Laufende Projekte des FBF im Bereich Reproduktion

Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken, Tierärztliche Hochschule Hannover, Klinik für kleine Klauentiere

Bei der Samenentnahme und Verarbeitung wird möglichst keimarm gearbeitet. Dennoch ist gewonnenes Ebersperma von Natur aus nicht keimfrei. Keime können negative Auswirkungen auf die Qualität und Langlebigkeit der Samenzellen und damit auf die Befruchtungsfähigkeit zeigen. Durch die Zugabe eines Antibiotikums kann die Befruchtungsfähigkeit der verdünnten Samenzellen in der Tube jedoch geschützt werden. In drei Forschungsprojekten haben Frau Prof. Waberski und ihr Team die Keimsituation im Sperma von Ebern intensiv untersucht:

Projekt 1: Ermittlung spermatologisch tolerierbarer Grenzen für Keimzahlen

Im ersten Projekt ging es um die Ermittlung von spermatologisch tolerierbaren Grenzen für Keimzahlen. Hierzu wurden verdünntem Sperma aktiv Keime zugesetzt. Bei diesen Keimen handelte es sich um Asservate, die über mehrere Jahre in der TiHo Hannover aus eingesendeten Ebersamenproben gesammelt wurden. Es konnte gezeigt werden, dass längst nicht alle Keime eine schädigende Wirkung auf die Spermaqualität aufweisen. Als Grenzwert für eine Keimbelastung konnten 107 KbE/ml postuliert werden. Lediglich die Keime Serratia marcescens und Klebsiella oxytoca wirkten sich ab einer Konzentration von 107 KbE/ml Sperma negativ auf Motilität und Agglutination der einzelnen Samenzellen aus. Die Zugabe von Serratia wirkte sich zusätzlich auch noch negativ auf den Membranstatus aus.

Projekt 2: Möglichkeit zur Begrenzung der Wachstumsdynamik resistenter Keime in Besamungsstationen

Das zweite Projekt arbeitete die Möglichkeiten zur Begrenzung der Wachstumsdynamik resistenter Keime in Besamungsstationen aus. Die Zugabe von Antibiotika bei multiresistenten Keimen blieb wirkungslos. Aus diesem Grund müssen andere Vorgehensweisen entwickelt werden. Zielkeime waren auch hier wieder Serratia marcescens und Klebsiella oxytoca als Zusatz zu verdünnten Samenproben. Die These des Versuchs lag darin, ob mit einer Kältelagerung bei 5°C die Samenqualität erhalten und der Keimgehalt der Problemkeime unter der tolerierbaren Grenze bleibt. Für diese Kältelagerung ist allerdings ein Samenverdünner nötig, der die Spermien vor den niedrigen Temperaturen schützt. Im Versuch wurde Androstar PremiumTM gewählt. Intensiv wird über die Kältelagerung von Ebersperma im Projekt CoolSperm geforscht. Im Versuchsaufbau wurden nun verdünnte Samenproben mit den Keimen Serratia marcescens oder Klebsiella oxytoca versetzt, beides Keime aus dem ersten Projekt. Die Lagerung der Tuben erfolgte dann bei 17 °C vs. 5 °C für 6 Tage (144 Stunden). Während der Lagerungsdauer wurden Motilität und Agglutination zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst. Ebenso erfolgte eine Kontrolle des Keimgehaltes. Bei der 17 °C Lagerung lag zunächst eine hohe Motilität vor, die aber mit zunehmendem Keimgehalt dramatisch absank. Wurden die Tuben bei 5 °C gelagert, war die Motilität zunächst geringer, blieb aber bis zum Lagerungsende auf hohem Niveau. Bei 5 °C wurde kein weiteres Keimwachstum nachgewiesen. Damit konnte gezeigt werden, dass die Kältekonservierung von Eberspermien bei 5 °C sehr wirksam die Vermehrung von resistenten Keimen im Sperma verhindert, bei gleichzeitig konstant guter Spermaqualität.

