügel - werden von oben auf die Sau gesteckt - verstärken den Duldungsreflex - Halterung für die Besamungspipette

Ort der Deponierung einer Besamungsportion Belstra, 2002

Belstra, 2002

Verschiedene Modelle von Besamungskathetern mit Innenkatheter für die intrauterine Insemination

Ursachen für einen mangelhaften Besamungserfolg unzureichende Brunstkontrolle zu geringe Anzahl von Besamungen pro Rausche falscher Besamungszeitpunkt Fehler in der Besamungstechnik Mängel der Besamungsportion (Lagerungstemperatur, Keime) zu geringes Volumen der Besamungsportion