Genetikai gyorsítósáv – mikor indokolt az inszeminálás helyett embrióátültetést választani?

A környezeti hőmérséklet emelkedése nyári időszakban egyre fontosabb kérdés az állattenyésztésben is. A hőstressz olyan környezeti hatásként határozható meg, ami az állat testhőmérsékletét a fajra jellemző állandó hőmérséklet fölé emeli (Hansen, 2009).

A hőstressz a szarvasmarha szaporodásbiológiájára is jelentős negatív hatással van. Már az 1990-es években többen beszámoltak arról, hogy nyári időszakban a mesterségesen termékenyített tejelő állományokban a vemhesülési százalék jelentősen csökken (De Rensis, 2017). Ennek fő oka a hőstressz miatt megemelkedett testhőmérséklet, ami káros következményekkel jár a tejelő tehenek reprodukciós képességeire, a petefészekben a tüszőnövekedésre, a petesejtek minőségére, az ivarzási viselkedésre, a méhben pedig az embrió egészségére (Sakatani, 2017) gyakorol negatív hatást. Balogh és mtsai. (2012) vizsgálataikban Magyarországon a nyári időszakban (május–augusztus) a Provsynch-kezelést követő vemhesülési százalék 8,7% és 48,9% között változott, míg télen (októbertől januárig) ez az arány lényegesen jobb: 38,9% és 65,4% közötti. A hőstressz okozta meddőség a hímivarban a téli időszakban gyűjtött és fagyasztott sperma felhasználásával kiküszöbölhető. A nőivarban azonban ennek a kérdésnek a kezelése jóval bonyolultabb (Hansen és mtsai., 2001).

Korábban Ealy és mtsai. (1993) igazolták, hogy a szarvasmarha embrió fejlődése során ellenállóbbá válik a hőstresszel szemben, és sikeresen átültethető olyan recipiens tehenekbe, amelyeknél nem tapasztaltak ivarzást (Al-Katanani és mtsai., 2002). Ezt követően bizonyítást nyert, hogy az embrió jól tolerálja a megnövekedett környezeti hőmérsékletet, ami képessé teszi a nagyobb ellenállásra a jövőbeli hőstressz hatásával szemben (Hansen, 2009). A programozott mesterséges termékenyítéssel összehasonlítva a friss, in vitro embriók beültetésével javítható a vemhesülési százalék hőstresszes időszakban (Al-Katanani és mtsai., 2002), különösen a nagy termelésű állatok esetében, amelyek már eleve nehezebben termékenyíthetők, és rosszabbak a fertilitási mutatóik is (Demétrio és mtsai., 2007).

A szarvasmarha testhőmérsékletének monitorozására számos új és régi technológia használható, mint például a bendőkapszulák, a fülbe vagy a tőgybe ültetett hőérzékelők, a fejőberendezések érzékelői, az infravörös termográfia, valamint a rektális és vaginális hőmérők.

A rektális hőmérséklet a legelterjedtebb mintavételi módszer a testhőmérséklet mérésére, köszönhetően egyszerűségének és a digitális hőmérők alacsony költségének. Megjegyzik azonban, hogy a mérés pontossága a kezelőtől és a hőmérő mérési mélységétől jelentősen függ (Suthar és mtsai., 2013).

Blasztocita stádiumban lévő embriók – Fotó: Húth Balázs

Kou és mtsai. (2017) újabban azt állapították meg, hogy a rektális hőmérséklet szorosan összefügg a szarvasmarha testfelületének teljesen automatizált módon mért hőmérsékletével, és mindkét paramétert szignifikánsan befolyásolja az évszak. A fentiek okán vizsgálataink célkitűzése annak megállapítása volt, hogy az in vivo asszisztált reprodukciós technikák (mesterséges termékenyítés, embrióátültetés) milyen eredményességgel alkalmazhatók a hőstresszes időszakban, illetve milyen preventív tartás-technológiai és takarmányozási megoldásokkal enyhíthető a hőstressz produkciós és reprodukciós tulajdonságokra gyakorolt negatív hatása.

