Grundlagenuntersuchungen zur Beeinflussung des Nachkommengeschlechtes bei besonders bedrohten Nashornarten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Alle fünf rezenten Nashomarten sind vom Ausstert)en bedroht, weshalb der Erhaltungszucht in Menschenhand große Bedeutung für den Arterhalt zukommt. Einzig die Fortpflanzung von Nashömem in Menschenhand ist teils problematisch. Gründe hierfür, je nach Spezies, sind eine frühzeitige Infertilität weiblicher Tiere oder ein verschobenes Geschlechterverhältnis der Nachkommen. Für den Fortbestand des akut vom Aussterbenden bedrohten nördlichen Bre'rtmaulnashoms mit weltwert nur zwei weiblichen Zuchttieren, ist es darüber hinaus wichtig viele weibliche Nachkommen zu erzeugen, um der Art eine Chance zum Überieben zu geben. Das Ziel dieses Projektes war daher Grundlagen zur Verschiebung des Geschlechtsverhättnisses der Nachkommen beim Nashom durch Trennung von X- und YChromosom tragender Spermien zu erarbeiten. Hierfür wurden 30 Ejakulate von Breitmaul- (n = 20), Spitzmaul- (n = 9) und Panzemashömem (n = 1) gewonnen. Spermien aller Nashomspezies konnten mrt Hilfe eines Hochgeschwindigkerts- Flowzytometers erfolgreich geschlechtspezifisch getrennt werden. Dabei wurde zunächst der relative DNS - Unterschied der X- und Y-Chromosom tragenden Spermien beim Breitmaul. Spitzmaul und Panzemashom von 3,7 ± 0.14%. 3,7 ± 0.04% und 3,3 ± 0,09% bestimmt. Der spezifische Spermiensortierindex für die drei Nashomarten, berechnet aus den DNSUnterschieden und den spezies-spezIfischen Spermlenkopfgrößen, betrug 47, 48 und 51. Die Indexwerte für die drei Nashomarten waren ähnlich der Werte für Mensch und Pferd und wiesen darauf hin, dass Nashomspennien für den flowzytometrischen Trennungsprozess prinzipiell geeignet sind. Die Integrität und Motilität der Spermien nach dem Sortleren war, je nach Temperatur bei der die Spermien mit dem DNS Farisstoff inkubiert worden waren, unterschiedlich. Nach Inkubation bei 37**C war die Integrität und die Motiirtät der Spennien 30.0 ± 17,4% bzw. 11.7 ± 16,1%. Nach Inkubation bei 15''C lagen die Werte bei 11,5 ± 14,1% bzw. 37,3 ± 15,4%. Ursachen für die gmndsätzlich geringe Integrität und Motiirtät der Spermien nach dem Sortierprozess waren der lange Transportweg, erstmalige Verwendung von Medien ohne Eigelbzusatz, sowie die unvorhergesehene hohe Viskosität der meisten Ejakulate. Insbesondere die hohe Viskosität beeinträchtigte die Färbung mit DNS Fluoreszenz Farbstoff und die Sortiertähigkeit der Spermien in hohem Maße und war Hauptursache für vergleichsweise schlechten Spermlenparameter nach dem Sortieren. Anders als bei den Nutztieren konnte die Getfraktion des Ejakulates beim Nashom nicht mechanisch durch Filtration oder Zentrifugation von den Spermien abgetrennt werden. Als Hauptkomponente der viskosen Gelfraktion wurde mrttets Gelektrophorese und Massenspektrometrie ein 250 kD schweres Glykoprotein aus der Bulbourethraldrüse charakterisiert. Als Lösungsansatz wurde versucht durch Zugabe von Enzymen die Viskosität der Getfraktion zu vennlndem. Durch den Zusatz von a-Amylase und Collagenase zum Ejakulat konnte das Glykoprotein aufgelöst und die Viskosität der Gelfraktion reduziert werden, ohne dass die Spermienmotiirtät oder -Integrität negativ beeinfiusst wunJen. Die bisherigen Ergebnisse belegen die geschlechtsspezifische Sortierbariceit von Nashomspermien. Das Ziel, sortierte Spennien in ausreichender Menge für Besamungen bereit zu stellen, konnte noch nicht erreicht werden. Insgesamt sind diese Spermlenparameter nach dem Sortleren noch nicht ausreichend, um damrt eine künstliche Besamung durchzuführen. Der momentane Forschungsstand eriaubt jedoch den Einsatz sortierter Nashomspermien für die In Vrtro Fertilisation. Die Auszeichnungen und Publikationen der Doktorandin, Frau Britta Behr, spiegeln sowohl die wissenschaftliche Exzellenz als auch das große Interesse dieser für die Zoo- Wildtierforschung neuen Biotechnologie wider.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Behr B., Hildebrandt T.B., Koväcs A . Rath D.. Blottner S.. Goeritz F., Reid C.E, Hermes R. (2007) A simple staining method to assess sperm viability and complete morphology under field conditions in rhinoceros and elephant. Presented at the annual Conference of Physiology and Pathology of Reproduction and Mutual Conference on Veterinary and Human Reproductive Medicine 2007. Reprod. Dom. Anim. 42 (Suppl.1), 3.
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Behr B., Rath D., Hermes R. (2008) Index der geschlechtsspezifischen Sortierbariceit von Nashorn und Elefanten Spermien. Präsentiert am Doktorandensymposium der Veterinämiedizinischen Fakultät der Freien Universität Beriin, 2008.
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Behr B.. Rath D., Hildebrandt T.B. Blottner S., Goeritz F.. Bryant B.R., Portas T.J.. Knieriem A., Maxwell W.M.C., Hermes R.-(2007) Index of spenn sorting ability in rhinoceros and elephant species. Presented at the Intemational Symposium on Diseases of Zoo and Wild Animals 2007. Verti.ber. Ericrg. Zootiere 43, 165-166.
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Behr, B., Rath, D.. Hildebrandt, T.B., Goeritz. F., Blottner, S., Portas, T.J., Bryant, B.R-, Sieg, B.. Knieriem, A , De Graaf S.P., Maxwell, W.M.C., Hermes, R. Index of sperm sex sortability in elephant and rhinoceros. Reprod. Dom. Anim. (2008) (Siehe online unter: doi: 10.1111/i.1439-0531.2007.01056.x.)
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Koväcs A., Nagy S.. Kutvölgyi G., Behr B.. Hermes R. (2007) Diagnostic staining of spermatozoa from different wild ahd exotic mammals. Presented at the Hungarian Symposium on Diagnostics in Wild Animal Medicine 2007.
