Untersuchungen zur Follikeldynamik, zum Ovulationsverhalten und zur Steuerung des Ovulationszeitpunktes nach Anwendung von Progesteron und PGF2α bei Rindern

Abstract

In dieser Arbeit sollten die biologischen Vorgänge während und nach einer Progesteron- und PGF2α-Behandlung mit oder ohne Östradiolkapsel in Abhängigkeit vom Zyklusstadium zu Beginn der Behandlung untersucht werden. Dabei wurden die Follikelentwicklung, die Steroidhormonkonzentrationen und die zeitlichen Zusammenhänge von der Entnahme bis zum Auftreten des LH-Peaks bzw. bis zur Ovulation berücksichtigt. Im Folgenden sollte geprüft werden, ob eine erfolgreiche Ovulationssynchronisation im Hinblick auf eine einmalig terminorientierte Besamung möglich ist. In den Versuchsabschnitten I (Gruppe 1 – 3) und II (Gruppe 4 – 6) wurden je Gruppe 6 Jungrinder der Rasse Fleckvieh, beginnend an den Zyklustagen 3/4, 11/12 oder 17/18 mit einer PRID-Spirale für neun Tage behandelt. Bei Entnahme der Spirale wurde ein PGF2α–Analogon verabreicht. Im Versuchsabschnitt II wurde anstelle der ursprünglichen PRID- Spirale PRIDα verwendet. Während der Behandlung erfolgten Blutentnahmen zur Bestimmung der P4-Konzentration, nach der Entnahme zur Bestimmung der P4- und E2- Konzentration. Zur Ovardiagnostik wurden transrektale Ultraschalluntersuchungen durchgeführt. Die Blutentnahmen zur Bestimmung des LH-Peaks erfolgten ab 40 h nach Entnahme der Spiralen im 2 h-Intervall bis zur Ovulationsfestestellung. Die Untersuchungen zur Ovulationsdiagnostik begannen 66 h nach Entnahme der Spiralen und wurden im 6 h - Intervall bis zur Ovulationsfeststellung durchgeführt. Sieben Tage nach dem Östrus wurde eine Blutprobe zur Bestimmung der P4-Konzentration entnommen. Im Versuchsabschnitt III wurden 18 Jungrinder unabhängig vom Zyklusstadium mit PRIDα und einem PGF2α-Analogon behandelt und erhielten 50 h nach Entnahme der Spirale eine GnRH-Injektion. Weitere 13 h danach erfolgte die Künstliche Besamung. Proben zur Bestimmung der P4-Konzentrationen wurden wie in Abschnitt I und II entnommen. Probenentnahmen zur Bestimmung der LH-Konzentrationen begannen 40 h nach Entnahme der Spiralen bis 2 h nach der GnRH-Applikation. Die Ovulationsdiagnostik begann 72 h nach Entnahme der Spiralen bis zur Ovulationsfeststellung. Der Befruchtungserfolg wurde an Tag 7 des Zyklus durch eine Spülung des ipsilateralen Uterushorns kontrolliert. Die Östrusraten unterschieden sich zwischen den Behandlungen nicht (83,3 % für PRID, 88,8 % für PRIDα). Die Anzahl von Follikeln >10 mm war bei Einsetzen der Spirale für Tiere der Gruppe 1 niedriger als bei Tieren der Gruppe 2 und 3. In den Gruppen 4 bis 6 wurde zu Behandlungsbeginn kein Unterschied festgestellt. Tiere