Anyag és módszer

A kísérleti állatok és elhelyezésük

A vizsgálatokat a Hódagro Zrt. tehenészeti telepén végeztük. A vizsgálatokban augusztus és szeptember hónapokban 10-10 embriót ültettünk be a szaporodásbiológiai program alapján előkészített holstein-fríz recipiens egyedekbe. Mesterséges termékenyítést augusztus hónapban 128, míg szeptember hónapban 109 egyszer és többször ellett holstein-fríz tehénen végeztünk.Az állatokat az istálló tömb 4. és 5. termelési egységében helyeztük el. Az istállóban szalmázást alkalmaztunk, napi trágyakitolással. Az állatok hűtését hosszanti irányban felszerelt DeLaval ventilátorok biztosították, mindkét tehéncsoport esetében azonos módon. Az állomány fejése, a fejőházba történő felhajtást követően naponta 3 alkalommal történt DeLaval fejéstechnológiával.

Szaporodásbiológiai program és vemhességvizsgálat

A telepeken ultrahangos szaporodásbiológiai menedzsmentet követtük (Easy-Scan 4; BCF; IBEX Go). A dupla-Ovsynch szinkronizációs protokollt a laktáció 41–50. napja között alkalmaztuk, melynek során meghatározott időközönként, összesen 4 alkalommal kaptak az állatok GnRH-t (75 µg gonadorelin injekció intramuszkulárisan, Ceva) és kétszer PGF2α-t (500 µg kloprosztenol injekció intramuszkulárisan, MSD Animal Health). Az utolsó GnRH-t az időzített mesterséges termékenyítéssel egyidőben kapták az állatok. Az erre nem megfelelően reagáló anösztruszos teheneknél progeszteron kiegészítést alkalmaztunk (1,38 g progeszteron-implantátum, Zoetis).

Az ivarzás detektálása üszőknél megfigyeléssel, míg a teheneknél aktivitásmérő segítségével történt, az ivarzó állatokat külön válogattuk és termékenyítettük.Az embrióátültetésnél a recipiensek előkészítése sárgatest-fázisban adott egyszeri prosztaglandinnal (500 µg kloprosztenol intramuszkuláris injekció, MSD Animal Health) történt. Az álló ivarzás időpontját MontaPlus^® matricával és vizuálisan észleltük, majd az adatokat számítógépen rögzítettük. Minden esetben fagyasztott embriók beültetése történt, 0,25-ös műszalmába töltve, direkt transzferes eljárással. Az embriókat 7 nappal az ivarzás után, ultrahangos és manuális sárgatest-kontrollt követően, a sárgatestnek megfelelően ipszilaterálisan ültettük be a recipiensekbe. A vemhesség diagnosztizálása a reprodukciós technika alkalmazását követő 28. és 30. napon rektális módon, 5-7 MHz-es frekvencián lineáris fejjel végzett ultrahangos vizsgálattal történt (Easy-Scan 4; BCF; IBEX Go), illetve a vemhesnek diagnosztizált állatok ismételt vizsgálatát a 60. napon rektális módon ellenőriztük.

Statisztikai analízis

A hónap, a módszer (mesterséges termékenyítés, embrióátültetés) / állatcsoportok (üsző, tehenek) hatását a rektális hőmérsékletre GLM teszttel végeztük el a SAS program használatával (9.4 verzió, SAS Institute, Inc., Cary, NC), ugyanakkor a vemhesülési százalékra gyakorolt hatást logisztikus regresszióval elemeztük. A szignifikancia szint $P < 0,05$ volt.

Eredmények és értékelésük

Számos országban, köztük Magyarországon is megfigyelhető a modern tejelő szarvasmarhák termékenységének csökkenése az elmúlt 30 évben (Szenci és mtsai, 2019). Először Ulberg és Burfening (1967) számolt be arról, hogy minden 1 °C-os testhőmérséklet-növekedés mintegy 25%-kal csökkenti a vemhesülési százalékot.

Vizsgálataink eredményeit az 1. táblázatban foglaltuk össze. Adataink szerint – a vizsgált periódusban – a vemhesülési százalék szignifikánsan alacsonyabb volt a mesterségesen termékenyített teheneknél (18,7%), szemben az embrióátültetés 35,0%-os eredményével. Szeptember hónapban a két termékenyítési eljárás közötti különbség 30% volt.

Széles körben ismert, hogy a hőstressz hatással van a szarvasmarha testhőmérsékletére (Hahn, 1999; Kadzeree és mtsai, 2002), és ez a válaszreakció előbb jelentkezik, mint a takarmányfelvétel csökkenése. A rektális hőmérséklet, mint élettani paraméter felhasználható a komfortzóna és a környezeti hőmérséklethez történő alkalmazkodás jellemzésére (Hemsworth és mtsai, 1995).

