Welche Fraktionen des Ejakulats sollte man beim Herstellen der Dosen für die künstliche Besamung verwenden?

Seit der modernen Entwicklung der künstlichen Besamung (KB) bei Schweinen ist eine der am häufigsten gestellten Fragen, welche Fraktion oder Fraktionen des Ejakulats in den Samendosen enthalten sein sollten. Im Allgemeinen war die spermienreiche Fraktion des Ejakulats der Teil, der am häufigsten in die Dosen aufgenommen wurde, da man glaubte, dass sich der letzte Teil des Ejakulats (die Post-Spermienfraktion, die durch eine große Menge Seminalplasma und eine niedrige Spermienkonzentration gekennzeichnet ist) während der Lagerung der Dosen nachteilig auf die Spermienqualität auswirkt. Es stimmt, dass einige Studien, welche die Wirkung jeder Fraktion des Ejakulats separat bewerteten (s. Höfner et al. 2020a), diese Tatsache bestätigt haben. Allerdings beurteilten sie nicht die mögliche synergistische Wirkung der verschiedenen Fraktionen als Ganzes auf die Lagerung der Samendosen, die Fruchtbarkeit und den Nachwuchs. Um diese Tatsache zu bestätigen, haben wir eine Studie durchgeführt, in der wir 3 verschiedene Arten von Samendosen entsprechend der bei der Ejakulatentnahme enthaltenen Fraktionen zusammengestellt haben: 1) Samendosis F1: umfasst die spermienreiche Fraktion des Ejakulats; 2) F2: F1 plus die Übergangsfraktion zwischen der spermienreichen und der spermienarmen Fraktion; 3) F3: F2 plus die spermienarme Fraktion. Wie bei jeder Entnahme üblich, wurde die anfängliche Prä-Spermienfraktion, ebenso wie die gelartige (gefilterte) Fraktion, nicht verwendet. Nach der Entnahme der Ejakulate wurden die Samendosen mit handelsüblichem Verdünnungsmittel auf 2.000x106 Spermien/60 ml verdünnt und 3 Tage lang bei 16 °C gelagert. Nach dieser Zeit wurde die Samenqualität analysiert, und mit diesen Dosen wurden bei multiparen Sauen (Paritäten 3-5) künstliche Besamungen durchgeführt. Der Versuchsplan der Studie ist in Abbildung 1 zusammengefasst.

Die Ergebnisse der Spermienanalyse zeigten, dass die 3 Arten von Dosen eine ähnliche Spermienqualität garantierten, ohne dass die enthaltenen Ejakulatfraktionen irgendwelche Parameter beeinflusst hätten (Video 1). Es stimmt zwar, dass die Spermienqualität nicht immer ein Zeichen für eine gute Fruchtbarkeit ist, aber die Ergebnisse der künstlichen Befruchtung zeigten, dass auch die Fruchtbarkeits- und Vermehrungsdaten der einzelnen Versuchsgruppen, ebenso wie die Wachstums- und Gesundheitsdaten der Ferkel (festgestellt durch hämatologische und biochemische Analysen), ähnlich waren.

Video 1: Beweglichkeit der Spermatozoen in den verschiedenen Arten von Samendosen (F1, F2, F3) nach 3 Tagen Lagerung bei 16 °C

Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass die Einbeziehung aller Ejakulatfraktionen bei der Herstellung der Samendosen keine negativen Auswirkungen auf die Spermienlagerung oder die produktive Leistung nach der künstlichen Besamung hat. Dies hat eine Reihe von Vorteilen, die es zu berücksichtigen gilt:

