Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen der Wirkung unterschiedlicher FSH-Dosierungen und FSH-Applikationsregime auf Superovulationsergebnisse bei Rindern der Rasse Fleckvieh

Martens, Guido

The success through superovulation-treatment and the number of embryos which can be produced is of very great importance. This is the case not only for economical reasons, but also to gain high genetical efficiency in regard to cattle production. On the one hand the result depends very much on which kind of gonadotropin is used to stimulate superovulation (SO) and on the other hand on the frequency of application. In Germany no medication for this specific treatment was permitted or available until February 2004. But many efforts were made to gain permission for the usage of Folltropin® and Pluset®. Permission was granted for Pluset®. For this medicament however, more practical experience was needed, and to reach this was one aim of the research- work. In this scientific study the influence of a reduced frequency of application and different dosages of medicaments containing FSH and LH as active substances was examined. Exclusively Simmental-cattle were used for the experiments. In the first part of this paper a summary of clinical examinations of 810 animals was documented. These clinical-embryological parameters were set into relation to the scheme of SO which was applied in each case. Simultaneously, studies were made about the questions whether the time when the SO was started has an influence on the success, and whether the age of the donor can also have a certain impact on the result. The second part of the paper is concerned with clinical-endocrinological studies which were made on 12 heifers which – for this experiment – were split into 3 experimental groups. In this case the aim was to gain more knowledge about the consequences of a reduced frequency of application from 8 to 4 intramuscular injections with Pluset®, and the effect of a dosage reduction from 650 i.u. to 500 i.u. on clinical and embryological parameters, on the secretion of LH and the sexual steroids and on the plasma concentration of the exogenous pFSH. The results were as follows: 1.         The frequency of application had an effect on the embryo yield. By reducing this frequency from 8 to 4 injections the total number of embryos and ova decreased tendentiously. Between the P-8500-group (Pluset®; 8 injections; total dose: 500 i.u.) and the P-4500-group there was an average decline of 3.8 (p = 0.09). Concerning Folltropin® a tendentious decrease of embryos and ova of 3.0 could be noted (p = 0.08) 2.         The percentage of transferable embryos became significantly less if the frequency of application was reduced. Between the treatment with P-8550 and the P-4550–group there was a difference of 14.4 % (p = 0.002) and between the F-8200 (Folltropin®; 8 injections; total dose: 200 mg) and F-4200 9.3 % (p = 0.003). The percentage of transferable embryos was in F-4340 18.3% lower than in F-8340 (p = 0.04). That was also seen in the number of transferable embryos. In 4 of 5 cases a reduced frequency of application lead to a decreased number of transferable embryos. Between the groups P-8550 and P-4550 there was an significant decline of 3.4 transferable embryos. 3.         After a reduction of the frequency of application of Pluset®, the amount of ova increased significantly. Comparing P-4500 and P-8500 18.9% more ova were noted. Regarding the P-4550-group and P-8550 18.7% (p = 0.0001) more unfertilized ova where received in the second group. 4.         The effect of reduced frequency of application of Pluset® was that the percentage of degenerated embryos decreased significantly in 4.3 % (p = 0.04) between P-8550 and P-4500. While Folltropin® was applied in a reduced frequency more degenerated embryos were documented. Comparing F-4200 and F-8200 the percentage of degenerated embryos was 7.81 % higher (p = 0.001) and between the groups F-4340 and F8340 the difference was 6.7 % (p = 0.05). 5.         For both preparations the dosages which were used in these experiments did not have a significant influence on the results. Nevertheless, the effect of a higher dosage in F-4260 and F-4340 was 3.5 (p = 0.10) more ova and embryos and a higher percentage (5.6 %) of degenerated embryos in F-4260 (p = 0.09). A higher dosage of Pluset® lead tendentiously (p=0.1) to a lower number of transferable embryos. While an increased dosage of Folltropin® between the groups F-4260 und F-4340 caused tendentiously (p=0.1) to 0.6 more transferable embryos. 6.         No significant influence on the embryo yield could be noted, regarding the day of the cycle on which the treatment for SO was started. 7.         Concerning the yield of embryos, the age of the donor had  no significant impact on the results. 8.         The endogenous secretion of LH was highly influenced by the application of Pluset®. In all experimental groups the amount of LH-pulses and the area under the curve (AUC) were significantly reduced. No differences in influence could be noted concerning the endogenous secretion of LH between the 3 groups which were treated with different schedules of stimulation. 9.         The concentration of estradiol-17β (E2) increased highly during and after the SO treatment. All the animals showed this phenomenon. In addition to that there was no significant difference between the 3 experimental groups (A-C) to be observed in respect to the highest levels of E2. 10.       The progesterone-level (P4) of all animals increased during and after the SO treatment. But the maximum concentration of P4 of group A (500 i.u. split into 4 injections) was significantly lower than in group B (500 i.u. split into 8 injections) and group C (650 i.u. split into 8 injections). The results of this work show that it is better to split the total dose of FSH into 8 injections. This is the case for the application of Pluset® and Folltropin® and by doing this, a better rate of embryos can be achieved than by using a SO-schedule with only 4 injections. Nevertheless the scheme of application for applying the total dosage in 4 portions - which is based on this study - is also an alternative solution.

