Însămânţările artificiale la animalele domestice
Însămânţările artificiale reprezintă o biotehnică modernă a reproducerii animalelor, care asigură progresul genetic al efectivelor şi implicit sporirea productivităţii acestora.
Însămânţarea artificială înlătură controlul sexual dintre mascul şi femelă, sperma fiind recoltată de la un reproducător mascul şi depusă în organele genitale ale unei femele aflate în călduri, cu ajutorul unui instrumentar adecvat.
Deşi în literatura de specialitate nu există date precise despre începutul aplicării însămânţărilor artificiale, se consideră, totuşi că prima încercare a fost făcută de către arabi, în secolul XIV, obţinând un produs de la un armăsar valoros, prin prelevarea spermei cu un smoc de păr introdus în vaginul unei iepe şi extras după monta acesteia, şi apoi introdus imediat în vaginul altei iepe în călduri.
Date sigure au stabilit că însămânţările artificiale au fost aplicate încă în secolul XVIII. Astfel se cunoaşte faptul că fiziologul italian Lazzaro Spallanzani în anul 1778, inoculând unei căţele sperma recoltată, prin masturbaţie, de la un câine a obţinut trei produşi. Experienţe asemănătoare, cu rezultate bune au fost efectuate în secolul al XIX-lea de către Everett, Millais, Albrecht.
Studii aprofundate, bazate pe cercetări experimentale, au fost efectuate pentru prima dată de fiziologul rus Ilia Ivanov (1860-1932), considerat pe drept cuvânt, fondator al însămânţărilor artificiale. Punând bazele teoretice şi practice ale însămânţărilor artificiale, Ivanov a aplicat, în perioada 1889-1932, această metodă la diferite specii (cabaline, bovine, ovine, porcine), mai întâi ca mijloc profilactic pentru prevenirea bolilor infecţioase şi parazitare transmisibile prin montă, şi apoi ca metodă de ameliorare a raselor de animale. La şcoala creată de Ivanov s-au format specialişti de prestigiu care au elaborat valorase studii despre tehnologia însămânţărilor artificiale, biochimia spermei, perfecţionarea aparaturii şi instrumentarului.
Însămânţările artificiale au înregistrat o largă răspândire într-o perioada de timp relativ scurtă datorită avantajelor mari pe care le prezintă în ameliorarea animalelor. Astfel, Danemarca, Japonia şi Israelul utilizează, practic, numai însămânţarea artificială la taurinele pentru lapte şi la suine. Metoda are extindere mare în SUA, ţările din Europa şi Asia. Importanţa însămânţărilor artificiale se manifestă sub diferite aspecte: zootehnic, economic, sanitar-veterinar şi ştiinţific.
Graţie creşterii substanţiale a eficienţei utilizării materialului seminal, prin aplicarea însămânţărilor artificiale este posibilă folosirea celor mai valoroşi reproducători masculi, testaţi după descendenţă şi cu însuşiri morfo-productive deosebite, care intensifică progresul genetic-ameliorativ al efectivelor într-un timp scurt. Astfel, un taur testat poate avea pe durata vieţii între 100.000 şi 200.000 produşi, vierul – peste 1000 într-un an, iar un armăsar – peste 100 mânji pe sezon.
La speciile cu un interval mare între generaţii, asocierea biotehnicii însămânţărilor artificiale cu conservarea prin congelare a spermei permite crearea unor bănci de material seminal, care este unilizat după finalizarea la taurii de 6 sau 7 ani a testului de performare după prima lactaţie normală a fiicelor. În plus, peste 90% din caracterele morfoproductive care au un determinism genetic pot fi ameliorate prin folosirea însămânţărilor artificiale.
Prin folosirea unui număr redus de reproducători în centre specializate de reproducţie, cu sperma cărora pot să fie însămânţate un număr mare de femele se realizează economii însemnate de forţă de muncă, de furaje, de adăposturi, putând fi întreţinuţi în condiţii foarte bune reproducătorii de mare valoare genetică.
Întreţinerea masculilor reproducători în ferme specializate permite menţinerea lor în condiţii optime de sănătate şi întreţinere, cu o producţie seminală de calitate şi indemnă de boli cu transmitere veneriană (bruceloză, tricomonoză, vibrioză). Garantarea indemnităţii spermei faţă de principalele boli infecto-contagioase face posibil schimbul internaţional de gene prin importul exportul de material seminal congelat, fără suportarea inconvenientelor prilejuite de carantină.
Derularea diferitelor etape ale însămânţărilor artificiale majorează substanţial aportul factorului uman la procesul reproducerii, fapt care face necesară întocmirea şi păstrarea unor evidenţe complete reducând prin aceasta pericolul transmiterii prin moştenire a unor boli genetice.
Alte avantaje ale însămânţărilor artificiale se referă la reproducerea artificială a unor specii monogame (vulpile) şi obţinerea de hibrizi între specii, care în mod natural nu se împerechează (între măgar şi iapă, între vacă şi Iac, între bizonul european şi bizonul american etc.).
