Assistierte Reproduktion beim Vogel - Chancen und Grenzen für Zoos und den internationalen Artenschutz (Assisted reproduction in birds – options and limitations for zoos and international species conservation programs)

Full text

Assistierte Reproduktion beim Vogel - Chancen und
Grenzen für Zoos und den internationalen Artenschutz
Dominik Fischer 1, Sabine Meinecke-Tillmann 2, Axel Wehrend 3, Michael Lierz 1
1 Klinik für Vögel, Reptilien, Amphibien und Fische, Justus-Liebig-Universität
Giessen, Frankfurter Str. 91-93, D-35392 Giessen
2 Institut für Reproduktionsbiologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover,
Bünteweg 2, D - 30559 Hannover
3 Klinik für Geburtshilfe, Gynäkologie und Andrologie der Groß- und Kleintiere mit
tierärztlicher Ambulanz, Justus-Liebig-Universität Giessen, Frankfurter Str. 106,
D-35392 Giessen
Einleitung:
Aktuell werden etwa 13 Prozent der weltweit vorkommenden Vogelarten von der
IUCN (International Union for the Conservation of Nature) als gefährdet bis stark
bedroht eingestuft (IUCN, 2013). Arten wie der Mituhokko (Mitu mitu), die
Hawaiikrähe (Corvus hawaiiensis) und der Spixara (Cyanopsitta spixii) werden nur
noch in menschlicher Obhut gehalten und gelten in freier Wildbahn als ausgestorben
(Juniper, 2002; IUCN, 2013). Die Haltung und Nachzucht gefährdeter Spezies sind
Kernaufgaben von Zoos und Tierparks. Sie sind wichtiger Bestandteil von
Artenschutzprogrammen mit dem Ziel Genreserven zu erhalten und gezielte
Wiedereinbürgerungen von Tierarten vorzubereiten und durchzuführen (Reinschmidt
et al., 2008; ICMBio, 2012). Der Erfolg konventioneller Zuchtprogramme ist bei
einigen Vogelarten jedoch gering, da es an geeigneten Partnertieren mangelt,
Unfruchtbarkeit vorliegt oder Paare nicht gut miteinander harmonieren. Daher
gewinnen die Techniken der assistierten Reproduktion zunehmend an Bedeutung
(Saar et al., 1983; Blanco et al., 2009).
Spermagewinnung:
Die Spermagewinnung beim Vogel wurde bereits in den 1930er Jahren beim
Wirtschaftsgeflügel beschrieben (Burrows und Quinn, 1935) und inzwischen auch
regelmäßig in der Greifvogelzucht eingesetzt (Temple, 1972; Grier, 1973; Boyd et al.,
1977; Blanco et al., 2002). Dabei kommt bei Falken neben der Nutzung von
„Phantomen/Dummies“ oder Hilfsobjekten (Hüte, Stiefel), auf die die Tiere ejakulieren

(Pellatt und Birkhead, 1994; Saint Jalme et al., 1994), häufig eine von Techniken
beim Geflügel modifizierte Massagetechnik zum Einsatz (Samour, 2004; Fischer et
al., 2011). Diese wurde zudem bei anderen Vogelgruppen, wie Kranichen (Guojun et
al., 1998), Gänsen (Varga et al., 2004), Sperlingsvögeln (Lüpold et al., 2009), Emus
(Malecki et al., 2011), Straußen (Hemberger et al., 2001), Pinguinen (O'Brien et al.,
1999; Waldoch et al., 2007), Tragopanen (Zhang, 2006) und Psittaziden (Samour et
al., 1986; Brock, 1991; Anderson et al., 2002; Behncke, 2002; Behncke und Stelzer,
2003; Stelzer, 2004; Stelzer et al., 2005; DellaVolpe et al., 2011; Neumann et al.,
2013) erfolgreich zur Spermaentnahme genutzt. Da die Massagetechnik bei
Großpapageien jedoch wenig erfolgreich war (Brock, 1991; DellaVolpe et al., 2011),
wurde eine regelmäßige und reproduzierbare Spermaentnahme erst durch die
Entwicklung einer neuen Technik zur elektro-stimulierten Spermaentnahme möglich
(Lierz et al., 2013). Diese wurde kürzlich in einer Studie bei 109 Psittazidenarten
erfolgreich eingesetzt, wobei Sperma untersucht und für artifizielle Inseminationen
genutzt wurde (Lierz et al., 2013).
Spermatologische Untersuchung:
Die spermatologischen Untersuchung beim Vogel ist der bei Menschen und
Haussäugern vergleichbar (Weitze, 2001; Waberski und Petrunkina, 2007; WHO,
2010) und dient der Abschätzung der Zuchtfähigkeit einzelner Männchen. Evaluiert
werden Volumen, Farbe, Konsistenz und pH-Wert der Ejakulate sowie deren
Kontaminationsgrad (z.B. mit Kot, Harnsäure und/oder Blut). Zudem werden die
Motilität, Vitalität (mittels Supravitalfärbungen) und Morphologie der Spermien
beurteilt (Stelzer, 2004) und mit bereits erhobenen Vergleichswerten abgeglichen.
Dabei sind tierartliche Unterschiede in der Spermaqualität zu beachten, weshalb
familien- und speziesspezifische Forschung notwendig ist.
Weiterführende Untersuchungen der Spermaproben sind durch moderne
andrologische Diagnostikmethoden möglich. Mittels der computer-assistierten
Spermaanalyse (CASA) können verschiedene Bewegungs- und
Geschwindigkeitsparameter einzelner Spermien bestimmt werden, eine Technik die
beim Wirtschaftsgeflügel bereits regelmäßig eingesetzt wird (Froman und Feltmann,
2000; King et al., 2000). Bei vielen exotischen Vogelspezies muss CASA allerdings
erst noch etabliert werden, was aktuell bei Papageien und Greifvögeln versucht wird
(Fischer und Lierz, 2013). Spermienfunktionstests, wie der Perivitellinmembran-

