Spermienmotilität und -konzentration

Bei der klassischen mikroskopischen Untersuchung einer Spermaprobe werden die Motilität sowie die Konzentration geschätzt und die Morphologie der Spermien beurteilt. Das Vorkommen von Agglutinationen von Partikeln und Zellen, die nicht Spermien sind, so genannte „Fremdzellen“, wird ebenfalls bestimmt (WHO 1992).

2.1.3.1 Spermienmotilität

Die Motilität ist eine relativ einfach zu untersuchende Vitalitätseigenschaft, die Spermien besitzen müssen, um selbstständig befruchten zu können (JANUSKAUSKAS 1999). Deshalb nimmt die Bestimmung der Spermienmotilität eine zentrale Stellung in der Spermatologie ein (GSCHWEND 1986).

Insbesondere um eine große Anzahl von Ejakulaten zu untersuchen, boten sich nach BOYERS et al. (1989) computergestützte Analyseverfahren an. Neben der Erfassung der Standardparameter wurden dabei mehrere Geschwindigkeits- und Richtungsparameter erhoben (KATZ et al. 1985). Auch andere Autoren stellten fest, dass es bei der computergestützten Spermienanalyse (CASA) neben der hohen Zuverlässigkeit gegenüber der subjektiven Beurteilung die Möglichkeit gab, zusätzlich zum prozentualen Anteil vorwärtsbeweglicher und ortsbeweglicher Spermien auch die Bewegungsgeschwindigkeit und -richtung zu bestimmen (LEIDL et al. 1987a; WEITZE 2001).

2.1.3.2 Spermienkonzentration

Bei der Bestimmung der Spermienkonzentration galt lange Zeit als genaueste Methode die von FREUND und CAROL (1964) eingeführte Partikelzählung im Haemozytometer, wie sie noch vielerorts für Spermien oder auch Blutzellen eingesetzt wird. Nach Vorverdünnung des nativen Ejakulats und Immobilisation der enthaltenen Spermien wurde die Auszählung in einer Messkammer vorgenommen.

Die Berechnung der Spermienkonzentration anhand einer Gleichung erforderte akkurates Arbeiten, war sehr zeitaufwändig, und es konnten so nur wenige Spermien ausgezählt werden (WHO 1999).

Eine hohe Messgenauigkeit der Spermienkonzentration ist in der Rinderproduktion von hoher wirtschaftlicher Bedeutung. Je genauer die Messung ist, desto exakter können die zur künstlichen Besamung eingesetzten Portionen dosiert werden. Das bedeutet, dass bei gleich bleibender Qualität eine höhere Anzahl von Besamungsportionen produziert werden kann und so die Kosten für jede einzelne Portion sinken. Die Erfassung der Spermienkonzentration erfolgt mit dem CASA-System durch die Einzelpartikelerkennung. Aus dem Verhältnis der Partikelzahl zur Fläche bei einer definierten Tiefe kann dieses System dann die Spermienkonzentration berechnen (NICOLAE 2006).

2.1.3.3 Mindestanforderungen an die Qualität von Bullen- und Ebersperma

Für die Qualität von Ejakulaten landwirtschaftlicher Nutztiere existieren keine internationalen Richtwerte, die mit in der Humanmedizin festgelegten WHO-Richtlinien vergleichbar wären (ZAIMI et al. 1985).

Es existieren jedoch in Deutschland Mindestanforderungen an die Spermaqualität für das Rind und das Schwein in Form von Mindestanforderungen an Ejakulate nach der ADR- (Arbeitsgemeinschaft Deutscher Rinderzüchter e.V.) Empfehlung zur Beurteilung der Bullenspermaqualität und für das Schwein in Form von einer Empfehlung der Besamungsorganisationen im ZDS (Zentralverband der Deutschen Schweineproduktion e.V.) für die Anforderungen an Besamungseber hinsichtlich ihrer Eignung zum Einsatz in der Künstlichen Besamung.

Die ADR-Empfehlung beinhaltet, dass das Ejakulatvolumen bei jüngeren Bullen (< 2 Jahre) mindestens 2 ml und bei älteren Bullen (> 2 Jahre) mindestens 4 ml betragen muss, bei einer Mindestspermiendichte von 600.000/ml. Bei ungestörter Mobilität muss eine Motilität von 70 % progressiv vorwärtsbeweglicher Spermien

gewährleistet sein. Formveränderungen dürfen maximal 20 % betragen (maximal 5 % Kopfveränderungen; 10 % Akrosomveränderungen). Die Spermien müssen bei

sachgerechter Lagerung auch nach 72 Stunden noch eine Motilität von mindestens 50 % haben. Tiefgefrorenes Sperma muss nach dem Auftauen eine Motilität von mindestens 50 % aufweisen (ZDS 2005).