Die Ergebnisse der Superovulationsbehandlung und der Embryonengewinnung beim Rind sind für die züchterische Effizienz und die Ökonomie des Verfahrens Embryotransfer sehr bedeutsam. Wesentliche Einflussfaktoren auf die Ergebnisse sind die Art des zur Superovulationsbehandlung eingesetzten Gonadotropins, bei Verwendung von FSH auch das konkrete Präparat sowie die Applikationsfrequenz. In Deutschland war bis 2/2004 kein arzneimittelrechtlich zugelassenes FSH-Präparat verfügbar, aber Interesse und Bemühungen bestanden, sowohl das Fertigarzneimittel Folltropin® als auch Pluset® zur Zulassung zu bringen. Insbesondere für das Präparat Pluset®, für das mittlerweile eine arzneimittelrechtliche Zulassung besteht, lagen bislang nur unzureichende, praktische Erfahrungen vor. Aus diesem Grund bestand das grundsätzliche Ziel dieser Arbeit darin, Erkenntnisse über den effektiven Einsatz dieser Gonadotropinpräparate zu gewinnen. In der vorliegenden Arbeit wurden der Einfluss einer reduzierten Injektionsfrequenz von zwei Fertigarzneimitteln mit den Wirkstoffen FSH/LH sowie unterschiedlicher Dosierungen der beiden Präparate auf die Ergebnisse der Superovulationsbehandlung bei Rindern der Rasse Fleckvieh untersucht. Im ersten Abschnitt dieser Arbeit, einer klinischen Erhebung an 810 Tieren, wurden klinisch-embryologische Parameter erfasst und zu den verwendeten Superovulationsschemata in Beziehung gesetzt. Parallel dazu wurde überprüft, ob sich ein Einfluss des Zeitpunktes, an dem mit der Superovulation (SO) begonnen wurde, nachweisen lässt und in wie weit das Alter der Donoren das Ergebnis der SO beeinflusst. Im zweiten Teil der Arbeit, einer klinisch-endokrinologischen Modellstudie an 12 Jungrindern, wurde in 3 Versuchsgruppen zum einen die Auswirkung einer reduzierten Applikationsfrequenz von 8 auf 4 intramuskuläre Injektionen des Präparates Pluset® sowie der Einfluss einer Dosisreduzierung von 650 I.E. auf 500 I.E. auf klinisch-embryologische Parameter, die Sekretion von LH und der Sexualsteroide sowie die Plasmakonzentrationen des exogenen pFSH untersucht. Folgende Ergebnisse wurden erarbeitet: 1.         Es ließ sich ein Einfluss der Applikationsfrequenz auf das Ergebnis der Embryonengewinnung nachweisen. Durch eine Reduzierung der Applikationsfrequenz von 8 auf 4 Injektionen erniedrigte sich die Gesamtzahl der Embryonen und Eizellen tendenziell. Es wurde zwischen den Gruppen P-8500 (Präparat Pluset®; 8 Applikationen im Abstand von 24 h; Dosis 500 I.E.) und P-4500 eine mittlere Abnahme um 3,8 festgestellt (p = 0,09). Für das Präparat Folltropin® konnte beim Vergleich der Gruppen F-8260 und F-4260 eine Verringerung der Anzahl der Embryonen und Eizellen um 3,0 tendenziell nachgewiesen werden (p = 0,08). 2.         Der prozentuelle Anteil der transfertauglichen Embryonen verringerte sich bei geringerer Applikationsfrequenz signifikant. Die Differenz betrug zwischen den Gruppen P-8550 und P-4550 14,4 % (p = 0,002), bei den Gruppen F-8200 und F-4200 9,3 % (p = 0,03). Der Prozentsatz der transfertauglichen Embryonen war in der Gruppe F-4340 im Vergleich zur Gruppe F-8340 um 18,3 verringert (p = 0,04). Dies spiegelte sich auch in der Anzahl der transfertauglichen Embryonen wider. In 4 von 5 Gruppenpaaren wurden bei reduzierter Applikationsfrequenz weniger transfertaugliche Embryonen gewonnen. Zwischen den Gruppen P-8550 und P-4550 wurde ein signifikanter Rückgang um 3,4 transfertaugliche Embryonen beobachtet (p=0,01). 3.         