Însămânţarea artificială comportă şi unele dezavantaje. Ele rezidă în următoarele:
· folosirea reproducătorilor necorespunzători din punct de vedere genetic are acţiune negativă asupra ameliorării. De aceea, este absolut necesar să se folosească masculi de origine cunoscută, testaţi după descendentă;
· posibilitatea comiterii unor erori în etapele prelucrării, conservării, transportului, depistării căldurilor şi însămânţarea femelelor de către persoanele antrenate în procesul de muncă.
· Prin neglijarea profilaxiei bolilor genetice, însămânţările artificiale pot favoriza diseminarea unor boli, cum ar fi: boala chistică ovariană, sindromul spastic, criptorhidia şi defecte de conformaţie.
· Toate aceste neajunsuri pot fi înlăturate în cazul existenţei în reţeaua însămânţărilor artificiale a unui personal calificat, care să posede cunoştinţe de biologia şi patologia reproducţiei, precum şi de ameliorare.
Teoria şi practica însămânţărilor artificiale la animalele domestice cuprinde următoarele compartimente:
- studiul spermei;
- metodele de recoltare a spermei;
- controlul şi diluarea spermei;
- metodele de conservare a spermei;
- inocularea spermei sau însămânţarea propriu-zisă.
Sperma
Sperma reprezintă un produs complex al aparatului genital mascul constituit din spermatozoizi şi plasmă seminală.
Plasma seminală este alcătuită din fluidul testicular secretat de canaliculele testiculare, la care se adaugă, succesiv, secreţia epididimului şi a canalelor deferente, Cantitatea cea mai mare de lichid seminal cu rol biologic foarte important este secretată de glandele anexe ale aparatului genital: glandele seminale, prostata şi glandele bulbo-uretrale.
Sperma eliminată de un mascul în timpul unui act coital poartă denumirea de ejaculat.
Particularităţile de structură ale organelor genitale şi dinamismul actului coital determină variaţii atât în volumul ejaculatului, cât şi în compoziţia lui la masculii de diferite specii. Astfel, volumul ejaculatului la armăsar este de 60-80ml, maximum 200ml, la vier – respectiv 200-500 şi 1000ml, la berbec – 1-2 şi 3,5ml, la taur – 4-5ml şi 15 ml, la câine – 8-10 şi 25ml, la cocoş – 0,3 şi 2ml, la curcan – 0,25-0,4 şi la gâscan 0,1-1,3ml.
În funcţie de specie este diferită şi concentraţia spermei. La animalele de tip vaginal de însămânţare naturală concentraţia spermiilor este de 5-10 ori mai mare în comparaţie cu cea la animalele de tip uterin de însămânţare. Aşa, într-un mililitru de spermă se găsesc în mediu: la berbec – 2,5-3,5miliarde, la taur – 0,8-1,25miliarde, la vier – 0,15-0,21miliarde, la armăsar – 0,1-0,15miliarde, la cocoş – 2-4miliarde, la curcan – 2-4miliarde şi la gânsac – 0,3-1miliard de spermi.
Raportul dintre spermi şi plasma seminală este diferit, în dependenţă de specie şi este în corelaţie cu volumul ejaculatului şi mai ales cu dezvoltarea glandelor anexe. În spermă, spermii reprezintă 36% - la berbec, 14% - la taur, 7% - la vier şi numai 1,75% - la armăsar.
Din punct de vedere al compoziţiei chimice, sperma face parte din cele mai complicate lichide ale organismului. Apa constituie circa 90-98% din masa spermei, iar 2-10% revine substanţei uscate, dintre care 60% sunt proteine. Constituenţii principali ai spermei sunt proteinele şi lipidele. În compoziţia proteinelor spermei sunt proteinele şi lipidele. În compoziţia proteinelor intră aminoacizi care conţin sulf. Din lipidele spermatice, într-o cantitate mai mare se conţine lecitina, bogată în fosfor. În 100ml spermă de berbec se conţin până la 355mg de fosfor, la taur – 82mg, la vier – 66mg şi la armăsar – 19mg. El are un rol important în procesele biochimice ce se produc în spermi.
În spermă se conţin elemente minerale. În formă combinată sau ca electroliţi, dintre care e de menţionat: Sodiul, potasiul, calciul, magneziul, fosforul, zincul, clorurile, fosfaţii etc. Zincul joacă un rol important în procesul fecundaţiei, stimulând în acelaşi timp acţiunea hormonilor androgeni.
Constituenţii organici din spermă au rol deosebit în biologia spermilor, concretizat prin: asigurarea substratului energetic necesar metabolismului spermilor; acţiune protectoare asupra gameţilor, prin neutralizarea efectului dăunător al unor constituenţi anorganici din spermă; prevenirea aglutinării spermilor etc. Dintre substanţele organice, o mare importanţă prezintă: fructoza, acidul citric, inozitolul, fosforil-colina şi fosforil-gliceril-colina.
