Künstliche Befruchtung

Einführung

Künstliche Befruchtung ist eine Technik, bei der Samen mit lebenden Spermien vom Mann entnommen und mit Hilfe von Instrumenten zum richtigen Zeitpunkt in den weiblichen Fortpflanzungstrakt eingeführt wird. Es hat sich gezeigt, dass dies zu normalen Nachkommen führt. Bei diesem Verfahren wird das Weibchen besamt, indem ein Teil des Samens entweder in entnommener oder verdünnter Form zum richtigen Zeitpunkt und unter möglichst hygienischen Bedingungen mit mechanischen Methoden in den Gebärmutterhals oder die Gebärmutter eingebracht wird.

Die ersten wissenschaftlichen Untersuchungen zur künstlichen Befruchtung von Haustieren wurden 1780 von dem italienischen Wissenschaftler Lazanno Spalbanzani an Hunden durchgeführt. Seine Experimente bewiesen, dass die befruchtende Kraft in den Samenzellen und nicht im flüssigen Teil des Samens liegt. Wenige weitere Studien unter den Bedingungen einer Forschungsstation trugen dazu bei, dass diese Technik in der ganzen Welt, auch in Indien, kommerziell genutzt wurde.

Die künstliche Befruchtung ist nicht nur eine neue Methode, um eine Befruchtung bei Frauen herbeizuführen. Vielmehr ist sie ein leistungsfähiges Instrument, das vor allem zur Verbesserung der Viehbestände eingesetzt wird. Bei der künstlichen Befruchtung kann das Keimplasma der Bullen von höchster Qualität effektiv genutzt werden, ohne Rücksicht auf ihren Standort an weit entfernten Orten. Durch den Einsatz der künstlichen Besamung können sowohl die genitalen als auch die nicht-genitalen Krankheiten im Nutztierbestand erheblich reduziert werden.

Symptome der Brunst

Die verschiedenen Symptome der Brunst sind

• Das Tier ist in einem erregten Zustand. Das Tier ist unruhig und nervös.
• Das Tier wird häufig brüllen.
• Das Tier wird die Futteraufnahme reduzieren.
• Peculiar movement of limbo sacral region will be observed.
• The animals which are in heat will lick other animals and smelling other animals.
• The animals will try to mount other animals
• The animals will standstill when another animal try to mount. This period is known as standing heat. This extends for 14-16 hours.
• Frequent maturation (urination) will be observed.
• Clear mucous discharge will be seen from the vulva, sometimes it will be string like the mucous will be seen stick to the near the pasts of valva.
• Swelling of the valva will be seen. Congestion and hyperemia of membrane.
• The tail will be in raised position.
• Milk production will be slightly decreased
• On Palpation, uterus will be turgid and the cervix will be opened.

Advantages and Disadvantages of AI

Advantages of Artificial Insemination

There are several advantages by artificial insemination over natural mating or servicing.

• There is no need of maintenance of breeding bull for a herd; hence the cost of maintenance of breeding bull is saved.
• It prevents the spread of certain diseases and sterility due to genital diseases‘: contagious abortion, vibriosis.
• By regular examination of semen after collection and frequent checking on fertility make, early detection of interior males and better breeding efficiency is ensured.
• The progeny testing can be done at an early age.
• The semen of a desired size can be used even after the death of that particular sire.
• The semen collected can be taken to the urban areas or rural areas for insemination
• It makes possible the mating of animals with great differences in size without injury to either of the animal.
• It is helpful to inseminate the animals that refuse to stand or accept the male at the time of oestrum.
• It helps in maintaining the accurate breeding and cawing records.
• It increases the rate of conception
• Old, heavy and injured sires can be used.

Disadvantages of AI

• Requires well-trained operations and special equipment.
• Requires more time than natural services.
• Improper cleaning of instruments and in sanitary conditions may lead to lower fertility.
• If the bull is not properly tested, the spreading of genital diseases will be increased.
• Necessitates the knowledge of the structure and function of reproduction on the part of operator.

