Künstliche Besamung beim Pferd: Einflussfaktoren auf die Samenqualität

Die künstliche Besamung (KB) von Pferden hat sich zu einem entscheidenden Fortschritt in der Pferdezucht entwickelt und bietet Züchtern weltweit sowohl Komfort als auch ein verbessertes genetisches Potenzial. Die künstliche Besamung hat die Pferdezucht revolutioniert, indem sie das Verletzungsrisiko der natürlichen Besamung verringert, die Reproduktionszyklen der Stuten effektiver gestaltet und die Leistung der Hengste optimiert. Der Erfolg der künstlichen Besamung bei Pferden hängt jedoch von vielen Details ab, z.B. von Faktoren, die mit dem Hengst und der Samenverarbeitung zusammenhängen.
 

Hengstbezogene Faktoren

Ein effektives Hengstmanagement ist entscheidend für den maximalen Erfolg von Besamungsprogrammen. Es umfasst verschiedene Aspekte, von der allgemeinen Gesundheit und der Zuchtleistung des Hengstes über den Zeitpunkt der Samengewinnung bis hin zu individuellen Merkmalen. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die Faktoren, die den Erfolg der künstlichen Besamung beeinflussen.

• Gesundheit und Fütterung: Die körperliche Verfassung eines Hengstes hat einen wesentlichen Einfluss auf die Spermienqualität. Eine ausgewogene Ernährung, die reich an essenziellen Nährstoffen wie Proteinen, Vitaminen und Mineralien ist, ist für die Aufrechterhaltung einer optimalen Spermienproduktion von entscheidender Bedeutung. Regelmäßige tierärztliche Kontrollen und ein angemessenes Gesundheitsmanagement wie Impfungen, Parasitenkontrolle und Zahnbehandlung sollten Priorität haben.
• Training und Umgang: Hengste müssen so trainiert und behandelt werden, dass Stress und Verletzungen auf ein Minimum reduziert werden. Sie sollten an die Samengewinnung gewöhnt werden, die normalerweise unter Verwendung einer künstlichen Vagina (AV), eines Phantoms und einer Animierstute durchgeführt wird. Stress kann sich negativ auf die Spermaqualität auswirken, und ein angemessenes Training stellt sicher, dass das Sperma effizient gewonnen wird, ohne dem Hengst Unbehagen oder Angst zu bereiten.
• Bewertung der Zuchtleistung: Vor Beginn eines Zuchtprogramms ist eine umfassende Bewertung der Zuchtleistung des Hengstes erforderlich. Diese umfasst die Beurteilung der Samenqualität, des Hodenumfangs, der Hodengesundheit und der Spermienmotilität. Die Fruchtbarkeit eines Hengstes kann schwanken, daher ist eine regelmäßige Überwachung der reproduktiven Gesundheit des Hengstes von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass qualitativ hochwertiges Sperma gewonnen wird.
• Zeitpunkt und Entnahme: Der Zeitpunkt spielt eine entscheidende Rolle bei der Maximierung des Zuchterfolgs. Hengste werden während der Decksaison in der Regel ein- bis zweimal pro Woche abgesamt, wobei die Häufigkeit der Absamung je nach Anzahl und Qualität der Spermien variieren kann.
• Jahreszeit: Die Zusammensetzung des Ejakulats ändert sich im Laufe des Jahres. Das Volumen und die Gesamtzahl der Spermien sind im Winter geringer als während der Zuchtsaison. Die Motilität ist im Sommer am geringsten, während die Konzentration im Frühjahr am niedrigsten ist. Auch die Zusammensetzung des Seminalplasmas variiert im Laufe des Jahres.
• Alter: Hengste werden im Alter von sechs Jahren geschlechtsreif. Das bedeutet, dass jüngere Hengste möglicherweise noch nicht den Höhepunkt ihrer Spermaqualität erreicht haben. Daher scheint das beste Zuchtalter zwischen sechs und elf Jahren zu liegen. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass die Spermaqualität bei älteren Hengsten abnimmt.
• Seminalplasma: Der größte Teil des Rohejakulats besteht aus Seminalplasma, das bei allen Hengsten die Lagerfähigkeit des Spermas negativ beeinflusst und bei einigen Hengsten sogar toxisch für die Spermien ist.

