Samenlabor

Spezialistinnen im Samenlabor von Swissgenetics verarbeiten den frischen Samen auf der Produktionsstation in Mülligen AG zu Tiefgefrier-Sperma. Wie geht das?

Erfahrung und Technik

Jedes Ejakulat wird mit Fachkenntnis und hochwertiger Messtechnik analysiert. 

Definierte Arbeitsschritte

Anschliessend wird jedes Ejakulat mit viel Know-How verdünnt, abgefüllt und eingefroren.

Kontrollierte Qualität

Computergestützte Analysen garantieren die einwandfreie Qualität jeder Samendose. 

In der Sprunghalle

Stierensamen wird auf einer Besamungsstation in der Sprunghalle gewonnen. Ein Ort, an den sich jeder Stier nur positiv erinnern sollte. Sonst springt er nicht.

Handzahme Stiere

Ein wöchentlicher Plan regelt, welcher Stier, wann und wie oft in die Sprunghalle geführt wird. Mit Ruhe holt das Pflegerteam jeden Stier einzeln aus seiner Box.

Gute Erfahrungen

In der Sprunghalle wird der Stier auf die Samengewinnung vorbereitet. Er hat gelernt, den Ort mit der Samengewinnung in positive Verbindung zu setzen.

Stimulation - und dann *gilt es*

Der Stier springt zur Stimulation zunächst mehrmals auf ein Phantom oder einen Standstier auf. Schliesslich wird das Ejakulat mit einer sauberen künstlichen Scheide gewonnen.

Genaue Identität

Jedes Ejakulat erhält noch in der Sprunghalle einen Barcode für die weitere Identifizierung. Der Operateur streicht den Namen des Stiers auf seiner Liste ab und kontrolliert dies nach. 

Schleuse in Labor

Etikettiert wird das Samenröhrchen in die Schleuse mit Verbindung zum Samenlabor eingestellt. Bis zur weiteren Verarbeitung wird es dort warm gehalten

Hygiene und Sauberkeit

Die Hygiene bei der Samengewinnung ist entscheidend, um eine unnötige Kontamination des Samens mit Keimen zu verhindern. Die Sprunghalle wird daher täglich penibel gereinigt.

Verarbeitungskontrolle mit scharfen Kriterien

In direkter Nachbarschaft zur Sprunghalle befindet sich das Samenlabor. Dort beginnt sofort die Verarbeitungskontrolle. Kann das Ejakulat zum Einfrieren überhaupt gebraucht werden? Nur wenn alle Parameter erfüllt sind, wird das Ejakulat weiterverarbeitet. Schlechte Ejakulate werden vernichtet. 

Schritt 1 - Makroskopische Samenanalyse

Zuerst wird das Ejakulat makroskopisch mit blossem Auge begutachtet. 

Beimengungen

Der erste Blick fällt auf offensichtliche Beimengungen wie Blut oder Eiter, die zum weiteren Ausschluss von der Produktion führen.

Farbe

Der Samen sollte elfenbeinfarbig bis leicht gelblich sein. Eine rötlich bis bräunliche Färbung entsteht durch frisches oder altes Blut.

Fremdkörper

Ab und zu hat es Fremdkörper wie Strohstückchen im Samenröhrchen dabei. Dann muss der Samen vor der mikroskopischen Analyse durch einen Filter laufen. 

Konsistenz

Die Konsistenz eines guten Ejakulats ist rahmig. Je wässriger ein Ejakulat ist, umso weniger Spermien sind enthalten. Es ist für die Verarbeitung dann oft zu dünn.

Schritt 2 - Mengenbestimmung: Wie viele Spermien enthält das Ejakulat?

Im zweiten Schritt wird das Volumen und die Anzahl Spermien eines Ejakulats gemessen bzw. errechnet.

Volumen des Ejakulats

Das Volumen eines Ejakulats beträgt zwischen 3 ml eines jungen Stiers bis zu 15 ml eines Altstiers. Es wird zunächst grob am Röhrchen abgelesen und dann über das Gewicht auf der Waage exakt bestimmt (Volumen = Gewicht/1.05)  

Dichte

In einem Photometer misst man die Dichte des Ejakulats. «Normale» Ejakulate enthalten 1-1.5Milliarden Spermien pro ml, besonders dichte Ejakulate enthalten 2-2.5Milliarden Spermien pro ml.

Spermienmenge

Die Zahl der Spermien ist abhängig vom Ejakluatvolumen. Jüngere Stiere produzieren weniger und stossen damit auch weniger Spermien aus. Altstiere „liefern“ schon mal 14 – 20 Milliarden Spermien in einem Sprung mit grossem Volumen. 

Überschuss

Ausgewachsene Stiere sind bezüglich ihren Spermien nicht sparsam. Sie produzieren einen riesigen Überschuss, um ihr Erbgut weiterzugeben. So leben auf der Erde insgesamt 1.6 Milliarden Rinder, ein Stier produziert pro Sprung 10-mal mehr Spermien…

Schritt 3 - Prüfung unter dem Mikroskop

Könnte das Ejakulat aus diesen wirtschaftlichen Gesichtspunkten weiterverarbeitet werden, wird es unter dem Mikroskop noch genauer überprüft. 

Die Proben richtig vorbereiten

Um ein Ejakulat mikroskopisch beurteilen zu können, ist die Vorbereitung der Probe entscheidend: Die Analyse geling nur auf einem vorgewärmten, sauberen Objektträger. Denn je kälter die Umgebung, umso langsamer bewegen sich die Spermien. Unter dem Deckglas muss sich die Probe gleichmässig verteilen.

