Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Ultrasonographischer Vergleich der uterinen Kontraktionsaktivität bei der Stute nach Insemination in den Uteruskörper oder auf die Eileiterpapille

Köllmann, Melanie Carola

The aim of the present study was to compare uterine contractions ultrasonically in mares following hysteroscopic or intracorporal insemination and hysteroscopic or intracorporal instillation of sperm extender as well as in mares that were not inseminated, and to investigate uterine contractile activity after insemination in correlation to the conception rate. The investigations were performed in a group of young maiden mares (n = 50, 3 – 4 years old). The animals were divided into 5 experimental groups (n = 10, respectively): Group 1 was inseminated conventionally into the uterine body, while Group 2 was inseminated onto the utero-tubal papilla. Inseminations were done with a standard dose of frozen thawed sperm. In one control group (Group 3) measurements were performed following ovulation without a preceding insemination, while in two other control groups only sperm extender was deposited into the uterine body (Group 4) or onto the papilla (Group 5). In all mares ovulation was induced by intravenous injection of 2500 IU hCG when the dominant follicle had reached a diameter of > 35 mm. Mares were examined every 6 hours and were inseminated when ovulation was detected. A standard dose of frozen thawed semen (800 x 106, 4 ml) collected from four similar ejaculates from a single four year old stallion of proven fertility was used for the inseminations. Immediately after insemination or semen extender application or after a comparable time following ovulation in the untreated mares uterine contractile activity was investigated by transrectal ultrasonography. Animals did not receive any sedation for the procedure. The ultrasound probe (100 Falco, linear probe, 7,5 MHz, Pie Medical) was fixed in a transverse position over the uterine horn ipsilaterally to the ovulated follicle. Uterine contractions were measured during a total time period of 20 minutes. The strength of uterine contractile activity was documented with a score level system (0 = no contractions to IV = very strong contractions) in four periods of 5 min. In between measurement periods movement and distribution of the inseminate in the uterine cavity were documented. The following results were obtained: 1.) All inseminated mares showed a significantly higher (P < 0,05) uterine contractile activity than the non-inseminated mares in every time period (ZI 1 - 4) of the ultrasonic analysis. 2.) After intracorporal insemination a significantly higher uterine contractile activity was seen in the first (P < 0,01) and in the last three time periods (P < 0,001) than in the group of mares that were not inseminated. 3.) After hysteroscopic insemination uterine contractile activity was significantly higher in the second (P < 0,01) and in all other time periods (P < 0,001) than in the group of mares that were not inseminated. 4.) Within the groups of mares inseminated hysteroscopically or into the uterine body no differences in uterine contractile activity between the time periods were observed. 5.) Mean score levels of uterine contractile activity were similar between the two groups of inseminated mares. 6.) After conventional insemination of 4 ml frozen thawed semen into the uterine body uterine contractile activity was highly significantly stronger in the first and last time period (P < 0,01) and in the other time periods (P < 0,001) than in the group of mares with semen extender application into the uterine body. 7.) After hysteroscopic insemination uterine contractile activity was significantly higher compared to hysteroscopic deposition of semen extender onto the utero-tubal papilla (P < 0,05 – P < 0,01) in all time periods. 8.) After intracorporal and hysteroscopic intrauterine application of semen extender uterine contractile activity was significantly higher in the last period (ZI 4, 16-20 min, P < 0,05) and in the third time period (ZI 3, 11-15 min, P < 0,01) than in the non-inseminated group of mares.   9.) There was no correlation between uterine contractile activity and fertility.   10.) Mares with post-breeding intrauterine fluid accumulation showed no difference in uterine activity single score levels compared to mares without intrauterine fluid accumulation. 11.) 15 min after hysteroscopic insemination onto the uterine papilla parts of the inseminate could be detected in the contralateral uterine horn of all mares. 12.) After hysteroscopic insemination onto the uterotubal papilla with non-reduced sperm numbers or volume (800 x 106, 4 ml) no better conception rates were achieved than after insemination into the uterine body. In the present study 50 mares were used to investigate uterine contractile activity by transrectal ultrasonography. A new aspect in the performed ultrasonic examinations was the comparison of uterine contractility between different insemination techniques which was compared with that after application of sperm extender and non-inseminated controls. Mares did not differ in reproductive status (maiden mares) and stage of estrus cycle (6 h after hCG-induced ovulation). The chosen time of measurement (20 min), was longer than in earlier studies, so that the uterus contractions and the distribution of the inseminate could be observed more intensively. The results of this study show that insemination of a standard dose of frozen thawed sperm induces strong uterine contractions, irrespective of the localisation of sperm depostion. Uterine contractions actively support intrauterine sperm transport, even resulting in a retrograde distribution of sperm that was deposited onto the uterine papilla. This mechanism obviously is responsible for the fact that hysteroscopic inseminations with larger amounts of sperm (4 ml) do not result in better fertility rates compared to inseminations into the uterine body. The reasons for uterine contractions after insemination are not completely understood yet and further studies are necessary.

Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, die uterine Kontraktionsaktivität der Stute mittels transrektaler Ultrasonographie an mehreren Maidenstutengruppen (n = 50) zu vergleichen. Die Stutengruppen wurden entweder mit einer Standarddosis Tiefgefriersperma in den Uteruskörper (n = 10) bzw. auf die Eileiterpapille (n = 10) besamt, nicht besamt (n = 10) oder ihnen wurden je 4 ml Spermaverdünner intracorporal (n = 10) oder hysteroskopisch (n = 10) intrauterin appliziert. Zum einen sollte festgestellt werden, ob es bei Stuten direkt nach der Insemination  (n = 20) im Vergleich zu Stuten, die nicht besamt wurden (n = 10), zu einer koordinierten Muskelaktivität in der Gebärmutter kommt und ob sich diese in ihrer Stärke nach konventioneller bzw. endoskopisch kontrollierter Inseminationstechnik unterscheidet. Weiterhin wurde untersucht, ob sich ein Zusammenhang zwischen der Besamungstechnik und dem Trächtigkeitserfolg nachweisen lässt. Um den experimentell erhobenen Befunden eine gesicherte Basis zu geben, wurden bei der Auswahl der Probanden nur Maidenstuten der gleichen Altersklasse zugelassen. Ferner wurde bei allen Stuten (n = 50) die Ovulation während der Rosse bei sonographischem Nachweis eines Follikels von mindestens 35 mm Durchmesser durch die intravenöse Gabe von 2500 IU hCG induziert. Die nachfolgenden Untersuchungen erfolgten stets in 6-stündigen Intervallen und die Insemination der beiden Stutengruppen wurde unmittelbar nach detektierter Ovulation durchgeführt. Gruppe 1 (n = 10) wurde konventionell in das Corpus uteri besamt, bei Gruppe 2     (n = 10) wurde der Samen hysteroskopisch auf die Eileiterpapille deponiert. Für die Besamungen wurde eine Standarddosis Tiefgefriersperma  (800 x 106, 4 ml) aus vier gleichwertigen Ejakulaten eines geprüft fertilen 4-jährigen Hannoveraner Hengstes verwendet. Direkt an die Besamung anschließend wurde bei den Stuten des Besamungsversuches (n = 20) sowie bei den 3 Kontrollgruppen (jeweils n = 10) eine transrektale jeweils 20-minütige ultrasonographische Messung der uterinen Kontraktionsaktivität durchgeführt (7,5 MHz, Linearschallkopf, Positionierung quer über dem Uterushorn ipsilateral zum ovulierten Follikel, nicht sedierte Stuten). Das Ausmaß der Kontraktionen wurde in vier  5-minütigen Intervallen nach einer Skala (Score) von 0 (keine) bis IV (sehr starke) eingestuft. Zusätzlich wurde jeweils zwischen zwei Messintervallen die intrauterine Verteilung des Inseminates, das sich ultrasonographisch als kleine hyperechogene Strukturen  darstellte, beurteilt.   Folgende Ergebnisse wurden erarbeitet:   1.) Bei Stuten, die inseminiert wurden (n = 20), konnte in allen gemessenen Zeitintervallen (ZI 1 - 4) der 20-minütigen Messung eine signifikant (P < 0,05) stärkere uterine Kontraktionsaktivität als bei Stuten, die nicht besamt wurden (n = 10), festgestellt werden.   2.) Nach der intracorporalen Besamung (n = 10) kam es im zweiten Zeitintervall zu einer hochsignifikant (P < 0,01), in den letzten drei Zeitintervallen zu einer höchst signifikant (P ≤ 0,001) stärkeren Kontraktionsaktivität der Gebärmutter als in der nicht besamten Gruppe (n = 10).   3.) Nach endoskopischer Insemination (n = 10) kam es im zweiten Zeitintervall zu hoch signifikant (P < 0,01), in den anderen Zeitintervallen zu höchstsignifikant stärkeren Uteruskontraktionen (P ≤ 0,001) als in der nicht besamten Vergleichsgruppe (n = 10).   4.) Innerhalb der intracorporal bzw. hysteroskopisch besamten Stutengruppen ergaben sich zwischen den einzelnen Zeitintervallen keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Stärke der uterinen Kontraktionsaktivität.   5.) Die mittleren Scorewerte der uterinen Kontraktionsaktivität unterscheiden sich zwischen den beiden besamten Gruppen in keinem Zeitintervall signifikant voneinander.   