Im 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.
So geht’s bei Swissgenetics – Unsere Samendosen halten was sie versprechen
Ein ausgefeiltes System in der Stierenhaltung sowie bei Samengewinnung und -Verarbeitung kann die Qualität von Tiefgefriersperma sichern.
Swissgenetics zeigt in diesem Video, wieso unsere Samendose hält, was sie verspricht.
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.
Den Stier im Blick
Wie bei der Samengewinnung in Mülligen gearbeitet wird, beschreibt Folge 6 unserer Serie «den Stier im Blick»:
Mit PARADOX zum Sprung (pdf, Toro 06/2021)
Video
Wie Hygienemassnahmen in der Sprunghalle in Mülligen umgesetzt werden, zeigt unser Video.
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.
Die 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.
Das 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)
Die 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.
Die 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…
So geht’s bei Swissgenetics – Mindestmengen für die Verarbeitung
Um ein Ejakulat weiter zu verarbeiten, sind aus wirtschaftlichen Gründen Mindestmengen an Spermien erforderlich.
Für die konventionelle Samenproduktion müssen mindesten 50 Samendosen à 15 Millionen Spermien produziert werden können.
Damit Sperma gesext werden kann, müssen mindestens 4 Milliarden Spermien im Ejakulat enthalten sein.
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?
«Schifflizellen»
Die am häufigsten beigemengten Zellen sind bootsförmige Zellen: Sie sind Überreste der Spermienbildung oder Vorläuferzellen von Spermien und stammen aus degenerativen Prozessen im Hoden.
Rote Blutkörperchen
Auch bei geringen Blutbeimengungen, die man mit blossem Auge nicht erkennt, können manchmal rote Blutkörperchen (Erythrozyten) unter dem Mikroskop entdeckt werden.
Weisse Blutkörperchen
Weisse Blutkörperchen (Leukozyten) sind Hinweise für entzündliche Prozesse in den Harn- oder Geschlechtsorganen. Häufig sind sie Zeichen für eine Entzündung der Samenblasendrüse.
Epithelzellen
Epithelzellen stammen von der Schleimhaut der Harnblase, der Harnröhre, des Penis oder von der Vorhaut. Eine geringe Beimengung von Epithelzellen ist normal. Sie können aber auch Entzündungen anzeigen.
So geht’s bei Swissgenetics – Der Verarbeitungsentscheid
Im Frischsamen müssen mindestens 80 % Spermien sein, die sich aktiv vorwärtsbewegen, damit das Ejakulat zu einer regulären Samendose weiterverarbeitet werden darf.
Diese Entscheidung wird auf Grundlage aller Analysen getroffen.
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.
So geht’s bei Swissgenetics – computergestützte Verdünnung
Ein Computer errechnet die für die vorgegebene Konzentration benötigte Menge Verdünnerflüssigkeit automatisch - je nach gemessener Dichte des Ejakulats.
Er speichert alle Informationen über die Verarbeitung jedes Ejakulats akribisch ab.
Jeder Handgriff im Labor kann im Zweifelsfall rückverfolgt werden.
Den Stier im Blick
Mehr zu den Verarbeitungsschritten im Samenlabor erzählt die 7. Folge von den Stier im Blick (pdf): "Noch in 100 Jahren SIMBABOY" (Toro 07/2021)
So geht’s bei Swissgenetics – Standardisierte Verdünnung
Der Verdünner wird so zudosiert, dass jedes Ejakulat die gewünschte Konzentration von 15 Millionen Spermien pro Paillette erreicht.
Logisch: Je mehr Spermien im Frischsamen sind, umso mehr Verdünner braucht man.
Je nach Stier können dann zwischen 100 und 1500 Samendosen (Glück gehabt!) abgefüllt werden.
Es geht also manchmal schneller oder dauert eben länger, bis ein Stier sein Samendosen-Soll erfüllt hat.
So geht’s bei Swissgenetics – Das verwendete Verdünnermedium
Seit langem verwendet man in Mülligen den Triladyl/Eigelb-Verdünner.
Verschiedene Komponenten sichern den Spermien das Überleben:
- TRIS-Puffer und Zitronensäure – sie puffern den pH-Wert in der Paillette
- Fruchtzucker – er ernährt die Spermien
- Glycerol - es schützt die Strukturen innerhalb der Samenzellen beim Einfrieren und Auftauen
- Eigelb – es schützt die Zellmembran beim Einfrieren und Auftauen von aussen
- Antibiotika – sie hemmen Bakterien, die aus der Harnröhre des Stiers mitgeschleppt wurden, am Wachstum.
- Destilliertes Wasser
Beratungsartikel
Mehr zum Versprechen, dass alle Pailletten aus Mülligen korrekt verdünnt sind, liest Du im «kurz erklärt» aus dem Toro (02/2015):
Abfüllen der Samendosen
Der kontrollierte und verdünnte Samen wird in dünnen Plastikröhrchen (Pailletten, engl.: straws) aufgezogen und so von den Besamungsstationen verkauft.
So geht’s bei Swissgenetics – die Abfüllmaschine
Die Pailletten werden maschinell befüllt, verschweisst und bedruckt.
Man gibt das verdünnte Ejakulat dazu in eine Schale. Die Abfüllmaschine saugt den verdünnten Samen mit Unterdruck hier heraus in die Pailletten.
Nach jedem Ejakulat werden die Schale und die Ansaugschläuchchen gewechselt, damit keine Vermischung passieren kann.
Video
In diesem Video siehst Du, wie schnell die Pailletten maschinell befüllt werden.
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.
So geht’s bei Swissgenetics – 24 h im Kühlraum
Die abgefüllten Pailletten werden in Mülligen deshalb 24 Stunden bei kontrollierten Bedingungen im Kühlraum äqulibriert.
Das heisst die Spermien kühlen dort ab und können dort einen Tag ruhen, bevor sie endgültig tiefgefroren werden.
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.
So geht’s bei Swissgenetics – Die Einfriermaschine
In Mülligen wird nach einem streng-definierten Protokoll in einer hochsensiblen stickstoff-befüllten High-Tech Einfriermaschine eingefroren.
Schaut hier Zellbiologen Andreas Ricciardi beim Einfrieren der Samendosen über die Schulter !
Beratungsartikel
Mehr zum standardisierten Einfrierprotokoll von Swissgenetics liest Du im «kurz erklärt» aus dem Toro (10/2015): Für die Spermien in die Kälte.
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.