Jeder Hengst sollte als Individuum behandelt werden. Die Durchführung eines Kühl-/Gefriertests vor dem Samenversand ermöglicht es dem Hengsthalter, das beste Protokoll für die Verarbeitung des Ejakulats des Hengstes zu bestimmen und festzustellen, welche Änderungen vorgenommen werden müssen, um die Samenqualität zu verbessern. Da das Ejakulat des Hengstes je nach Alter und anderen Umständen variieren kann, sollten diese Tests vor jeder Decksaison durchgeführt werden.
 

Die wichtigsten Aspekte der Samenaufbereitung

Sobald der Samen des Hengstes gewonnen wurde, muss er aufbereitet und für die Lagerung/Transport oder die sofortige Verwendung vorbereitet werden. Die Samenaufbereitung ist ein heikles Verfahren, bei dem jedes Detail beachtet werden muss, um die Lebensfähigkeit der Spermien zu erhalten. Die Samenaufbereitung umfasst mehrere wichtige Schritte:

1. Beurteilung des Samens: Nach der Gewinnung wird der Samen auf Motilität (Bewegungsfähigkeit der Spermien), Konzentration (Anzahl der Spermien pro ml) und Morphologie (Form und Struktur der Spermien) untersucht. Diese Beurteilung ist entscheidend, um festzustellen, ob die Qualität des Samens für die Besamung ausreicht.
2. Verdünnung: Hengstsperma wird in der Regel mit einem speziellen Verdünner versetzt, um das Volumen zu erhöhen und das Sperma vor den schädlichen Auswirkungen des Einfrierens oder der Lagerung zu schützen. Verdünner enthalten Nährstoffe und Puffer, die die Beweglichkeit der Spermien erhalten und sie vor Umwelteinflüssen wie Temperaturschwankungen schützen.
3. Zentrifugieren: Dieser Schritt ist wichtig, um das Samenplasma zu entfernen, das sich negativ auf die Haltbarkeit des Samens auswirkt. Er ist notwendig, wenn der Samen eingefroren werden soll und bei einigen Hengsten auch zur Kühlung, wird aber für alle Arten von Samenverarbeitung dringend empfohlen. Für eine noch bessere Qualität nach der Zentrifugation kann dieser Schritt mit einem Cushion durchgeführt werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Verwendung eines Cushions die Rückgewinnungsrate der Spermien verbessern kann, während die Spermienqualität erhalten bleibt und die negativen Auswirkungen der Zentrifugation auf die Spermien minimiert werden.

Lagerung von Flüssigsamen

Eine Kühlung des Samens auf +5°C reduziert das mikrobielle Wachstum und den Stoffwechsel der Spermien und verlängert so die Haltbarkeit. Zwischen 19 und 8°C sind die Samenzellen des Hengstes jedoch empfindlich gegenüber einem Kälteschock. Die Konservierung von Flüssigsamen bei +5°C war bei Hengsten bisher auf 48 bis 72 Stunden beschränkt. Bei dieser niedrigen Temperatur hat sich gezeigt, dass die Zentrifugation zur Entfernung des Seminalplasmas und die Entfernung von sauerstoffreicher Luft die Samenqualität verbessern. Letzteres wird jedoch in der Praxis häufig vernachlässigt.

Wie bei tiefgefrorenem Samen sollte die Wahl der Verdünner (sowohl für die Zentrifugation als auch für die Endverdünnung) und der Zentrifugationsparameter (Dauer und Geschwindigkeit) den spezifischen Bedürfnissen des Hengstes Rechnung tragen.

Viele Autoren haben darauf hingewiesen, dass die Lagerung von Hengstsperma bei höheren Temperaturen von Vorteil sein kann. Diese höheren Temperaturen fördern jedoch auch das Wachstum von Bakterien. Minitube hat erfolgreich einen neuen Verdünner, Beyond®, auf den Markt gebracht, der die Langzeitlagerung von flüssigem Samen sowohl bei Raumtemperatur als auch gekühlt ermöglicht und dabei das Bakterienwachstum zuverlässig hemmt.  

Beyond® erlaubt eine Langzeitlagerung von bis zu 14 Tagen bei +5°C. Diese neuen Optionen werden durch die vollsynthetische Zusammensetzung des Verdünners und eine spezielle Formel ermöglicht, die einen anderen Stoffwechselweg in den Spermien nutzt als andere Verdünner.

