Jakie frakcje ejakulatu należy uwzględnić podczas przygotowywania dawek do sztucznej inseminacji?

Od czasu nowoczesnego rozwoju sztucznej inseminacji świń (AI), jednym z najczęściej zadawanych pytań było to, jaka frakcja lub frakcje ejakulatu powinny być włączone do dawek nasienia. Ogólnie rzecz biorąc, frakcja ejakulatu bogata w plemniki była tą częścią, która najczęściej wchodziła w skład dawek, ze względu na przekonanie, że końcowa część ejakulatu (frakcja postspermalna charakteryzująca się dużą objętością plazmy nasienia i niską koncentracją plemników) miała szkodliwy wpływ na jakość plemników podczas przechowywania dawek. Prawdą jest, że niektóre badania potwierdziły ten fakt, oceniając wpływ każdej frakcji ejakulatu osobno (przegląd w Höfner i wsp. 2020a), ale nie oceniając możliwego synergistycznego wpływu różnych frakcji jako całości na przechowywanie dawek nasienia, płodność i potomstwo. Aby potwierdzić ten fakt, przeprowadziliśmy badania, przygotowując 3 różne rodzaje dawek nasienia w zależności od frakcji zawartych podczas pobierania ejakulatu: 1) Dawka nasienia F1: zawiera frakcję bogatą w plemniki z ejakulatu; 2) F2: F1 plus frakcja przejściowa między frakcją bogatą a ubogą; 3) F3: F2 plus frakcja uboga. Jak zwykle w każdym pobraniu odrzucano początkową frakcję przedspermową, a także żel (frakcję przefiltrowaną). Po pobraniu ejakulatów dawki nasienia dostosowywano do 2000x10⁶ plemników/60 ml za pomocą komercyjnego rozcieńczalnika i przechowywano w temperaturze 16ºC przez 3 dni. Po tym czasie analizowano jakość nasienia i przeprowadzano AI z użyciem tych samych dawek u loch wieloródek (porody 3-5). Schemat doświadczenia przedstawiono na rycinie 1.

Wyniki analizy nasienia wykazały, że 3 rodzaje dawek utrzymywały podobną jakość spermy, a uwzględnione frakcje ejakulatu nie miały wpływu na żaden parametr (wideo 1). Chociaż prawdą jest, że jakość spermy nie zawsze jest oznaką odpowiedniej płodności, wyniki AI wykazały, że dane dotyczące płodności i plenności były również podobne pomiędzy grupami doświadczalnymi, podobnie jak dane dotyczące wzrostu i zdrowia (oceniane na podstawie analiz hematologicznych i biochemicznych) u prosiąt.

Video 1. Spermatozoa motility in the different types of seminal doses (F1, F2, F3) after 3 days of being stored at 16ºC.

Wyniki badań wskazują, że włączenie wszystkich frakcji ejakulatu do przygotowania dawek nasienia nie ma negatywnego wpływu na przechowywanie plemników ani na wydajność produkcyjną po AI. Ma to wiele zalet, które należy rozważyć:

• Mniejsza ilość rozcieńczalnika w dawkach nasienia: frakcja uboga ejakulatu charakteryzuje się dużą objętością plazmy nasienia. Włączenie tej frakcji do dawek nasienia prowadzi do zmniejszenia ilości dodawanego rozcieńczalnika, ponieważ jego objętość jest dostarczana przez frakcję ubogą. Oprócz zmniejszenia kosztu rozcieńczalnika na dawkę nasienia, zmniejsza się również zużycie antybiotyków w każdej dawce.
• Wyższa wydajność knurów: wykorzystanie tylko pierwszych frakcji ejakulatu w dawkach nasienia powoduje odrzucenie części materiału genetycznego w ostatniej frakcji. Nasze badania pozwoliły określić liczbę dawek nasienia (2000x10⁶/60 ml) na 32,3 przy użyciu F3, podczas gdy 26,0 przygotowano przy użyciu F1.
• Zwiększona wydajność pracy: pobieranie wszystkich frakcji ejakulatu oznacza, że w ośrodkach AI można wdrożyć półautomatyczne pobieranie nasienia. Skutkuje to większą wydajnością pracy operatorów, ponieważ mogą oni wykonywać kilka pobrań jednocześnie.
• Bardziej jednorodny i ekonomiczny produkt końcowy: zastosowanie dawek F3 powoduje wzrost odsetka rodzeństwa (na 100 inseminacji) o 2,47% w porównaniu z zastosowaniem dawek F1. Środek ten przyczynia się do zwiększenia homogeniczności produktu, a tym samym do poprawy precyzji produkcji.
• Korzyść ekonomiczna: dzięki przeprowadzeniu dogłębnej analizy ekonomicznej, obejmującej koszty stałe, koszty zmienne, materiały eksploatacyjne, opakowania, rozcieńczalnik, wodę RO i PCR, oszacowano obniżenie kosztu produkcji jednej dawki o około 20% w przypadku F3 w stosunku do F1. Ta redukcja kosztów ma taki sam wpływ na koszt produkcji jednego prosięcia urodzonego żywego, obliczony na podstawie danych z badania na 0,12 € na prosię. Redukcja ta byłaby bardziej zauważalna w przypadku mniej płodnych genetyk.

Jednakże, mimo że uzyskane wyniki wyraźnie wskazują na możliwość zastosowania F3 w dawkach nasienia, należy również wziąć pod uwagę pewne możliwe ograniczenia:​​​​​​​

• Samce i linia genetyczna: Wykorzystano 6 samców z tej samej linii genetycznej, które zostały poddane testom płodności i uzyskały podobne wyniki w zakresie zachowania i płodności/plenności. W innych badaniach wykazano jednak różnice w składzie plazmy nasienia między samcami i między liniami genetycznymi (Mills i in. 2020; Höfner i in. 2020b; Xu i in. 2021), więc wykorzystanie innych samców może prowadzić do innej skuteczności, niż uzyskana w tym badaniu.
• Czas przechowywania: w naszym przypadku porównaliśmy działanie różnych rodzajów dawek nasienia przy 3-dniowym okresie przechowywania, ale w pewnych sytuacjach konieczne jest wydłużenie tego okresu, dlatego należy przeprowadzić badania uzupełniające, wydłużając ten okres.
• Rodzaj rozcieńczalnika: zastosowano rozcieńczalnik o przedłużonej trwałości, ale na rynku jest wiele rozcieńczalników o różnych właściwościach i składzie, dlatego należałoby przeprowadzić podobne badanie porównujące najczęściej stosowane rozcieńczalniki handlowe.

Podsumowując, wykazaliśmy potencjalne zastosowanie całego ejakulatu w produkcji trzody chlewnej z opisanymi powyżej zaletami i wadami. Jednakże, przed wdrożeniem tej praktyki w ośrodkach AI, zaleca się przeprowadzenie wstępnych testów konserwacji dawek nasienia z wybranymi samcami, jak to uczyniono w niniejszym badaniu, w celu sprawdzenia jakości nasienia i optymalizacji wydajności samców.

Projekt finansowany przez Spanish Ministry of Science and Innovation (PID2019-106380RBI00 MCIN/AEI/10.13039/501100011033