Die Bestimmung der Vorwärtsbeweglichkeit (Motilität)

Dann werden in jeder Probe mehrere Stellen mit einer 10fachen Vergrösserung unter dem Mikroskop visuell beurteilt. 

Lebendig oder tot?

Befruchtungsfähige, „lebende“ Spermien lassen sich unter dem Mikroskop gut erkennen: Sie schwimmen aktiv und zielgerichtet vorwärts.

Dieses Video zeigt eine Probe mit einer guten Vorwärtsbeweglichkeit. 

Anzeichen geschädigter Spermien

Als tote oder geschädigte Spermien gelten solche,

• die nur zucken aber nicht vorwärts kommen
• die im Kreis schwimmen
• die sich gar nicht bewegen  

Dieses Video zeigt eine Probe mit einer schlechten Vorwärtsbeweglichkeit. Das Ejakulat wird nicht weiterverarbeitet.

Beimengungen im Ejakulat

Neben Spermien sind manchmal auch andere Zellen unter dem Mikroskop erkennbar. Da die Proben nicht angefärbt sind, braucht es einen geschulten Blick, um diese zu entdecken und zu identifizieren. Eine hohe Beimengung von Fremdzellen verfälscht die Dichtemessung des Ejakulats und weist auf eine andrologische Erkrankung des Stiers hin. Welche Fremdzellen können im Ejakulat enthalten sein? 

Verdünnen

Will man Spermien einfrieren und wieder auftauen, muss man ihre äussere Wand (Plasmamembran) schützen. Deshalb gibt man ihnen ein Verdünnermedium dazu. Es schützt und ernährt die Spermien gleichzeitig. Diese Flüssigkeit wird dem Samen vor dem Abfüllen in die Pailletten-Röhrchen und dem Einfrieren zugegeben. So überleben im Schnitt 70 % der Samenzellen pro Paillette den Einfrier- und Auftauvorgang schadlos. 

Gefrierschutz

Ohne Gefrierschutz würden die Spermien das Einfrieren und Auftauen nicht überleben, denn Eiskristalle sprengten sonst ihre Zellwand. Im verwendeten Verdünner sind daher Eigelb und Glycerol als Frostschutzmittel enthalten. Die Flüssigkeit ist gelb. Eigelb verhindert vor allem die Bildung grosser Eiskristalle. Es wird deshalb auch bei der Glacé-Herstellung verwendet.  

Die Zellwände schonen

Ebenso wichtig ist der richtige Umgang mit einer Samendose beim Einfrieren und später auch wieder beim Auftauen. Man muss die Zellwände der Spermien schonen. Ein fehlerhaftes Samenhandling schädigt sie trotz Frostschutz irreversibel. 

Membranschäden feststellen

Ob die Zellwände das Einfrieren und Auftauen ausgehalten haben, lässt sich nur mit aufwändigen Methoden (z.B. der Flow-Zytometrie) diagnostizieren. Die Vorwärtsbewegung der Spermien wird nämlich zunächst nicht gestört. In Mülligen macht man diese Verarbeitungskontrolle in Stichproben.  

Abfüllen der Samendosen

Der kontrollierte und verdünnte Samen wird in dünnen Plastikröhrchen (Pailletten, engl.: straws) aufgezogen und so von den Besamungsstationen verkauft. 

Beschriftung

Bedruckt wird das Samenröhrchen mit allen wichtigen Informationen zur eindeutigen Identifikation: Der Name des Stiers, seine TVD-Nummer, seine Rasse, der Code der Station, das Produktionsdatum und die Chargennummer. 

Barcode

All diese Informationen werden auch als Barcode aufgedruckt, der bei der Besamung gescannt und automatisch erfasst werden kann. Das spart Zeit und administrativen Aufwand beim Besamen.

Äquilibrierung

Abgefüllt in die Pailletten müssen sich die Spermien langsam an das neue Milieu gewöhnen. Eine kühle Umgebungstemperatur hat dabei einen schützenden Effekt auf die Membranen der Samenzelle. 

Einfrieren

Bei - 196°C in flüssigem Stickstoff gelagerte Spermien sind so gut konserviert, dass sie quasi unbegrenzt befruchtungsfähig bleiben - obwohl sie komplett erstarrt und ihre Stoffwechselvorgänge zum Erliegen gekommen sind.

Unbegrenzte Lagerdauer

Auch Sperma, das ganz zu Beginn der künstlichen Besamung in den 1960er Jahren tiefgefroren wurde, befruchtet heute immer noch.

Schnelle Temperaturänderung

Der Temperaturbereich zwischen - 10 und - 60°C ist für die Eiskristallbildung besonders kritisch. Die Spermien müssen ihn beim Einfrieren und beim Auftauen möglichst schnell durchlaufen. 

Konstant unter Stickstoff

Nach dem Einfrieren müssen die Samenpailletten ohne Unterbrechung im flüssigen Stickstoff sein. Jede Entnahme daraus bedeutet Erwärmung und führt zu Schädigungen.

Samenquarantäne

Die gefrorenen Samendosen kommen anschliessend für vier Wochen in die Quarantäneeinheit. Das ist gesetzlich vorgeschrieben und garantiert ihre sanitarische Sicherheit: Würde in der Zwischenzeit ein Seuchenfall auf der Station auftreten, müsste man die Dosen im Quarantänegefäss vernichten.