2.1.1 Zyklus des Rindes
Als Sexualzyklus werden alle morphologischen, hormonellen und biochemische Ver-änderungen bezeichnet, die periodisch beim weiblichen Tier auftreten. Diese Verän-derungen bewirken die Bereitstellung einer oder mehrerer Eizellen, die Paarungswil-ligkeit wird gewährleistet und die Gebärmutterschleimhaut wird auf die Aufnahme des Embryos vorbereitet (SCHNORR 2001, S. 25).
Rinder gehören zu den asaisonal polyöstrischen Tieren. Die Brunst tritt im Abstand von 21 Tagen über den gesamten Jahreszeitraum auf. Eine Zykluslänge beträgt also 21 (17-24) Tage. Im Proöstrus bewirkt Prostaglandin F2α am Ovar die Auflösung des Gelbkörpers. Mit der Luteolyse startet im Follikel die vermehrte Bildung von Östroge-nen. Dadurch beginnen sich die Brunstsymptome, u.a. die vermehrte Ödematisierung der Vulva und das Bespringen anderer Kühe, auszubilden. Durch das Absinken des Progesteronspiegels wird wieder vermehrt GnRH im Hypothala-mus freigesetzt. Dies führt zu einer gesteigerten Ausschüttung von FSH, wodurch das Wachstum des dominanten Follikels stimuliert wird. Auch LH wird vermehrt aus-geschüttet. Der Östrus bzw. der Tag der Brunst ist Tag 0 im Zyklus. Rein äußerlich ist der Östrus durch Aufspringen, Unruhe, Brüllen, Abgang von Brunstschleim und positiven Duldungsreflex gekennzeichnet. Hierfür ist die hohe Konzentration von Öst-rogenen verantwortlich. Durch die weiter steigende GnRH-Ausschüttung erreichen FSH und LH ihre höchsten Werte. Die Brunst hat eine relativ kurze Dauer von durch-schnittlich 18 Stunden. Die Ovulation findet 6-12 Stunden nach Brunstende im Metöstrus statt. In dieser Phase findet die Umwandlung des Corpus haemorrhagicum in das Corpus luteum statt. Zirka 4 Tage nach der Ovulation beginnt die Progesteronkonzentration im Blut auf messbare Werte anzusteigen. Damit wird der
Diöstrus eingeleitet (RÜSSE und SINOWATZ 1998, S. 93-116). Bei ausbleibender Trächtigkeit kündigt sich im darauffolgenden Proöstrus der neue Zyklus durch das Einsetzen der typischen Verhaltensweisen wieder an.
2.1.2 Eileiter und Uterus des Rindes
Der Eileiter des Rindes (Abb. 1), auch Tuba uterina, Ovidukt oder Salpinx genannt, ist ein häutig-muskulöser Schlauch, der dem Auffangen und Weitertransport der ovulierten Eizelle und der Kapazitation der Spermien dient. Er verläuft stark gewun-den und hat beim Rind eine Länge von etwa 25cm (SALOMON 2004, S. 379-389).
Der Ursprung des Ovidukts ist unmittelbar am Ovar. Der Eileiter steht aber nicht in kontinuierlichem Zusammenhang mit dem Eierstock. Kaudal mündet er am uterotubalen Übergang in die Gebärmutter. Die Tubae uterinae sind paarig angelegt.
