Sind Verfahren der Brunst- und Ovulationssteuerung praktikable und erfolgreiche Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und Besamung?

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1 Züchtungskunde, 77, (2/3) S , 2005, ISSN Eugen Ulmer Verlag GmbH & Co., Stuttgart Sind Verfahren der Brunst- und Ovulationssteuerung praktikable und erfolgreiche Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und Besamung? Von W. Kanitz* und F. Becker* 1 Charakterisierung der Ausgangssituation Die zur Erkennung brünstiger Rinder existierenden Verfahren, die von der konventionellen Brunstbeobachtung bis zur Anwendung automatischer Systeme reichen, erfüllen nur bedingt den Wunsch nach Realisierung einer hohen Brunsterkennungsrate und Festlegung des optimalen Besamungszeitpunktes (Orihuela, 2000; Diskin, 2002). Daraus erwächst die Frage, ob die genannten Ziele mit biotechnischen Verfahren der Reproduktionssteuerung erreicht werden können. Unter diesem Aspekt wird mit Verfahren der Brunst- bzw. Brunst- und Ovulationssynchronisation zielgerichtet in biologische Prozesse der Regulation von Eierstockfunktionen eingegriffen. Am bedeutsamsten sind in diesem Zusammenhang die Beeinflussung der Gelbkörperfunktion und der Ovulation durch die Applikation von Pharmaka. Damit die erwünschten Wirkungen der Arzneimittel und die Ziele der Verfahrensanwendungen erreicht werden, ist eine Beachtung der Kenntnisse über regulatorische Aspekte von Eierstockfunktionen sowie über die Wirkung der angewandten Arzneimittel in den Zielorganen und -geweben unabdingbar. 2 Verfahren der Brunst- bzw. Brunst- und Ovulationssynchronisation Für eine Brunst- bzw. Brunst- und Ovulationssynchronisation werden natürliche oder analoge Formen von Hormonen eingesetzt, die auch in Geweben und Organen von Rindern gebildet werden (Hypothalamus: GnRH; Hypophyse: LH; Ovarien: Progesteron, Östradiol; Uterus: PGF ). Grundsätzlich gibt es drei Ansätze (Tabelle 1), um den Sexualzyklus beim Rind zu steuern (Macmillan et al., 2003; Lucy et al., 2004). Nachfolgend werden vier ausgewählte Verfahren der Brunst- bzw. Brunst- und Ovulationssynchronisation vorgestellt und hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile besprochen. Tab. 1. Prinzipien der Steuerung des Sexualzyklus bei Rindern Principles of control of oestrous cycles in cattle Prinzip der Beeinflussung von Sexualzyklen beim Rind Wirkstoffe 1) Verkürzung der Lutealphase PGF, Östradiol-17, Progesteron 2) Synchronisierung von Follikelreifungswellen GnRH, Östradiol-17, PGF 3) Verlängerung der Lutealphase Stoffe mit gestagener Wirkung * Forschungsinstitut für die Biologie landwirtschaftlicher Nutztiere, Forschungsbereich Fortpflanzungsbiologie, Wilhelm-Stahl-Allee 2, D Dummerstorf, wkanitz@fbndummerstorf.de

2 Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und Besamung Verkürzung der Lutealphase ohne Ovulationssynchronisation Von den prinzipiellen Möglichkeiten der Verkürzung der Lutealphase hat sich für eine praktische Anwendung ausschließlich die Verabreichung von Prostaglandin F bzw. seiner Analoga durchgesetzt. Bei der Anwendung von PGF ist zu beachten, dass die Corpora lutea von Rindern bis zum 5. Zyklustag refraktär gegenüber einer Behandlung mit PGF sind. Eine effiziente Anwendung von PGF ist ab dem Zyklustag möglich (Lucy et al., 2004). Der Brunsteintritt nach der Applikation von PGF ist sehr variabel (2 bis 5 Tage). Diese Variabilität wird nicht durch die luteolytische Effizienz des Wirkstoffs, sondern durch den funktionellen Zustand der größten ovariellen Follikel zum Zeitpunkt der Applikation von PGF verursacht. Das kürzeste Intervall von der Applikation von PGF bis zum Brunsteintritt sowie die geringste Varianz für den Parameter ist dann zu beobachten, wenn PGF zwischen den Zyklustagen 7 9 bzw gegeben wird (Lucy et al., 2004). Wird PGF zwischen den Zyklustagen verabreicht, so können 3 bis 5 Tage bis zum Brunsteintritt vergehen. Bei der Anwendung von PGF nach dem 16. Zyklustag sind keine den Zyklus verkürzenden Effekte mehr zu beobachten. Darüber hinaus ist die Variabilität des Intervalls bei Kühen größer als bei Jungrindern (Macmillan und Day, 1982). Um die genannten Nachteile aufzuheben, wurde anfänglich ein Verfahren entwickelt, bei dem PGF im Abstand von 11 Tagen verabreicht wurde. Für Besamungen wurde nur die der zweiten Prostaglandinapplikation folgende Brunst genutzt. Dieses Verfahren konnte sich nach umfangreicher Erprobung nicht durchsetzen. Die wesentliche Ursache besteht in unbefriedigenden Konzeptionsergebnissen bei einer derartigen Vorgehensweise. Das führte zur Besamung brünstiger Rinder nach der ersten bzw. zweiten Applikation von PGF und zur Modifizierung des Behandlungsschemas. So wurde der Abstand zwischen den Gaben von PGF auf 14 Tage erhöht. Die Tabelle 2 enthält ausgewählte Ergebnisse nach der Anwendung von PGF zur Brunstsynchronisation bei Rindern. Die zweimalige Behandlung von Rindern mit PGF im Abstand von 14 Tagen wurde durch eine zusätzliche Östrogen- und/oder Progesteronapplikation zwischen den Prostaglandingaben und durch die Verabreichung von Östrogenen bzw. GnRH nach der zweiten PGF -Applikation weiter modifiziert (Xu et al., 1997; Martinez et al., 2004). Fazit Mit einer einmaligen Gabe von PGF an Rinder mit unbekanntem Zyklusstand kann nur bei ca. 50 % der behandelten Rinder eine Brunst induziert werden. Der Anteil Rinder mit Östrus nach PGF -Applikation ist jedoch größer als 50 %, da im Zeitraum von 2 bis 5 Tagen nach der Behandlung auch spontane Östren auftreten, die nicht durch PGF induziert wurden. Eine Vorauswahl der zu behandelnden Tiere (Kriterium: Vorhandensein eines Gelbkörpers) erlaubt eine Verringerung des Arzneimitteleinsatzes. Die Variabilität des Brunsteintritts erlaubt keine terminorientierte Besamung. Trotzdem können Trächtigkeitsraten nach Erstbesamung erzielt werden, die über denen bei unbehandelten Tieren liegen. Der Grund dafür besteht in einer verbesserten Brunsterkennungsrate und einem angepassten Besamungsmanagement. Eine zweimalige Gabe von PGF kann die Nachteile der einmaligen Verabreichung nicht vollständig aufheben. Wenn PGF zweimal verabreicht wird, sollte der Abstand 14 Tage betragen. Tiere mit deutlichen Brunstsymptomen nach der ersten PGF -Gabe sollten besamt werden.

3 130 Kanitz und Becker Tab. 2. Trächtigkeitsraten nach Anwendung von PGF zur Brunstsynchronisation im Vergleich mit anderen Verfahren Pregnancy rates after application of PGF for oestrous synchronisation in comparison with other methods Tiermaterial Anzahl Behandlung/ KB Trächtig- Referenz (n) Bemerkung keitsrate (%) MR-Kühe 1904 a) 1 x PGF brunst- 69 Macmillan und 2492 b) Kontrolle orientiert 60 Day, 1982 MR-Kühe 409 a) 2 x PGF, Abstand 13 d nach zweiter 61,1 a Xu et al., 488 b) Kontrolle PG-Gabe 70,5 b 1997 MR-Kühe 241 a) 2 x PGF, Abstand 14 d nach Brunst- 43,7 a Jobst et al., 238 b) Kontrolle feststellung 45,6 a c) GnRH/PGF, Abstand 7 d 6 18 h 44,0 a 209 d) OVSYNCH nach GnRH 30,1 b MR-Jungrinder 101 a) 2 x PGF, Abstand 14 d nach 52,5 Stevenson et al. 92 b) 2 x PGF, Abstand 14 d 2. PG-Gabe 2000 plus Norgestomet über 7 d 53,3 FR-Kühe 132 a) Kontrolle ca. 12 h nach 58 Lucy et al., 128 b) 1 x PGF Brunstfest c) Progesteron und PG stellung 71 FR-Jungrinder 143 a) Kontrolle ca. 12 h nach 64 Lucy et al., 145 b) 1 x PGF Brunstfest c) Progesteron und PGF stellung 69 MR-Jungrinder 134 a) 1 x PGF ca. 12 h nach 57 Lucy et al., 121 b) Progesteron und PGF Brunstfest stellung MR-Kühe 31 a) 2 x PGF, Abstand 11 d ca. 12 h nach 22,6 Borman et al., b) 2 x PGF, Abstand 11 d Brustbeginn 2003 plus GnRH d 3 22,9 c) 2 x PGF, Abstand 11 d, plus GnRH d 3, plus 35,5 Östrogene d 11 oder 12 a: b p<0,05 MR Milchrind, FR Fleischrind 2.2 Verkürzung der Lutealphase mit Ovulationssynchronisation Die Zielstellung, ein Verfahren der Brunstsynchronisation durch Verkürzung der Lutealphase mit einer terminorientierten Besamung zu verbinden, hat zu eigenen Arbeiten auf dem Gebiet geführt (Kanitz et al. 1996; Becker et al., 2004). Wenn ein Verfahren der terminorientierten Besamung erfolgreich sein soll, dann muss die Besamung am Ovulationszeitraum ausgerichtet sein. Das Ereignis Brunstbeginn ist kein geeignetes Kriterium für terminorientierte Besamungen, weil Brunstbeginn nicht exakt definiert werden kann und die Feststellung des Ereignisses von zahlreichen Faktoren abhängig ist. Der Mittelwert für das Ereignis Ovulation muss jedoch bekannt und die Varianz für den Parameter sollte möglichst gering sein. Das sind die entscheidenden Voraussetzungen für eine erfolgreiche terminorientierte Besamung.

