Fertilitätsstörungen bei Hochleistungsmilchrindern, welche oft in Folge einer negativen Energiebilanz im peripartalen Zeitraum auftreten, können die Ökonomie von Milcherzeugerbetrieben nachhaltig in Frage stellen. Ziel dieser Untersuchung war es deshalb a) in einem Betrieb mit schlechter Fruchtbarkeit den Stoffwechselstatus umfassend zu prüfen, b) den Stoffwechsel bei fruchtbarkeitsgestörten Kühen zu charakterisieren und c) zu untersuchen, ob der Einsatz von Conjugierter Linolsäure (CLA) im peripartalen Zeitraum geeignet ist, den Stoffwechsel der Kühe zu stabilisieren und somit das peripartale Energiedefizit sowie die Fruchtbarkeit positiv zu beeinflussen. Die Untersuchungen wurden in drei Teilen in einer Milchviehanlage in Sachsen mit einer Jahresmilchleistung von ca. 9000 kg Milch pro Kuh durchgeführt: a) Die Stoffwechselcharakteristik erfolgte an 103 frisch abgekalbten Kühen 2-4 d p.p. (Blutprobe und Rückenfettdicke - RFD), 6-7 Wo p.p. (Blutprobe und Milchprobe), nach der Diagnose „nicht tragen aus der ersten Besamung “ (Blutprobe) sowie zweimal im Abstand von 3 Monaten bei jeweils 10 Kühen durch Harn- und Haarproben. 21-28 d p.p. erfolgte eine rektalpalpatorische Puerperalkontrolle (PK). Es wurden die Fruchtbarkeitskennzahlen (FKZ) Zwischentragezeit (ZTZ), Trächtigkeitsindex (TI) und Erstbesamungserfolg (EBE) bestimmt. Bei 10 Färsen im besamungsfähigen Alter aus dem externen Aufzuchtstall erfolgten Blut-, Harn- und Haarkontrollen. b) Bei 30 Kühen (bis dahin nicht untersucht), die auf Grund der Diagnose „nicht tragen aus der ersten Besamung “als „fruchtbarkeitsgestört“ eingeordnet wurden, wurde eine weitere Blutprobe entnommen. c) Weiterhin wurde die stoffwechselstabilisierende Wirkung von CLA geprüft: 29 Kühe erhielten ab der 3. Wo a.p. bis zur Kalbung 25 g und von der Kalbung bis 4 Wo p.p. 50 g CLA-Gemisch (20 % lipidummantelte CLA; 50 % cis-9, trans-11 CLA und 50 % trans-10, cis-12 CLA). Die Kontrollgruppe ohne CLA-Gabe bildeten 28 Kühe. Die CLA-Effekte wurden klinisch (inklusive RFD-Messung 2-5 d p.p. sowie FKZ) und labordiagnostisch (Blutproben 3 Wo a.p., 1 Wo a.p., 2-5 d p.p., 2 Wo p.p. und 4 Wo p.p., Milchproben 2 und 4 Wo p.p.) kontrolliert. Labordiagnostisch wurden erfasst: im Blutserum: FFS, Bilirubin, BHB, Cholesterol, Harnstoff, Albumin, Protein, Glucose, Pi, Ca, K, Na, ASAT, GLDH, CK, TEAC; in den Harnproben: pHWert, BSQ, K, Na; in den Milchproben: Fett%, Eiweiß%, Laktose, ZZ, Harnstoff, FEQ und in den Haarproben: Eisen, Mangan, Cupfer, Zink sowie Selen. Ergebnisse: Zusammenfassung 102 a) Bei den Untersuchungen an Frischabkalbern wurde die schlechte Fruchtbarkeitslage des Bestandes deutlich. Der EBE lag bei 39,7 %, der TI bei 2,23 ± 1,43 und die ZTZ bei 113 d (1. Quartil - Qu: 86,0; 3. Qu: 172). Außerdem wiesen zur PK bereits 17,2 % der Kühe eine Zyste bzw. eine Zyste in Kombination mit einer Endometritis auf. Klinisch war die Verfettung auffällig (31,8 % der Tiere RFD>30 mm). Die Blutuntersuchungen zeigten einen starken Energiemangel und eine massive Lipidmobilisation der Tiere p.p., was bis zur 6-7. Wo p.p. anhielt. Die FFS-Konzentration lag 2-5 d p.p. mit einem Median von 734 μmol/l (1. Qu: 584; 3. Qu: 1095) weit über dem Grenzwert, ebenso wie die Bilirubinkonzentration mit 7,80 μmol/l (1. Qu: 5,90; 3. Qu: 10,2) und die BHB-Konzentration mit 0,92 mmol/l (1. Qu: 0,73; 3. Qu: 1,16). 6-7 Wo p.p. war die BHB-Konzentration mit 0,64 mmol/l (1. Qu: 0,49; 3. Qu: 0,81) immer noch leicht erhöht. 56,5 % der Tiere bewegten sich immer noch bezüglich der FFSKonzentration außerhalb des physiologischen Bereichs. Die Glucosekonzentrationen im Serum waren zu allen Entnahmezeitpunkten erhöht, was auf eine relative Insulinresistenz schließen lässt. Die Ca-Konzentrationen im Serum waren zu allen Entnahmezeitpunkten erniedrigt. Die Ergebnisse der Milchuntersuchungen (Fett% 4,5 ± 1,79 %, Protein% 2,95 ± 0,23 %, FEQ 1,40; 1. Qu: 1,25; 3. Qu: 1,77) bestätigten ebenfalls das Bestehen des Energiemangels auch 6-7 Wo p.p. Bei den Aufzuchtfärsen waren im Blutserum erhöhte Harnstoff- (6,74 ± 0,84 mmol/l) und Glucosekonzentrationen (4,21 ± 0,21 mmol/l) sowie im Harn gesteigerte K-Konzentrationen auffällig. b) Die Blutuntersuchungen an den fruchtbarkeitsgestörten Tieren zeigten keine stärkeren Abweichungen. Lediglich die BHB- (0,71 ± 0,30 mmol/l), die Harnstoff- (5,15 ± 1,37 mmol/l) und die Glucosekonzentrationen (4,24 ± 0,82 mmol/l) waren leicht erhöht sowie die Ca- Konzentration (2,28 ± 0,17 mmol/l) gering erniedrigt. c) Die CLA-Gabe (VG) bewirkte keine signifikante Verbesserung der Fruchtbarkeitsleistung und des peripartalen Stoffwechsels. Trotzdem waren die Fruchtbarkeitsparameter tendenziell besserer: ZTZ der VG 133 d (1. Qu: 112; 3. Qu: 178) vs. KG 159 d (1. Qu: 90,0; 3. Qu: 224), Rastzeit (RZ) der VG 86,5 d (1. Qu: 61,8; 3. Qu: 111) vs. KG 90,0 d (1. Qu: 66,3; 3. Qu: 99,3), EBE in der VG 33,3 % vs. KG 25,0 %. Der Energiestoffwechsel wurde von der CLAFütterung p.p. ebenfalls tendenziell verbessert: FFS (2 Wo p.p.) VG 408 μmol/l (1. Qu: 313; 3. Qu: 639) vs. KG 541 μmol/l (1. Qu: 404; 3. Qu: 754). Bezüglich des Bilirubins und auch des BHB hatten die Tiere der VG 2-5 d und auch 2 Wo p.p. tendenziell geringere Konzentrationen im Serum. Die Cholesterolkonzentrationen waren bei den Versuchstieren (2-5 d p.p.: 2,52 ± 0,56 mmol/l, 