Wie kommt das Bullensperma in die Paillette?
Die 1948 gegründete Besamungsstation des Zweckverbands II für künstliche Besamung der Haustiere ist mittlerweile die aktuell dienstälteste in Betrieb befindliche Besamungsstation in Deutschland. Über die fundamentalen Arbeitsschritte und den aktuellen technischen Stand des Herstellungsprozesses der Spermaportionen im Jahr 2020 möchten wir Sie im Folgenden informieren.
Spermagewinnung
An vier Wochentagen wird in der BSG Sperma verarbeitet. In der Regel befinden sich 70 bis 80 Bullen in der Spermaproduktion und kommen je nach Nachfrage und Leistungsvermögen zum Einsatz.
Der Absamvorgang richtet sich nach dem geschlechtstypischen Verhalten des Bullen beim natürlichen Deckakt. In der Vorbereitungsphase werden mehrere Bullen zur sexuellen Stimulation in den Absamraum geführt. Bullen haben allgemein eine niedrige Reizschwelle zur Reflexauslösung, deshalb führt der bloße Anblick der Hinterhand eines Rindes, egal ob weiblich oder männlich, zum Aufsprung des Bullen.
Dieses Verhalten wird als „Torbogenreflex“ bezeichnet. Bei der täglichen Arbeit nutzen wir diesen Reflex, um die Bullen auf einem künstlichen Phantom oder einem Unterstellbullen abzusamen.
Die Samenentnahme erfolgt mittels einer künstlichen Vagina. Der Samen sammelt sich nach dem Deckakt im Spermaauffangglas und ist bereit für die Weiterverarbeitung.
Elektronische Ohrmarkenerkennung
Um eine eindeutige Kennzeichnung des Ejakulates zu gewährleisten, wird der Bulle nun mittels einer elektronischen Ohrmarke identifiziert. Ein mit den Bullen- und Ejakulatdaten sowie einem Barcode bedrucktes Etikett kennzeichnet das Tulpenglas, welches nun ins Labor gegeben wird. Die elektronische Ohrmarkenerkennung kommt bei der BSG seit Oktober 2020 zum Einsatz. Eine Verwechslung der Bullen wird damit ausgeschlossen.
Spermauntersuchung
Im Labor beginnen die Geräte- und EDV-gestützte Qualitätskontrolle und Verarbeitung.
Bei der Spermabeurteilung wird neben der visuellen Bestimmung von Beschaffenheit, Konsistenz und Spermamenge mit einem Photometer die Spermienkonzentration bestimmt.
Zunehmend finden auch bei der Spermabeurteilung in Rinderbesamungsstationen moderne, computergestützte Analysesysteme Anwendung. Diese Messsysteme realisieren mittels computergestützter Mikroskopbildanalyse die Spermienkonzentrationsbestimmung und die Bestimmung des Anteiles vorwärtsbeweglicher Spermien (motile Spermien).
Erfüllt das Ejakulat die entsprechenden Qualitätskriterien, werden anhand der Laborsoftware aus Volumen, Spermienkonzentration und gewünschter Spermienanzahl pro Paillette die notwendige Menge Verdünner und die Anzahl der Pailletten berechnet. Die Ejakulate der Bullen der BSG werden mit einer Spermienanzahl von mindestens 20 Mio. Spermien pro Paillette verarbeitet. Diese im Vergleich zu manch anderen Stationen etwas höhere Spermienkonzentration kann mögliche Schwankungen der Samenqualität, die im Labor nicht beurteilt werden können, ausgleichen.
Bei der Verdünnung wird mithilfe einer speziellen Pumpe das notwendige Verdünnermedium auf den Milliliter genau dosiert und anschließend dem Sperma sorgfältig hinzugegeben. Erst durch den Zusatz eines geeigneten Verdünners wird die weitere Überlebensfähigkeit des Spermas gewährleistet. Zum Schutz gegen Tiefgefrierschäden sind diesem Verdünner spezielle kryoprotektive Substanzen zugefügt.
Der Verdünner der BSG wird ausschließlich industriell mit höchsten Qualitätsstandards produziert. Ebenso das Reinstwasser. Die Zugabe des Reinstwassers ist der einzige notwendige Schritt zur Vorbereitung des Verdünners in der täglichen Laborarbeit. Schließlich ist es praktisch ausgeschlossen, dass es zu Kontaminationen des Samens, wie zum Beispiel durch veterinärhygienisch nicht einwandfreies Eigelb, kommen kann.
Spermakonfektionierung (Portionierung)
Das verdünnte Bullensperma wird nun in Samenröhrchen, die sogenannten Pailletten, abgefüllt. Jedes Gefäß mit verdünntem Sperma wird über das Barcodeetikett registriert. Nur so kann für den entsprechenden Bullen der Abfüllvorgang der Maschine gestartet werden.
