Antibiotikum-csökkentés a sertések mesterséges megtermékenyítése során

Az antibiotikumokat nem csak tűkkel, takarmányon vagy ivóvízen keresztül adják be. A sertések egészségi állapotának szempontjából is kiváló minőségű spermát biztosítanak. Az antibiotikumok használatának folyamatos korlátozására irányuló törekvés részeként érdemes megvizsgálni az alternatív módszereket annak biztosítására, hogy a sperma mentes legyen a bakteriális kórokozóktól.

A mesterséges megtermékenyítés (AI) világszerte az egyik legjobban alkalmazott és leghatékonyabb biotechnológia a sertéstenyésztésben. Antibiotikumok hozzáadása a spermahosszabbítókhoz – a spermához a megtermékenyítő képesség megőrzése érdekében hozzáadott folyékony hígítószer – a szokásos eljárás a spermában a baktériumok növekedésének megakadályozására a tartósítási időszak alatt. Az intenzív sertéstenyésztési rendszerek azonban megkövetelik a fenntartható tenyésztési hatékonyság növelését, miközben figyelembe kell venni a környezetvédelmi, közegészségügyi és állatjóléti szempontokat.

Az előrejelzések szerint 2030-ra a globális antimikrobiális szerhasználat mind az emberek, mind az élelmiszertermelő állatok esetében évi 236 757 tonnára fog nőni. Az antibiotikum-rezisztenciával kapcsolatos problémák növekedése miatt a sertéstenyésztési ágazat olyan stratégiákat keres, amelyekkel csökkenthető vagy helyettesíthető az antibiotikumok használata a sperma hosszabbítószerekben. Anélkül, hogy az antimikrobiális hatékonyság és a sperma minősége sérülne.

Spermahosszabbítók és antibiotikumok

A folyékony sperma használata a gazdaságban a fagyasztott spermához képest nagyobb hatékonysága miatt előnyösebb. Az extendereket azért alkalmazzák, hogy tápanyagokat és hőmérséklet-védelmet biztosítsanak a spermiumok számára, a membránok stabilizálását a hűvös hőmérsékleten, energiaforrásokat az anyagcseréhez, pH-pufferelést a sejthulladéktól, valamint ionokat a membrán- és sejtegyensúlyhoz.

Az ondóhosszabbítókat gyakorlati és kereskedelmi okokból rövid, közép- és hosszú távú tartósításba sorolják:

– A rövid távú hosszabbítók 24 órán keresztül, illetve legfeljebb 72 órán keresztül őrzik meg a sperma tulajdonságait.

– A középtávú extenderek 3-4 napig konzerválják a folyékony spermát.

– A hosszú távú extenderek akár 7 napig is hatékonyak.

A vaddisznó-ejakulátum átlagosan 103-105 CFU/ml baktériummal terhelt. Ezenkívül a hidegsokk okozta minőségromlásra való nagyfokú érzékenység miatt a vaddisznóspermát hagyományosan 16-18 °C-on tárolják; ezért a mesterséges megtermékenyítéshez használt spermaadagok antimikrobiális szereket igényelnek a baktériumok szaporodásának megakadályozására.

A környezet tisztasága és a gyakori ágyneműcsere kulcsfontosságú tényezők a szennyeződés mértékében.

A kanok spermájának bakteriális szennyezettsége

A környezeti és belső baktériumok megtelepednek a vaddisznó szaporodási traktusában, és az ejakuláció során átkerülnek a spermába. Ezért a környezet tisztasága és a gyakori alomcsere kulcsfontosságú tényezők a szennyeződés mértékében. A sperma begyűjtés utáni szennyeződése a laboratóriumi feldolgozás során fordulhat elő. A spermában lévő baktériumok versenyeznek a spermával a tápanyagokért, metabolikus melléktermékeket és toxinokat termelnek, és csökkentik a spermaadagok eltarthatóságát. Az AI-adagokban a baktériumok nagymértékű növekedése a sperma minőségének romlásával, a termékenység csökkenésével és a kórokozók kocákba történő átvitelével jár. Az ondóhosszabbító tápanyagot tartalmaz a spermiumok számára, de ez egyben kedvező környezetet is jelent a baktériumok szaporodásához.

Antibiotikumok helyettesítése a vaddisznóspermában

A hagyományos antibiotikumok helyettesítésére számos módszer alkalmazható a vaddisznóspermák tartósítására.

Az egyik módszer az antimikrobiális anyagokat helyettesítő anyagok alkalmazása a kiterjesztett spermában. Olyan anyagoké, amelyek alig rontják a sperma életképességét, és szabályozzák a baktériumterhelést.

A kationos antimikrobiális peptidek egy másik potenciális jelölt a közös antibiotikumok helyettesítésére a spermakonzerválásban.

A rövid antimikrobiális lipopeptidek a harmadik ígéretes jelöltcsoportot jelentik a vaddisznóspermák antibiotikum-mentes tartósítására, és aktivitást mutatnak a mesterséges megtermékenyítésben potenciálisan érintett kiválasztott baktériumokkal szemben, beleértve a Trueperella pyogenest; Alcaligenes faecalist; a Pseudomonas aeruginosát; a Pasteurella fajokat; a Providencia stuartiit; az Escherichia colit és a Streptococcus porcinust.