A vizsgálatok eredményei egyértelműen igazolják, hogy a nyári hőstressz jelentős mértékben rontja a tejelő szarvasmarhák szaporodásbiológiai teljesítményét, különösen a mesterséges termékenyítés (AI) eredményességét. A kapott vemhesülési arányok alapján az embrióátültetés (ET) szignifikánsan kedvezőbb eredményeket biztosított a vizsgált időszakban, ami összhangban áll a szakirodalmi megállapításokkal is.

A hőstressz hatására emelkedő testhőmérséklet ugyanis közvetlenül befolyásolja a petesejt minőségét, az embrió korai fejlődését és a méh környezetét, ami a mesterséges termékenyítés esetében fokozott embrióelhaláshoz vezethet. Ezzel szemben az embrióátültetés során már fejlettebb, a hőstresszel szemben ellenállóbb embrió kerül a recipiens állatba, ami magyarázza a jobb vemhesülési eredményeket.

Fontos továbbá, hogy a teheneknek időre van szükségük a magas hőmérséklethez való alkalmazkodáshoz, ami a szezonális termékenységi mutatók alakulásában is tükröződik. Ez a késleltetett adaptáció indokolja a reprodukciós stratégiák szezonális újragondolását. Az eredmények alapján az embrióátültetés stratégiai eszközzé válhat a tejelő szarvasmarha-állományok reprodukciós teljesítményének fenntartásában és javításában a hőstresszes időszakokban. A jövőben a precíziós állattenyésztési technológiák és a szaporítási technológiák integrált alkalmazása jelentheti a leghatékonyabb megoldást a klimatikus kihívások kezelésére.

Összegezve az eredményeket megállapítható, hogy a tehenek a magas metabolikus hőtermelésük miatt nehezen viselik a hirtelen jött kánikulát. A vemhesülési eredmények szerint egy hónapra van szükségük az alkalmazkodásra. Egy közelmúltban publikált magyar tanulmányban (Novotni-Dankó és mtsai, 2017) adatainkkal megegyezően szintén azt tapasztalták, hogy a tehenek vemhesülési százaléka májustól kezd romlani, majd július, augusztus és szeptember hónapban a legrosszabbak az eredmények.

Fontosabb következtetések és gyakorlati javaslatok

Vizsgálataink szerint az embrióátültetés alkalmazása a hőstresszes időszakban, a nyári hónapokban – elsődlegesen július és szeptember között – fokozottan indokolt. Ekkor érdemes az embrióátültetést preferálni a mesterséges termékenyítéssel szemben, különösen a nagy termelésű állományokban. A hőstressz-monitorozás bevezetése, valamint az automatizált szenzoros rendszerek alkalmazása segíthet a kritikus időszakok pontos azonosításában, és lehetővé teszi a beavatkozások időzítésének optimalizálását. A környezeti menedzsment fejlesztése során a ventilátoros hűtés mellett javasolt további, ezt kiegészítő technológiák alkalmazása (párásítás, árnyékolás, intenzívebb légmozgatás), amelyek csökkenthetik a hőstressz mértékét és javíthatják a reprodukciós eredményeket. Az embrióátültetés nemcsak a vemhesülési arány javítására alkalmas, hanem lehetőséget biztosít a genetikai előrehaladás fokozására, valamint a nagy genetikai értékű tehéncsaládok kialakítására.

A telepi adatok (termelés, hőmérséklet, vemhesülési arányok) folyamatos elemzésével egyedi, állományspecifikus döntési modellek alakíthatók ki a két termékenyítési eljárás alkalmazásáról, hatékonyan támogatva a mindenkori szakszerű döntéshozatalt.

A kutatás a 2020-1.1.2-PIACI-KFI-2020-00142 számú projekt keretében valósult meg.

Húth Balázs ¹
Szabó Lajos ²
Vas Zoltán ²
Sudár Gergő ¹
Tossenberger János ¹

¹Széchenyi István Egyetem, Albert Kázmér Mosonmagyaróvári Kar
²Hódagro Zrt.

A Takarmányozás 4.0 Agroinform TechMagot megnyithatod ide kattintva, vagy lapozd végig itt: 

A korábbi TechMag lapszámokat elolvashatod a Magazin rovatban.