der Gruppe 1 hatten am Tag 4 eine signifikant geringere Anzahl Follikel >10 mm als am Tag 7 und 10, in Gruppe 2 war diese am Tag 7 signifikant geringer als am Tag 10. In Gruppe 5 war die Follikelzahl am Tag 7 signifikant höher als am Tag 1. Ein Vergleich der Follikelzahlen >10 mm zwischen den Behandlungsvarianten zeigte, dass in der Gruppe 1 an den Tagen 4 und 7 eine signifikant geringere Follikelzahl als in der Gruppe 4 vorhanden war, in der Gruppe 2 am Tag 7 eine geringere Anzahl als in Gruppe 5 vorhanden war. Am Ende der Behandlung wiesen alle Tiere unabhängig vom Zyklusstadium zu Behandlungsbeginn und unabhängig von einer Östradiolbehandlung einen oder mehrere Follikel >10 mm auf. Die P4-Konzentrationen bei Einsetzen der Spirale wurden signifikant vom Zyklustag zu Beginn der Behandlung beeinflusst. Tiere der Gruppe 2 hatten signifikant höhere Konzentrationen als Tiere der Gruppe 1 und 3, Tiere der Gruppe 5 signifikant höhere Konzentrationen als Jungrinder in Gruppe 4. Tiere der Gruppe 2 hatten während der Behandlung höhere P4-Konzentrationen als Tiere der Gruppen 1 und 3. Am Ende der Behandlung waren die P4-Konzentrationen der Tiere in Gruppe 1 höher als in den Gruppen 2 und 3. In Abhängigkeit von der Behandlungsvariante wurden am Tag 10 für Tiere der Gruppe 1 höhere P4-Konzentrationen als in Gruppe 4 ermittelt. Nach Entnahme der Spiralen wurden in allen Gruppen unabhängig von der Behandlung und vom Zyklusstadium zu Behandlungsbeginn P4-Konzentrationen <1,0 ng/ml erreicht. Für den siebten Tag nach der Behandlung wurde in allen Gruppen ein Anstieg der P4-Konzentrationen nachgewiesen. Die E2-Konzentrationen deuten in allen Gruppen nach beiden Behandlungsverfahren auf eine bestehende Brunst nach Behandlungsende hin. Die E2-Konzentrationen in Gruppe 6 waren signifikant höher als in Gruppe 3. Die Mittelwerte für das Intervall Entnahme der Spiralen bis LH-Peak lagen für die Gruppen 1 bis 6 zwischen 50,6 h und 61,0 h, die Konfidenzintervalle zwischen 39 h und 72 h. Für das Intervall Entnahme der Spiralen bis Ovulation wurden Mittelwerte zwischen 74,0 h und 82,5 h festgestellt. Die Konfidenzintervalle lagen zwischen 64 h und 93 h. Das Intervall LH-Peak bis Ovulation war in den Gruppen 1 bis 6 mit Mittelwerten zwischen 23 h bis 25 h sehr konstant. Im Versuchsabschnitt III betrug das mittlere Intervall von der Entnahme der Spiralen bis zum LH-Peak nach Ovulationsinduktion 53,0 h, mit einem Konfidenzintervall von 52,4 h bis 53,6 h. Das mittlere Intervall bis zur Ovulation betrug 77,7 h mit einem Konfidenzintervall von 75,2 h bis 80,0 h. Eine Besamung 13 h nach Ovulationsinduktion ergab nach Uterusspülung zur Embryonengewinnung eine Befruchtungsrate von 91 %.