A feltételezett bioaktív mikroalgák hozzáadása a begyűjtött spermához nem rendelkezik széles spektrumú antimikrobiális hatással; azonban ígéretes alternatívát jelent a baktérium-specifikus, testre szabható felhasználásra a vaddisznó-spermahosszabbítókban, antibiotikumokkal vagy más antimikrobiális szerekkel kombinálva.

Továbbá a baktériumok egyrétegű centrifugálással és mikroszűréssel történő fizikai eltávolítását használják az antibiotikumok csökkentésére az AI-ban. Ennél a módszernél a spermát közvetlenül a spermagyűjtés után választják el a baktériumos szennyeződésektől. Fontos tudni, hogy a baktériumok típusa és a spermagyűjtés és az egyrétegű centrifugálás közötti idő hossza befolyásolja a baktériumok eltávolítását.

Egy másik alternatív módszer az antibiotikummentes sperma alacsony hőmérsékleten történő tárolása a bakteriosztázis elérése érdekében. A vizsgálatok azt mutatják, hogy a sperma antibiotikum-mentes extenderben 5°C-on történő tartósítása 72 órán át tartó tárolás során megőrzi a magas motilitást, a membrán integritását és az alacsony DNS-fragmentációs indexet. A hipotermikus spermakonzerválási stratégia nem befolyásolja negatívan a termékenységi tulajdonságokat, és csökkenti a mesterséges megtermékenyítésre szánt spermaadagok baktériumterhelését a 17°C-on tárolt mintákhoz képest.

Bakteriocinok

A folyadékban tartósított spermához hozzáadott bakteriocinek – más baktériumokkal szemben antimikrobiális hatású bioaktív bakteriális peptidek vagy fehérjék heterogén csoportja – csökkentik az E. coli bőséges előfordulását.

Ezenkívül a belső antimikrobiális aktivitással rendelkező, antibiotikummentes spermahosszabbítók, mint például a Beltsville Thawing Solution és az Androstar Premium használata lehetővé teszi az antibiotikum-használat csökkentését a sertések termékenyítése során anélkül, hogy a sperma minősége romlana.

A vas-oxid nanorészecskék vaddisznóspermához történő hozzáadása kisebb antibakteriális hatást fejt ki, a sperma jellemzőire gyakorolt káros hatás nélkül. Az ezüst és vas-oxid nanorészecskék kombinációja nagyobb antibakteriális hatást eredményez, azonban nagyobb a spermatoxicitás.

A szelén nanorészecskék és a cink nanorészecskék antimikrobiális hatásuknak köszönhetően szintén javítják a spermiumok membránintegritását.

Végül a kitozán nanorészecskék kölcsönhatásba lépnek a bakteriális sejtmembránokkal, ami lízist okoz, az etiléndiamin-tetraecetsav (EDTA) pedig növeli a baktérium sejtfalának áteresztőképességét. A kitozán és az EDTA kombinációja bakteriosztatikus hatású anélkül, hogy a sperma minősége csökkenne.

A mesterséges megtermékenyítés jövőbeli kihívásai

A mesterséges megtermékenyítés szélsőséges alkalmazása és a magas reprodukciós teljesítmény megköveteli a magas genetikai értékkel rendelkező kanoktól származó, költséghatékony, biztonságos és nagy megtermékenyítő képességű spermaadagok előállítását. A kocánként évente szükséges spermaszám csökkentése érdekében kíméletes spermafeldolgozásra, szállításra és tárolásra, valamint hatékony minőségbiztosításra van szükség.

A szélsőséges éghajlati viszonyok és a nyári hőstressz negatívan hatnak a tenyésztési hatékonyságra, ezért genetikai, menedzsment- és farmakológiai megközelítések javasoltak a vaddisznók és kocák szezonális alultermékenységének csökkentésére.

Továbbá a nemre szortírozott sperma életképes és képes a kívánt nemű malacok előállítására. További erőfeszítésekre van azonban szükség a méhnyakon belüli mesterséges megtermékenyítésre alkalmas katéterek kifejlesztéséhez, alacsony számú nemre szelektált spermiummal.

Záró megjegyzések

A spermagyűjtés és -feldolgozás során baktériumok kerülnek az ejakulátumba, és csökkentik a sperma minőségét és a termékenységi arányt. Az antibiotikumok hozzáadása a spermakivonathoz csökkenti a baktériumterhelést, de elősegíti a baktériumok antibiotikumokkal szembeni rezisztenciájának kialakulását. Ezért alternatív módszerekre van szükség a hagyományos antibiotikumok helyettesítésére a vaddisznóspermák tartósítására. Továbbá, a gazdasági növekedés előmozdítása, valamint a környezeti hatások és a sertések jólétének javítása érdekében elengedhetetlen a kutatás összehangolása a biogazdasággal a mesterséges megtermékenyítésben.

(Forrás: pigprogress.net)