6.) Nach intracorporaler Besamung mit 4 ml Tiefgefriersperma kam es im ersten      (ZI 1) und letzten Zeitintervall (ZI 4) zu einer hoch (P ≤ 0,01) und in den anderen Messintervallen zu einer höchst signifikant (P ≤ 0,001) stärkeren mittleren Kontraktionsaktivität des Uterus als nach intracorporaler Instillation von entsprechendem Volumen Spermaverdünner.   7.) Im Vergleich von Sperma- und Verdünnerinstillation mit der endoskopischen Methode ergaben sich in allen Zeitintervallen signifikant bzw. hochsignifikant           (P  ≤ 0,05 - P ≤ 0,01) stärkere Uteruskontraktionen nach der Sameninstillation.   8.) Im Vergleich der mittleren uterinen Kontraktionsaktivität nach intracorporaler bzw. hysteroskopischer Verdünnerinstillation zu Messungen ohne vorangegangene Besamung, konnten im letzten Zeitintervall (ZI 4, 16-20 min)  signifikant (P < 0,05) und im dritten Zeitintervall (ZI 3, 6-10 min) hoch signifikant (P < 0,01) stärkere  uterine Kontraktionen nach Verdünnerinstillation festgestellt werden.   9.) Ein Zusammenhang zwischen Stärke der Uteruskontraktionen und Befruchtungsergebnis konnte nicht festgestellt werden.   10.) Stuten mit postinseminatorischer Flüssigkeitsansammlung im Uteruslumen zeigten in den Einzelscorewerten keine Auffälligkeiten gegenüber Stuten ohne eine solche Flüssigkeitsansammlung.   11.) Bei allen hysteroskopisch inseminierten Stuten (n = 10) konnte 15 min nach der Deponierung des Samens auf die uterotubale Papille einer Seite eine Verteilung von Anteilen des Inseminates auch in das kontralaterale Uterushorn beobachtet werden.   12.) Es ließen sich unter standardisierten Versuchsbedingungen mit der hysteroskopisch kontrollierten Deponierung des Spermas an die uterotubale Verbindung, bei Verwendung nicht reduzierter Spermadosen und –volumina Tiefgefriersperma (800 x 106, 4 ml) keine signifikant besseren Trächtigkeits-ergebnisse erzielen als mit der konventionellen Besamungstechnik. Bei einer Gesamtträchtigkeitsrate von 40 % (8/20) wurden bei beiden Gruppen identische Trächtigkeitsergebnisse (je 40 % 4/10) erzielt. In der vorliegenden Arbeit wurde die uterine Kontraktionsaktivität mittels transrektaler Ultrasonographie im Gegensatz zu früheren Studien an einer relativ großen (n= 50) Stutengruppe untersucht, die sich in ihrem Reproduktionsstatus (Maidenstuten) und ihrem Zyklusstadium (6 h nach hCG- induzierter Ovulation) nicht unterschieden. Als neuer Aspekt wurde ein direkter Vergleich zweier Besamungstechniken hinsichtlich der von ihnen ausgelösten Uteruskontraktionen durchgeführt, und diese wiederum mit gleichartiger Verdünnerinstillation verglichen. Das gewählte Messintervall von 20 min unterschied sich ebenfalls wesentlich von dem vorangegangener Arbeiten, so dass ein längerer Verlauf der Stärke der uterinen Kontraktionsaktivität aufgezeichnet und die Verteilung des Inseminates in der Gebärmutter beobachtet werden konnte. Die Ergebnisse dieser Arbeit dokumentieren, dass es im Zuge der Insemination von Tiefgefriersperma zu uterinen Kontraktionen kommt. Diese fördern aktiv den intrauterinen Spermientransport und führen letztlich zu einer Abschwemmung eines Anteils des auf die uterotubale Papille verbrachten Spermas. Dieser Mechanismus ist möglicherweise dafür verantwortlich, dass die hysteroskopische Besamungstechnik bei Verwendung relativ großer Besamungsvolumina (4 ml) keinen Vorteil gegenüber der konventionellen Besamungstechnik aufweist. Die genauen Ursachen für die postinseminatorische uterine Kontraktionsaktivität sind noch unbekannt, so dass hier weiterer Forschungsbedarf besteht.

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Köllmann, Melanie Carola: Ultrasonographischer Vergleich der uterinen Kontraktionsaktivität bei der Stute nach Insemination in den Uteruskörper oder auf die Eileiterpapille. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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