2 Wo p.p.: 3,31 ± 0,91 mmol/l) zu diesen Zeitpunkten tendenziell höher als bei den Kontrolltieren (2-5 d p.p.: 2,28 ± 0,55 mmol/l, 2 Wo p.p.: 3,17 ± 0,85mmol/l). Ebenso hatten die Versuchstiere 2 Wo p.p. tendenziell geringere ASATAktivitäten und 2 sowie auch 4 Wo p.p. tendenziell geringere GLDH-Aktivitäten. Eine signifikante Milchfettdepression setzte erst 4 Wo p.p. ein und fiel mit 6,6 % relativ gering aus. Die Milchprotein- und Milchlactosekonzentrationen blieben unbeeinflusst. Auffällig war, dass alle diese Differenzen bei den FKZ sowie den Blut- und Milchparametern meist nur bei den Färsen bestanden, wohingegen bei den Kühen kaum Unterschiede zwischen VG und KG auftraten. Schlussfolgerungen: Durch die Fütterung dieser CLA-Dosis ließen sich keine signifikanten Veränderungen der Fertilität und des Energiestoffwechsels im peripartalen Zeitraum erzielen. Es konnte jedoch ein Trend in Richtung einer besseren Konzeption und eines geringeres Energiedefizits Zusammenfassung 103 nachgewiesen werden. Eine gering ausgeprägte Milchfettdepression trat erst 4 Wo nach der Kalbung auf.

In der vorliegenden Studie wurde bei Tiroler Milchkühen verschiedener Rassen [Braunvieh (BV), Red Friesian (RF), Holstein Frisian (HF), Grauvieh (GV), Fleckvieh (FV)] hinterfragt in welcher Beziehung Energie- und Proteinstoffwechsel zur Fruchtbarkeit stehen und ob sich signifikante Unterschiede zwischen den Rassen und den verschiedenen peripartalen Entnahmezeitpunkten aufzeigen lassen. Die Untersuchungen erfolgten in 27 Tiroler Milchviehbetrieben an insgesamt 252 Milchrindern (154 BV, 42 RF, 14 HF, 15 FV, 27 GV). Bei allen Betrieben kann eine durchschnittliche Stallfütterungsperiode von 200 Tagen festgehalten werden. Das restliche Jahr verbringen die Kühe auf stallnahen Weiden oder Almen. Insgesamt wurde den Kühen fünfmal Blut aus der Vena jugularis externa entnommen. Die erste Blutprobenentnahme erfolgte im Herbst bei der Einstallung, die zweite 1-2 ante partum (Wo a.p.), dann 2-5 Tage post partum (d p.p.), danach 4-7 Wo p.p. und die fünfte Probe wurde im Frühjahr vor dem Weideaustrieb entnommen. Bei jeder Probe wurde der allgemeine Untersuchungsgang nach BAUMGARTNER (2005) durchgeführt sowie der BCS, und dabei bestehende Krankheiten gegebenenfalls protokolliert. Klinisch-chemisch wurden bei jedem Tier die Parameter freie Fettsäuren (FFS), Betahydroxybutyrat (BHB), Bilirubin (BILI), Cholesterol (CHOL), Gesamtprotein (PROT), Albumin (ALB), Harnstoff (HST), Kreatinin (CREA), Aspartat-Amino-Transferase (AST), Gamma-Glutamyl-Transferase (GGT), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), alkalische Phosphatase (AP) und Kreatinkinase (CK) analysiert (HITACHI 911). Die Tiere wurden für die Auswertung in die unterschiedlichen Rassen und zudem noch in zwei Gruppen eingeteilt, ohne die Rassen zu berücksichtigen, d.h., in „gesund“ und „krank“. Die FFS,- BHB,- BILI,- PROT,- ALB,- HST- und CREA-Konzentrationen sowie AST,- GGT,- GLDH,- und AP-Aktivitäten zeigten zu keiner Zeit signifikante Differenzen bei den verschiedenen Probenentnahmen zwischen gesunden und kranken Kühen. Die CHOL- Konzentration zeigte zum Entnahmezeitpunkt Herbst und 4-7 Wo p.p. signifikante 82 Zusammenfassung Differenzen zwischen gesunden und kranken Kühen. Bei der CK-Aktivität bestanden bei der Probenentnahme Frühjahr zwischen gesunden und kranken Kühen signifikante Unterschiede. Bei den verschiedenen Rassen haben nur die FFS- und BHB-Konzentrationen signifikante Unterschiede gezeigt. Die BHB-Serumkonzentrationen von Milchrindern verschiedener Rasse weisen bei allen Entnahmen, außer bei der Entnahme 1-2 Wo a.p., signifikante Differenzen zwischen den Rassen auf. Bei der Probe Herbst gibt es zwischen HF und den anderen Rassen, außer dem BV, und bei der Entnahme 2-5 d p.p. zwischen BV und RF geringfügige, aber statistisch gesicherte Differenzen. Zum Probezeitpunkt 4-7 Wo p.p. konnte eine deutliche Signifikanz (p≤ 0,05) zwischen RF und GV nachgewiesen werden. Bei der Entnahme Frühjahr weisen GV und BV eine geringfügige, aber statistisch gesicherte Differenzen auf und GV und RF eine deutliche, statistisch ebenfalls gesicherte Differenz. Zwischen den Entnahmezeitpunkten konnten für alle Rassen, außer HF teilweise signifikante Unterschiede nachgewiesen werden. Zwischen den einzelnen Rassen wurde bei der Entnahme Herbst eine deutliche Signifikanz (p≤ 0,05) zwischen den Red Friesiankühen und den restliche Rassen berechnet. Zum Entnahmezeitpunkt Frühjahr zeigen sich signifikante Unterschiede zwischen RF und BV bzw. GV. Zwischen den einzelnen Entnahmezeitpunkten konnten bei allen Rassen Signifikanzen (p≤ 0,05) festgestellt werden. Die BHB- und FFS-Serumkonzentrationen zeigen in Beziehung zu unterschiedlichen Geburtsverläufen, p.p. Erkrankungen, Fruchtbarkeitsstatus und Trächtigkeitsstatus keine signifikanten Differenzen auf. ZTZ und Milchleistung zeigen bei Rindern mit verschiedenen Geburtsverläufen und solchen mit Fruchtbarkeitsstörungen keine signifikanten Differenzen auf. Die ZTZ weist zwischen Rindern ohne Fruchtbarkeitsstörungen und denen mit Stillbrunst, Ovarzysten und C.l. persistens signifikante Unterschiede auf. Außerdem haben Rinder mit Endometritis eine signifikante Differenz (p≤ 0,05) zu Rindern mit Ovarzysten oder C.l. persistens. Die Milchleistung weist signifikante Unterschiede zwischen Rindern ohne Fruchtbarkeitsstörungen und Rindern mit Ovarzysten auf. Generell zeigen die untersuchten Kühe etwas unerwartete Ergebnisse mit fast ausschließlich fehlenden gesicherten Unterschieden zwischen gesunden und kranken Kühen. Ursache könnte der durch die gegebenen Fütterungsbedingungen weniger belastete Energiestoffwechsel sein im Vergleich zu HF-Kühen mit dominanter Maissilagefütterung. Zudem enthält die Gruppe „krank“ auch Störungen, die bekannterweise kaum mit Stoffwechselabweichungen verbunden sind. Weiterhin deuten sich rassebedingte Unterschiede gegenüber den HF-Kühen an.

