Nashornspermien aus dem Eis

Neues aus der Forschung

Meldung vom 11.07.2018

Neues Kryoprotektivum erhöht Beweglichkeit der Spermien nach dem Auftauen


180716-0005_medium.jpg
 
Nashornbulle
Robert Hermes, Thomas B. Hildebrandt, Frank Göritz
Cryopreservation in rhinoceros – setting a new benchmark for sperm cryosurvival
PLOS ONE 2018
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200154


Durch eine neue Mixtur von Kryoprotektiva ist es Forschern vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) in Berlin gelungen die Motilität von tiefgefrorenen Nashornspermien nach dem Auftauen deutlich zu erhöhen. Dadurch steigen die Erfolgsaussichten der assistierten Reproduktion vieler vom Aussterben bedrohter Wildtierarten. Die Ergebnisse der Studie an drei Nashornarten werden heute in PLOS ONE publiziert.

Um die Anzahl der Nachkommen und deren genetische Vielfalt zu erhöhen, werden bedrohte Nashornarten weltweit in Erhaltungszuchtprogrammen gehalten und mit tiefgefrorenem Sperma künstlich befruchtet. Der Erfolg künstlicher Besamungen war bisher gering, nicht zuletzt weil die Qualität der Keimzellen nach dem Auftauen bislang eher mäßig war. „Die Motilität der Spermien nach dem Einfrieren und Auftauen lag Studien übergreifend meist bei maximal 50 Prozent. Eine für die Besamung schon grenzwertige Qualität“, sagt IZW-Wissenschaftler Robert Hermes, Hauptautor der Studie. Vor dem Einfrieren wird die Spermaprobe mit einer Pufferlösung und weiteren Zusätzen verdünnt. Entscheidend für den Erhalt der empfindlichen Zellen ist jedoch ein gutes „Frostschutzmittel“.

„Das Kryoprotektivum bettet sich in die Zellmembranen ein und sorgt dafür, dass der osmotische Austausch vom Zellinneren zum Zelläußeren während des Einfrierens besser funktioniert“, erklärt Hermes. Üblicherweise werden je nach Spezies der Spermaprobe deshalb 5 bis 7 % Glycerol zugesetzt. Hermes Team nahm ein zweites Kryoprotektivum – Methylformamid – dazu und variierte die jeweiligen Anteile. Mit einer Mischung von 1 % Glycerol und 4 % Methylformamid konnten sie die Spermienmotilität nach dem Auftauen von 50% auf durchschnittlich über 75% steigern. Erfolgreich getestet wurde diese Mixtur an Spermienproben dreier Nashornspezies – dem Spitzmaul-, Breitmaul- und dem Panzernashorn.

Als in den 1950er-Jahren entdeckt wurde, dass der Zuckeralkohol Glycerol als Frostschutzmittel für Zellen geeignet war, war dies quasi der Startschuss für die Kryokonservierung von Säugetierspermien. Heute wird bei der Besamung von Nutztieren der Verwendung von gefrorenen, in flüssigem Stickstoff (bei -196°C) gelagerten Spermien längst der Vorzug gegenüber frischen Spermien gegeben: Über 95 Prozent allen Rinderbullensamens beispielsweise werden weltweit vor der Verwendung zunächst tiefgefroren.

Trotz großer Erfahrung auf diesem Gebiet ist die Kryokonservierung von Spermien gefährdeter Wildtiere bis heute mit diversen Schwierigkeiten verbunden – vom Handling der Tiere bis hin zur Zellkonservierung. Nashornspermien wurden erstmals 1979 tiefgefroren. Weniger als zehn wissenschaftliche Publikationen gibt es bisher darüber – und nicht mal 70 Samenspenden von gerade mal 50 Tieren. Zum Vergleich: Allein 2016 gab es 17 entsprechende Publikationen zu Rinderbullen, für die Proben von 279 Tieren untersucht wurden.



„Wie dringend notwendig die Perfektionierung der assistierten Reproduktion ist, zeigt das Beispiel des Nördlichen Breitmalnashorns“, sagt Robert Hermes. Nachdem im Frühjahr 2018 der letzte Bulle starb, leben nur noch zwei, mittlerweile infertile Weibchen dieser Spezies. Um die Art zu erhalten – etwa, wie kürzlich ebenfalls vom IZW publiziert: durch Hybrid-Embryos, die von Nashornleihmüttern ausgetragen werden – sind langfristig kryokonservierte Spermien und auch Eizellen von hoher Qualität essenziell. „Weltweit gibt es von dieser unmittelbar vom Aussterben bedrohten Nashornunterart nur noch Keimzellreserven von vier Bullen in flüssigem Stickstoff. Zwei davon sind von schlechter Qualität und damit im Grunde schon unbrauchbar.“ Die Wirksamkeit der neuen Kombination von Kryoprotektiva haben die Forscher inzwischen auch an Spermien von Giraffen, Wölfen und Kulanen, einer Wildeselart, nachgewiesen. „Wir gehen deshalb davon aus, dass die Minderung des Anteils an zelltoxischem Glycerol bei der Tiefgefrierung von Wildtierspermien auch bei vielen anderen Wildtierarten erfolgreich sein wird.“


