Heterospermní inseminace a hodnocení plodnosti kanců
Náš chov, 58, 1998 (11): 25-26.
Využívání inseminace v chovu prasat někdy vede k podceňování vlivu kance na reprodukci. Je to pravděpodobně dáno názorem, že kanec produkuje několikanásobně větší množství spermií, než je potřebné k oplodnění vajíček a při tak velké nadprodukci se vždy najde spermie schopná oplodnit vajíčko a proto by tedy kanec neměl být limitujícím faktorem ohledně plodnosti stáda. Zvláště ne, pokud je kontrolována a regulována kvalita spermatu. Případné rozdíly v plodnosti mezi kanci jsou pak přičítány lidskému faktoru. Ovšem řadou experimentů jsou přinášeny důkazy, že kanci se liší v plodnosti nejen působením vlivů prostředí, ale především díky genetickému založení. Detekce těchto rozdílů je velmi důležitá pro chovatele, neboť dopad kance na reprodukční užitkovost stáda je vysoký, zejména pokud je připářen na velký počet prasnic. Odhaduje se, že plemeník, který je připářen na 100 samic má 100-krát větší vliv na reprodukční užitkovost stáda, než kterákoli samice.
Využívání inseminace v chovu prasat někdy vede k podceňování vlivu kance na reprodukci. Je to pravděpodobně dáno názorem, že kanec produkuje několikanásobně větší množství spermií, než je potřebné k oplodnění vajíček a při tak velké nadprodukci se vždy najde spermie schopná oplodnit vajíčko a proto by tedy kanec neměl být limitujícím faktorem ohledně plodnosti stáda. Zvláště ne, pokud je kontrolována a regulována kvalita spermatu. Případné rozdíly v plodnosti mezi kanci jsou pak přičítány lidskému faktoru. Ovšem řadou experimentů jsou přinášeny důkazy, že kanci se liší v plodnosti nejen působením vlivů prostředí, ale především díky genetickému založení. Detekce těchto rozdílů je velmi důležitá pro chovatele, neboť dopad kance na reprodukční užitkovost stáda je vysoký, zejména pokud je připářen na velký počet prasnic. Odhaduje se, že plemeník, který je připářen na 100 samic má 100-krát větší vliv na reprodukční užitkovost stáda, než kterákoli samice.
U kanců je možno hodnotit plodnost jednak pomocí ukazatelů přímých, jako je velikost a hmotnost vrhu, popř. míra zabřezávání, a jednak pomocí ukazatelů nepřímých (tzv. ukazatelů potenciální plodnosti), což jsou morfologické a fyziologické znaky, u kterých je nebo bude prokázán vztah k přímým ukazatelům plodnosti. Jedná se např. o koncentraci hormonů v krvi, míry varlat a nadvarlat, hodnocení libida, sledování ukazatelů spermatu, testy penetrace spermií, vyhledávání individuálních genů plodnosti ap. Jako velmi vhodná metoda detekce rozdílů v plodnosti kanců se jeví i heterospermní inseminace (HI), která je definována jako situace, při níž samice přijímá spermie od více než jednoho samce během krátkého období ovulace.
Využití heterospermie k odhadu plodnosti kanců
Teoretické základy pro využití HI k odhadu plodnosti samců byly popsány již před půl stoletím. Tak například v jedné z prací se uvádí, že když byly inseminovány stejné počty spermií od třech samců králíků, tak jeden samec zplodil vždy kolem 76 % potomstva, druhý samec zplodil 19 % a třetí kolem 5 %. Tyto proporce byly konstantní od jednoho experimentu k druhému a pokud byl změněn poměr spermií v ejakulátu, očekávaný a skutečný poměr potomstva mohl být přesně odhadován přímým pravděpodobnostním výpočtem. Z těchto pozorování se vyvozuje, že oplození po heterospermní inseminaci je kvantifikovatelná událost, která se hodí k matematickému výpočtu a předpovědi. Dokládají to i praktické zkušenosti s HI, že málokdy poměr spermií 1:1 od dvou samců má za následek poměr potomstva 1:1. Rozdíly v plodnosti samců jsou pravděpodobně vrozené a perzistentní a mohou být dokonce regulovány poměrem spermií ve směsi ejakulátu. Například je-li poměr spermií 50:50 a poměr následného potomstva je 80:20, může být poměr potomstva převeden na 50:50 regulováním poměru spermií na 20:80.
Poslední dobou jsou tématem celé řady výzkumných prací odpovědi na otázky, co způsobuje rozdíly v poměrech potomstva po HI? Je to rychlost transportu spermií, jejich připevnění nebo rychlost penetrace do vajíčka? Nebo mohou samotné spermie svádět mezi sebou konkurenční boj?
V jednom pokusu byla inseminována směs spermií ve stejném poměru od dvou samců králíků. Jedny spermie byly neoznačené a druhé byly označené ozářením nebo fluorescenčními skvrnami. Za několik hodin po té byl zkoumán reprodukční trakt samic. Za 6 hodin byly počty spermií od každého samce v každé části reprodukčního traktu skoro stejné, ale za 13 hodin byly spermie od samce, který zplodil větší počet potomstva, přítomny ve všech částech traktu v nesrovnatelně vyšším množství. A nejen to, bylo jich i daleko více připojeno k oocytům. Pokud byla směs spermatu inseminována do vejcovodů, byly sice spermie od obou samců přítomny v okolí vajíčka ve stejném poměru, ale spermie od plodnějšího samce pronikaly daleko rychleji do vajíček. Tyto výsledky vedly autory k závěru, že transport a penetrace spermií jsou rozhodujícími faktory, které způsobují rozdíly v plodnosti mezi samci po HI.
Zajímavou úvahu k tomuto problému předkládá ve své knize „Válka spermií“ Robin Baker, který rozlišuje spermie na ty, jež nesou genetickou informaci a na doprovodné spermie, které jsou určeny k zabránění pohybu nebo dokonce k usmrcení cizích spermií. Takže při HI dochází k jakési válce spermií, a spermie si tak nekonkurují jenom pasivně, rychlostí pohybu a penetrace, ale i aktivně se mezi sebou napadají a ničí. V chovu prasat zatím daná hypotéza nebyla potvrzena. Pokusem se spermiemi od různých kanců v jednom konstantním prostředí bylo zjištěno, že spermie se navzájem nijak neovlivňují. Podařilo se jen prokázat ovlivnění životaschopnosti spermií některými složkami cizí seminální plazmy.
I když některé otázky ohledně HI nejsou ještě zcela vyjasněny, jeví se využití HI jako metody hodnocení plodnosti kanců velmi perspektivní. Při odhadu potenciální plodnosti kance je využíváno buď pozorování pohlavního chování kance nebo jsou hodnoceny různé ukazatele spermatu. Tyto ukazatele jsou pak srovnávány s ukazateli skutečné plodnosti, jako jsou velikost vrhu a míra zabřezávání. Mnoho ukazatelů potenciální plodnosti kance je subjektivních a obdobně ukazatele skutečné plodnosti jsou ovlivněny mnoha faktory. Tak například variabilita plodnosti mezi prasnicemi, sezónní proměnlivost, rozdíly mezi inseminačními techniky, chyby v evidenci, to vše přispívá k nejistotě, pokud jde o odhad plodnosti kance. Avšak HI je soutěž mezi spermiemi v jednom časovém okamžiku a v jedné samici, čímž každá spermie má teoreticky stejnou šanci oplodnit vajíčko bez ohledu na proměnlivost mezi samicemi, sezónu, management nebo technika a tím je značně snížena neurčitost příčin pozorovaných rozdílů nebo nedostatek rozdílů v plodnosti kanců. Bylo odhadnuto, že využívání heterospermie je 170-krát citlivější při hodnocení rozdílů v plodnosti mezi samci, než využívání homospermie.