Ziel der Untersuchungen war es, im Rahmen einer umfangreichen Bestandsanalyse, mögliche Haupteinflüsse auf die Stoffwechselsituation der Kühe zu ermitteln. Die Frage, ob hochleistende Tiere stärker belastet sind, sollte näher beleuchtet werden. Dazu wurden bei 758 Tieren aus einem Bestand Gesundheitsstatus, Parität und Milchleistung in Beziehung zu Stoffwechsel-, Fruchtbarkeits-, Milchleistungsparametern und Körperkondition gesetzt. Die Parameter des Energiestoffwechsels und die Körperkondition decken eine Energiemangelsituation im untersuchten Bestand auf, deren Folge eine hohe Morbidität und unbefriedigende Fruchtbarkeit ist. Kühe hoher und niedriger Milchleistung haben die höchste Morbidität und die stärksten Abweichungen der Energiestoffwechselparameter (Freie Fettsäuren, Betahydroxybutyrat, Bilirubin). Unterschiede zwischen Kühen und Färsen bestehen häufig und bedürfen besonderer Beachtung im Herdenmanagement. Bei höheren Milchleistungen besteht ein stärkerer und längerer Körpermasseverlust, dementsprechend verschlechtern sich mit höherer Milchleistung die Fruchtbarkeitsparameter.

In der Schweineproduktion stellt die Anwendung biotechnischer Maßnahmen zur Steuerung des Reproduktionsgeschehens ein Mittel zur Verbesserung des betrieblichen Managements und der Produktivität dar. Dabei soll die Nutzung der eingesetzten Hormone möglichst auf ein notwendiges Maß reduziert werden. Ziel der Studie war es, unter Einsatz der transkutanen Sonographie weitere Erkenntnisse über das Duldungsverhalten und den Ovulationsverlauf unter besonderer Berücksichtigung verschiedener Behandlungsvarianten der Ovulations-synchronisation mit terminorientierter Besamung bei Jung- und Altsauen zu gewinnen. Der Befruchtungserfolg in Abhängigkeit von der verwendeten Behandlungsvariante der ovulationssynchronisierten Sauen sollte zusätzlich Rückschlüsse auf das Behandlungsmanagement liefern. Im ersten Teil der Studie wurde das Brunst- und Ovulationsverhalten sowie die Konzeptionsrate von 1742 Jung- und Altsauen zweier Landwirtschaftsbetriebe analysiert. Hierbei wurden die Sauen nach verschiedenen zur Zeit üblichen biotechnischen Behandlungsvarianten der Ovulationssynchronisation mit terminorientierten Besamung behandelt. Die Befunderhebung erfolgte mittels zweimal täglicher Kontrolle der Brunstsymptome zum Zeitpunkt der Inseminationen. Der Ovulationsverlauf sowie die Konzeptionsrate am 30. Trächtigkeitstag wurde durch die Anwendung der transkutanen Sonographie am unbeeinflußten, stehenden Tier bestimmt. Alle Jungsauen des Praxisbetriebes A wurden einer 15tägigen Zyklusblockade durch das Progestagen Altrenogest (Regumate®, Roussel Uclaf) unterzogen. Die Brunst-stimulation erfolgte bei den Jungsauen 24 Stunden nach der letzten Regumate®-Gabe und bei den Altsauen 24 Stunden nach dem Absetzen mittels einer intra-muskulären PMSG-Applikation. Zur Ovulationsinduktion wurde im Praxisbetrieb A einerseits 500 IE hCG (Ekluton® 1500, Vemie Veterinär Chemie) und andererseits 25 µg des GnRH-Analogons D-Phen6-LHRH (Gonavet®, Veyx Pharma GmbH) entsprechend der Behandlungsvariante verabreicht. Das Zeitintervall zwischen den beiden Injektionen betrug bei den Jungsauen 80 Stunden und bei den Altsauen 58 Stunden. Im Betrieb B erfolgte eine Unterteilung der Altsauen in Tiere nach dem 1. Wurf (primipare Sauen, n = 214) und Sauen mit mehr als 2 Würfen (WNr. 3-11), da in diesem Betrieb bei den primiparen Sauen ein modifiziertes biotechnisches Verfahren angewendet wurde. Zur Ovulationsinduktion der Jungsauen und der primiparen Sauen im Praxisbetrieb B wurden 50 µg des GnRH-Analogons Gonavet® eingesetzt. Die Altsauen dieses Betriebes erhielten 25 µg Gonavet® zur Ovulationsinduktion. In diesem Versuchsabschnitt wurde der Einfluß verschiedener Intervalle zwischen der PMSG- und Gonavet®-Applikation geprüft. Das Zeitintervall betrug entsprechend der Versuchsvarianten bei den Jungsauen 80 bzw. 76 Stunden, bei den Altsauen mit mehr als zwei Würfen 58 bzw. 54 Stunden und bei den primiparen Sauen 72 bzw. 68 Stunden. Die beiden Inseminationen wurden jeweils 24 und 40 Stunden nach der Ovulationsinduktion durchgeführt. Im experimentellen Teil der Studie erfolgte die Analyse des Duldungsverhaltens, des Ovulationsverlaufes sowie die Beurteilung der Uteri und der Ovarien am 10. Tag nach der zweimaligen terminorientierten Besamung bei 79 Jungsauen der Deutschen Landrasse. Die Jungsauen wurden in vier Gruppen aufgeteilt. Die Versuchstiere der ersten drei Behandlungsvarianten erhielten zur Brunstsynchronisation über 15 Tage eine tägliche Dosis von 20 mg Altrenogest (5 ml Regumate®). Die Brunststimulation mittels 800 IE PMSG erfolgte entsprechend der Behandlungsvarianten 24, 36 bzw. 48 Stunden nach der letzten Regumate®-Gabe. In der vierten Versuchsvariante wurde den Jungsauen zur Zyklusblockade täglich 16 mg Altrenogest (4ml Regumate®) über das Kraftfutter verabreicht. Die PMSG-Applikation erfolgte 24 Stunden nach der letzten Regumate®-Gabe intramuskulär. Bei allen Jungsauen der experimentellen Versuchsdurchführung wurde die Ovulationsinduktion 80 Stunden nach der Brunststimulation mittels 500 IE hCG durchgeführt. 24 bzw. 40 Stunden nach der Ovulationsinduktion erfolgte die 1. bzw. 2. Insemination. Das Duldungs-verhalten wurde durch die zweimalige tägliche Kontrolle der Brunstsymptome in Anwesenheit eines fertilen Ebers erfaßt. Der Ovulationsverlauf sowie die Konzeptionsrate am 30. Trächtigkeitstag wurde durch die Anwendung der trans-kutanen Sonographie am unbeeinflußten stehenden Tier bestimmt. Nach der Schlachtung am 10. Tag nach der 1. Insemination wurden die Uteri gewogen und die Embryonen aus den Uterushörnern gewonnen. Desweiteren wurden die ovariellen Funktionskörper beurteilt und quantifiziert. Insgesamt konnten folgende Ergebnisse erzielt werden: · Untersuchungen in den Praxisbetrieben - Bei den Jung- und Altsauengruppen im Praxisbetrieb A konnte durch die Anwendung des GnRH-Analogon D-Phen6-LHRH (Gonavet®) zur Ovulations-induktion ein besseres Duldungsverhalten und ein stärkerer Synchronisations-effekt der Ovulation gegenüber dem Gonadotropin hCG festgestellt werden. Gleichfalls wurde durch die Verwendung des GnRH-Analogons eine höhere Konzeptionsrate erzielt. - Im Praxisbetrieb B wurde ein stärkeres Duldungsverhalten, eine geschlossenere Ovulation sowie eine um 13 % höhere Konzeptionsrate (84,1 %) der Jungsauen mit einem Zeitintervall: Brunststimulation - Ovulationsinduktion von 80 Stunden gegenüber den Tieren mit einem Zeitintervall von 76 Stunden ermittelt. - Durch die Verkürzung des Zeitintervalls zwischen der PMSG- und Gonavet®-Applikation von 58 auf 54 Stunden wurde bei den Altsauen mit mehr als 2 Würfen und einer 5wöchigen Säugezeit ein Anstieg der Variabilität im Ovulationsverlauf sowie eine um 1 % geringere Konzeptionsrate (80,7 %) beobachtet. - Auch bei einer Säugezeit von 5 Wochen sollte das Brunststimulations - Ovulationsinduktions-Intervall 72 Stunden bei den primiparen Sauen des Praxis-betriebes B betragen, da durch die Verlängerung des Zeitintervalls von 68 auf 72 Stunden eine bessere Synchronisation der Ovulation und eine um 11 % höhere Konzeptionsrate (83,9 %) festgestellt wurde. · Experimentelle Untersuchungen der Jungsauen - Durch die Verabreichung von 20 mg Altrenogest (5 ml Regumate®) gegenüber einer Dosierung von 16 mg Altrenogest (4 ml Regumate®) ist eine stärkere Synchronisation des Zyklus und ein geringerer Anteil von Jungsauen mit Zysten zu verzeichnen. - Das Zeitintervall zwischen letzter Brunstsynchronisation und Brunststimulation sollte 36 bzw. 48 Stunden betragen, da hierdurch bis zu 2,5 Embryonen mehr je Tier und eine bis zu 30 % geringerer Sauenanteil mit Zysten gegenüber den Jungsauen mit einem Intervall zwischen der PMSG- und GonavetÒ-Applikation von 24 Stunden ermittelt wurde. Durch die Untersuchung des Duldungsverhaltens und des Ovulationsverlaufes der Jung- und Altsauen war eine Einschätzung der Behandlungsvarianten der Ovulationssynchronisation mit terminorientierter Besamung unter praktischen und experimentellen Bedingungen möglich. Hierbei stellte die transkutane Sonographie 2 Stunden vor der 1. Insemination und 2 Stunden nach der 2. Insemination eine zuverlässige Methode dar, den termingerechten Ovulationszeitpunkt zu überprüfen. Das Duldungsverhalten und der Ovulationsverlauf sollten immer im Zusammenhang betrachtet werden, um die aus der biotechnischen Beeinflussung resultierenden Effekte richtig einschätzen zu können. / In pig production the use of biotechnical methods to control the reproduction proces is a way to improve farm management factors and productivity. At the same time the use of hormones should be reduced to a minimum. The aim of the study was to gain further information on oestrus behaviour and the ovulation interval after different treatments of hormonally synchronized ovulation using fixed-time insemination of gilts and sows with transcutaneous sonography. The fertilization rate after the chosen treatment of synchronized sows should supply additional information for the different methods of treatment. In the first part of the study the oestrus behaviour and ovulation as well as the fertilization rate was analysed in 1742 gilts and sows on two animal farms. These farms use some of the current biotechnical treatments such as synchronization of ovulation by fixed-time insemination. Oestrus check was performed twice a daily to ascertain the time of insemination. The ovulation interval as well as the fertilization rate on the 30th day of pregnancy was determined using transcutaneous sonography on standing animals. Through using progestagene Altrenogest (Regumate®, Roussel Uclaf) all gilts of farm A underwent oestrus cycle suppression for 15 days. Oestros was induced using intramuscular PMSG injection administered in the gilts 24 hours after their last Regumate® dose and in sows after weaning. To induce ovulation, 500 IE hCG (Ekluton® 1500, Vemie Veterinär Chemie) or 25 µg of the GnRH-analogue D-Phen6-LHRH (Gonavet®, Veyx Pharma