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw


News der letzten 7 Tage

www.biologie-seite.de 14 Meldungen

Meldung vom 17.05.2019

Echoortung von Fledermäusen - Exzellente Navigation mit wenig Information

LMU-Forscher widerlegen bisherige Annahmen über die Echoortung: Fledermäuse haben deutlich weniger räumlich ...

Meldung vom 17.05.2019

Neues Petersilien-Virus von Braunschweiger Forschern entdeckt space

Neues Petersilien-Virus kommt im Raum Braunschweig und anderen Teilen Deutschlands vor.

Meldung vom 16.05.2019

Bettgenosse gesucht: Wer war der erste Wirt der Bettwanzen

Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der kooperativen Leitung des TUD Biologen Prof. Klaus Rein ...

Meldung vom 15.05.2019

Schimpansen graben mit Werkzeugen nach Futter

Forschungsteam filmt im Zoo erstmals, wie die Menschenaffen vorgehen, um an vergrabene Leckereien zu kommen.

Meldung vom 15.05.2019

Übersatte Bakterien machen den Menschen krank

SFB 1182-Forschungsteam schlägt in einer neuen Hypothese vor, dass Entzündungskrankheiten durch ein Nahrungs ...

Meldung vom 15.05.2019

Große Fragen zur Rolle mikroskopischen Lebens für unsere Zukunft

Wie Mikroorganismen die dynamische Entwicklung unserer Erde beeinflussen.

Meldung vom 15.05.2019

Wälder tragen weniger zum Klimaschutz bei als vermutet

Eine Studie mit Beteiligung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL könnte ein Dämp ...

Meldung vom 15.05.2019

Ausgezirpt - Drastischer Biomasseverlust bei Zikaden in Deutschland

In der April- Ausgabe der vom Bundesamt für Naturschutz herausgegebenen Zeitschrift „Natur und Landschaft ...

Meldung vom 14.05.2019

Relaisstation im Gehirn steuert unsere Bewegungen

Die Relaisstation des Gehirns, die Substantia nigra, beherbergt verschiedene Arten von Nervenzellen und ist f ...

Meldung vom 14.05.2019

Archaeopteryx bekommt Gesellschaft

Forscher der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und Geologie (SNSB-BSPG) sowie der LMU München be ...

Meldung vom 14.05.2019

Geschlechtsreife Aale bauen ihre Knochen ab

Um zu ihren Fortpflanzungsgebieten zu gelangen, schwimmen Europäische Aale mehrere Tausend Kilometer auf die ...

Meldung vom 13.05.2019

Universität Stuttgart benennt neue Bärtierchen-Art: Milnesium inceptum entdeckt

Eine neue Bärtierchen-Art wurde von Dr. Ralph Schill vom Institut für Biomaterialien und biomolekulare Syste ...

Meldung vom 13.05.2019

Anglerinnen und Angler sorgen für Fischartenvielfalt im Baggersee

Forschende des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) haben zusammen mit Fischere ...

Meldung vom 09.05.2019

Wie Stammzellen ein Gehirn korrekter Größe und Zusammensetzung bauen

Im Laufe der Gehirnentwicklung erzeugen Stammzellen unterschiedliche Typen von Neuronen zu unterschiedlichen Z ...


03.05.2019
Eine Frage der Zeit
24.04.2019
Kraftwerk ohne DNA

06.03.2019
Bindung mit Folgen
16.01.2019
Plötzlich gealtert

19.12.2018
Baum der Schrecken
07.11.2018
Plastik im Fisch
28.09.2018
Gestresste Pflanzen

13.08.2018
Wie Vögel lernen

15.06.2018
Primaten in Gefahr
24.05.2018
Störche im Aufwind
16.07.2018
Kenne Deinen Fisch!
16.07.2018
Leben ohne Altern
16.07.2018
Lebensraum Käse
16.07.2018
Domino im Urwald
16.07.2018
Trend-Hobby Imker
16.07.2018
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung