Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Bestimmung von Spurenelementgehalten im Blut und im Ejakulat und deren Beziehungen zur Spermaqualität und Fertilität bei Zuchthengsten

Keppler, Sophie Luise

The purpose of this study is to determine the concentrations of trace elements in blood, in ejaculate, in seminal plasma and in spermatozoa of stallions. This data of the trace element concentrations has been compared to sperm quality and fertility parameters to detect, whether there is coherence. Furthermore the relations between the trace element concentrations in semen and blood have been reviewed to find out whether they might correlate significantly and therefore the elaborate analysis in the ejaculate fractions is dispensable.                               In order to test their trace element status, three blood and semen samples each of 41 stallions of the State Stud of Lower Saxony were collected. The selenium concentrations in blood were detected via the selenium-dependent GPx-activity in red blood cells (PAGLIA und VALENTINE 1967), the concentrations of the other trace elements in blood via ICP-OES and the trace elements in the semen via NAA. Furthermore the sperm quality parameters of the semen samples were determined and the assays for the plasma membrane integrity, acrosomal status and chromatin integrity were carried out. The pregnancy rates per oestrus cycle have been used as well.                               There are no correlations between the trace element concentrations in semen and blood. Therefore the elaborate analysis of the semen via NAA cannot be replaces by the analysis of blood samples.                               Comparing the trace element concentrations and the parameters of sperm quality it can be concluded that the trace element values correlate positively with the volumes und negatively with the densities of the ejaculates. It can be assumed, that these elements have a testicular and epididymal origin.                               The selenium values of the ejaculates and the spermatozoa correlate positively with the forward motility of the spermatozoa.                               Moreover the concentrations of selenium and zinc in the ejaculate and of selenium in the spermatozoa correlate positively with the number of the spermatozoa with an intact plasma membrane and negatively with the number of spermatozoa with a positive acrosomal status.                               In conclusion the oldest stallions have in semen and in the spermatozoa always the lowest zinc concentrations.                               The zinc value in the blood correlates negatively with the age and with the alpha-t-value (measure for chromatin integrity) of the spermatozoa. Furthermore higher DFI-values could be detected in the spermatozoa of the older stallions. In higher age the zinc concentration decreases in the spermatozoa. This could be a possible reason for the higher chromatin damage of older stallions.                               The differentiation by means of the pregnancy rates of the stallions shows significantly higher values for selenium in the spermatozoa of the stallions with the best pregnancy results.

Ziel der vorliegenden Studie ist es Spurenelementgehalte im Blut, im Ejakulat, im Seminalplasma und in den Spermien von Zuchthengsten zu bestimmen. Diese Spurenelementwerte werden mit Spermaqualitäts- und Fertilitätsparametern auf bestehende Zusammenhänge überprüft. Weiterhin werden die Beziehungen der Spurenelementgehalte im Sperma zu denen im Blut untersucht, um festzustellen, ob diese möglicherweise bedeutsam korrelieren und um somit gegebenenfalls auf aufwendige Spurenelementanalysen im Sperma verzichten zu können.                               Dazu wurden je drei Blut- und Ejakulatproben von 41 Hengsten des Landgestüts Celle entnommen und deren Spurenelementgehalte bestimmt. Die Selengehalte im Blut wurden über die selenabhängige GPx-Aktivität in den Erythrozyten bestimmt (PAGLIA und VALENTINE 1967), die anderen Spurenelemente im Blut über die ICP-OES und die Spurenelementgehalte im Sperma über die NAA. Weiterhin wurden bei den Ejakulaten die Spermaqualitätsparameter erfasst und Untersuchungen zur Plasmamembranintaktheit, zum akrosomalen Status und zur Chromatinintaktheit durchgeführt. Als Fertilitätsparameter wurden die Trächtigkeitsraten pro Rosse verwendet.                               Bei den Vergleichen zwischen den Blutwerten und den Werten in den Ejakulatanteilen konnten keine signifikanten Korrelationen festgestellt werden. Dies bedeutet, dass bei den untersuchten Hengsten die alleinige Spurenelementbestimmung aus den Blutproben keine Rückschlüsse auf die Spurenelementgehalte in den Ejakulatfraktionen erlaubt.                               Die vergleichenden Betrachtungen der Spurenelementwerte und der spermatologischen Parameter ergeben, dass die Spurenelementgehalte negativ mit den Volumina und positiv mit den Dichten der Ejakulate korrelieren. So kann auf eine hauptsächlich testikuläre und epididymale Herkunft der Elemente geschlossen werden.                               Die Selengehalte der Ejakulate und der Spermien korrelieren positiv mit der Vorwärtsmotilität der Spermien.                               Zudem korrelieren die Gehalte von Selen und Zink im Ejakulat und die Gehalte von Selen in den Spermien positiv mit der Anzahl der Spermien mit intakter Plasmamembran und negativ mit der Anzahl der Spermien mit positiv akrosomalem Status.                               Im Ergebnis fällt auf, dass die ältesten Hengste sowohl im Ejakulat, als auch in den Spermien stets die niedrigsten Zinkwerte aufweisen.                               Der Zinkwert im Blut korreliert negativ mit dem Alter und mit dem alpha-t-Wert (Maßzahl für die Chromatinintegrität) der Spermien. Zudem konnten in den Spermien älterer Hengste hohe DFI-Werte gemessen werden. Im Alter nimmt der Zinkgehalt in den Spermien ab, was einen möglichen Grund für die höheren Chromatinschäden bei älteren Hengsten darstellen könnte.                               Die Differenzierung anhand der von den Hengsten erreichten Trächtigkeitsraten ergibt signifikant höhere Gehalte für Selen in den Spermien der Hengste mit den besten Trächtigkeitsergebnissen.

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Keppler, Sophie Luise: Bestimmung von Spurenelementgehalten im Blut und im Ejakulat und deren Beziehungen zur Spermaqualität und Fertilität bei Zuchthengsten. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

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