GmbH) were given corresponding to the treatments on farm A. The interval between both injections was 80 hours for gilts and 58 hours for sows. On farm B the sows were divided into two groups; sows after the first parity (primiparous sows, n = 214) and sows with more then parity 2 (parity range 3 to 11), because the biotechnical treatment on primiparous sows was modified on this farm. Induction of ovulation in gilts and primiparous sows was produced using 50 µg of GnRH-analogue Gonavet®. The sows (parity range 3 to 11) on the farm received 25 µg Gonavet® to induce ovulation. In this part of the trial the affect of different time intervals between the PMSG and Gonavet® dose was compared. The time interval was 80 or 76 hours for gilts, 58 or 54 hours for sows with more than two parities, and 72 or 68 hours for primiparous sows depending on the treatment. Two inseminations were carried in each gilt or sow out 24 and 40 hours after induction of ovulation. In the experimental part of the study oestrus behaviour, ovulation interval, and evaluation of uteri and the ovaries were analysed on 79 German Landrace gilts 10 days after the fixed-time inseminations. The gilts were divided into four groups according to the treatment methods. Three groups received a daily dose of 20 mg Altrenogest (5 ml Regumate®) over 15 days to synchronise oestrus. All three groups received 800 IE PMSG for induction of oestrus, but either 24, 36 or 48 hours after the last Regumate® dose respectively. The gilts in the fourth group were treated with a daily dose of 16 mg Altrenogest (4ml Regumate®) to suppress the oestrous cycle and were fed concentrates. The PMSG dose was given intramuscular 24 hours after the last Regumate® dose. All gilts of the experimental part of the trial received an injection with 500 IE hCG to induce ovulation 80 hours after oestrus induction. The 1st and 2nd insemination were performed 24 and 40 hours respectively after the induction of ovulation. The oestrus behaviour was examined by an oestrus check in presence of a fertile boar twice daily. The ovulation interval as well as the fertilization rate on the 30th day of conception was analysed using transcutaneous sonography on standing animals. All tested animals were slaughtered 10 days after the 1st insemination. The uteri were weighed and the embryos from the uterine horns were collected. The ovarian functional bodies were assessed and counted. In conclusion, the following results were achieved: · Investigation on the farms - GnRH-analogue D-Phen6-LHRH (Gonavet®) produced better oestrus behaviour and a stronger effect of synchronization of ovulation were observed in the gilt and sow groups on farm A compared to the use of gonadotrophin hormone hCG for induction of ovulation. Also a higher fertilization rate was achieved through administration of the GnRH-analogue. - For the gilts on farm B there was stronger oestrus behaviour, independent ovulation and a 13 % higher fertilization rate (84,1 %) from the 80 hours interval between oestrus induction and induction of ovulation compared to gilts with time interval of 76 hours. - For the sows with more than two parities and a 5 week suckling time, a greater variation of the ovulation interval and a 1 % lower fertilization rate (80,7 %) were observed when the time interval of PMSG and Gonavet® application was reduced from 58 to 54 hours. - Increasing the time interval between oestrus induction and induction of ovulation from 68 hours to 72 hours peoduced greater synchronization of ovulation and 11 % higher fertilization rate. Thus the time interval between oestrus induction and induction of ovulation for primiparous sows with a suckling time of 5 weeks on farm B should be 72 hours. · Experimental investigations on gilts - Greater synchronization of oestrous cycle and a decreased number of gilts with ovarian cysts were observed after administration of 20 mg Altrenogest (5 ml Regumate®) compared to a dose of 16 mg Altrenogest (4 ml Regumate®). - The time interval between the last oestrus synchronization and the oestrus induction should be 36 or 48 hours, because up to 2.5 embryos per gilt and up to 30 % fewer gilts with ovarian cysts were found, compared to gilts with a time interval of 24 hours. The analysis of oestrus behaviour and of ovulation interval on gilts and sows enabled an evaluation of different methods to synchronize ovulation with fixed-time insemination under practical and experimental conditions. In this study the transcutaneous sonography 2 hours before the 1st insemination and 2 hours after the 2nd insemination was a reliable method to ascertain the correct time of ovulation. Oestrus behaviour and the ovulation interval should always be used together to estimate the effects resulting from biotechnical manipulations.