Projekt 3: Entwicklung eines zielgerichteten und sicheren Konzeptes zur Reduktion von Antibiotika für die 17 °C Lagerungsvariante

Das dritte Projekt hatte zum Ziel ein zielgerichtetes und sicheres Konzept zur Reduktion von Antibiotika für die 17 °C Lagerungsvariante zu entwickeln. Hierzu wurden den im FBF-organisierten KB-Stationen 20 verschiedene Ejakulate je zur Hälfte mit einem antimikrobiellen und antibiotika-freiem Verdünner und dem antibiotika-haltigem Stationsverdünner versetzt. Diese 40 Proben pro Station wurden nach 24 Stunden-Lagerung und weiterhin nach 120/144 Stunden Lagerung spermatologisch untersucht. Parallel erfolgte eine Bestimmung des Keimgehaltes mit MALDITOF. Die Keimgehalte der einzelnen Proben waren vorher nicht bekannt. Durch die Gegenüberstellung der Ansätze pro Eber konnte klar gezeigt werden, dass der antibiotika- freie Verdünner trotz deutlich höherem Keimgehalt keine geringere Spermaqualität aufwies. Somit bedeutet ein Keimgehalt im Sperma nicht, dass die Spermaqualität negativ beeinflusst ist. Lediglich bei Serratia marcescens war das Verhältnis umgekehrt. Dieser Keim war in einigen Proben nachweisbar, zeigte sich aber sensibel gegen Antibiotika. Diese Ergebnisse geben auch Hinweise darauf, dass in Besamungstuben nicht zwingend ein keimfreies Milieu nötig ist. Im Gegenteil wird aktuell über die Interaktion von Samenzellen und Keimen im Ejakulat und welche Auswirkungen dies auf die Fortpflanzung hat geforscht.

Fazit

Der Grenzwert für eine Keimbelastung mit negativen Auswirkungenauf die Befruchtungsfähigkeit liegt bei 107 KbE/ml. Nur wenige Problemkeime wirken darüber hinaus schädlich (Serratia marc. und Klebsiella oxy.). Die 5 °C Lagerung hält die Spermaqualität bis 144 Stunden auf hohem Niveau, da die Problemkeime Serratia marc. und Klebsiella oxy. sich nicht übermäßig vermehren können. Der antibiotika-freie Verdünner wies bei deutlich höherem Keimgehalt keine geringere Spermaqualität auf als die antibiotika-haltige Variante. Ein Keimgehalt im Sperma beeinflusst die Spermaqualität nicht negativ.

IFN – Institut für landwirtschaftliche Nutztiere

Monitoring des CASA-Systems AndrovisionTM mit der wiederverwendbaren Analysekammer eFlowTM (Fa. Minitube)

Die computergestützte-Samenanalyse hat sich in der Besamungsstation bewährt. Durch das eFlow-System ist eine weitere präzisere Technik eingeführt worden, die auf einer wiederverwendbaren Untersuchungskammer beruht, die zwei unterschiedlich hohe Analysebereiche enthält, die Motilität, Konzentration und Morphologie der Spermien sicher erfasst. Die im FBF-organisierten Stationen, die wie die GFS seit 2018 bereits mit dem eFlow-System arbeiten, wurden im Rahmen dieses Projektes von Dr. Britta Hensel, IFN, besucht. Fachlich unterstützt wurde sie von Dr. Martin Schulze vom IFN. Dabei wurden anhand eines vorher erstellten, detaillierten Fragenkatalogs die einzelnen Bedienungsschritte analysiert. Weiterhin erfolgte die Kontrolle des Systems hinsichtlich Temperaturmessung und Samenzellerkennung. Anhand dieses Kataloges können nun die KB-Stationen selbstständig die Schwachstellenanalyse regelmäßig durchführen und die Technik der Samenanalyse gleichschalten.