Předpoklady pro využití HI k odhadu plodnosti kanců
Určování otcovství
Při využívání heterospermie je nezbytné určit otce mezi dvěma nebo více plemeníky. Metod odhadu paternity byla zkoušena celá řada, ale málokterá z nich je použitelná univerzálně. V konkrétních experimentech byly výhodné různé metody. Nejčastěji je využíváno fenotypové pozorování mláďat, ale nedostatkem této metody je, že délka březosti zpožďuje výsledek a ne všechny kombinace samců mají fenotypové vlastnosti poskytující jasné rozlišení mezi jejich potomstvem. Mezi další metody patří například zjišťování typů krevních skupin zejména v případech, kdy samci jsou stejného plemena nebo linie, dále stanovení otcovství testem DNA. Zejména z důvodu zkrácení času jsou vyvíjeny metody určování spermie, která oplodnila vajíčko. Jednou z možností takovéto identifikace oplodňující spermie je označování spermií pomocí florescenčních skvrn nebo X-ozářením, a pak následné zkoumání vajíček po připojení nebo po penetraci spermií.
Vhodná doba inseminace
V případě, že není použita směs spermií, může doba mezi dvěmi inseminacemi dvou různých spermat ovlivnit poměr potomstva. Jestliže spermie některého z kanců budou inseminovány v příznivější dobu, mohou změnit poměr potomstva v jeho prospěch. V literatuře se uvádí, že páření prasniček prvním kancem 30, 20, 16 nebo 10 hodin před ovulací a druhým kancem, jehož potomstvo bylo rozlišitelné, pokaždé o 6 hodin po prvním kanci, mělo za následek zplození u prvního kance 33, 30, 78 a 71 procent potomstva. Autor dochází k závěru, že nejvhodnější doba k páření a k inseminaci je 12 hodin před ovulací, ať už je použita homospermní nebo heterospermní inseminace a tyto souvislosti je třeba mít na zřeteli při praktickém využívání HI.
Vztah HI k ostatním ukazatelům plodnosti
Ve vztahu k pohlavnímu chováni nebo libidu bylo heterospermií ukázáno, že pohlavně aktivnější samec ještě nemusí být plodnější. U myší bylo zjištěno, že když při přirozeném páření sociálně dominantní samec zabránil fyzicky jinému samci se pářit a tím zplodit potomstvo, při použití inseminace smíchaným spermatem dopadla situace poněkud obráceně. Sociálně podřadný samec zplodil vyšší poměr potomstva, než samec dominantní. Tento jev byl potvrzen i při zkoumání rozdílů mezi kanci v poměrech jimi zplozeného potomstva. Z toho je usuzováno, že sociální dominance nebo ostatní znaky chování nemají vztah k plodnosti.
Rozdíly v plodnosti kanců, vyjádřené mírou zabřezávání, procentem oplodněných vajíček, embryonální úmrtností a velikostí vrhu, jsou při použití heterospermní inseminace nejen přesnější, ale mnohem více zřetelnější, než při použití homospermie. Obdobné vztahy byly popsány i v případech, kdy byla plodnost hodnocena pomocí ukazatelů potenciální plodnosti. Právě z tohoto důvodu může být HI používána jako standardní metoda, podle níž jsou porovnávány ostatní ukazatele plodnosti.