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den endometrialen Normalbefund inkl. Zellinfiltration und Funktionsmorphologie im Zyklusverlauf bei fertilen Kühen zu definieren sowie einen Überblick über Art und Häufigkeit pathologischer Befunde an Ovar, Salpinx und Uterus bei sub- und infertilen Rindern zu erhalten. Zudem sollte die Bedeutung endometrialer Befunde für die Fruchtbarkeit durch einen Vergleich mit den bei fertilen Rindern vorliegenden Verhältnissen eingeordnet werden. Darüber hinaus galt es, das Verfahren der Endometriumbiopsie beim Rind im klinischen Kontext auf seine Durchführbarkeit unter Praxisbedingungen sowie seine Aussagekraft und Repräsentativität zu prüfen. Zur Definition des Normalbefundes der endometrialen Infiltration mit freien Zellen im Zyklusverlauf wurden Endometriumbioptate von sieben fertilen Kühen („Zyklusgruppe“) an sechs definierten Tagen des Zyklus entnommen und histologisch untersucht. Die Infiltration mit neutrophilen und eosinophilen Granulozyten, Lymphozyten, Plasmazellen, Makrophagen und Mastzellen wurde quantitativ bestimmt und statistisch analysiert. Anhand dieser Daten wurden die Grenzwerte zwischen der physiologischen zyklischen Selbstreinigung und dem Auftreten einer Endometritis ermittelt: das Vorhandensein von maximal 20 neutrophilen Granulozyten bzw. bis zu 15 mononukleären Zellen (Lymphozyten, Plasmazellen, Makrophagen) pro Gesichtsfeld bei 400-facher Vergrößerung im Bereich des luminalen Epithels und Stratum compactum ist nach den Ergebnissen der vorliegenden Studie als normal anzusehen. Um einen Überblick über Art und Häufigkeit pathologischer Befunde am Genitaltrakt weiblicher Rinder zu erhalten, wurden Ovarien, Eileiter und Uteri von 135 wegen Sub-/Infertililität geschlachteten Färsen (n=13) und Kühen (n=122) pathologisch-anatomisch und -histologisch untersucht. Bei 58 dieser Tiere erfolgte im Vorfeld eine klinisch-gynäkologische, sonografische und zytologische Untersuchung. Im Rahmen der pathologisch-anatomischen und -histologischen Untersuchungen wurden 46 ovarielle Zysten (Gelbkörperzyste: n=25, Follikelzyste: n=21) sowie 16 ovarielle Neoplasien (Adenom des Rete ovarii: n=12, Granulosazelltumor: n=4) festgestellt. Während die ovariellen Zysten in der Mehrheit der Fälle bereits klinisch diagnostiziert wurden, konnten alle ovariellen Neoplasien nur histologisch festgestellt werden. 34 Tiere wiesen eine Salpingitis, 36 Zysten der Salpinx und sechs Rinder Adhäsionen der Salpinx mit dem Ovar auf. Klinisch-gynäkologisch wurde keine dieser Veränderungen erfasst. Nur sieben Rinder zeigten histopathologisch ein unverändertes Endometrium. Der häufigste Befund war die Angiosklerose (n=121), gefolgt von der periglandulären Fibrose (n=85), der Adenomyose (n=58) und der Endometritis (n=42). Die periglanduläre endometriale Fibrose des Rindes entspricht hinsichtlich ihrer lichtmikroskopisch zu erfassenden Charakteristika der Endometrose der Stute und wird deshalb als bovine Endometrose bezeichnet. 64% der Rinder mit histologisch nachgewiesener Endometritis zeigten keinerlei klinisch erfassbaren Symptome. Von allen subklinischen Endometritiden wiesen nur 15,2% der Fälle mehr als 5% PMN in der zytologischen Untersuchung auf. Um die Bedeutung der meist subklinischen endometrialen Befunde, deren Diagnose mittels konventioneller Methoden nur eingeschränkt möglich ist, für die Fruchtbarkeit betroffener Rinder einschätzen zu können, wurden zum Vergleich Endometriumbioptate von 15 fertilen Kühen untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass eine mittel- oder hochgradige Endometritis und Endometrose bei sub- und infertilen Rindern signifikant häufiger auftritt als bei fertilen Rindern. Zudem weisen sub- und infertile Rinder signifikant häufiger eine destruierende Endometrose auf als fertile Kühe. Insofern ist anzunehmen, dass sowohl die Endometritis als auch die Endometrose, in Abhängigkeit von ihrem Grad und Charakter, die Fruchtbarkeit betroffener Rinder negativ beeinflussen. Um zu untersuchen, inwieweit die mittels Endometriumbiopsie zu erhebenden Befunde für das gesamte Endometrium repräsentativ sind, erfolgte bei 58 der 135 sub- und infertilen Rinder ein bis drei Tage vor der Schlachtung die Entnahme von Endometriumbioptaten, wobei von jedem Tier zwei Bioptate mit einer Größe von 5-10 x 3 x 3 mm in der Nähe der Bifurkation entnommen wurden. Nach erfolgter histologischer Auswertung der Endometriumbioptate und des Schlachtmaterials wurden für jedes dieser Rinder die Befunde der Bioptate mit den postmortal erhobenen Befunden anonymisiert verglichen. Dabei konnte der Grad entzündlicher oder degenerativer endometrialer Veränderungen in 86% bzw. 93% der Fälle mittels Endometriumbiopsie exakt oder mit leichten Abweichungen festgestellt werden. Der Charakter der entzündlichen Veränderungen stimmte bei 64% der untersuchten Rinder überein. Bezogen auf die Endometrose betraf das 66% der Fälle. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass bei der Mehrheit der Rinder mit Fruchtbarkeitsstörungen subklinische endometriale Befunde (subklinische Endometritis, bovine Endometrose, Angiosklerose) vorliegen, die mittels klinischer, sonografischer und zytologischer Verfahren unentdeckt bleiben, aber histologisch diagnostiziert werden können. Die Endometriumbiopsie erweist sich als ein geeignetes Verfahren, solche endometrialen Befunde intra vitam repräsentativ zu erfassen und ist damit ein wichtiges ergänzendes diagnostisches Hilfsmittel, das dem Tierarzt und Tierhalter Informationen über den endometrialen Gesundheitszustand liefert. Für eine detaillierte prognostische Bewertung der mittels Endometriumbiopsie nachweisbaren endometrialen Veränderungen, insbesondere der verschiedenen Erscheinungsformen der bovinen Endometrose, bedarf es jedoch weiterführender Untersuchungen.

