Ejakulatgewinnung und Ejakulatanalyse bei Krallenaffen (Callitrichidae; Platyrrhini; Primates)

Abstract

Die Verfügbarkeit ausreichender Mengen von Spermatozoen guter Qualität ist ein Faktor, der die reproduktionsbiologische Forschung sowie die Entwicklung assistierender Reproduktionstechniken bei Primaten stark einschränkt. Als Routinemethode bei Primaten gilt die Elektroejakulation unter Verwendung von Rektalsonden (rectal probe electroejaculation, RPE). Insbesondere bei den größeren Altweltaffen ist die RPE oft angewendet worden. Aufgrund ihrer geringen Körpergröße ist die RPE bei den kleinen Spezies südamerikanischer Krallenaffen schwierig durchzuführen. Bislang gibt es kaum Untersuchungen zur Anwendung der RPE bei Krallenaffen und Studien, die durchgeführt wurden, sind auf Callithrix jacchus beschränkt. Die Erfolgsquoten waren dabei jedoch sehr unterschiedlich. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Methoden der RPE bei Krallenaffen untersucht. Bei drei Vertretern, Callithrix jacchus, Saguinus fuscicollis und Saguinus oedipus, wurden verschiedene Optionen bezüglich Narkose, Rektalsondengeometrie und elektrischer Stimulation geprüft. Es konnte eine sichere und zuverlässige Methode der RPE für Krallenaffen etabliert werden. Zum ersten Mal wird damit eine erfolgreiche Methode der RPE bei Vertretern der Gattung Saguinus beschrieben. Für alle drei Spezies wurden darüber hinaus spermatologische Basisdaten ermittelt sowie kinematische Parameter mittels CASA (computer assisted sperm analysis) untersucht. Alle drei Spezies zeichnen sich durch ein extrem kleines Ejakulatvolumen aus. Die dadurch bedingte geringe Anzahl Spermatozoen pro Ejakulat schränken die Nutzbarkeit der Ejakulate stark ein. Eine vielversprechende Alternative zur RPE ist die Stimulation des Penis durch Vibration (penile vibratory stimulation, PVS). PVS wurde bislang erfolgreich zur Ejakulatgewinnung von Totenkopfaffen angewendet. Bei einer ersten Anwendung der PVS bei C. jacchus konnte allerdings nur eine niedrige Erfolgsquote erzielt werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein verbessertes Protokoll für die PVS bei C. jacchus. Es wurde eine Erfolgsrate von fast 90 % erreicht. Darüber hinaus waren Ejakulate, die mittels PVS gewonnen wurden, im Vergleich zu RPE-Ejakulaten von besserer Qualität. PVS-Ejakulate enthielten deutlich mehr Spermatozoen und einen höheren Anteil an motilen Spermatozoen. Die Untersuchung der kinematischen Parameter mittels CASA weisen auch auf funktionelle Unterschiede hin zwischen Spermatozoen welche mittels PVS und RPE gewonnen wurden. Spermatozoen in RPE Ejakulaten bewegten sich auf weniger linearen Bahnen als Spermatozoen in PVS-Ejakulaten. The availability of sufficient amounts of spermatozoa of high quality is one of the main limiting factors in reproductive research and development of reproductive technologies in primates. Whereas rectal probe electroejaculation (RPE) has been extensively used for collecting semen in the lager Old World species, this approach is difficult to achieve in the small-bodied New World monkeys of the family Callitrichidae. Only a few studies on application of RPE in Callitrichidae have been described, but all were restricted to one species, the common marmoset (Callithrix jacchus). In these studies, achieved success rates were markedly different. In the present study, different methods of RPE were evaluated in three species of Callitrichidae, including the marmoset (C. jacchus) as well as two tamarin species (Saguinus fuscicollis, S. oedipus). Parameters evaluated were method of anaesthesia, rectal probe geometry, and electric stimulation pattern. A safe and reliable method for collection of semen with a high success rate could be established. In addition, for all three species, information on seminal characteristics are provided, including analysis of kinematic parameters by computer assisted semen analysis (CASA). Ejaculate volume in callitrichids was found to be extremely small and low numbers of total spermatozoa in RPE collected ejaculates limits its use for research or other purposes. A promising alternative to RPE is the method of penile vibratory stimulation (PVS). Currently, PVS has been successfully used in semen collection in the squirrel monkey, but with a poor success rate in the marmoset. The present study reports on an improved protocol for PVS in the marmoset with a success rate of almost 90%. Ejaculates obtained by PVS were of enhanced quality compared to those obtained by RPE. PVS ejaculates contained on average three to four fold higher numbers of total and motile spermatozoa. Assessment of sperm kinematics using CASA suggested also functional differences between spermatozoa collected by PVS and RPE as marmoset spermatozoa in samples obtained by RPE swim in a more convoluted manner compared with those obtained by PVS.