4 Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und Besamung 131 Der Ovulationszeitraum kann mit indirekten Methoden (hormonanalytische Ermittlung des präovulatorischen LH-Peaks) oder mit direkten Methoden (Endoskopie, Ultraschalldiagnostik, Ovarpalpation) bestimmt werden. Die Tabelle 3 enthält Ergebnisse der indirekten Feststellung des Ovulationszeitraumes mittels LH-Analytik. Die Daten in der Tabelle 3 machen folgendes deutlich: Der fünfte Zyklustag ist für eine Brunstsynchronisation mit PGF ungeeignet, da nur bei einem Teil der behandelten Tiere ovulatorische Östren induziert werden. Im gewählten Zeitfenster steigt mit ansteigendem Zyklustag der Anteil Rinder, bei denen eine PGF -Applikation von einem LH-Peak gefolgt wird. Das Intervall von einer Prostaglandinbehandlung bis zum LH-Peak wird vom Zyklusstadium zum Zeitpunkt der Behandlung beeinflusst. Die Mittelwerte für das Intervall können sich signifikant unterscheiden. Die z.t. signifikanten Mittelwertdifferenzen und die Varianz des Parameters gestatten keine erfolgreiche terminorientierte Besamung. Hieraus abgeleitet wurde versucht, das Auftreten des LH-Peaks durch die Applikation von GnRH zu synchronisieren (Tabelle 4). Der Zeitpunkt der GnRH-Gabe wurde mit 65 h nach der PGF -Applikation so gewählt, dass dadurch möglichst weitgehend die physiologischen Abläufe beachtet werden. Aus den Daten in der Tabelle 4 kann folgendes abgeleitet werden: Eine GnRH-Applikation 65 Stunden nach PGF 2 führte zur Terminierung des LH- Peaks. Das durchschnittliche Intervall von einer GnRH-Applikation bis zum induzierten LH-Peak beträgt 2 Stunden. Die Mittelwerte für den Parameter können vereinheitlicht und die Varianz signifikant reduziert werden. Das durchschnittliche Intervall vom LH-Peak bis zur Ovulation weist eine relativ geringe Variabilität auf. Die in Tabelle 4 aufgeführten Intervalle LH-Peak bis Ovulation befinden sich in sehr guter Übereinstimmung mit Ergebnissen von Roelofs et al. (2004), die den Ovulationszeitraum nach Brunstsynchronisation mittels Ultraschalldiagnostik bestimmten. In diesen Untersuchungen betrug das Intervall vom LH-Peak bis zur Ovulation 25,3 ± 0,6 h (Min. 21,5; Max. 27,5 h). Die Feststellung des Ovulationszeitpunktes in Bezug zum Brunstbeginn bestätigen unsere einleitenden Bemerkungen, dass die Festlegung des Brunstbeginns kein geeignetes Kriterium für eine nachfolgende terminorientierte Besamung ist. So stellten die Autoren fest, dass die Ovulationen 19 bis 40 h nach Brunstbeginn und damit bezogen auf dieses Ereignis über eine Dauer von 21 h auftraten. Aus den Daten in der Tabelle 4 wurde folgendes Schema der terminorientierten Besamung abgeleitet: 1. Rinder mit den Zyklustagen 8 bis 14 erhalten PGF h später wird GnRH gegeben. 3. Die terminorientierte Besamung erfolgt 13 h nach GnRH. Nach diesem Schema wurden Jungrinder und Kühe mit einer durchschnittlichen Laktationsleistung von kg behandelt und besamt. Die Ergebnisse dazu sind in der Tabelle 5 dargestellt. Fazit Das auf der Feststellung und gezielten Einengung des Ovulationszeitraumes beruhende Schema der terminorientierten Besamung nach Behandlung von Rindern mit PGF und GnRH entspricht in hohem Maße biologischen Abläufen.

