Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Entwicklung alternativer antimikrobieller Konservierungsmethoden in der Niedrigtemperaturlagerung von Ebersperma

Ausbreitende Antibiotikaresistenzen stellen eine ernsthafte Bedrohung für die globale Gesundheit dar. Es ist daher dringend erforderlich, den Einsatz neuartiger, antimikrobieller Wirkstoffe in der Konservierung von Ebersperma voranzutreiben. Ziel dieser Studie war es, ein antibiotikafreies Niedrigtemperatur-Konservierungsverfahren mit Zusatz antimikrobieller Lipopeptide sowie von Algen- und Hopfenextrakten in Androstar Premium (ASP) Verdünner (Minitüb) zu evaluieren. Zunächst wurden die Zusätze (sieben Lipopeptide, je zwei Konzentrationen; fünf Algenextrakte, ein Hopfenextrakt, je vier Konzentrationen) auf ihre Spermienkompatibilität bei Standardlagerungsbedingungen (17°C, Beltsville Thawing Solution (BTS Verdünner)) getestet. Spermienkompatible Varianten (zwei Lipopeptide, je eine Konzentration, fünf Algenextrakte, ein Hopfenextrakt, je zwei Konzentrationen) wurden anschließend hinsichtlich ihrer Wirkung auf das Bakterienwachstum bei 5°C bewertet. Die Lipopeptide konnten die KbE/ml von 103 Subkulturen auf 56 (C16-KKK-NH2) bzw. 67 Subkulturen (C16-KKKK-NH2) reduzieren und damit die Gesamtkeimlast der Besamungsportionen im Vergleich zur Kontrolle ohne Zusatz signifikant mindern. Der Gesamtkeimgehalt der Proben konnte durch die Algen- und Hopfenextrakte zwar nicht reduziert werden, jedoch zeigten alle Extrakte selektive Wirkung auf ausgewählte, als Problemkeime definierte Bakterienspezies, die bei der Künstlichen Besamung (KB) von potentieller Bedeutung sind. Der Anteil dieser Spezies konnte von 10% in ASP-verdünnten Proben ohne Zusätze auf bis zu 3% in den Varianten mit Zusätzen gemindert werden. Zusammenfassend wird deutlich, dass beide Gruppen antimikrobieller Zusätze vielversprechende Möglichkeiten für die Anwendung in der Konservierung von Eberspermatozoen bieten. In Kombination mit einer Niedrigtemperaturlagerung zeigen die Lipopeptide Potential für den Verzicht auf Antibiotika. Im Gegensatz dazu sind die getesteten Extrakte aufgrund ihres Mangels an einer Breitspektrumwirkung nicht geeignet, herkömmliche Antibiotika zu ersetzen. Sie eröffnen jedoch für die Zukunft neue Möglichkeiten eines individuell anpassbaren, bakterienspezifischen Einsatzes in Kombination mit Antibiotika oder anderen antimikrobiellen Wirkstoffen.

Antimicrobial resistance is a steadily increasing problem and poses a serious threat to global public health. Therefore, it is highly necessary to develop novel antimicrobial compounds suitable for boar semen preservation. The aim of this study was to evaluate a low temperature, antibiotic-free preservation procedure using Androstar Premium (ASP) extender (Minitüb) supplemented with antimicrobial lipopeptides as well as bioactive microalgae and hop extracts. Firstly, the potential additives (seven lipopeptides in two concentrations, five algae extracts and one hop extract in four concentrations each) were tested on their sperm-compatibility at 17°C in Beltsville Thawing Solution (BTS extender). The substance-concentration combinations which proved to be sperm-compatible (two lipopeptides in one concentration, five algae extracts, one hop extract in two concentrations each) were subsequentially further evaluated to assess their efficiency for inhibition of bacterial growth at 5°C. The lipopeptides showed an overall reduction of bacterial contamination, lowering the colony forming units from 103 subcultures to 56 (C16-KKK-NH2) or 67 subcultures (C16-KKKK-NH2) per mL. The algae and hop extracts failed to reduce the overall bacterial contamination, however, all extracts showed selective antimicrobial effects on specific bacteria of potential concern in artificial insemination (AI). While the proportion of these species was 10% in the samples diluted in ASP w/o supplements, their proportion in the supplemented variants ranged from 8% to as low as 3%. In summary, both groups of novel antimicrobial agents present promising possibilities for the application in the preservation of boar semen. When combined with low-temperature storage, the two lipopeptides show potential for preservation techniques that could evade the use of antibiotics. In contrast, the tested extracts are not suitable to replace conventional antibiotics due to their lack of broad-spectrum antimicrobial activity. However, they nevertheless present promising opportunities for bacteria-specific, customizable usage in boar semen extenders combined with antibiotics or other antimicrobial agents in the future.

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