Sie beginnen mit dem Eileitertrichter, Infundibulum tubae uterinae, mit dem sie die ovulierte Eizelle aufnehmen. Der Trichterrand ist mit feinen Fortsätzen, den Eileiter-fransen (Fimbriae tubae), besetzt. Die EileiterEileiter-fransen können teilweise mit dem Ovar verwachsen sein. Der Fimbrientrichter ist beim Rind so groß, dass er das Ovar voll-ständig umfassen kann (LEISER 1999, S. 424-433). In der Mitte des Trichters befin-det sich die Bauchhöhlenöffnung des Eileiters, das Ostium abdominale tubae uterinae. Auf die Bauchhöhlenöffnung folgt ein relativ großkalibriger, gewunden ver-laufender Abschnitt, die Ampulla tubae uterinae. Hier findet für gewöhnlich die Be-fruchtung statt. Die Ampulle geht in einen sehr stark gewundenen, engen Abschnitt, dem Isthmus tubae uterinae über. Mit der Uterusöffung, Ostium uterinae tubae, mün-det er schließlich im gleichseitigen Uterushorn. Der Eileiter hängt an einem eigenen Gekröse, der Mesosalpinx, welches parallel zum Eierstocksgekröse verläuft. Zwi-schen den Gekrösen beider Organe ist ein von kranioventral her zugänglicher Raum, die Eierstockstasche (Bursa ovarica) ausgebildet. Die Blutversorgung des Ovidukts erfolgt über die Arteria und Vena ovarica (SALOMON 2004, S.379-389).
Die Wand des Eileiters setzt sich von innen nach außen aus der Tunica mucosa, Tunica muscularis, Tela subserosa und Tunica serosa zusammen. Die Schleimhaut
7
des Eileiters zeigt dichte, verzweigte Längsfalten, die zum Isthmus hin abnehmen.
Das Epithel ist einschichtig, iso- bis hochprismatisch und setzt sich aus sekretori-schen Zellen (Drüsenzellen) und Zilien tragenden Zellen (Flimmerzellen) zusammen.
Die Mukosa unterliegt zyklusabhängigen Umbauvorgängen, um optimale Stoffwech-selbedingungen für die Eizelle bzw. die frühembryonalen Entwicklungsstadien zu schaffen. Die Drüsenzellen geben schwach sauren Schleim, Elektrolyte, Enzyme, Albumine, Zucker und Aminosäuren zur Versorgung des frühen Embryos bzw. zur Enddifferenzierung/Endreifung der Gameten in das Eileiterlumen ab. Die Flimmerzel-len sind mit Kinozilien besetzt, welche einen aktiven Flüssigkeitsstrom in Richtung Uteruslumen unterstützen. Die Tunica muscularis der einzelnen Eileiterabschnitte ist unterschiedlich stark entwickelt. Im Eileitertrichter und in der Ampulla sind die glatten Muskelschichten sehr dünn, lediglich im Bereich des Isthmus sind sie verstärkt und durch einen vorherrschend spiraligen Verlauf gekennzeichnet (LIEBICH 1999, S.
295-299).
Die Gebärmutter des Rindes ist ein Hohlorgan, das der Aufnahme des Embryos und dessen Entwicklung bis zur Geburt dient (SALOMON 2004, S. 379-389), desweiteren fördert sie den Transport der Spermien in Richtung Eileiter und deren Kapazitation.
Um diesen Aufgaben gerecht zu werden, unterliegt die Gebärmutter strukturellen Umbauvorgängen, die unter dem Begriff des uterinen Zyklus zusammengefasst wer-den und eine optimale Implantation und Plazentation des Keimes ermöglichen (LIE-BICH 1999, S.295-299). Die Gebärmutter des Rindes (Abb. 1) ist ein Uterus bicornis.
Sie wird in die Abschnitte Gebärmutterhals (Cervix uteri), Gebärmutterkörper (Corpus uteri) und in die paarigen Uterushörner (Cornua uteri) eingeteilt. Die Hörner sind wid-derartig aufgerollt und ca. 35-45cm lang, sie münden in den etwa 3cm langen Kor-pus. Die Cervix uteri liegt zwischen Gebärmutterkörper und Scheide und dient dem Verschluss des Uterus. Sie ist beim Rind 15-20cm lang und ragt zapfenartig (Portio vaginalis) in die Scheide vor. Der Canalis cervicales liegt zwischen äußeren und in-neren Muttermund und ist außer in der Brunst und zur Geburt durch Längs- und kräf-tige Ringfalten verschlossen (SALOMON 2004, S. 379-389).