5 132 Kanitz und Becker Tab. 3. Mittlere Zeitintervalle zwischen einer Applikation von PGF und dem LH-Peak bei Jungrindern in Abhängigkeit vom Zyklustag zum Zeitpunkt der Behandlung Mean intervals between application of PGF and LH-surge in heifers in dependence on stage of oestrous cycle at treatment Zyklustag Tieranzahl Tiere mit LH-Peak Intervall PGF -Applikation LH-Peak (n) (n) (h) x ±SD ,0 a ± 8, ,7 ab ± 12, ,3 b ± 10, ,5 ab ± 7,3 Kontrolle gesamt a : b p<0,05 Tab. 4. Zeitintervalle für klinische und endokrinologische Ereignisse nach einer Applikation von PGF 2 und GnRH Intervals of clinical and endocrinological events after application of PGF 2 and GnRH Zyklustag Tierzahl Intervall PGF 2 - Intervall (n) Applikation LH-Peak LH-Peak Ovulation (h) (h) (n) x SD (n) (n) x SD ,0 ± 6,8 a ,8 ± 7, ,2 ± 2,4 b ,5 ± ,6 ± 0,8 b ,5 ± 0 Kontrolle ,9 ± 5,6 gesamt a : b p<0,05 Tab. 5. Östrus- und Trächtigkeitsraten bei brunst- bzw. terminorientiert besamten Jungrindern und Kühen Oestrus and pregnancy rates in heifers and cows after insemination according to heat signals or after fixed time insemination Jungrinder Kühe TOB BOB 1) TOB BOB 2) Anzahl synchronisierter Tiere (n) Anzahl Tiere mit Brunst und KB (n) Östrusrate (%) 97,2 99,1 Anzahl tragender Tiere (n) Trächtigkeitsrate (%) 79,0 69,8 42,7 30,3 TOB terminorientierte Besamung, BOB brunstorientierte Besamung, 1) BOB nach Anwendung von PGF, 2) BOB ohne Anwendung von PGF

6 Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und Besamung 133 Das Behandlungsschema weist jedoch folgende Nachteile auf: a) Das Zyklusstadium der Rinder muss bekannt sein. b) Nicht alle Tiere einer Gruppe können zeitgleich behandelt werden. c) Behandlungs- oder Besamungszeiten liegen außerhalb der normalen Arbeitszeit. Durch Verkürzung des Intervalls von der PGF -Applikation bis zur GnRH-Gabe auf 50 h kann die organisatorische Einordnung des Verfahrens in den normalen Arbeitsablauf verbessert werden. Einer weiteren Optimierung sind jedoch aufgrund reproduktionsphysiologischer Zeitabläufe Grenzen gesetzt. 2.3 Synchronisierung von Follikelreifungswellen Von den verschiedenen Möglichkeiten der Beeinflussung von Follikelreifungswellen mit nachfolgender Synchronisation der Brunst hat das Ovsynch-Verfahren die weitaus größte Bedeutung erlangt. Mit dem Verfahren soll das Ziel erreicht werden, Brunst und Ovulation bei allen behandelten Rindern so zu steuern, dass eine erfolgreiche terminorientierte Besamung möglich ist. Das Verfahren basiert auf der Applikation von GnRH unabhängig vom Zyklusstadium. Sieben bzw. neun Tage nach der ersten GnRH-Gabe erhalten die Rinder PGF bzw. die zweite GnRH-Injektion. Die Besamungen werden im Regelfall 12 bis 24 h nach der zweiten GnRH-Applikation vorgenommen. Seitdem das Verfahren Mitte der 90er Jahre in Deutschland propagiert wurde, sind zahlreiche Veröffentlichungen über die Ergebnisse nach Anwendung des Verfahrens erschienen. Die Tabelle 6 enthält eine Auswahl davon. In einer Meta-Analyse der Ergebnisse nach Anwendung von Ovsynch stellten Lean et al. (2003) fest, dass die Trächtigkeitsrate aus Erstbesamung nach Ovsynch in der Tendenz niedriger als nach Anwendung von PGF ist. Auch die Gesamtträchtigkeitsrate war nach Ovsynch nicht höher. Die Autoren führen aus, dass ökonomische Vorteile nach Ovsynch dann zu erwarten sind, wenn die Brunsterkennungsrate niedrig ist. Als problematisch muss eingeschätzt werden, dass bei 8 bis 25 % der Tiere während der Behandlung oder vor der terminorientierten Besamung fertile Östren auftreten, und dass nach der Anwendung von Ovsynch ein erhöhter Anteil Tiere mit verkürzter Lutealphase zu beobachten ist (Dejarnette et al., 2001; Peters und Pursley, 2003). Dieser ist abhängig vom Intervall PGF GnRH (0 h 28,6 %, 12 h 15,4 %, 24 h 12,5 %, 36 h 11,8 %). Die z. T. unbefriedigenden Ergebnisse nach der Anwendung von Ovsynch haben dazu geführt, dass durch verschiedene Modifikationen des Verfahrens die bisherigen Nachteile beseitigt werden sollten. Zu den Modifikationen gehört die Vorsynchronisation der Rinder mit PGF, wobei PGF einmal (LeBlanc und Leslie, 2003) oder zweimal im Abstand von 11 oder 14 Tagen gegeben wurde (DeJarnette und Marshall, 2003; El-Zarkouny et al., 2004, Navanukraw et al., 2004; Santos et al., 2004). Peters und Pursley (2002) verabreichten vor der Ovsynch-Behandlung PGF und GnRH. Dejarnette und Marshall (2003) gaben nur GnRH. Andere Autoren (Cavestany et al., 2003, El-Zarkouny et al., 2004; Kawate et al., 2004; Stevenson et al., 2004) inkorporierten eine Gestagenbehandlung über 7 Tage in das Ovsynch-Protokoll. Weitere Modifikationen sind die Substitution der zweiten GnRH-Applikation durch Östradiol (Pancari et al., 2002; Stevenson et al., 2004), der Ersatz der zweiten GnRH-Applikation durch Deslorelin, ein GnRH mit Langzeitwirkung (Santos et al., 2004), der Ersatz einer oder beider GnRH-Gaben durch porcines LH oder die Verkürzung des zeitlichen Abstandes zwischen der ersten GnRH-Injektion und der Prostaglandingabe um 24 h (Martinez et al., 2002a,b). Fazit Durch das Ovsynch-Verfahren kann der Anteil Kühe, der zum optimalen Zeitpunkt p.p. besamt wird, erhöht und die Reproduktionsrate reduziert werden.