Další možnosti využití HI
Zprávy v literatuře o využití heterospermní inseminace jako biotechnického opatření ke zlepšení úrovně reprodukčních ukazatelů prasnic se různí. V jednom pozorování se uvádí, že inseminací směsí semene dvou kanců se zvýšilo zabřeznutí u sledovaných prasniček o 6,17 % a u sledovaných prasnic o 4,50 %. Počet všech narozených selat ve vrzích po inseminaci heterospermatem byl o 0,26 menší u prasniček a o 0,27 vyšší u prasnic. Počet živě narozených selat ve vrzích po inseminaci heterospermatem byl o 0,45 vyšší u prasniček a o 0,38 u prasnic. Na 100 prasniček inseminovaných heterospermními inseminačními dávkami byl počet všech narozených selat o 30 kusů vyšší v porovnání s kontrolní skupinou a počet živě narozených selat byl vyšší o 70 kusů. Oproti tomu při jiných pokusech nebylo potvrzeno zlepšení v zabřezávání prasnic, početnosti vrhu a hmotnosti selat při použití heterospermní inseminace. Z těchto rozdílných závěrů spíše vyplývá, že při HI je zvyšována velikost vrhu odstraněním vlivů, které by mohly na plodnost působit negativně (např. velká variabilita mezi prasnicemi, chyby inseminačních techniků, chyby v evidenci ap.). Tedy ve špičkových chovech, s vysokou úrovní managementu stáda lze ztěží očekávat od HI signifikantní zvýšení míry zabřezávání či velikosti vrhu, naproti tomu v průměrných chovech se HI bude jevit jako velmi výhodná. Zvýšení plodnosti a kladné působení HI jako biotechnického opatření je možné očekávat také v chovech, ve kterých bude větší genetická rozdílnost mezi kanci a prasnicemi. V každém případě v užitkových chovech, kde odpadá nutnost identifikace otce, lze používat HI neomezeně, neboť je technicky nenáročná a úroveň plodnosti může zlepšit.
Využití HI k získání smíšených vrhů z jednoho stejného prostředí, tj. dělohy matky, což by umožnilo objektivní porovnávání polosourozeneckých vrhů při zkouškách užitkovosti, je diskutabilní, neboť tato metoda nezaručuje dosažení potomstva s rovnoměrným zastoupením selat po jednotlivých otcích včetně zastoupení pohlaví.
V četných pokusech byla testována hypotéza, zda by horší sperma mohlo získat prospěch smícháním s vysoce kvalitním spermatem. Ale tato hypotéza se nepotvrdila a pokusy vedly k závěru, že dokonce nepatrná výhoda v kvalitě spermatu dala jistým samcům jasnou a nepopíratelnou výhodu v poměru potomstva po inseminaci smíchaným spermatem. Z toho vyplývá, že heterospermie sama o sobě neposkytuje žádnou zvláštní výhodu ve zvýšení plodnosti méně plodných samců, pokud jsou jejich spermie smíchané se spermiemi plodnějších samců.
Heterospermní inseminace může být využita i pro testování metod ředění a konzervace spermatu. Hodnocení oplozovací schopnosti dvou konzervačních postupů spermatu bývá děláno zpravidla inseminováním rozsáhlých počtů samic spermatem ošetřeným jedním způsobem a srovnáním se skupinou s rozdílným ošetřením. Při takovém hodnocení se musí brát v úvahu proměnlivost mezi skupinami samic, sezóna, zručnost inseminačních techniků a množství jiných faktorů a pokud jsou takové testy prováděny na komerčních zvířatech, musí být rozdíly dostatečně velké, aby byly detekovatelné, ale ne zas příliš velké, aby neohrozily podnik velmi nízkou plodností. Většina těchto nepříjemných vlivů je odstraněna právě použitím HI.
Závěrem lze uvést, že jelikož existují rozdíly v plodnosti mezi samci, lze předpokládat, že znak, který poskytuje výhodu jednomu samci nad jiným, je dědivý. Pokusy bylo prokázáno, že rozdíly mezi samci jsou genetické a mohou být manifestovány účinností kapacitace. Z toho tedy vyplývá, že umělá inseminace by se měla provádět smíchaným spermatem od alespoň dvou samců pro určení plodnějšího z nich a k jeho využití při genetickém zlepšování reprodukce stáda. K tomu je ovšem nutné dořešit vhodný objektivní in vitro test, který by přesně napodobil podmínky oplození. Takovýmto testem by mohla být testovací trubice se skleněnou destičkou pokrytou syntetickou zónou pelucidou, v níž by byly počítány dvě populace označených spermií v určitém prostoru za standardních podmínek. Tímto způsobem by bylo možné určit relativní a absolutní plodnost velmi brzy. Výsledky z takto vedené heterospermní inseminace pak lze používat i při odhadu plemenné hodnoty kanců.