• Weniger Verdünnungsmittel in den Samendosen: Die spermienarme Fraktion des Ejakulats ist gekennzeichnet durch eine große Menge an Seminalplasma. Die Einbeziehung dieser Fraktion bei den Samendosen führt deshalb dazu, dass weniger Verdünnungsmittel hinzugefügt werden muss. Neben der Reduzierung der Kosten für das Verdünnungsmittel pro Samendosis wird auch der Einsatz von Antibiotika in jeder Dosis verringert.
• Höhere Effizienz der Eber: Die ausschließliche Verwendung der ersten Fraktionen des Ejakulats in den Samendosen führt dazu, dass ein Teil des genetischen Materials in der letzten Fraktion nicht verwendet wird. In unserer Studie betrug die Anzahl der Samendosen (2.000x106 /60 ml) mit F3 32,3, während mit F1 26,0 hergestellt wurden.
• Gesteigerte Effizienz des Personals: Durch die Entnahme aller Ejakulatfraktionen kann in Zentren für künstliche Besamung eine halbautomatische Samenentnahme durchgeführt werden. Dies führt zu einer größeren Effizienz bei der Arbeit des Personals, da es mehrere Entnahmen gleichzeitig durchführen kann.
• Homogeneres und wirtschaftlicheres Endprodukt: Die Verwendung von F3-Dosen führt zu einem Anstieg des Prozentsatzes von Geschwistern (pro 100 Besamungen) um 2,47 % im Vergleich zur Verwendung von F1-Dosen. Diese Maßnahme trägt zu einer Erhöhung der Homogenität des Produkts und damit zu einer Verbesserung der Produktionsgenauigkeit bei.

• Wirtschaftlicher Vorteil: Durch die Durchführung einer umfassenden wirtschaftlichen Studie, bei der die Fixkosten, variable Kosten, Verbrauchsmaterialien, Verpackung, Verdünnungsmittel, durch Umkehrosmose gewonnenes Wasser und PCR berücksichtigt wurden, geht man von einer Senkung der Produktionskosten pro Dosis von F3 um etwa 20 % gegenüber F1 aus. Diese Kostensenkung wirkt sich auch auf die Produktionskosten der lebend geborenen Ferkel aus, die laut den Studiendaten bei 0,12 € pro Ferkel liegt. Diese Kostenreduzierung würde bei weniger produktiven genetischen Linien noch deutlicher ausfallen.

Obwohl die erzielten Ergebnisse eindeutig auf die Durchführbarkeit des Einsatzes von F3 bei der Herstellung von Samendosen hinweisen, sind auch einige mögliche Einschränkungen zu berücksichtigen:

• Eber und genetische Linie: Es wurden insgesamt 6 nachweislich fruchtbare Eber der gleichen genetischen Linie benutzt, deren Sperma eine ähnliche Haltbarkeit und Fruchtbarkeit aufwiesen. Andere Studien haben jedoch Unterschiede in der Zusammensetzung des Seminalplasmas zwischen den männlichen Tieren und den genetischen Linien gezeigt (Mills et al. 2020; Höfner et al. 2020b; Xu et al. 2021), so dass der Einsatz anderer männlicher Tiere zu einer anderen Effizienz bei der Haltbarkeit des Spermas und der Reproduktionsleistung führen kann als in der vorliegenden Studie.
• Lagerungszeit: In unserem Fall haben wir die Leistung der verschiedenen Arten von Samendosen bei einer Lagerungszeit von drei Tagen verglichen, aber in bestimmten Situationen ist es notwendig, diese Lagerungszeit zu verlängern, weshalb ergänzende Studien durchgeführt werden müssen, in denen dieser Zeitraum verlängert wird.
• Art des Verdünnungsmittels: Wir haben ein lange wirkendes Verdünnungsmittel verwendet, aber es gibt eine Vielzahl von Verdünnungsmitteln unterschiedlicher Zusammensetzungen und mit unterschiedlichen Eigenschaften auf dem Markt, so dass es sinnvoll wäre, eine ähnliche Studie durchzuführen, in der die am häufigsten verwendeten kommerziellen Verdünnungsmittel verglichen werden.

Somit haben wir aufgezeigt, dass die Verwendung des gesamten Ejakulats in der Schweineproduktion grundsätzlich möglich und mit den oben beschriebenen Vor- und Nachteilen verbunden ist. Vor Einführung dieser Praxis in Zentren für künstliche Besamung wird jedoch empfohlen, erste Haltbarkeitstests von Samendosen mit ausgewählten Ebern durchzuführen, wie dies in dieser Studie geschehen ist, um die Spermienqualität zu überprüfen und die Leistung der Eber zu optimieren.

Vom spanischen Ministerium für Wissenschaft und Innovation finanziertes Projekt (PID2019-106380RBI00 MCIN/AEI/10.13039/501100011033