Sperm function is pivotal to successful sexual reproduction. The phenotype of sperm is defined by the male’s genotype and by the environment sperm encounter during their travel to the oocyte. During their functional lifespan, sperm encounter a variety of environments: After manufacture in the testis, they are stored in males before they are ejaculated along with seminal fluids and transferred to and stored in females for hours up to years before getting a chance to fertilise an egg. The sperm environment in male and female reproductive tract will be determined by male and female genotype, but also by environmental factors that affect sperm directly or indirectly by altering male and female condition. Like somatic cells, sperm age and decline in function over time due to the accumulation of cellular damage. Reactive oxygen species (ROS) that emerge as a by-product of aerobic metabolism and environmental stress are believed to be the main cause of cell senescence. Spermatozoa are in particular susceptible to ROSinduced damage because they have only limited defence and repair mechanism. As it contains many polyunsaturated fatty acids, the sperm membrane is especially prone to peroxidation by ROS and can consequently become leaky. The condition of the sperm membrane can hence be used to assess sperm age. Sperm quality has frequently been measured as sperm viability even though this approach has several biological and technical pitfalls. I developed an osmotic sperm stress test to assess sperm quality and predict future sperm performance that circumvents several of these pitfalls. Further, using osmotic stress to challenge the sperm membrane and observing sperm viability in a longitudinal approach is probably more meaningful in predicting future sperm performance than sperm viability per se. An essential abiotic factor that affects sperm directly and indirectly during storage in males and females is temperature. Ectotherms that inhabit different climates like D. melanogaster can be expected to be locally adapted to temperatures, particularly in fitness-relevant reproductive traits. I assessed the joint and isolated effects of thermal adaptation, of rearing and of ambient temperature on sperm quality by measuring sperm osmotic stress resistance, ejaculate effects on the induction of egg-laying in females, male fertility as well as female fertility and sperm storage in two D. melanogaster strains from Zambia (warm-adapted) and two from Sweden (cold-adapted). I found complex G x E interactions on male and female reproductive traits. Sperm quality was generally higher in the cold-adapted strains and showed negative carry-over effects of hot-rearing, demonstrating the important role of male genotype and developmental temperature on sperm quality. In contrast, there were positive carry-over effects of hot-rearing on male fecundity and male and female fertilisation rate in the hot-adapted strains, supporting local adaptation to heat stress. To investigate direct effects of the female reproductive tract environment on stored sperm, I genetically manipulated female D. melanogaster with a spermathecalspecific GAL4 driver line and hoped to test proposed candidate genes associated with female sperm storage. My results suggested sperm storage defects in the driver line that may either be an unexpected side-effect of the insertion of the GAL4 driver into a spermathecal serine endopeptidase or of the genetic background of the driver line.:Chapter 1 General introduction 1 Sperm phenotype 1 Basic sperm morphology 2 Sperm ageing 3 Environmental effects on sperm 5 Male sperm storage 6 Female sperm storage (FSS) 8 Phase 1: Recruitment of sperm into storage 10 Phase 2: Sperm maintenance 11 Phase 3: Release of sperm from storage 16 References 18 Chapter 2 More pitfalls with sperm viability staining and a viability-based stress test to characterize sperm quality 29 Abstract 29 Author contributions 30 Introduction 31 Methods 33 Methods of sperm viability staining in ecology and evolution 33 Empirical study 33 Statistical analysis 38 Results 38 Methods of sperm viability staining in ecology and evolution 38 Sperm survival examined with cross-sectional vs. longitudinal sampling 43 Sperm viability in the bedbug 43 Sperm viability in the fruitfly 45 Discussion 47 SV heterogeneity 48 Protocol standardization and recommendations 49 Sperm viability vs. sperm quality 50 Sperm stratification 51 Conclusion 52 References 52 Chapter 3 Effects of temperature and thermal adaptation on sperm stored in male and female Drosophila melanogaster 56 Abstract 56 Introduction 57 Material and Methods 61 Fly populations and culture 61 Temperature treatments 62 Wing length 63 Quality of sperm stored in males 63 Male effects on female fertility 64 Female effects on sperm 64 Statistical analysis 66 Results 67 Wing length at 19° and 29°C 67 Sperm viability under osmotic stress 68 Male effects on female fertility 70 Female effects on stored sperm 73 Fertilisation rate 75 Sperm storage 77 Does the decrease in sperm predict female fecundity? 