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Keller, Ellen Kathrin (2003): Fortpflanzungsphysiologie und assistierte Reproduktion beim Haushund (Canis familiaris) - eine Literaturstudie. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

The aim of this work was the evaluation of literature about physiology of reproduction, assisted reproduction technologies and associated biotechniques in domestic dogs (Canis familiaris). In the bitch preovulatory follicular luteinization results in exposure of oocytes to increasing concentrations of progesterone 1-2 days prior to ovulation. Ovulation occurs approximately two days after the LH-peak. The bitch ovulates primary oocytes with intact germinal vesicle, which requires 2-5 days for the completion of the meiotic divisions within the oviduct. Artificial insemination (AI) in bitch can be performed either intravaginally or intrauterinely with fresh, chilled or frozen-thawed spermatozoa. Intrauterine insemination (IUI) may be carried out surgically by laparotomy or laparoscopy or non-surgically using transcervical cathetherization. In the bitch, IUI results in a high whelping rate and litter size comparable to those after natural mating. Cryopreservation of dog semen has been successfully accomplished and a variety of extenders, freezing and thawing protocols have been published. AI with cryopreserved semen generally yields lower pregnancy rates if intravaginal deposition of semen is used. A reliable method for synchronization and induction of a fertile oestrus cycle as well as superovulation by hormone treatment are not available. Canine oocytes may resume meiosis spontaneously in vitro, although at a much lower efficiency than in most other domestic species. In vitro maturation (IVM) of oocytes results in 20 to 70 % oocytes entering germinal vesicle breakdown (GVBD). Only 10 to 40 % oocytes progress to metaphase I to II. It has been shown, that cumulus morphology, stage of estrous cycle, oocyte size, cumulus-oocyte communication through gap junctions, age of oocyte donors, and serum supplementation of the culture medium influence the efficiency of IVM. Dog oocytes cultured within advanced preantral and early antral follicles in vitro are competent to resume meiosis and mature to the metaphase stage. The developmental potential of these oocytes was comparable to isolated cumulus oocyte complexes. The optimal culture conditions required for induction of capacitation and acrosomal exocytosis of canine sperm are yet to be established. Dog spermatozoa are able to penetrate the zona pellucida and the vitellus of homologous oocytes irrespective of the oocyte maturation stage. The developmental potential of fertilized dog oocytes in vitro is very low. Only one case of development to the blastocyst stage after in vitro fertilization (IVF) has been reported. The surgical transfer of ex vivo collected dog embryos resulted in birth of live puppys although the success rates were low. Up to date no reports of production of live pups after IVF from in vivo or in vitro matured dog oocytes exists. In one study three conceptuses were identified by ultrasonography twenty days after transfer of in vitro fertilised oocytes but no further development could be observed. Reliable protocols for cryopreservation of dog embryos have yet to be developed. Until recently, there has been limited interest in assisted reproduction techniques in the dogs. The rising significance of dogs as companion animals as well as interest in comparative aspects with wild-life canides will stimulate research in the fields of in vitro production of embryos, cryopreservation and embryo transfer of embryos.