7 134 Kanitz und Becker Tab. 6. Trächtigkeitsergebnisse nach Anwendung von OVSYNCH im Vergleich mit anderen Verfahren Pregnancy rates after OVSYNCH in comparison with other methods Tiermaterial Anzahl Behandlung/ KB Trächtig- Referenz (n) Bemerkung keitsrate (%) MR-Kühe 155 a1) Kontrolle (PGF ) a) brunst- 38,9 Pursley et al., b1) OVSYNCH orientiert 37, MR-Jungrinder 310 a2) Kontrolle (PGF ) b) h 74,4 b2) OVSYNCH nach GnRH 35,1 MR-Kühe 187 OVSYNCH 24 h nach 39,8 a Klindworth et 175 Kontrolle 2. GnRH 54,3 b al., 2001 MR-Kühe 228 Kontrolle brunst- Cordoba und orientiert 47,3 Fricke, 2002 OVSYNCH h nach GnRH 27,3 MR-Kühe Kontrolle 35 Gumen et al., OVSYNCH MR-Kühe 457 GnRH 0 h nach PGF 12 h nach 8,8 Peters und GnRH 12 h nach PGF GnRH 13,2 Pursley, 2003 GnRH 24 h nach PGF 21,4 GnRH 36 h nach PGF 28,0 MR-Kühe 148 Milchleistung niedrig h 34,5 a Tenhagen et 262 Milchleistung mittel nach GnRH 34,0 a al., Milchleistung hoch 28,2 b MR-Kühe Zeitraum post partum h 14,4 a Tenhagen et d p.p. nach GnRH 28,7 b al., d p.p. 41,4 c d p.p. MR-Kühe Herde 1, Rastzeit: 72 d a) h 34,5 a Tenhagen et 200 a1) OVSYNCH nach GnRH 45,1 b al., b1) Kontrolle b) brunst- Herde 2, Rastzeit 50 d orientiert 289 a2) OVSYNCH 35,6 a 361 b2) Kontrolle 49,8 b a : b p<0,05 MR Milchrind Die zahlreichen unterschiedlichen Ansätze zur Modifizierung des Ovsynch-Schemas verdeutlichen, dass das Standard-Protokoll nicht in ausreichendem Maße zu befriedigenden Ergebnissen geführt hat. Aus den Kenntnissen über Aspekte der Follikeldynamik und Gelbkörperfunktion sowie über deren medikamentelle Beeinflussung kann geschlussfolgert werden, dass mit dem Ovsynch-Standardprotokoll die Erwartungen auch zukünftig nicht erfüllt werden können. Die bisher im Schrifttum vorliegenden Ergebnisse nach Anwendung modifizierter Ovsynch-Protokolle sind uneinheitlich und gestatten aktuell keine Empfehlung hinsichtlich einer Anwendung. Sicher ist jedoch, dass einige Modifizierungen in unterschiedlichem Maße zu einer Aufwanderhöhung führen und andere zu keiner Verbesserung der Ergebnisse führen können.

8 Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und Besamung Verlängerung der Lutealphase Synchronisationsregime, die auf eine Verlängerung der Lutealphase zielen und dabei auf der Applikation gestagen-wirkender Substanzen basieren, haben drei Vorteile gegenüber anderen Verfahren. Erstens können sie bei zyklischen Rindern unabhängig vom Zyklusstadium eingesetzt werden. Der zweite Vorteil besteht darin, dass sie auch bei anöstrischen Rindern wirksam sein können, und drittens können auch positive Wirkungen bei Kühen mit Ovarialzysten erwartet werden. Anfänglich wurden die gestagenen Wirkstoffe über die Dauer von 14 bis 21 Tagen verabreicht. Die Östrusrate und der Synchronisationseffekt waren hoch, die Trächtigkeitsrate jedoch in Abhängigkeit von der Dauer der Behandlung reduziert (Macmillan und Peterson, 1993). Verantwortlich dafür sind eine Alterung des dominanten Follikels und der in ihm enthaltenen Eizelle (Mihm et al, 1999; Bridges und Fortune, 2003). Das war der Hintergrund für die Entwicklung von Kurzzeit-Behandlungsschemata, bei denen die Behandlungsdauer 7 9 Tage beträgt und in denen die Progesteronapplikation mit der Verabreichung weiterer Hormone (Östradiol oder GnRH und/oder PGF ) kombiniert wird. Die Tabelle 7 enthält eine Auswahl von Ergebnissen nach Anwendung von Gestagenen in Kombination mit weiteren Hormonen zur Brunstsynchronisation. Tab. 7. Trächtigkeitsraten nach Brunstsynchronisation von Rinden mit gestagen-wirkenden Substanzen Pregnancy rates in cattle after aplication of gestagens for oestrous synchronisation Tiermaterial Anzahl Behandlung/ KB Trächtig- Referenz (n) Bemerkung keitsrate (%) FR-Jungrinder 300 CIDR 9 d, 1 mg E h 48,3 Colazo et al., +/ 100 mg P zu Behand- nach CIDR- P ohne 2004 lungsbeginn, PGF d 9, Entfernung Einfluss 0,5 mg E d 10 FR-Kühe 799 GnRH/ PGF brunstorientiert 54 a DeJarnette et GnRH/MGA/PGF 57 a al., 2004 bis 72 h FR-Kühe 172 Laktation nach PGF DeJarnette et GnRH/MGA/ PGF danach GnRH 46 a al., 2004 MGA/GnRH/ PGF an alle verbliebenen 65 b DeJarnette et FR-Kühe 312 > 1. Laktation GnRH/MGA/ PGF Rinder und 59 a al., 2004 MGA/GnRH/ PGF zeitgleich KB 64 a FR-Kühe 201 MGA+E d0, MGA-Spange KB 48 h nach Ross et al., für 7 d, PGF bei Implantat Implantatentfernung entfernung E bei Implantatentfernung 45,0 a E 24 h n. Implantat- 47,5 b entfernung FR Fleischrind, CIDR controlled intravaginal drug release, E Östrogen, P Progesteron, MGA Megestrol-Azetat Fazit Brunstsynchronisationsregime unter Verwendung gestagen-wirkender Substanzen werden international vorwiegend bei Fleischrindern angewandt.

9 136 Kanitz und Becker In Deutschland ist die Verwendung von progesteronhaltigen Vaginalspiralen für den genannten Zweck erlaubt. Die Erzielung guter Synchronisationseffekte und hoher Trächtigkeitsergebnisse erfordert die Kombination einer Verabreichung von gestagen-wirkenden Substanzen mit weiteren Hormonen. Die wissenschaftlichen Grundlagen für eine erfolgreiche terminorientierte Besamung können verbessert werden. Zusammenfassung Fortpflanzungsleistungen von Rindern werden bei Anwendung der künstlichen Besamung entscheidend durch die Effizienz der Brunsterkennung sowie die Einhaltung eines optimalen Intervalls zwischen Insemination und Ovulation beeinflusst. Das Erreichen einer hohen Brunsterkennungsrate erfordert ein beachtliches personelles Engagement und/oder den Einsatz entsprechender technischer Systeme. Darüber hinaus ist selbst bei erreichter hoher Brunsterkennungsrate die Festlegung und/oder Einhaltung des optimalen Besamungszeitpunktes nicht immer befriedigend zu lösen. Die aus diesen beiden Problemkreisen resultierenden Minderleistungen auf dem Gebiet der Reproduktion sind mit betriebswirtschaftlichen Konsequenzen verbunden. Aus diesen Gründen stellen biotechnische Verfahren der Brunst- bzw. Brunst- und Ovulationssynchronisation Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und brunstorientierten Besamung dar. In dem Beitrag werden Verfahren auf dem Gebiet mit ihren Vor- und Nachteilen besprochen. Schlüsselwörter: Rind, Brunstsynchronisation, Ovulationssynchronisation, terminorientierte Besamung Literatur Becker, F., E. Kanitz, F. Schneider, G. Nürnberg und W. Kanitz (2004): Nutzung einer terminorientierten Besamung beim Rind auf der Basis einer Prostaglandin- GnRH-Behandlung. Arch. Tierz. 47, Borman, J. M., R. P. RADCLIFF, B. L. Mccormack, F. N. Kojima, D. J. Patterson, K. L. Macmillan and M. C. Lucy (2003): Synchronisation of oestrus in dairy cows using prostaglandin F2[alpha], gonadotrophin-releasing hormone, and oestradiol cypionate. Anim. Reprod. Sci. 76, Bridges, P.J. and J.E. Fortune (2003): Characteristics of developing prolonged dominant follicles in cattle. Dom. Anim. Endocrinol. 25, Cavestany, D., A. Meikle, H. Kindahl, E. Van Lier, F. Moreira, W.W. Thatcher and M. Forsberg (2003): Use of medroxyprogesterone acetate (MAP) in lactating Holstein cows within an Ovsynch protocol: follicular growth and hormonal patterns. Theriogenology 59, Colazo, M. G., J. P. Kastelic, P. R. Whittaker, Q. A. Gavaga, R. Wilde and R. J. Mapletoft (2004): Fertility in beef cattle given a new or previously used CIDR insert and estradiol, with or without progesterone. Animal Reprod. Sci. 81, Cordoba, M. C. and P. M. Fricke (2002): Initiation of the breeding season in a grazingbased dairy by synchronization of ovulation. J. Dairy Sci. 85, DeJarnette, J. M., R. R. Salverson and C. E. Marshall (2001): Incidence of premature estrus in lactating dairy cows and conception rates to standing estrus or fixed-time inseminations after synchronization using GnRH and PGF(2alpha). Anim. Reprod. Sci. 67,