Semen collection methods and evaluation

Various methods of collection of semen have been devised from time to time. The older unsatisfactory methods have been gradually replaced by the new modern techniques. There are three common methods.

• Use of artificial vagina
• By Electro-stimulation method.
• By massaging the ampulae of the ductus differences through rectal wall.

The ideal method of semen collection is use of artificial vagina which is safe for sire and the collector also.

Artificial Vagina Method

The artificial vagina has the following parts:

• A heavy hard rubber 2″ lose, open at both ends with a nostle for air and water in and outlet.
• Inner sleeve of rubber or rubber liner.
• The semen receiving cone or rubber cone.
• Semen collection tube made of glass or plastic graduated in CC and its fraction correct to 0.1 CC

Process

• Insulating bag : Before using for semen collection all the parts are washed thoroughly and sterilized properly, and assembled as artificial vagina, the rubber liner is inserted into the hose; inverting both ends back by folding back from either side opening, and fastening with rubber bands. Nun bildet der Raum zwischen dem Hartgummischlauch und der inneren Gummieinlage ein wasserdichtes Fach. Die Nase an einem Ende des Schlauches kann fixiert werden.
• Durch Öffnen der Nase wird der Wassermantel der künstlichen Vagina mit 45°C heißem Wasser gefüllt.

• Das graduierte Spermagefäß wird am schmalen Ende des künstlichen Vaginalschlauchs befestigt und mit einem Gummiband fixiert.
• Die Innenseite des Gummis an der Vorderseite der künstlichen Vagina wird mit sterilem Gelee auf eine Länge von 3 bis 4 Zoll eingeschmiert.
• Luft wird durch das Nasenloch in den Wassermantel geblasen, um darin Druck zu erzeugen, und derselbe wird auf die Gummilinie ausgeübt, um die natürliche Vagina zu simulieren.
• Die Temperatur der künstlichen Vagina ist bei jeder Entnahme zu überprüfen, und sie sollte die natürliche Vagina zum Zeitpunkt der Montage simulieren.
• Wenn sie zu kalt ist, kann es sein, dass nach einem Schub kein Ejakulat vorhanden ist, oder selbst wenn Ejakulat vorhanden ist, kann es mit Urin verunreinigt sein und wird unbrauchbar.

Samenentnahme-Methode

Die Kuh oder der Dummy wird beim Anlegen gesichert. Die montierte künstliche Scheide wird in einem Winkel von 45° zur Penisrichtung gehalten und in diesem Winkel geschoben. Die künstliche Vagina wird von einem Rechtshänder mit der linken Hand gehalten; und wenn der Bulle die Kuh besteigt, wird die Scheide des Bullen vom Bediener gegriffen, der den Drüsenpenis in die künstliche Vagina führt, und dann gibt der Bulle einen Stoß, um zu ejakulieren.

Der Bediener sollte darauf achten, dass er die freiliegende Vergangenheit des Penis nicht berührt. Nachdem der Bulle abgestiegen ist, wird die künstliche Scheide vom Penis entfernt und die Entlüftungsöffnung geöffnet, um den Druck aus dem Mantel abzulassen.

Das Wasser aus dem Mantel wird ebenfalls abgelassen, indem der Nasenstutzen geöffnet wird. So kann das Ejakulat aus dem Konus in das Spermagefäß fließen. Das Spermagefäß wird vom Konus abgenommen, mit Watte verstopft und zur Untersuchung ins Labor gebracht. Der Gummikegel und das Samenentnahmeröhrchen können vor äußerer Verunreinigung oder Hitze geschützt werden, indem sie mit einem Isolierbeutel mit Reißverschluss abgedeckt werden.

