Preservation of stallion sperm fertility during prolonged storage : Effects of different diluents and storage temperatures

In der Pferdezucht kann Sperma, das in aktuellen im Handel erhältlichen Verdünnern aufbereitet wurde, bis zu 3 Tage lang aufbewahrt werden. Wenn es möglich wäre, Sperma länger zu lagern, z. B. 7-14 Tage, hätte dies große Vorteile, insbesondere für die Planung von künstlichen Besamungen und deren Versand. Jüngste Studien haben ergeben, dass die Langlebigkeit von Hengstspermien während der Lagerung bei 5-17 °C erhöht werden kann, indem Verdünnermedien mit alternativen Energiesubstraten verwendet werden, bei denen der Zellmetabolismus der Samenzellen effizienter und mit höherer antioxidativer Kapazität arbeiten kann. Dies wird insbesondere durch die Energiesubstrate Pyruvat und Laktat, Carnitin und die aus der Diabetestherapie stammende Komponente Rosiglitazone erreicht.

            Ziel dieser Arbeit war es, die Lebensfähigkeit, Funktionalität und Befruchtungsfähigkeit von Hengstspermien während der Langzeitlagerung in verschiedenen Verdünnermedien zu untersuchen. Präziser ausgedrückt haben wir das neu entwickelte Langzeitverdünnungsmedium Beyond getestet und mit den Ergebnissen der Konservierung von Spermien verglichen, die mit den üblicherweise verwendeten Samenverdünnern auf Magermilchbasis (d. h. INRA-96, -82 und Equiplus) erzielt wurden. Diese Arbeit umfasst fünf Experimente. In Versuch 1 wurden Methoden für die Produktion und den Transport des Verdünnungmediums "Beyond" entwickelt, während in Versuch 2 Methoden für die Evaluation der Befruchtungsfähigkeit von Spermien in vitro entwickelt wurden (d.h. ein heterologer Spermien-Zona-Pellucida-Bindungsassay in Kapazitations- vs. Kontrollmedium). In den Versuchen 3 und 4 wurden dann die in-vitro-Lebensfähigkeit und -Funktionalität von Spermien verglichen, die in verschiedenen Verdünnungsmedien aufbereitet wurden (d. h. Beyond vs. INRA-96, -82 und Equiplus) und für verschiedene Zeiträume (bis zu 10 Tage) bei verschiedenen Temperaturen (5 und 17 °C), gelagert wurden. In Versuch 5 wurde die in-vivo-Befruchtungsfähigkeit von Spermien nach Lagerung bis zu 8 Tagen in Beyond untersucht, in einem ersten Besamungsversuch mit sechs verschiedenen Gruppen, und auch als Testverdünner für zwei Hengste auf einer Besamungsstation während der Decksaison 2022.

            In dieser Arbeit wird gezeigt, dass in Beyond verdünnte Spermien lebensfähig bleiben und in vitro auf Kapazitationsbedingungen reagieren, wenn sie bis zu 7 Tage bei 5 oder 17 °C gelagert werden. Mit Hilfe eines in vitro heterologen Spermien-Zona-Pellucida-Bindungsassays haben wir festgestellt, dass in Beyond gelagerte Proben eine höhere Bindungskapazität im Vergleich zur Verwendung milchbasierter Verdünnungsmedien aufweisen. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Versuche zur künstlichen Besamung zeigten, dass in Beyond verdünnte und bei 5 °C gelagerte Spermien ihre Befruchtungsfähigkeit über einen Zeitraum von bis zu 6 Tagen erhalten können: Die durschnittlichen Trächtigkeitsraten blieben während der Lagerung bis zu 6 Tagen bei 52-55 %, während nach 7-8 Tagen eine Rate von 33 % erzielt wurde. Unmittelbar nach der Verdünnung in Beyond schien die progressive Motilität der Spermien geringer zu sein als bei der Verwendung von Verdünnermedien auf Milchbasis. Dies lässt sich durch die unterschiedliche Zusammensetzung in diesen Verdünnermedien, und einen eventuellen Einfluss auf die Motilitätsregulation erklären. Auch die großen Unterschiede zwischen den einzelnen Individuen bei der in-vitro-Responsivität auf Kapazitationsbedingungen hängen wahrscheinlich mit der Stoffwechselaktivität der Spermien und deren assoziierter Fruchtbarkeit zusammen. Unser ausgebliebener Erfolg bei künstlichen Besamungen, die mit 17 °C gelagertem Sperma in Beyond durchgeführt wurden, könnte darauf hindeuten, dass die Funktionalität der Spermien in vitro nicht unmittelbar mit der Fruchtbarkeit in vivo korreliert.

            Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Modifikationen des Verdünnermediums die sich auf den oxidativen Stress und die metabolische Effizienz der Spermien auswirken, zur Verbesserung der Haltbarkeit von Hengstspermien eingesetzt werden können. Diese Untersuchungsergebnisse tragen zur Verbesserung der Befruchtungsfähigkeit von Hengstspermien während der Langzeitlagerung bei, und erzielen eine Lagerunsdauer die doppelt so lang ist, als dies derzeit mit milchbasierten Verdünnern möglich ist.