80 Discussion 82 Phenotypic plasticity vs. local adaptation 82 Sperm effects, seminal fluid effects and female effects on fertility 83 Supernumerary spermathecae 87 Conclusion 87 References 89 Chapter 4 Effect of spermathecal proteins on female fertility and sperm storage in Drosophila melanogaster 94 Abstract 94 Introduction 95 Material and Methods 99 Fly Stocks 99 UAS/GAL4 crosses and controls 101 General experimental procedure 103 Experimental fly strains 103 Parameters used to assess sperm storage capability 103 Mating procedure 104 Oviposition and progeny development 104 Part I. RNAi screen (Experiments 1 and 2) 109 Material and methods 109 Experiment 1: Preliminary RNAi screen 109 Experiment 2: RNAi screen 109 Results 110 Experiment 1: Preliminary RNAi screen 110 Experiment 2: RNAi screen 114 Part II: Spermathecal secretory function (Experiments 3 to 5) 121 Material and Methods 121 Experiment 3: Survey of fertility effects of the spermathecal secretory function 121 Experiment 4: Verifying experiment 1 122 Experiment 5: Verifying experiment 2 122 Results 122 Experiment 3: Survey of fertility effects of the spermathecal secretory function 122 Experiment 4: Verifying experiment 1 127 Experiment 5: Verifying experiment 2 128 Part III. Trpa1 and temperature effects 130 Material and Methods 130 Results 131 Sperm number and fertilisation rate 140 Discussion 151 Effect of knock-down of genes with putative role in sperm storage in SSC on fertility 151 Effect of impaired spermathecal secretory function on fertility 153 Effects of enhanced secretory function of the SSC on fertility and sperm storage 154 Wildtype variation in fertility (and sperm storage) with temperature 155 Conclusion 157 References 157 Chapter 5 General discussion 164 Measuring sperm quality in male and female storage organs 164 Environmental effects on sperm stored in males and females 166 Effect of the direct environment on sperm stored in females 168 Conclusion 169 References 170 Acknowledgements 175 Supplementary Material 176 Composition of corn/yeast food 176 Composition of yeast food 176 Chapter 2 176 Chapter 3 177 Full models 177 Survival and mating rate 179 Interaction plots males 181 Fertility of focal males 184 Sex ratio of the progeny of focal males 185 Female fertility 185 Chill coma recovery assay 187 Results 187 Chapter 4 189 Experiment 3 189 Experiment 6 189

Langjährige Forschungsarbeiten konnten die genetische, biochemische und physiologische Basis der Heterosis bis heute nicht klären. Das Promotionsprojekt ist Bestandteil eines längerfristigen Heterosisforschungsprojektes zur molekulargenetischen Charakterisierung der Ursachen von Heterosis. Ziel der Dissertation ist die Analyse von Chromosomenregionen bei der Maus, von denen ein Einfluß auf die Entstehung von Heterosis für Fruchtbarkeit ausgeht. Dabei wurde sowohl die Superdominanz- als auch die Dominanztheorie der Heterosis berücksichtigt. Es wurde eine reziproke Kreuzung der Inzuchtstämme C57BL/6J und Balb/cJ mit anschließendem F1-Interkross zur Erzeugung einer F2-Generation durchgeführt. Von den 948 weiblichen F2-Tieren sind Leistungsgruppen mit extrem hoher und niedriger Wurfgröße gebildet worden, um an diesen Tieren 56 Mikrosatelliten zu analysieren. Die Mikrosatelliten sind im Genom der Maus in einem durchschnittlichen Abstand von 32 cM lokalisiert. 12 von diesen Mikrosatelliten charakterisieren DNA-Loci mit Assoziationen zur Fruchtbarkeit. Entsprechend den Analysen nach der Superdominanztheorie der Heterosis konnte für sechs Mikrosatelliten eine signifikante Beziehung zwischen dem Heterozygotiegrad und der Heterosis für Wurfgröße nachgewiesen werden. Die Mikrosatelliten charakterisieren Regionen auf den Chromosomen 17 (18,2 - 22,3 cM), 18 (50 cM) und 19 (8 - 12 cM). Auf Chromosom 17 befinden sich in diesem Bereich die mit Fruchtbarkeit assoziierenden Gene Ped (Preimplantation embryonic development, 19,5 cM), Cyp21a1 (Cytochrome P450, 21, steroid 21 hydroxylase, 18,7 cM) und H2 (Histocompatibility-2, MHC, 23 cM). Nach dem Dominanzmodell zur Erklärung von Heterosis konnte für zwei Mikrosatelliten eine signifikante Beziehung zwischen dem Anteil Genotypen mit dominantem Leistungsallel und der Heterosis für Wurfgröße ermittelt werden. Die Mikrosatelliten sind auf Chromosom 5 (72 und 88 cM) lokalisiert. In diesen chromosomalen Regionen befinden sich die mit Fruchtbarkeit assoziierten DNA-Loci Pdgfa (Plateled derived growth faktor alpha, 77 cM) und Pmv12 (Polytropic murine leucemia virus-12, 88 cM). / Characterization of heterotic effects in litter size using DNA marker analyses in mice Long dated research could not explain the genetic, biochemical and physiological base of heterosis up to date. The dissertation project is a part of a long term heterosis research project concerning the molecular genetic characterization of the reasons of heterosis. The objective of the dissertation was to find out chromosomal regions of the mouse with a presumable influence on the rise of heterosis in fertility. Both the overdominance and the dominance theory of heterosis have been considered. A reciprocal cross of inbred strains C57BL/6J and Balb/cJ with following F1 intercross was accomplished to establish a F2 generation. From the 948 female F2 animals were formed performance groups with extreme high and low litter sizes to analyse 56 microsatellites on these animals. The microsatellites are located in an average distance of 32 cM in the mouse genome. Twelve of these microsatellites characterize DNA loci with associations to fertility. Corresponding to the analyses based on the overdominance theory of heterosis a significant correlation between the degree of heterozygosity and heterosis in litter size have been demonstrated for six microsatellites. The microsatellites characterize regions on the chromosomes 17 (18.2 - 22.3 cM), 18 (50 cM), and 19 (8 - 12 cM). The DNA loci Ped (Preimplantation embryonic development, 19,5 cM), Cyp21a1 (Cytochrome P450, 21, hydroxylase, 18,7 cM) and H2 (Histocompatibility-2, MHC, 23 cM) showing associations to fertility are located on chromosome 17 in these region. On the base of dominance theory as the reason of heterosis a significant relation between the portion of genotypes with dominant performance allel and heterosis in litter size have been found for two microsatellites. The microsatellites are located on chromosome 5 (72 and 88 cM). The DNA loci Pdgfa (Plateled derived growth factor alpha, 77 cM) and Pmv12 (Polytropic murine leucemia viruses 12, 88 cM) with known associations to fertility are located on these chromosomal regions.

Calif., Univ., Dep. of Economics, Diss.--Stanford, 2005. / Kopie, ersch. im Verl. UMI, Ann Arbor, Mich. - Enth. 3 Beitr.

No description available.

Tex., Univ. of Texas, Diss.--Austin, 2004. / Kopie, ersch. im Verl. UMI, Ann Arbor, Mich. - Enth. 3 Beitr.