Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Vergleichende Untersuchung zu Organisations- und Arbeitsstrukturen von Rinderbesamungsstationen in Europa, Nordamerika, Australien und Neuseeland

Maute, Alexander

The goal of this work was to collect and analyse information about current operational standards in bovine Artificial Insemination (A. I.) centres and to compare the obtained data with relevant publications. The evaluation includes international cattle breeding companies running approved and supervised semen collection centres which fulfil the requirements laid down by the European Community applicable to trade of semen of domestic animals of the bovine species. Facilities maintaining waiting bulls and prepuberal bulls were not included. Between March and August 2002 a questionnaire was prepared and sent to 238 A. I. centres and eventually 60 participated. Information was classed into five geographical regions or groups, listed below ("n" represents the number of A. I. centres per geographical region): "D": German A.I. centres (n=19) "EU": A.I. centres situated in member states of the European Community (n=22), with the exception of Germany "NEU": European A.I. centres situated outside the European Community (n=6) "NA": A.I centres in North America (i.e. USA or Canada) (n=8) "ANZ": A.I centres in Australia or New Zealand (n=6) To evaluate both organisation and operational procedures of international semen collection centres the questionnaire covers the following features:   General features: date of foundation; average number of bulls on site; average number of cattle breeds on site; housing of company owned and privately owned (third party) bulls; animal – stockman – ratio; lab personnel – barn personnel – contact; incidence of barn personnel working on other premises of potentially lower health status; implementation of an "all in – all out" system in the isolation units; general health and safety requirements Animal husbandry: bull transport, housing, nutrition, cleaning and care Semen collection features: collection area (size, location, flooring); collection equipment (artificial vaginas, electro-ejaculation, phantoms); collection procedures (teaser animals, collection order, qualification of semen collector, identification of bulls, bull handling, collection frequency, sexual preparation), semen collections on farms or other premises of lower health status and evaluation and processing of such semen Semen evaluation and processing: Evaluation of volume, concentration, wave motion, motility, sperm morphology, live-dead-tests, fluorescence marker tests, other membrane integrity tests and stress tests. Further features are dilution protocols, extenders used, number of sperm per insemination dose, thawing protocols and quarantine periods. For the majority of features mean values and standard deviations are presented. Subject to extreme observations maximum and minimum values are reported too. The results demonstrate that there are substantial differences between centres in regard to most of the features evaluated. The analysed data is put into context with international publications. Appropriate steps to improve the standard operation procedures are recommended where possible. The work is purely descriptive as the actual fertility results of the 60 A.I. stations, which kindly participated, were not revealed. Some of the most interesting results are summarised below: Isolation units: In 15.3% of A.I. centres no "all in – all out" system is enforced. Therefore the possibility of direct or indirect contact between animals of different health status, housed in the isolation unit at the same time, exists. Visitor policy: The required time window between accessing the A.I. centre and a preceding contact to cloven hoofed animals (of potentially lower health status) ranges from 0 to 30 days. In some A.I. stations few visitors are permitted under strict observation; in comparison other companies even organise "open days" inviting several hundreds of visitors with agricultural background. Centre personnel: In 60% (36/60) of A.I. centres barn personnel are not permitted to enter the laboratory area. 68.3% (41/60) of A.I. stations have separate social rooms for lab and barn personnel. Nevertheless, provide 7 out of the 36 centres in which stockmen are not to enter the lab area, shared social rooms. The absence of the second hygienic precaution therefore reduces the effect of the first one. The temperature of artificial vaginas at collection ranges between 36°C (below body temperature) and 63°C (potentially sperm damaging). None of the participating German A.I. centres uses electro-ejaculation to collect semen. The same applies to the majority of "EU"-studs (81.8%; 18/22) and "NEU"-studs (83.3%; 5/6). Most of the "NA"-studs (75%; 6/8) and "ANZ"-studs (60% 3/5) on the contrary rely occasionally on electro-ejaculation. Phantoms are in use in 83.3% (15/18) of German A.I. centres, 54.4% (12/22) of "EU"-studs and 33.3% (2/6) of "NEU"-studs. None of the A.I. companies of the "NA"- nor the "ANZ"-Group have phantoms. All evaluated A.I. centres keep live teaser bulls for collection purposes. In addition 41.7% (25/60) use steers and 11.7% (7/60) bovine females. For bull handling poles are used as control devices in 73.7% (14/19) of German A.I. centres, but only in one "NA"- stud (12.5%; 1/6) and none of the "ANZ"-studs. The number of nose rings varies between 0 and 3 per bull. The protocols for sexual preparation preceding the semen collection show considerable differences. Teasing time varies between 30 seconds and 3 hours; the number of false mounts ranges between 0 and 6. Semen is evaluated by different methods and procedures. Sperm concentration, for example, is determined in one A.I. centre by visual estimation only, in another centre by flow cytometric analysis. The applied pass-marks vary considerable, e.g. the requirements for motility range between 35% and 88%. Likewise different protocols are followed for semen dilution, equilibration and processing of insemination doses (straws). At one A.I. centre lab personnel initiate the freezing process on average 56 minutes after collection, whereas at another stud freezing only takes place about 480 minutes after collection. A great deal of differences was also observed in regard to the temperature protocol. The same production steps differ from one stud to the other by up to 34°C. The total number of sperm per frozen straw varies between 5 and 40 million (M±SD: 18.8±4,8), the post thaw number of motile sperm ranges from 3.5 to 24 million (M±SD: 8.2±3,5). The evaluation provides a survey of the various procedures and protocols which are currently applied in internationally operating A.I. centres. It presents an up-to-date guideline and should provide managers and centre veterinarians with supportive information when reviewing their operation procedures and organisations. In addition the data presented in this work might be of general interest for people working in the cattle breeding industry or involved in related scientific research projects.

Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, Informationen über aktuelle Standards in internationalen Rinderbesamungsstationen zu sammeln, zu analysieren und in Bezug zu relevanten Veröffentlichungen zu setzen. Für die Studie wurden Besamungsstationen für Rinder ausgewählt, die entsprechend den Richtlinien der Europäischen Union zum Handel mit bovinem Sperma zugelassen sind. Dabei wurden nur spermaproduzierende Betriebe berücksichtigt und reine Aufzucht- oder Wartebulleneinrichtungen nicht in die Untersuchung einbezogen. Die Daten von 60 Rinderzuchtstationen wurden von März bis August 2002 in einer Fragebogenaktion erhoben und die befragten Besamungsstationen in fünf "geographische Gruppen" unterteilt (n= Anzahl an Stationen pro Gruppe): "D" – Gruppe: deutsche Besamungsstationen (n=19) "EU" – Gruppe: Besamungsstationen in Mitgliedsländern der Europäischen Union mit Ausnahme der deutschen Stationen (n=22) "NEU" – Gruppe: Europäische Länder, die nicht Mitglieder der EU sind (n=6) "NA" – Gruppe: USA und Canada (n=8) "ANZ" – Gruppe: Australien und Neuseeland (n=5) Zur Beurteilung von Arbeits- und Organisationsstruktur der Zuchtstationen befasst sich die durchgeführte Studie mit folgenden Themenkomplexen: Als allgemeine Struktur- und Organisationsmerkmale werden Gründungsdaten, durchschnittliche Anzahl eingestellter Bullen und Rassen, Haltung betriebseigener und –fremder Tiere, zahlenmäßiges Bullen-Tierpfleger-Verhältnis, Laborpersonal-Tierpfleger-Kontakt, Tierpflegertätigkeit außerhalb der Station, Organisationsprinzipien der Isolationsstallung und allgemeine Hygienemaßnahmen ermittelt und dargestellt. Die eigentliche Bullenhaltung wird durch die Aspekte Transport, Haltungssystem, Fütterung und Pflegemaßnahmen erfasst. In Bezug auf die Samengewinnung von Zuchtbullen erfasst die vorliegende Arbeit sowohl die räumlichen Gegebenheiten (Sprungplatzlage, -größe, Bodenbelag) und die Absamungsausrüstung (künstliche Scheiden, Elektroejakulatoren, Phantome), als auch den organisatorischen Ablauf (Aufsprungtiere, Absamungsplan, Qualifikation der Samennehmer, Bullenidentifikation, Bullensicherung, Absamungshäufigkeit, Art und Dauer der sexuellen Stimulation, Samengewinnungen außerhalb der Besamungsstation). Die bezüglich der Spermauntersuchung, -beurteilung und -verarbeitung erhobenen Parameter und Tests umfassen: Volumen, Konzentration, Massenbewegung, Motilität, morphologische Untersuchungen, Supravitalfärbungen, Fluoreszenzmarker-Untersuchungen, Membranintegritäts- und Stresstests. Daneben werden Zeit- und Temperaturverlauf des Verdünnungsvorganges, verwendete Verdünner, Spermien je Besamungsportion, Auftauregime und Quarantänedauer der Rinderzuchtstationen vergleichend beurteilt. Für einen Großteil der erfassten Merkmale werden Mittelwerte (M) und Standardabweichungen (SD) sowie bei starker Streuung zusätzlich Maximal- und Minimalwerte angegeben. Dabei sind bei allen Einzelmerkmalen bzw. -kriterien zum Teil erhebliche Schwankungen zu beobachten. Die erhobenen Werte werden kritisch interpretiert, in Bezug zu relevanten Veröffentlichungen gesetzt und sofern möglich Verbesserungsschritte vorgeschlagen. Die Arbeit hat rein beschreibenden Charakter. Angaben über die erreichten Befruchtungswerte der 60 Besamungsbetriebe lagen nicht vor. Es konnten folgende wesentliche Befunde erhoben werden: Isolationsställe: 15,3% der Stationen belegen ihre Isolationseinheiten nicht nach einem "All in - All out" System. Tiere mit unterschiedlichem Teststatus können sich daher gleichzeitig in den Isolationseinheiten befinden und u.U. direkten oder indirekten Kontakt miteinander haben. Besucherregelungen: Die geforderten Karenzzeiten liegen zwischen 0 und 30 Tagen; einige Stationen gestatten nur sehr wenigen Personen unter strengen Auflagen Zutritt, andere veranstalten "Tage der offenen Tür" mit Hunderten von Besuchern. Stationspersonal: In 60% (36/60) der internationalen Besamungsstationen haben Tierpfleger keinen Zutritt zu den Laborräumlichkeiten. 