Der Anteil der Eizellen erhöhte sich nach einer Reduzierung der Applikationsfrequenz für das Präparat Pluset® signifikant. Es wurden im Vergleich der Gruppen P-4500 und P-8500 18,9 % (p = 0,01) und der Gruppen P-4550 und P-8550 18,7 % (p = 0,0001) mehr Eizellen gewonnen. 4.         Der Anteil der degenerierten Embryonen verringerte sich nach geringerer Applikationsfrequenz für das Präparat Pluset® in den Gruppen P-8550 und P-4550 signifikant um 4,3 % (p = 0,04). Für das Präparat Folltropin® wurde nach reduzierter Applikationsfrequenz in den Gruppen F-4200 und F-8200 ein um 7,81 % (p = 0,001) und in den Gruppen F-4340 und F-8340 ein um 6,7 % (p = 0,05) erhöhter Anteil degenerierter Embryonen festgestellt. 5.         Ein signifikanter Einfluss der Dosis konnte in dem hier untersuchten Dosisbereich für keines der beiden Präparate festgestellt werden. Es wurde im Vergleich der Gruppen F-4260 und F-4340 tendenziell eine Erhöhung der Anzahl der Embryonen und Eizellen um 3,5 (p = 0,10) und des Anteils der degenerierten Embryonen um 5,6 % (p = 0,09) nach einer Erhöhung der Dosis beobachtet. Ein Dosisanstieg führte beim Präparat Pluset® tendenziell (p=0,1) zu einer Verringerung der Anzahl der transfertauglichen Embryonen. Während ein Dosisanstieg zwischen den Gruppen F-4260 und F-4340 tendenziell (p=0,1) zu einem Anstieg um 0,6 transfertaugliche Embryonen kam. 6.         Es ließ sich kein signifikanter Einfluss des Zyklustages, an dem mit der SO-Behandlung begonnen wurde, auf das Ergebnis der Embryonengewinnung nachweisen. 7.         Es ließ sich kein signifikanter Einfluss des Alters der Donoren auf das Ergebnis der Embryonengewinnung nachweisen. 8.         Durch die Behandlung der Versuchstiere der klinisch-endokrinologischen Modellstudie mit dem Gonadotropinpräparat Pluset® wurde die endogene LH-Sekretion deutlich beeinflusst. In allen Versuchsgruppen erfolgte unter dem Einfluss von Pluset® eine signifikante Verringerung der Anzahl der LH-Pulse. Des Weiteren wurde die Fläche unter den LH-Pulsen (AUC) deutlich vermindert. Zwischen den 3 Versuchsgruppen (A-C), die mit unterschiedlichen SO-Schemata behandelt wurden, konnten keine signifikanten Unterschiede in der Beeinflussung der endogenen LH-Sekretion festgestellt werden. 9.         Während und nach der SO-Behandlung stiegen die Östradiol-17β-Konzentrationen (E2) bei allen Versuchstieren deutlich an. Es konnte zwischen den 3 Versuchsgruppen kein signifikanter Unterschied der maximalen E2-Konzentration nachgewiesen werden. 10.       Während und nach der SO-Behandlung stiegen die Progesteron-Konzentrationen (P4) bei allen Versuchstieren deutlich an. Es wurde bei der Gruppe A (500 I.E. aufgeteilt auf 4 Injektionen) eine signifikant geringere maximale P4- Konzentration nachgewiesen, als in den Gruppen B (500 I.E. aufgeteilt auf 8 Injektionen) und C (650 I.E. aufgeteilt auf 8 Injektionen). Die Resultate dieser Arbeit zeigen, dass bei Verwendung von Pluset® bzw. Folltropin® die Verteilung der FSH-Gesamtdosis auf 8 Applikationen zu besseren SO-Ergebnissen führt, als dies bei einer Reduzierung auf 4 Injektionen der Fall ist. Gleichwohl stehen mit den erarbeiteten Applikationsregimen, bei denen die FSH-Gesamtdosis auf 4 Injektionen verteilt wurde, praktikable Alternativen zur Verfügung.

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Martens, Guido: Untersuchungen der Wirkung unterschiedlicher FSH-Dosierungen und FSH-Applikationsregime auf Superovulationsergebnisse bei Rindern der Rasse Fleckvieh. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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