Die Konfektionierung der Besamungsportionen in der BSG erfolgt mit der Abfüllmaschine mit integriertem Drucker. In diesem System werden jeweils 4 Pailletten gleichzeitig befüllt. Die Bedruckung erfolgt unmittelbar nach dem Befüllvorgang. Das System übernimmt die notwendigen Daten aus der Laborsoftware. Es registriert auch die Anzahl befüllter Pailletten.
Die Pailletten werden mit Angaben nach einer EU-Richtlinie bedruckt. Seit Februar 2020 wird auch ein Barcodefeld auf den Pailletten abgebildet.
Die produzierten Pailletten werden auf spezielle Rampen aufgelegt und in einen Kühlschrank gegeben. Hier erfolgt bei einer Temperatur von 6 °C und einer Anpassungszeit von etwa drei Stunden die Vorbereitung auf den eigentlichen Tiefgefriervorgang. Die Spermien interagieren mit den Verdünnerbestandteilen und ihr Stoffwechsel wird auf ein sehr niedriges Niveau reduziert.
Einfrieren der Spermaportionen
Mit dem Einfrieren des Spermas erfolgt der wichtigste Teil der Gefrierkonservierung. Es wird eine Tieftemperaturkonservierung in flüssigem Stickstoff bei -196 °C angewendet. Durch die damit bedingte Stilllegung des Zellstoffwechsels in den Spermienzellen wird praktisch eine unbegrenzte Lagerung ermöglicht. Der Einfriervorgang erfolgt in zwei Schritten.
In der 1. Einfrierstufe werden die Pailletten im Stickstoffdampf des Einfriergerätes innerhalb von ca. 120 Sekunden auf -110 °C gekühlt und dann noch weitere 6–8 Minuten bei dieser Temperatur gehalten.
In der 2. Einfrierstufe werden die Pailletten direkt in flüssigen Stickstoff gegeben und bereits ejakulatsweise in geeigneten Gobelets zusammengefasst. Die 2. Einfrierstufe überbrückt den Temperaturbereich von -110 bis -196 °C innerhalb von etwa zwei Sekunden. Sie hat keinen direkten Einfluss mehr auf den Konservierungserfolg des Spermas. Das Sperma wird nun bei minus 196 °C in speziellen Stickstoffcontainern gelagert.
Spermauntersuchung der Auftauproben
Ein weiterer Schritt in der Qualitätskontrolle liegt in der Überprüfung des Inhaltes einiger Pailletten eines jeden Ejakulates nach dem Auftauen. Werden hier Mängel erkannt, so wird die gesamte produzierte Charge vernichtet.
Dazu kommt wiederum das computergestützte Spermaanalysesystem (computer-assisted sperm analysis „CASA“) zum Einsatz. Die objektive Messung und die Beurteilung verschiedener Motilitätsparameter bringen eindeutige Vorteile im Vergleich zur personenbezogenen mikroskopischen Motilitätsschätzung. Subjektive Einflussmöglichkeiten auf das Untersuchungsergebnis sind dabei ausgeschlossen.
Die Messungen und Ergebnisse des CASA der BSG wurden in der Phase der Inbetriebnahme durch das deutsche spermatologische Referenzlabor des Institutes für Fortpflanzung landwirtschaftlicher Nutztiere (IFN) streng kontrolliert. Eine Vielzahl an Spermaproben wurden beim IFN untersucht, um Vergleichswerte zu den laboreigenen Ergebnissen zu erhalten. So etablierte das Labor der BSG mit dem IFN strenge Qualitätskriterien für hochwertiges Bullensperma.
Quarantänelagerung
Jedoch kann auch eine taugliche Charge nicht sofort ausgeliefert werden. Vor der Auslieferung steht noch eine 30-tägige Quarantänezeit in einem Großcontainer. In dieser Zeitspanne wird abgewartet, ob bei dem Samenspender eine über das Sperma übertragbare Erkrankung auftritt, welche zum Zeitpunkt des Absamens noch nicht erkannt werden konnte. Erst danach können die Portionen an unsere Betriebe im Zuchtgebiet und in den Spermaexport geliefert werden.
Langzeitlagerung
Die Langzeitlagerung der gefrierkonservierten Spermaportionen erfolgt in sogenannten Lagercontainern mit einem Bruttoinhalt von 200 bis 1.000 l. Lagercontainer sind Edelstahlgefäße mit einem Doppelmantel, der stark evakuiert ist. In den Innenbehältern der Lagercontainer befinden sich Vorrichtungen mit mehreren Lagersäulen zur Aufnahme der Gobelets. Die Besamungsportionen eines Ejakulates bzw. eines Bullen werden in Gobelets zusammengefasst. Diese Gobelets mit einem Durchmesser von ca. 65 mm stehen je nach Größe des Containers in drei bis fünf Etagen übereinander in einer sogenannten Lagersäule. In einem 1.000-Liter-Container finden so etwa 1.000 dieser Lagergobelets bzw. ca. 800.000 Besamungsportionen Platz.