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war die kritische Sichtung und Zusammenstellung der Literatur ?xFC;ber Fortpflanzungsphysiologie, assistierte Reproduktion und damit assoziierten Biotechniken beim Haushund (Canis familiaris). Bei der H?xFC;ndin kommt es zur pr?xE4;ovulatorischen Follikelluteinisierung. Dadurch werden die Eizellen bereits ein bis zwei Tage vor der Ovulation steigenden Progesteronkonzentrationen ausgesetzt. Die Ovulation erfolgt etwa zwei Tage nach dem LH-Gipfel. Beim Hund kommt es zur Ovulation prim?xE4;rer Oozyten mit intaktem Germinalvesikel, die f?xFC;r die Vollendung der meiotischen Reifung zwei bis f?xFC;nf Tage ben?xF6;tigen. Die artifizielle Insemination (AI) kann bei der H?xFC;ndin intravaginal oder intrauterin mit frischem, gek?xFC;hltem oder gefroren-aufgetautem Sperma erfolgen. Die intrauterine Insemination (IUI) kann chirurgisch mittels Laparotomie oder Laparoskopie vorgenommen werden oder nicht-chirurgisch durch transzervikale Katheterisierung erfolgen. Nach IUI von H?xFC;ndinnen sind Geburtsraten und Wurfgr?xF6;?xDF;en hoch und nahe an denen nach nat?xFC;rlicher Anpaarung. Die Kryokonservierung von Hundesperma wurde erfolgreich durchgef?xFC;hrt und eine Vielfalt von Verd?xFC;nnern, Einfrier- und Auftau-Protokollen wurde publiziert. Bei der AI mit kryokonserviertem Sperma sind die Tr?xE4;chtigkeitsraten nach intravaginaler Deponierung des Spermas deutlich geringer als bei intrauteriner Besamung. Die erfolgreiche Induktion eines fertilen Oestrus, die Zyklussynchronisation und die Superovulation durch Hormonbehandlung sind beim Hund bislang nur in Ans?xE4;tzen untersucht. Canine Eizellen sind in der Lage, in vitro spontan die Meiose wieder aufzunehmen, die Reifungsrate ist aber wesentlich geringer als bei den Oozyten anderer Haustiere. Bei der In-vitro-Reifung (IVM) von Hundeeizellen kommt es in Abh?xE4;ngigkeit vom Kultursystem bei ca. 20 bis 70 % der Eizellen zum Abbau des Germinalvesikels (GVBD) aber nur ca. 10 bis 40 % der Oozyten reiften bis zur Metaphase I bis II. Kumulusmorphologie, Zyklusstadium, Oozytengr?xF6;?xDF;e, die Kommunikation zwischen Eizelle und Kumuluszellen ?xFC;ber Gap Junktions, das Alter der Donorh?xFC;ndin und die Anwesenheit von Serum im Kulturmediums haben Einfluss auf die Effizienz der IVM. Es wurde gezeigt, dass Hundeizellen, die in pr?xE4;antralen oder fr?xFC;hen antralen Follikeln in vitro kultiviert werden, bis zur Metaphase zu reifen k?xF6;nnen. Das Entwicklungspotential dieser Eizellen war vergleichbar mit dem von isolierten Kumulus-Oozyten-Komplexen. Die optimalen Kulturbedingungen, die zur Induktion der Kapazitation und der akrosomalen Exozytose bei Canidenspermien erforderlich sind, sind noch nicht bekannt. Hundespermien sind in der Lage, die Zona pellucida und den Vitellus von homologen Eizellen unabh?xE4;ngig von deren Entwicklungsstadium zu penetrieren. Das Entwicklungspotential fertilisierter Hundeoozyten in vitro ist gering und verl?xE4;uft nur bis zu einem fr?xFC;hen Embryonenstadium. Nur in einem Fall wurde nach der IVF ?xFC;ber die Entwicklung einer Blastozyste berichtet. Nach dem chirurgischen Transfer von ex vivo gewonnenen Hundeembryonen kam es zur Geburt lebender Welpen, die Erfolgsrate war allerdings gering. Derzeit existieren keine Berichte ?xFC;ber die Produktion lebender Welpen nach IVF aus in vivo oder in vitro gereiften Hundeoozyten. In einer Studie wurden 20 Tage nach dem Transfer in vitro fertilisierter Hundeeizellen im Rahmen der ultrasonographischen Untersuchung drei Fruchtanlagen identifiziert, es kam aber nicht zur erfolgreichen Tr?xE4;chtigkeit. Die Entwicklung zuverl?xE4;ssiger Methoden zur Kryokonservierung von Embryonen steht beim Hund noch aus. Die bisherige Forschung auf dem Gebiet der assistierten Reproduktion beim Hund wurde nur punktuell vorangetrieben. Wegen der zunehmenden Bedeutung von Hunden als Begleittier, aber auch wegen des Modellcharakters f?xFC;r Wildcaniden ist in der Zukunft damit zu rechnen, dass das Interesse an der Entwicklung zuverl?xE4;ssiger Methoden zur In-vitro-Produktion von Embryonen, deren Kryokonservierung und dem Transfer von Embryonen zunimmt.