Samenlagerung

• Die Entdeckung, dass Bullensperma erfolgreich eingefroren und für unbestimmte Zeit gelagert werden kann, hat die künstliche Befruchtung bei Rindern revolutioniert.
• 1949 entdeckten britische Wissenschaftler, dass die Zugabe von Glycerin zum Spermaextender die Widerstandsfähigkeit der Spermien gegen das Einfrieren verbessert. Glycerin entzieht der Samenzelle vor dem Einfrieren Wasser und verhindert die Bildung von zellulären Eiskristallen, die die Spermien beschädigen würden.
• Es gibt zwei Methoden zum Einfrieren und Lagern von Sperma: Trockeneis und Alkohol (-100 Grad F) und flüssiger Stickstoff (-320 Grad F). Flüssiger Stickstoff wird bevorzugt, weil es keine Anzeichen für eine Verschlechterung der Fruchtbarkeit im Alter gibt. Bei Sperma, das in Trockeneis und Alkohol aufbewahrt wird, nimmt die Fruchtbarkeit allmählich ab.
• Gefrorenes Sperma kann unbegrenzt gelagert werden, wenn die richtige Temperatur eingehalten wird. Frischer, flüssiger Samen kann erfolgreich für 1 bis 4 Tage bei 40 Grad gelagert werden
• Samen wird normalerweise in Glasampullen aufbewahrt. Eine andere Methode, die vielversprechend erscheint, ist der Strohhalm.
• Künstliche Färbung wird häufig den Spermaextendern zugesetzt, um eine Rasse von einer anderen zu unterscheiden. Die vollständige Identifizierung des Bullen ist auf jedem einzelnen Samenbehälter erforderlich.

• Das Einfrieren des Samens erfolgt mit einem speziellen Verdünnungsmittel, das folgende Zusammensetzung hat.
• Natriumcitratdihydrat (eckig) 2,4 y. 2,0 gm, 8,0 ml 25,0 Vol.-% 50.000 Einheiten pro 100 ml Samen Fructose Glycerin Eigelb Penicillin verdünnt.
• Dihydro-Streptomycin 50,0 mg pro 100 ml Samen verdünnt.
• Destilliertes Wasser doppelt glasdestilliert 100 ml.
• Der Zusatz von Glycerin zum Verdünnungsmittel macht die Zellen widerstandsfähiger gegen die Strenge des Gefrierens und die Eiskristalle, die sich bilden, sind kleiner und glatter, wodurch die Spermien weniger beschädigt werden. Der Zusatz von Fruktose zum Verdünnungsmittel erhöht die Widerstandsfähigkeit der Spermien gegenüber Glycerin und liefert außerdem Nährstoffe.
• Gefrorenes Sperma wird in Einzeldosen in Glasfläschchen oder Plastikhalmen bei +5°C verpackt.
• Der Endgehalt an Glycerin sollte während des Gefrierprozesses 7,0 bis 7,6% betragen.
• Die Antibiotika werden zugesetzt, um Bakterien zu hemmen und pathogene Organismen abzutöten.
• Das Sperma wird so verdünnt, dass ein ml. des erweiterten Spermas 20 Millionen bewegliche Spermien enthält.
• Das Sperma muss sorgfältig gekühlt werden, damit die Spermatozoen am Leben bleiben. Die Endtemperatur wird auf -79°C oder noch tiefer gesenkt.
• Das Schnellgefrieren erfolgt über einen Zeitraum von 3 bis 5 Minuten auf -75°C mit Hilfe einer durch flüssigen Stickstoff erzeugten Atmosphäre. Beim langsamen Einfrieren erfolgt die Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 1 °C pro Minute von +5 °C bis -15 °C. Von -15°C bis -31°C mit einer Geschwindigkeit von 2°C pro Minute. Von -31°C bis 75°C mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 5°C pro Minute. Die weitere Abkühlung auf -96 °C dauert insgesamt 40 Minuten und kann schnell durchgeführt werden, da sie nach dem Einfrieren nicht kritisch ist.
• Before freezing the diluted semen in equilibrated for 3 to 5 hours or for the best 16 to 20, hours period in refrigerator at 5°C.
• Liquid nitrogen plays a vital role for storing the frozen semen straws, at a temperature of -196°C for longer periods.