10 Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und Besamung 137 Dejarnette, J. M. and C. E. Marshall (2003): Effects of pre-synchronization using combinations PGF(2alpha) and (or) GnRH on pregnancy rates of Ovsynch- and Cosynch-treated lactating Holstein cows. Anim. Reprod. Sci. 77, De Jarnette, J. M., R. B. House, W. H. Ayars, R. A. Wallace and C. E. Marshall (2004): Synchronization of estrus in postpartum beef cows and virgin heifers using combinations of melengestrol acetate, GnRH, and PGF J. Anim. Sci. 82, Diskin, M. G., E. J. Austin and J. F. Roche (2002): Exogenous hormonal manipulation of ovarian activity in cattle. Dom. Anim. Endocrinology 23, El-Zarkouny, S. Z., J. A. Cartmill, B. A. Hensley and J. S. Stevenson (2004): Pregnancy in dairy cows after synchronized ovulation regimens with or without presynchronization and progesterone. J. Dairy Sci. 87, Gumen, A., J. N. Guenther and M.C. Wiltbank (2003): Follicular size and response to Ovsynch versus detection of estrus in anovular and ovular lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 86, Jobst, S.M., R.L. Nebel, M.L. Mcgilliard and K.D. Peizer (2000): Evaluation of reproductive performance in lactating dairy cows with prostaglandin F2alpha, gonadotropinreleasing hormone, and timed artificial insemination. J. Dairy Sci. 83, Kanitz, W., H. Mildner, U. Freymann, E. Kanitz, F. Schneider und F. Becker (1996): Untersuchungen zum Ovulationszeitraum nach induzierter Luteolyse beim Rind in Abhängigkeit vom Ovulationszeitraum. Züchtungskunde 68, Kawate, N., T. Itami, T. Choushi, T. Saitoh, T. Wada, K. Matsuoka, K. Uenaka, N. Tanaka, A. Yamanaka, M. Sakase, H. Tamada, T. Inaba and T. Sawada (2004): Improved conception in timed-artificial insemination using a progesterone-releasing intravaginal device and Ovsynch protocol in postpartum suckled Japanese Black beef cows. Theriogenology 61, Klindworth, H. P., M. Hoedemaker, D. Burfeindt and T. Heilkenbrinker (2001): Synchronization of ovulation (OVSYNCH) in high-producing dairy cattle herds. I. Fertility parameters, body condition score and plasma progesterone concentration. DTW 108, Lean, I.J., A.R. Rabiee and M.A. Stevenson (2003): Meta-analysis: a review of hormonal manipulations of reproduction. In: Proceedings of the Australian and New Zealand Combined Dairy Cattle Veterinarians Conference Incorporating the 20th Annual Seminar of the Society of Dairy Cattle Veterinarians of the New Zealand Veterinary Association, Wellington, LeBLANC, S. J. and K.E. Leslie (2003): Short communication: presynchronization using a single injection of PGF2alpha before synchronized ovulation and first timed artificial insemination in dairy cows. J. Dairy Sci. 86, Lucy, M. C., H. J. Billings, W.R. Butler, L. R. Ehnis, M. J. Fields, D. J. Kesler, J. E. Kinder, R. C. Mattos, R. E. Short, W. W. Thatcher, R. P. Wettemann, J. V. Yelich and H. D. Hafs (2001): Efficacy of an intravaginal progesterone insert and an injection of PGF2alpha for synchronizing estrus and shortening the interval to pregnancy in postpartum beef cows, peripubertal beef heifers, and dairy heifers. J. Anim. Sci. 79, Lucy, M. C., S. Mcdougall and D. P. Nation (2004): The use of hormonal treatments to improve the reproductive performance of lactating dairy cows in feedlot or pasture-based management systems. Anim. Reprod. Sci. 82/83, Macmillan, K. L. and A. M. Day (1982): Prostaglandin F A fertility drug in dairy cattle? Theriogenology 18, Macmillan, K. L. and A. J. Peterson (1993): A new intravaginal progesterone releasing device for cattle (CIDR-B) for oestrous synchronisation. Anim. Reprod. Sci. 33, Macmillan, K. L., B. V. Segwagwe and C. S. Pino (2003): Associations between the manipulation of patterns of follicular development and fertility in cattle. Anim. Reprod. Sci. 78,