68,3% (41/60) der Betriebe verfügen über getrennte Sozialräume für Tierpfleger und Laborpersonal. Allerdings weisen 7 der 36 Betriebe, in denen Tierpfleger die Laborräume nicht betreten dürfen, gleichzeitig gemeinsame Aufenthalts- bzw. Sozialräume für beide Personengruppen auf. Die erste Hygienemaßnahme wird also durch das Fehlen der zweiten in ihrer Wirksamkeit weitgehend aufgehoben. Die Temperaturen der künstlichen Scheiden zum Absamungszeitpunkt liegen teilweise unter der Körpertemperatur (Mindestwert: 36°C), teilweise deutlich im spermaschädigenden Bereich (Maximalwert: 63°C). Elektroejakulatoren werden nicht in deutschen Stationen und ebenso wenig in der Mehrzahl der "EU"- (81,8%; 18/22) und der "NEU"-Stationen (83,3%; 5/6) eingesetzt. Dagegen verwenden die meisten Betriebe der "NA"- (75%; 6/8) und der "ANZ"-Gruppe (60%; 3/5) Elektroejakulatoren gelegentlich oder regelmäßig. Phantome werden in 83,3% (15/18) der deutschen Betriebe, 54,5% (12/22) der "EU"-Betriebe und 33,3% (2/6) der "NEU"-Betriebe verwendet. Stationen der "NA"- und der "ANZ"- Gruppe besitzen keine Phantome. Alle befragten Besamungszentren setzen andere Bullen als lebende Sprungpartner ein. 41,7% (25/60) verwenden zudem Kastraten und 11,7% (7/60) weibliche Rinder. Zur Bullensicherung werden unterschiedliche Hilfsmittel verwendet. Während 73,7% (14/19) der deutschen Stationen Führstangen benutzen, sind diese nur in einem Unternehmen (12,5%; 1/8) der "NA"-Gruppe und in keinem Betrieb der "ANZ"- Gruppe zu finden. Unterschiede bestehen auch in Bezug auf die Anzahl verwendeter Nasenringe, die zwischen 0 und 3 pro Zuchtbulle liegt. Die angewendeten Absamungsregime zeigen deutliche Differenzen. Die genannten Stimulationszeiten betragen zwischen 30 Sekunden und 3 Stunden; es werden 0 bis 6 Blindsprünge durchgeführt. Zur Spermabeurteilung werden unterschiedliche Kriterien verwendet und durch verschiedene Methoden ermittelt. Beispielsweise wird die Konzentration von Frischsperma teilweise allein durch visuelle Schätzung, teilweise aber auch mit Hilfe von Durchflusszytometern bestimmt. Die geforderten Grenzwerte weisen beträchtliche Schwankungsbreiten auf, z.B. betragen die Mindestanforderungen an die Motilität von Frischsperma 35% bis 88%. Bei der Herstellung von Tiefgefrierportionen beträgt der zeitliche Abstand zwischen dem Gewinnen des Ejakulates und dem Beginn des Einfriervorgangs zwischen 56 min und 480 min. Die Temperaturen bei denen einzelne Verarbeitungsschritte durchgeführt werden, unterscheiden sich um bis zu 34°C. Tiefgefrierportionen beinhalten zwischen 5 und 40 Millionen Spermien je Besamungsdosis (M±SD: 18,8±4,8). Die Mindestanforderungen an die Anzahl motiler Spermien in aufgetauten Besamungsportionen liegen insgesamt zwischen 3,5 und 24 Millionen (M±SD: 8,2±3,5). Die vorliegende Arbeit gibt die Bandbreite der gegenwärtigen Arbeits- und Organisationstrukturen in internationalen Rinderzuchtstationen wieder und soll rinderzüchtenden Organisationen ermöglichen individuelle Standards mit internationalen Maßstäben schnell, aktuell und unkompliziert zu vergleichen und allgemein interessierten Personen eine Quelle zusätzlicher Informationen bieten.

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Maute, Alexander: Vergleichende Untersuchung zu Organisations- und Arbeitsstrukturen von Rinderbesamungsstationen in Europa, Nordamerika, Australien und Neuseeland. Hannover 2003. Tierärztliche Hochschule.

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