Die Empfehlung des ZDS gibt Mindestanforderungen an die Spermienkonzentration (10⁶ Spermien/ μl) bei jüngeren Ebern (< 9 Monate) von 0,15 und bei älteren Ebern (> 9 Monate) von 0,20 an. Die Spermiengesamtzahl, SGZ (10⁹ Spermien/ Ejakulat) soll bei jüngeren Ebern 15,0 und bei älteren 20,0 nicht unterschreiten. Eine Motilität von 70 % progressiv vorwärtsbeweglicher Spermien muss gewährleistet sein. Nach 72 Stunden Konservierung soll die Motilität noch 65 % betragen. Morphologisch anomale Spermien einschließlich Spermien mit Plasmatropfen sollen < 25 % liegen, Spermien mit Kopfveränderungen < 5 %, mit Kopfkappenveränderungen < 10% und Spermien mit Plasmatropfen bzw. Schleifen jeweils < 15 %. Andere morphologische Abweichungen sollen 15 % nicht übersteigen.

2.1.3.4 Beziehung zwischen Spermienparametern und Fertilität

Im Vergleich zur konventionellen Motilitätseinschätzung sahen MALMGREN et al.

(1997) in der computergestützten Methode eine Möglichkeit, eine bessere Aussage hinsichtlich der Fertilität zu erhalten. In der Literatur gab es unterschiedliche Aussagen, die von keiner Korrelation der Motilität zur Fertilität (ERICSSON et al.

1993; HIRAI 2000) bis zu einer hohen Korrelation (r = 0,54) reichten (GSCHWEND 1986). KRAUSE (1991) bezeichnete die Motilität als den „für die Fertilität prognostisch wichtigsten Faktor“. Nach JANUSKAUSKAS (2000) war die aussagefähigste Methode zur Spermaevaluierung die Beurteilung der Non-Return-Rate (NRR). Nachteil dieses Verfahrens sind durch die hohe Anzahl benötigter weiblicher Tiere der hohe Kostenfaktor und der damit verbundene hohe Zeitaufwand.

CORREA et al. (1997) fanden beim Bullen die höchsten Korrelationen zwischen dem Ejakulatsparameter Motilität und der Fruchtbarkeit, gemessen an der NRR der Kühe.

Diese lag bei r = 0,53. In der Gruppe der fertilen Bullen betrug sie r = 0,61, in der der weniger fruchtbaren Tiere hingegen r = 0,39 (alle p < 0,01). Auch KJÆSTAD et al., (1993) fanden bei der Schätzung von Motilität und Geschwindigkeit von Bullenspermien eine Korrelation zur NRR von r = 0,55 bzw. r = 0,64 (p < 0,02).

Bei anderen Spezies, wie beim Hengst, korrelierte nach DÍAZ und DÍAZ (1989) eine geschätzte Spermienmotilität signifikant mit der Fruchtbarkeit. Bei subjektiv

geschätzter und computergestützter Auswertung der Motilität bei Hengsten mit unterdurchschnittlicher Fertilität, fanden JASKO et al (1992) eine geringere Anzahl motiler und progressiv motiler Spermien. SIEME et al. (2001) hingegen sahen bei 30 untersuchten Hengsten keine derartigen Zusammenhänge.

Obwohl viele Faktoren bei der Befruchtung eine Rolle spielten, sahen FOOTE (2003) und GADEA et al. (2005) zumindest eine Korrelationen einzelner Parameter zur Fertilität. Aus diesem Grund schlugen die Autoren kombinierte Kriterien oder die nur mit CASA erhältlichen, exakten Motilitätsdaten von Spermiensubpopulationen als Parameter vor.

Die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen mehreren spermatologischen Parametern und der Fruchtbarkeit führte zu unterschiedlichen Ergebnissen.

GRAHAM und MOCE (1991) sowie AMANN und KATZ (2004) sahen keine deutliche Korrelation zwischen klassischen Motilitätsparametern bzw. spermatologischer Analyse und den Fertilitätsdaten. Auch HIRAI et al. (2001) fanden keine signifikante Beziehung der verschiedenen Motilitätsparameter in TG-Spermaproben zur Fertilität.

LUDWIG und FRICK (1987) hingegen sahen die Beurteilung der drei Kriterien Motilität, Konzentration und Morphologie als am wichtigsten an, um die Befruchtungsfähigkeit eines Ejakulates zu bestimmen.

Um eine hohe Präzision in der Beurteilung von Ejakulaten zu erreichen, ist eine Kombination ausgewählter Methoden eher geeignet, als nur einen einzigen Test zu nutzen. Eine gute Lager- und Befruchtungsfähigkeit bei möglichst geringer Konzentration ist hierfür von Bedeutung, gerade wenn das Sperma aufgrund der praktischen Nutzung maximal ausgenutzt werden soll (WABERSKI et al. 1999).

Samenproben, die den jeweiligen Mindestanforderungen nicht gerecht werden, werden verworfen (LINFORD et al. 1976;.JANUSKAUSKAS 1999; WABERSKI et al.

1999; MAGISTRINI et al. 2001).