Prognose der Zuchttauglichkeit von Piétrain-Ebern nach Anwendung einer testikulären Sonographie und nachfolgender Graustufenanalyse zwischen dem 100. und 170. Lebenstag

Die Diagnose Subfertilität und folglich einer mangelnden Eignung als Eber zur künstlichen Besamung (KB) wird aktuell hauptsächlich anhand der Qualität der gewonnenen Ejakulate in der KB-Station gestellt. Ziel der vorliegenden Arbeit war eine frühzeitigere Prognose der Spermaqualität über eine testikuläre Sonographie und computergestützte Graustufenanalyse am 100. und 170. Lebenstag von Piétrain-Ebern (Linie 408, Pig Improvement Company, PIC). Morphologische Veränderungen der Hoden sowie die mikrostrukturelle Hodenentwicklung der Tiere sollten mit der Qualität der ersten, zeitlich aufeinander folgend produzierten Ejakulate in Beziehung gesetzt werden.
Männliche Ferkel wurden in dem Brandenburger Zuchtbetrieb mit 21 d abgesetzt. Wasser ad libitum sowie eine rationierte, altersangepasste Standarddiät stand den Tieren zur Verfügung. Die erste sonographische Untersuchung der Eber erfolgte mit 100 ± 5 d zusammen mit der primären züchterischen Selektion der PIC (ON-Test; n = 1.653 Eber). Für die Studie wurde ein LOGIQ® e R7 Ultraschallgerät der Firma GE healthcare mit einer 12L-RS Linearsonde genutzt. Rund 56% der Eber erfüllten die züchterischen Kriterien der sekundären Selektionsstufe mit 170 ± 5 d (OFF-Test, n = 925 Eber) und wurden der zweiten Ultraschalluntersuchung unterzogen. Kennzahlen des Herkunftswurfs sowie Daten zu Produktionsparametern der PIC wurden zur Verfügung gestellt. Mittels der Bildanalysesoftware Image-Pro® Premier (Fa. Mediacybernetics) erfolgte aus den Hodenschnittbildern die Bestimmung der Graustufenparameter maximaler Grauwert (MAX GV), minimaler Grauwert (MIN GV), mittlerer Grauwert (MEAN GV), Standardabweichung des mittleren Grauwertes (STD DEV), Heterogenität (HET), normalisierte Graustufenhistogrammbreite auf 5% Niveau (NGHW 5%), Fläche unterhalb des normalisierten Histogramms (AUC) sowie mittlerer Gradientenbetrag (GRAD). Zusätzlich wurde ein Messwert für die Hodenbreite bestimmt und das Hodenvolumen beider Altersgruppen modifiziert nach YOUNG et al. (1986) kalkuliert. Im Anschluss an den Verkauf von 218 Ebern an drei deutsche KB-Organisationen erfolgte die Bewertung der Quantität und Qualität von 2 bis 5 zeitlich in Folge gewonnenen Ejakulaten im spermatologischen Referenzlabor des Instituts für Fortpflanzung landwirtschaftlicher Nutztiere Schönow e.V. anhand der Referenzwerte der Richtlinie des Bundesverbandes für Rind und Schwein e.V.. Es wurden die Parameter Spermienkonzentration im nativen Ejakulat, Ejakulatvolumen, Spermiengesamtzahl, Anteil morphologisch normaler Spermien, Anteil motiler Spermien nach 24 und 48 h Lagerung sowie nach 72 h Lagerung und 30 bzw. 300 min Inkubation bei 38 °C (Thermoresistenz) erhoben. Die Vergabe einer Bewertungszahl (BWZ) zwischen 1 und 8 diente der Kategorisierung der Eber anhand des Zielkriteriums von zwei tauglichen innerhalb von maximal fünf, zeitlich aufeinander folgend gewonnenen Ejakulaten.
Es zeigte sich eine deutliche Streuung der randomisiert untersuchten Graustufenparameter MAX GV und GRAD zwischen linkem und rechtem Hoden desselben Tieres. Zusätzlich gab es signifikante Unterschiede einiger Graustufenparameter zwischen den Schnittbildern desselben Hodens (P ≤ 0,05). Die Graustufenparameter AUC und GRAD (ON-Test) sowie MIN GV (OFF-Test) wiesen keine signifikanten Unterschiede bei der Analyse verschiedener Schnittbilder desselben Hodens auf. Der Vergleich der produktionstauglichen (BWZ 1 bis 5; n = 158) mit den nicht produktionstauglichen Ebern (BWZ 6 bis 8; n = 33) ergab für produktionstaugliche Eber bezüglich des Hodenvolumens zum ON-Test unter Einbeziehung beider Hoden größere Hodenvolumina (P = 0,021) sowie auf den rechten Hoden bezogen niedrigere Werte für die Graustufenparameter AUC und GRAD (P = 0,037 vs. P = 0,030) als bei nicht produktionstauglichen Tieren. Zum OFF-Test zeigten produktionstaugliche Eber einen niedrigeren MIN GV (P = 0,046) des rechten Hodens als nicht produktionstaugliche Tiere. Eber mit einem MIN GV ≥ 40 im OFF-Test wiesen ein erhöhtes Risiko auf, zukünftig nicht produktionstauglich zu werden (Odds-ratio = 2,3 [1,11-4,73]; P ≤ 0,05). Eber mit einer A- bzw. Oligozoospermie (BWZ 8; n = 6) hatten im ON-Test gegenüber den produktionstauglichen Ebern höhere Werte für den Graustufenparameter GRAD des rechten Hodens (P = 0,002). Eber mit BWZ 6 bis 8 stammten häufiger von Sauen mit weniger als zwei Würfen ab (P = 0,027). In ON- und OFF-Test zeigten sich schwache Korrelationen (P ≤ 0,05) zwischen den Graustufenparametern GRAD bzw. MIN GV mit der Anzahl lebend und tot geborener Ferkel, der Anzahl lebend geborener männlicher Ferkel je Wurf, dem Körpergewicht zum ON- und OFF-Test bzw. der Rückenspeckdicke.