Die Lagerung von Hengstsperma in einem synthetischen Medium über einen längeren Zeitraum ohne Kryokonservierung bietet zahlreiche Vorteile:

• weniger zeitabhängige Synchronisation der Ovulationszeiten bei Stuten
• mögliche Reduzierung des Hormoneinsatzes
• mögliche Reduzierung der wöchentlichen Spermagewinnung bei Hengsten
• kein Bedarf an teuren Gefriergeräten oder Dry Shippern

Kryokonservierung

Das Einfrieren und anschließende Auftauen haben die größten negativen Auswirkungen auf die Spermien. Während das Einfrieren die Anzahl der progressiv beweglichen Spermien reduziert, führt das Auftauen zu strukturellen Schäden an Akrosomen, Mitochondrien und Zellmembranen. Etwa 20% der Spermienköpfe werden während der Kryokonservierung geschädigt.

Zum Schutz der Spermien ist Glycerin das am häufigsten verwendete Kryoprotektivum beim Einfrieren von Hengstspermatozoen. Trotz seiner Schutzwirkung ist es jedoch auch toxisch für die Spermien und wirkt sich nach dem Auftauen negativ auf die Beweglichkeit aus. Die optimale Konzentration ist noch unklar, die meisten konventionellen Tiefgefrier-Verdünner verwenden Konzentrationen zwischen 2 % und 6 %.

Im Allgemeinen ist es wahrscheinlicher, dass Hengste mit guter Ausgangssamenqualität nach der Kryokonservierung eine akzeptable Samenqualität erreichen (>35% progressiv bewegliche Samenzellen nach dem Auftauen) als Hengste mit bereits reduzierter Qualität direkt nach der Samengewinnung. Warmbluthengste scheinen für die Kryokonservierung von Samen geeignet zu sein, wenn das Rohsperma eine Konzentration von 200 Millionen Spermien pro ml, eine progressive Motilität von mehr als 50% und mehr als 70% morphologisch normale Spermien aufweist. Trotz guter Qualität des Rohejakulats besteht jedoch immer die Möglichkeit, dass es sich um einen sogenannten „Bad Freezer“ handelt. Untersuchungen zeigen, dass ca. 20% der Hengste „Bad Freezer“ sind.

Wie bereits erwähnt, hängt die Samenqualität auch vom Alter des Hengstes ab, und da die Gefrierergebnisse von der ursprünglichen Qualität des Rohsamens abhängen, hängen sie auch vom Alter des Hengstes ab. Während die bisher durchgeführten Studien keine Einigung darüber erzielen konnten, ob das Einfrieren von Hengsten, die jünger als sechs Jahre sind, zu einer akzeptablen Samenqualität führt oder nicht, ist klar, dass die Qualität des eingefrorenen Samens bei Hengsten, die älter als neun Jahre sind, abnimmt. 

Ein weiterer Faktor, der die Ergebnisse der Kryokonservierung beeinflusst, ist die Rasse. Einige Rassen, wie Warmblüter oder Lipizzaner, zeigen eine größere Toleranz gegenüber der Kryokonservierung als andere, wie Quarter Horses und Islandpferde. Der Grund dafür scheint in der genetischen Basis dieser Rassen zu liegen, die zu unterschiedlichen Zusammensetzungen des Seminalplasmas sowie zu unterschiedlichen Stoffwechsel- und Membranmustern der Spermien führt.

Schließlich hat, wie bereits erwähnt, die Jahreszeit einen Einfluss auf die Spermienqualität und die Gefrierfähigkeit. Sie beeinflusst auch die Zusammensetzung des Seminalplasmas.

Wenn ein Hengst eine geringe Gefriertoleranz aufweist, ist es ratsam, die Gefrierfähigkeit zu einer anderen Jahreszeit erneut zu testen. Oder, wenn der Hengst noch sehr jung ist, den Test zu einem späteren Zeitpunkt zu wiederholen.

Als Alternative zum Einfrieren ermöglicht Beyond®, ein neu entwickelter synthetischer Frischsamenverdünner, eine bisher unerreichte Lagerzeit, die die Verwendung von gekühltem Samen in logistisch schwierigen Situationen erlaubt und das Einfrieren von Samen überflüssig machen kann.


Literatur:
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Bradecamp, Etta A. "How to process high-and low-quality semen for cooling and shipment." (2011): 19-23.