Insemination Methods

There-are different methods of insemination in different species of animals i.e. speculum method, vaginal method and recto vaginal method.

Recto Vaginal Method

• In cattle the safe and best method of insemination is „Recto vaginal method of insemination“.
• Cow which is in heat is well controlled placing it in a Travis.
• The inseminator will get ready by wearing a plastic apron, gumboots and gloves.
• Der Samenstrohhalm wird nach dem Auftauen (der Samenstrohhalm wird eine Minute lang in warmes Wasser gehalten, um den gefrorenen Samen in Flüssigkeit umzuwandeln und die Spermien beweglich zu machen) in eine sterilisierte A.I.-Pistole geladen, die mit einer Plastikhülle abgedeckt ist.
• Der Besamungstechniker führt die behandschuhte linke Hand in das Rektum ein, nachdem er Schmierseife oder ein anderes Gleitmittel auf den Handschuh aufgetragen und das Tier zurückgestreckt hat, und die Hand wird weiter eingeführt und hält den Gebärmutterhals durch die Rektalwand fest.
• Der mit Sperma beladene Strohhalm wird durch die Vulva in die Vagina und den Gebärmutterhals eingeführt und mit der Hand im Rektum beobachtet, dass der A.I.-Kaugummi den Gebärmutterhals erreicht, dann wird das Sperma durch Einspritzen der Pistole deponiert, und nach dem Deponieren des Spermas wird die Pistole entfernt, der leere Strohhalm und die Scheide werden ungeordnet.

Recto-Vaginal-Methode

Spektral-Methode

• Bei dieser Methode wird das Spekulum in die Vagina der Kuh eingeführt, wodurch ein Durchgang nach außen zur Besamungsstelle entsteht, dann wird das Besamungsrohr durch das Spekulum geführt und der Samen am Gebärmutterhals deponiert.

Vaginale Methode

• Die Hand wird durch die Vagina geführt und die Besamungssonde wird mit der Hand zur Besamungsstelle geführt und der Samen wird deponiert. Dabei besteht die Gefahr der Kontamination und Verletzung der weiblichen Genitalien.

Zeitpunkt der Besamung für maximale Empfängnis

Eine häufige Frage im Zusammenhang mit der künstlichen Besamung ist: Zu welchem Zeitpunkt während der Brunst sollten die Kühe besamt werden, um eine möglichst hohe Empfängniswahrscheinlichkeit zu erzielen? Da die Brunst zwischen 10 und 25 Stunden dauern kann, gibt es einen beträchtlichen Spielraum für den möglichen Besamungszeitpunkt. Zu diesem Thema wurden bereits zahlreiche Forschungsarbeiten durchgeführt. Die Studien zeigen, dass die Empfängnisrate niedriger ist, wenn die Kühe vor der mittleren Brunst oder später als 6 Stunden nach Beendigung der Brunst (in diesem Fall der Stehbrunst) gedeckt werden.

Die beste Befruchtung wird erreicht, wenn die Kühe zwischen der Mitte der Brunst und dem Ende der Dauerbrunst besamt werden, mit guten Ergebnissen bis zu 6 Stunden nach der Brunst. Der Erfolg des Besamungszeitpunkts hängt von einem guten Brunsterkennungsprogramm ab. In großen Herden bedeutet dies, dass die Verantwortung für die Brunsterkennung auf die einzelnen Tiere verteilt wird und dass ein fortlaufendes Schulungsprogramm für die Arbeitskräfte durchgeführt wird. Ein erfolgreiches Brunsterkennungsprogramm und der richtige Zeitpunkt für die Besamung werden sich in Form einer höheren Reproduktionsleistung auszahlen.