11 138 Kanitz und Becker Martinez, M. F., J. P. Kastelic, G. P. Adams, B. Cook, W. O. Olson and R.J. Mapletoft (2002a): The use of progestins in regimens for fixed-time artificial insemination in beef cattle. Theriogenology 57, Martinez, M. F., J. P. Kastelic, G. P. Adams and R. J. Mapletoft (2002b): The use of a progesterone-releasing device (CIDR-B) or melengestrol acetate with GnRH, L. H, or estradiol benzoate for fixed-time AI in beef heifers. J. Anim. Sci. 80, Martinez, M. F., J. P. Kastelic and R. J. Mapletoft (2004): The use of estradiol and/or GnRH in a two-dose PGF protocol for breeding management of beef heifers. Theriogenology 62, Mihm, M., N. Curran, P. Hyttel, P. G. Knight, M. P. Boland and J.F. Roche (1999): Effect of dominant follicle persistence on follicular fluid oestradiol and inhibin and on oocyte maturation in heifers. J. Reprod. Fertil. 116, Navanukraw, C., D. A. Redmer, L. P. Reynolds, J.D. Kirsch, A.T. Grazul-Bilska and P.M. Fricke (2004): A modified presynchronization protocol improves fertility to timed artificial insemination in lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 87, Orihuela, A. (2000): Some factors affecting the behavioural manifestation of oestrus in cattle: a review. Appl. Anim. Beh. Sci. 70, Pancarci, S. M., E. R. Jordan, C. A. Risco, M. J. Schouten, F. L. Lopes, F. Moreira and W.W. Thatcher (2002): Use of estradiol cypionate in a presynchronized timed artificial insemination program for lactating dairy cattle. J. Dairy Sci., 85, Peters, M. W. and J. R. Pursley (2002): Fertility of lactating dairy cows treated with Ovsynch after presynchronization injections of PGF2 alpha and GnRH. J. Dairy Sci. 85, Peters, M. W. and J. R. Pursley (2003): Timing of final GnRH of the Ovsynch protocol affects ovulatory follicle size, subsequent luteal function, and fertility in dairy cows. Theriogenology 60, Pursley, J. R., M. C. Wiltbank, J.S. Stevenson, J.S. Ottobre, H.A. Garverick and L.L. Anderson (1997): Pregnancy rates per artificial insemination for cows and heifers inseminated at a synchronized ovulation or synchronized estrus. J. Dairy Sci. 80, Roelofs, J. B., E. G. Bouwman, S. J. Dieleman, F. J. Van Eerdenburg, L. M. Kaal- Lansbergen, N. M. Soede and B. Kemp (2004): Influence of repeated rectal ultrasound examinations on hormone profiles and behaviour around oestrus and ovulation in dairy cattle. Theriogenology 62, Ross, P. J., J. F. Aller, S. S. Callejas, H. Butler, and R. H. Alberio (2004): Estradiol benzoate given 0 or 24 h after the end of a progestagen treatment in postpartum suckled beef cows. Theriogenology 62, Santos, J. E. P., J. A. Bartolome, R. L. A. Cerri, S. O. Juchem, O. Hernandez, T. Trigg and W.W. Thatcher (2004): Effect of a deslorelin implant in a timed artificial insemination protocol on follicle development, luteal function and reproductive performance of lactating dairy cows. Theriogenology 61, Stevenson, J. S., J. F. Smith and D.E. Hawkins (2000): Reproductive outcomes for dairy heifers treated with combinations of prostaglandin F2alpha, norgestomet, and gonadotropin-releasing hormone. J. Dairy Sci. 83, Stevenson, J. S., S. M. Tiffany and M. C. Lucy (2004): Use of estradiol cypionate as a substitute for GnRH in protocols for synchronizing ovulation in dairy cattle. J. Dairy Sci. 87, Tenhagen, B. A., C. Vogel, M. Drillich, G. Thiele und W. Heuwieser (2003): Influence of stage of lactation and milk production on conception rates after timed artificial insemination following Ovsynch. Theriogenology 60, Tenhagen, B. A., M. Drillich, R. Surholt und W. Heuwieser (2004): Comparison of timed AI after synchronized ovulation to AI at estrus: reproductive and economic considerations. J. Dairy Sci. 87,

12 Alternativen zur konventionellen Brunstfeststellung und Besamung 139 Xu, Z. Z., L. J. Burton and K.L. Macmillan (1997): Reproductive performance of lactating dairy cows following estrus synchronization regimes with PGF and progesterone. Theriogenology 47, Are methods of oestrous synchronisation and synchronisation of oestrus and ovulation practicable and successful alternatives to the conventional heat detection and A.I. management? by W. Kanitz and F. Becker Under the circumstance that A.I. is used for mating, reproduction performances of cattle are influenced decisively by the efficiency of oestrus detection rate as well as the compliance of an optimal interval between insemination and ovulation. Reaching a high oestrus detection rate requires a considerable personnel engagement and/or use of corresponding technical systems. Furthermore, even if a high oestrus detection rate is reached the specification and/or compliance of an optimal time for A.I. is not always to be solved satisfactorily. The inferior performances in the field of the reproduction resulting from these two problems are connected with reduced income of the dairies. Based on this, oestrous synchronisation methods with or without synchronisation of ovulation can be alternatives to conventional methods for oestrus detection and insemination according to heat symptoms. That s why, chosen methods on this field are discussed with their advantages and disadvantages. Keywords: cattle, oestrous synchronisation, synchronisation of ovulation, fixed time A.I.