Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Živočíšna výroba / Rôzne

Zažijeme zmenu v umelej inseminácii?

25-02-2020
Ing. Filip Tirpák; Ing. Marko Halo ml. | xtirpak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Katedra fyziológie živočíchov

Keď v roku 1776 taliansky fyziológ Lazzaro Spallanzani spozoroval, že spermie po schladení v snehu dočasne stratia pohyblivosť, istotne netušil, aký veľký prínos bude mať tento jeho poznatok pre ľudstvo, či živočíšnu výrobu. Odvtedy sa trend  schladzovania (respektíve zmrazovania) spermií úspešne aplikoval v umelej inseminácii, konzervovaní genetických zdrojov, in vitro fertilizácii a embryotransfere. Zmrazovacie protokoly sa v priebehu rokov čoraz viac zdokonaľovali. Zmrazované pelety nahradili efektívnejšie pejety, začali sa využívať obohatené semenné extendery, dokonca si už chovateľ môže zadovážiť sexované inseminačné dávky. Stále však na farmách dochádza k pomerne vysokému počtu vynútených opakovaných inseminácií. Vhodný čas inseminácie, ako jeden z najdôležitejších faktorov, sa už dá pomerne presne určiť detektormi ruje v stádach, ale keďže inseminátori nie sú schopní byť dostupní každému agropodniku 24 hodín denne, 365 dní v roku, zostávajú tieto moderné technologické vymoženosti nevyužité naplno.

Spermie, ktoré si na správny čas počkajú

Za najvhodnejší čas na insemináciu je považované rozmedzie 6 až 24 hodín pred ovuláciou, ktorá prebieha približne 12 hodín po konci ruje. Vajcovody sú prirodzene prispôsobené tomu, aby v nich spermie dokázali prežiť a nestratiť oplodňovaciu schopnosť po dobu niekoľkých hodín. Zodpovedné za to sú semenné rezervoáre, kde sú spermie viazané na epitel vajcovodu. Vo vajcovode sú za účelom lepšej prežívateľnosti spermií produkované antioxidanty. Po ovulácií dochádza k uvoľneniu spermií, ktoré putujú k miestu fertilizácie. Nápad vytvoriť inseminačnú dávku, ktorá by obsahovala spermie schopné prežiť v pohlavnom trakte plemennice ešte dlhšie sa prvý krát objavil pred približne 35-imi rokmi. Tento princíp vychádzal z takzvanej enkapsulácie spermií do gélových mikrokapsúl. Tieto mikrokapsuly boli tvorené z alginátov, ktoré vytvárali okolo spermií semipermeabilnú membránu. Algináty sú polysacharidy, prítomné v bunkovej stene hnedých rias a pri hydratácii dokážu tvoriť viskózny gél. Prvé pokusy tejto novej metodiky neboli práve najsľubnejšie. Zatiaľ čo pri býčích spermiách došlo k čiastočnej kapacitácii, kančie spermie úplne stratili fertilizačnú schopnosť. Podrobný výskum ukázal, že celý metodický postup prípravy sa musí zmeniť. Ako jeden z problémov boli identifikované ióny vápnika, ktoré iniciovali u spermií kapacitáciu. V následných pokusoch s použitím iónov bária, ktoré taktiež dokázali formovať s alginátmi polymérové reťazce, boli výsledky o niečo lepšie. Nie však na toľko, aby bola táto metodika rutinne využívaná.  

Siahodlhý výskum s aplikačným prínosom

Neúspech predchádzajúcich štúdií ale neodradil Nórsky zväz chovateľov Nórskych červienok. V spolupráci s nezávislou škandinávskou vedeckou inštitúciou sa po pätnástich rokoch laboratórnych a terénnych pokusov dopracovali k výsledkom hodných patentu. Ejakuláty býkov sa po rozriedení v konvenčnom TRIS – žĺtkovom riedidle zmiešajú s alginátom. Suspenzia buniek sa opatrne vytláča injekčnou striekačkou do roztoku chloridu vápenatého. Týmto krokom dochádza k stuhnutiu suspenzie a vznikajú kapsuly. Po filtrácii sú inseminačné dávky pripravené na kryokonzerváciu. Táto metodika, ktorá imobilizuje spermie v sieťovitej štruktúre gélu, je v porovnaní s predchádzajúcimi pokusmi, kedy bol tekutý obsah obklopený semipermeabilnou gélovou membránou efektívnejší. Sieťovitá štruktúra simuluje prostredie v chvoste prisemenníka, kde je pohyb spermií limitovaný vysokou bunkovou koncentráciou. Tento gél sa v reprodukčnom trakte plemennice rozpúšťa po dobu 48 hodín a spermie sú tak kontinuálne uvoľňované do vajcovodu.

Výsledky 15 ročného výskumu a vývoja tejto biotechnologickej inovácie sa ukázali v nezávislých terénnych pokusoch na viacerých farmách v Nórsku, Taliansku, či Holandsku. Pri slepých pokusoch, kedy inseminátori nevedeli, či inseminujú konvenčnou alebo enkapsulovanou inseminačnou dávkou, sa urobilo takmer 8000 inseminácií s polovičným zastúpením testovaných dávok. Na prvej inseminácii vykazovali experimentálne dávky rovnaké, respektíve jemne zlepšené úspešnosti oplodnenia. So zvyšujúcim sa poradím inseminácie sa rozdiely zvyšovali v prospech testovaných inseminačných dávok, a to dokonca tak, že v niektorých prípadoch zaznamenali až 25 percentné signifikantné zlepšenie oplodnenia. V pokuse, kde sa testovala úspešnosť na prvej inseminácii, bola u všetkých plemenníc synchronizovaná ruja. Enkapsulovanou inseminačnou dávkou boli inseminované plemennice na tretí deň po ruji, zatiaľ čo konvenčnou inseminačnou dávkou boli inseminované plemennice na tretí aj štvrtý deň. Výsledné percento oplodnených plemenníc sa však medzi skupinami nelíšil.

 V súčasnosti sa táto technológia využíva najmä v krajinách západnej Európy ako Švajčiarsko, Holandsko, Nemecko, či Belgicko. Je otázkou, ako veľmi je táto inovácia v svete živočíšnych biotechnológií ekonomicky efektívna, keďže okrem technológie je pre producenta finančne náročná aj kvôli potrebe viac ako dvojnásobného množstva (25 miliónov) spermií v jednej inseminačnej dávke. Budúcnosť ukáže, či táto metóda nájde plošné uplatnenie a bude súperiť s riadenou reprodukciou.

Literatúra je k dispozícii u autorov.