The aim of this study was to evaluate the influence of the estrous cycle stage at the beginning of treatment with a progesterone releasing intravaginally device (PRID), with and without estradiol (PRIDα), and PGF2α. To determine the effect of the treatment, different parameters were evaluated including follicle growth and serum steroid concentrations. In addition, the intervalls between insert removal and LH-surge and insert removal and ovulation were measured. Finally, the efficacy of this treatment regime was evaluated in view of synchrony of ovulations and a successful single fixed-timed insemination. In experiment I six Fleckvieh heifers per group were treated with the PRID insert on day ¾ (group 1), day 11/12 (group 2) or day 17/18 (group 3) of the cycle. After 9 days the PRID was removed and PGF2α was administered. In experiment II heifers were used as in experiment I (group 4 – 6), but the PRID was used without the estradiol capsule (PRIDα). In all groups blood samples were taken at the beginning, during and after the treatment to assess the serum progesterone concentrations. After this treatment the blood estradiol concentrations were determined. Ultrasonography was used for ovary diagnostic on day 1, 4, 7 and 10 of the experiment to determine the presence or absence of follicles and corpora lutea. In order to detect the LH-surge, serum samples were taken in all groups every two hours starting 40 h after insert removal until the diagnosis of ovulation could be reached via ultrasonography, which was carried out every six hours starting 66 h after insert removal. Seven days following the estrous a blood sample to assess progesterone levels was taken. In experiment III eightteen heifers were treated irrespectively of their stage of cycle with PRIDα and PGF2α. 50 h after removal of PRIDα, GnRH was injected intramuscularly and after 13 h artificial insemination was performed. Blood samples to assess progesterone levels were taken as in experiment I and II. In order to detect the LH-surge serum samples were taken 40 h after removal of the PRIDα until two hours after the GnRH-application. Ovary ultrasonography was performed 72 h after insert removal to determine the onset of ovulation. The succes of conception was tested by flushing the ipsilateral uterus horn on day seven of the cycle. There was no significant difference between the number of succesfully induced estrous in experiment I (83.3 % PRID) and experiment II (88.8 % PRIDα). The numbers of follicles >10 mm at the start of treatment were smaller for heifers in group 1 compared with heifers in group 2 or 3. There was no difference regarding the numbers of follicles >10 mm between groups 4 – 6. At day four of the treatment heifers in group 1 had a significant smaller number of follicles >10 mm than at day 7 and 10. In group 2, the number of follicles >10 mm were smaller on day 7 compared to day 10. In group 5, the number of follicles was significant higher on day 7 than on day 1. The comparison of the number of follicles >10 mm between the treatments with PRID or PRIDα showed fewer follicles on day 4 and 7 in group 1 compared to group 4. On day 7, there were fewer follicles in group 2 than in group 5. At the end of the treatment with PRIDα, every heifer showed one or more follicles >10 mm regardless of the stage of cycle at treatment begin and regardless of using estradiol or not. The progesterone (P4) concentrations, measured at the time of insert of the device were affected by the day of cycle when treatment was started. Heifers in group 2 had significantly higher concentrations of P4 than heifers in group 1 and 3, heifers in group 5 had significantly higher concentrations of P4 than heifers in group 4. Heifers in group 2 had higher concentrations of P4 during the treatment than heifers in group 1 and 3. At the end of the treatment the P4-concentrations were higher for group 1 than compared with group 2 and 3. Comparing PRID devices with or without estradiol, heifers in group 1 had higher P4-concentrations compared to heifers in group 4. After removal of the devices, the P4-concentrations were < 1 ng/ml regardless of the stage of the cycle at treatment begin and regardless of using estradiol or not. Seven days after the treatment with PRID/ PRIDα and PGF2α the P4-concentrations started to rise in every group. The concentrations of estradiol after the treatment with PRID/ PRIDα and PGF2α confirmed the occurrence of estrous in all groups. The concentrations of estradiol in group 6 were higher compared to group 3. The mean time intervalls between removal of the device and the LH-surge were between 50.6 h and 61.0 h for the six groups (Range 39 to 72 hours). The mean time intervals between removal and ovulation were between 74.0 h and 82.5 h (Range 64 to 93 hours). The time intervall between LH-Peak and ovulation was similar in all the groups (mean 23 h to 25 h). In experiment III the mean value between the intervall removal of the device and the LH-Peak was 53.0 hours (Range 52.4 - 53.6 hours) following induction of the ovulation. The mean time intervall between the removal and ovulation was 77.7 hours (Range 75.2 - 80.0 hours). Timed artificial insemination performed 13 h following the induction of ovulation with GnRH resulted in a conception rate of 91 %.