Eine Prognose der Eignung eines Ebers für den Einsatz in der KB scheint den Ergebnissen dieser Studie zufolge bereits in der Pubertät mittels der computergestützten Graustufenanalyse sonographischer Hodenschnittbilder möglich zu sein. Eine weitere Validierung der vorläufigen Grenzwerte für die Graustufenparameter sollte anhand einer größeren Stichprobe erfolgen. Diagnosis of subfertility and the consequence for a boar of being unsuitable for artificial insemination (AI) is mostly made by using ejaculate quality in routine semen production of AI stations. The present study aimed at an earlier prognosis of suitability for AI through a testicular ultrasound and a computer-assisted greyscale analysis on day (d) 100 and 170 of Piétrain boars (Line 408, Pig Improvement Company (PIC)). Morphological changes of testes and microstructural testicular development of males should be related to the quality of first contiguously produced ejaculates.
Male piglets were weaned at 21 d in a German breeding establishment and maintained with ad libitum water availability and standard feed diets formulated to meet PIC requirements. The first ultrasound examination of boars took place at 100 ± 5 d together with primary breeder’s selection (ON-test; n = 1653). Therefore, a B-mode ultrasound with LOGIQ® e R7 (GE healthcare) and a 5 - 13 MHz 12L-RS linear transducer was used. Around 56% of boars met breeder’s criteria of second selection step with 170 ± 5 d (OFF-test, n = 925). These animals, intended for sale to AI companies, were examined the second time via testicular ultrasound. Pedigree data and results of breeding soundness examination were provided by PIC. Greyscale analysis of sectional image (Image-pro® Premier, Mediacybernetics) yielded to greyscale parameters Maximum grey-value (MAX GV), Minimum grey-value (MIN GV), Mean grey-value (MEAN GV), Standard deviation of mean grey-value (STD DEV), Heterogeneity (HET), Normalized greyscale histogram width at 5% level (NGHW 5%), Area under normalized histogram (AUC) and Mean gradient value (GRAD). Besides, a value for testicular width was measured and testicular volume of both age groups was calculated modified according to YOUNG et al. (1986). After being sold to three German AI companies (n = 218 boars), between 2 and 5 consecutive ejaculates per boar were analyzed and a quality assessment referring to the guidelines of the German umbrella organization for cattle and pig production (Bundesverband Rind und Schwein e.V.) was implemented. Therefore, sperm density, ejaculate volume, total number of sperm in native ejaculate, sperm morphology, total motility assessed after 24 and 48 h storage and thermo-resistance of sperm after 72 h storage and 30 and 300 min incubation served quantity and quality evaluation. The results were used for the categorization of sperm production capacity of each boar using a valuation index (Bewertungszahl, BWZ) between BWZ 1 and 8. Target criterion was defined as reaching two suitable ejaculates within a maximum of five consecutive samples.
Randomized chosen greyscale parameters MAX GV and GRAD tended to wide variation among left and right testis of the same boar (n = 218). Furthermore, the study revealed differences in greyscale parameters of different sectional images within the same testis (P ≤ 0.05). Greyscale parameters AUC and GRAD (ON-test) and MIN GV (OFF-test) revealed no significant differences between various sectional images of the same testis and were used for further analysis. The following investigation aimed at differences between boars being suitable for commercial AI (BWZ 1 to 5; n = 158) and those, which were unsuitable for the AI semen production process (BWZ 6 to 8; n = 33). Suitable ON-test boars had generally larger testes (P = 0.021) and, limited to the right testis, lower values for greyscale parameters AUC and GRAD than unsuitable males, respectively (P = 0.037 vs. P = 0.030). Within OFF-test, suitable boars revealed a lower MIN GV of the right testis compared to unsuitable individuals (P = 0,046). Boars with a MIN GV ≥ 40 (OFF-test) had an increased risk to become unsuitable for AI semen production (Odds-ratio = 2.3 [1.11-4.73]; P ≤ 0.05). Boars suffering from an a- or oligozoospermia (BWZ 8; n = 6) showed an increased GRAD of the right testis (P = 0.002) compared to boars suitable for AI. ON- and OFF-test revealed weak correlation (P ≤ 0.05) between greyscale parameters GRAD respectively MIN GV and the number of piglets born alive, stillborn piglets, male piglets born alive in the litter, body weight at ON- and OFF-test and back fat thickness, respectively.
Following the results, a prognosis of suitability for AI semen production seems to be possible via greyscale analysis of testicular sonographic images during puberty of boars. A further validation of preliminary cutoff values for greyscale parameters should be based on a wider sample.