Fructoza este principalul glucid din spermă. Ea a fost depistată pentru dată în sperma de taur; ulterior s-a descoperit şi în sperma altor specii. Conţinutul de fructoză a spermei este, la 100ml, în medie de 540mg la taur, 247mg la berbec, 15mg la armăsar, 12mg la vier. Secretatq yn cea mai mare parte de glandele seminale, fructoza constituie sursa principală de energie pentru spermi. Secreţia fructozei este favorizată de testosteron, iar sinteza ei este condiţionată de declanşarea unor mecanisme hormonale. Există o corelaţie semnificativă între cantitatea de fructoză din spermă şi procentul de fecunditate obţinut. Determinarea indicelui de fructoliză constituie o metodă eficace pentru aprecierea calităţii spermei. Dintre alte substanţe de natură glucidică, în spermă se găsesc: glucoza, galactoza, arabinoza, riboza şi ribuloza.
În afară de fructoză şi de celelalte monozaharide sperma conţine cantităţi însemnate de sorbitol, secretat de glandele seminale. Sorbitolul serveşte, de asemenea, ca sursă energetică pentru spermi, găsindu-se în cantităţi care variază în limite foarte mari în sperma diferitelor specii: la berbec – 26-120mg/100ml, la taur – 10-136mg/100ml, la vier – 6-18mg/100ml, la armăsar – 20-60mg/100ml spermă.
Acidul citric este unul din constituenţii caracteristici ai spermei, care îndeplineşte multiple roluri, cum sunt: activator al fosfatazei alcaline, absolut necesară în anumite faze ale glicolizei anaerobe; împreună cu sodiul şi potasiul, acidul citric contribuie la realizarea presiunii osmotice a lichidului spermatic. Ca şi fructoza, este secretat în deosebi de glandele seminale, sub influenţa testosteronului. Sărurile acidului citric (citraţii) sunt elemente ale sistemului-tampon al spermei, de aceea adausul de citrat de sodiu în materialul seminal prelungeşte termenul de viabilitate a spermilor. Sperma diferitelor specii conţine, în medie, următoarele cantităţi de acid citric la 100ml sperma: la taur – 720mg, la vier – 130mg, la berbec – 120mg, la armăsar – 26mg. Starea de întreţinere a animalului influenţează conţinutul de acid citric din spermă influenţează conţinutul de acid citric din spermă, ca şi de celelalte substanţe reducătoare.
Inozitolul s-a descoperit iniţial în sperma de vier, fiind secretat de glandele seminale, având o asemănare de structură cu glucoza şi fructoza, face să se presupună că ar juca rolul de intermediar chimic între glucide şi hormonii androgeni. Conţinutul de inozitol, la 100 ml spermă este: la vier 605-702mg, la taur 63,4mg, la berbec 40mg, la armăsar 37,5mg.
Fosforil-colina şi gliceril-fosforil-colina constituie conţinutul total al fosforului existent în plasma seminală. Gliceril-fosforil-colina este secretată, în principal, de epididim şi se găseşte în cantitate destul de mare în sperma tuturor speciilor. În spermă, gliceril-fosforil-colina se găseşte ca atare, dar ea este descompusă în elemente mai simple (colină, fosfoglicerol, glicerol liber) sub acţiunea enzimelor secretate de aparatul genital femel; din aceste considerente, gliceril-fosforil-colina constituie o sursă de energie pentru spermi după depunerea lor în organele genitale femele.
Prin determinări chimice, s-a constatat prezenţa în spermă a vitaminelor A,C,D, a vitaminelor din complexul B, a vitaminei PP. Dintre acestea vitamina C este indispensabilă viabilităţii spermilor, lipsa ei determinând creşterea procentului de infecunditate. Cantitatea de acid ascorbic în spermă este cu mult mai mare decât în sânge (4-14mg% în spermă faţă de 0,2-0,4mg% în sânge). În 100g testicul se găsesc următoarele cantităţi de vitamina C: la taur – 29,39mg, la armăsar 46mg, la iepure 14mg.
Sperma conţine hormoni steroizi elaboraţi de testicul. În sperma tuturor masculilor se găsesc hormoni androgeni, şi în cantitate mai mică – hormoni estrogeni, cu excepţia spermei de armăsar, unde estrogenii sunt în cantitate mai mare.
Lichidul seminal conţine şi Prostaglandină F2alfa în concentraţii care nu depăşesc 100mg/ml şi care, prin acţiunea ocitocică asupra miometrului, favorizează transportul spermilor în căile genitale femele.
Atât lichidul spermatic, cât şi spermii conţin numeroase enzime cu importanţă deosebită, mai ales pentru activităţile vitale ale celulelor seminale. Din acestea fac parte: catalaza, fosfatazele, mucinaza, tripsina, hialuronidaza etc.
Fosfatazele sunt enzime cu rol important în metabolismul glucidelor. Activitatea fosfatazică este mai intensă la masculii care beneficiază de un regim raţional de hrănire, îngrijire şi exploatare, în timp ce la animalele subalimentate, extenuate etc. activitatea fosfatazelor este mai redusă, deşi concentraţia spermei variază în limite normale. Fosfataza acidă este secretată în cea mai mare parte de glanda prostată, fiind ca şi fructoza, un indiciu al activităţii androgene. Fosfataza alcalină, secretată îndeosebi de glandele seminale, intervine în procesul de hidroliză a fructozei.