Histologisch gliedert sich die Wand des Uterus in das Endometrium, das die lumenseitige Schleimhautauskleidung bildet, das Myometrium, welches aus einer zirkulären und longitudinalen Muskelschicht besteht und das Perimetrium, ein außen anliegendes, einschichtiges Epithel. Das Endometrium setzt sich aus dem Oberflä-chenepithel und der Lamina propria mucosae zusammen. Grundsätzlich ist das Oberflächenepithel einschichtig und hochprismatisch, es kann jedoch beim Rind stel-lenweise auch mehrreihig sein. Die Endometriumszellen tragen Kinozilien (Flimmer-zelle) oder Mikrovilli (sezernierende Zelle). Beim Rind besitzt die Schleimhaut große, knollige drüsenfreie Bezirke, die Karunkel (Carunculae), diese vergrößern sich in der Trächtigkeit und dienen der Verbindung zwischen maternaler Schleimhaut und fetaler Fruchthülle (LIEBICH 1999, S. 295-299).
Abbildung 1: Ovar, Eileiter und Uterus des Rindes, Seitenansicht (Nickel, Schummer, Seiferle 1999)
2.1.3 Präimplantatorische Embryonalentwicklung
Die Embryonalentwicklung beginnt mit der Befruchtung der gereiften Oozyte durch ein kapazitiertes Spermium und somit mit der Vereinigung des väterlichen und müt-terlichen Erbgutes bei der Verschmelzung der Vorkerne der beiden Gameten. Der
9
Ort der Befruchtung ist die Eileiterampulle (Abb. 2). Durch die Verschmelzung der hapoliden Vorkerne der Keimzellen entsteht eine diploide Zygote, die sich in der Pro-phase der ersten mitotischen Teilung befindet. Die präimplantatorische Embryonal-entwicklung gliedert sich in die ersten Teilungen bis hin zur Morula, die Kompaktierung der Morula, die Differenzierung der Blastomeren in Zellen des Trophektoderms und der inneren Zellmasse, die Blastulation mit Kavitation und Blastozoelexpansion und schließlich dem Schlupf der expandierten Blastozyste aus der Zona pellucida (SCHNORR 2001, S. 33-74).
Nach der Befruchtung der Eizelle finden die ersten Teilungen während der Wande-rung des frühen Embryos im Eileiter tierartspezifisch statt, so dass beim Rind nach 2 bis 2½ Tagen (p.i.) 2-Zeller, nach 2½ Tagen (p.i.) 4-Zeller sowie nach 4 Tagen (p.i.) 8-Zell-Stadien entstanden sind. Als 16-Zellstadium erreicht der Embryo über das Ostium uterinae tubae die Uterushornspitze (SCHNORR, 2001, S. 33-74). Nach 5-6 Tagen (p.i.) entwickelt sich im Uterus das Morulastadium. Sechs bis 8 Tage nach der Befruchtung entwickelt sich beim Rind das Blastozystenstadium. In diesem Stadium differenziert sich der Embryo in zwei Zelllinien, die Embryoblastzellen (inner cell mass, ICM) und die Trophoblastzellen (Trophektoderm). Aus den Zellen der inneren Zellmasse entwickelt sich später der Rinderfetus, aus den Zellen des Trophektoderms gehen Chorion und Ammnion (Fruchthüllen) hervor. Am Tag 9 (p.i.) schlüpft die expandierte Blastozyste aus der Zona pellucida, darauf folgt eine Phase des Längenwachstums (Elongation) des Embryos. An Tag 18 - 19 beginnt die Im-plantation. An Tag 22 füllt die elongierte Blastozyste den Uterus ganz aus. Die Er-kennung und Aufrechterhaltung der Gravidität von Seiten des Muttertieres erfolgt spätestens an Tag 17/18 (RÜSSE und SINOWATZ 1998, S. 93-116).
Abbildung 2: Schematische Darstellung der Ovulation, Befruchtung und Furchung beim Säugetier (Schnorr 2001)
2.2 Generierung von Embryonalstadien beim Rind