Penetrations-Test (PMPT), wurden kürzlich für verschiedene exotische Vogelarten
modifiziert (Krohn et al., 2012). Beim PMPT wird an der aus einem Ei isolierten und
mit Sperma inkubierten inneren Perivitellinmembran überprüft, ob Spermien durch
die Membran penetrieren können, wie es auch für eine Fertilisation der Eizelle im
weiblichen Genitaltrakt notwendig ist (Robertson et al., 1997).
Ein Beitrag zur Einschätzung der zu erwartenden Fertilität eines Männchens kann
durch Untersuchung mehrerer Ejakulate geleistet werden. Dabei nutzt man
Parameter, die beim Wirtschaftsgeflügel und bei Säugetieren mit Fruchtbarkeit
assoziiert wurden. Falls sich ein Männchen hierbei als sub- oder infertil eingestuft
werden sollte, können Neuverpaarungen empfohlen werden. Dies ist vor allem bei
saisonal aktiven Spezies bedeutsam, bei denen durch Fehlverpaarungen häufig
mehrere Zuchtjahre verloren gehen. Bei Verdacht auf Infertilität sollte eine Re-
Evaluierung des Männchens nach erfolgtem Partnerwechsel (stimulierender Effekt
durch einen passenden Partner) und/oder eine weitergehende Untersuchung des
Geschlechtsapparates (z.B. bakteriologisch, röntgenologisch, endoskopisch,
histologisch) erfolgen (Lierz, 2004).
Artifizielle Insemination:
Spermaproben wurden bei seltenen Vogelarten erfolgreich zur künstlichen
Besamung (Blanco et al., 2009; DOC, 2009; Fischer et al., 2013; Lierz et al., 2013)
genutzt. Es werden dabei intrakloakale, intravaginale (Eileiteröffnung) und
intramagnale Inseminationen beim Vogel unterschieden (Blanco et al., 2002). Durch
eine Portionierung der Samenprobe können die Gameten der Männchen auf mehrere
weibliche Tiere verteilt werden, wodurch die genetische Repräsentanz einzelner
Männchen in der Population gesteigert werden kann (Lierz et al., 2013). Zudem
können isoliert gehaltene, räumlich distanzierte und sozial unverträgliche Einzeltiere
oder Tiere, die auf Grund von Verletzungen/körperlichen Behinderungen unfähig sind
den natürlichen Fortpflanzungsakt zu vollziehen, in den Genpool integriert werden
(Fischer et al., 2013; Lierz et al., 2013).
Für eine erfolgreiche Befruchtung nach künstlicher Insemination ist der
Besamungszeitpunkt von entscheidender Bedeutung. Vorteilhaft ist dabei das
Einhalten eines größeren Zeitintervalls vor der Eiablage (4-5 Tage vor der Eiablage)

oder eine Insemination unmittelbar nach der Eiablage mit einer qualitativ
hochwertigen Spermaprobe (Blanco et al., 2009). Limitierend sind derzeit noch die
saisonale Verfügbarkeit und die geringe Lebensdauer der Spermien im
Frischsperma.
Kryokonservierung:
Die Kryokonservierung von Spermien exotischer Vogelarten würde eine zeitlich und
örtlich unabhängige Lösung für eine dauerhafte Sicherung von Genreserven in
Gametenbanken bedeuten (Schneider et al., 2013). Bisher gibt es Nachzuchten nach
Einsatz kryokonservierter Spermien bei Wellensittichen (Samour, 2002) und
Wanderfalken (Parks und Hardaswick, 1987), aber in der Routine ist dies bisher noch
nicht möglich, da die speziesspezifischen Unterschiede zwischen den Vogelarten
individuelle Forschung zur exakten Anpassungen der Protokolle erfordern.
Zusammenfassung:
Die Möglichkeiten der assistierten Reproduktion bieten viele Chancen für die Zucht
seltener Vogelarten und damit für den Artenschutz. Falls eine natürliche
Fortpflanzung ausbleibt oder nicht möglich ist, bleibt die assistierte Reproduktion als
Option, auch um überzählige, isoliert gehaltene, fehlgeprägte oder körperlich
behinderte Individuen in den Genpool zu integrieren. Durch eine gezielte Diagnostik
kann das Risiko einer Fehlverpaarung von Tieren, die teils jahrelang keinen
Zuchterfolg verzeichnen, minimiert werden. Da derzeit die Verfügbarkeit von
Frischsperma als limitierender Faktor anzusehen ist, könnten durch die Etablierung
einer erfolgreichen Kryokonservierung von Samenzellen bedeutende Beiträge für die
Zucht bedrohter Arten geleistet und in Kombination mit verschiedenen In-situ-
Projekten eine Bestandssicherung und/oder eine Wiederansiedlung in den
natürlichen Lebensräumen ermöglicht werden.
Danksagung:
Die Autoren danken allen beteiligten Kolleginnen und Kollegen der „Arbeitsgruppe -
Aviäre Reproduktion“ der Justus-Liebig-Universität Giessen, der Stiftung Tierärztliche
Hochschule Hannover und des Friedrich-Loeffler-Instituts Mariensee. Desweiteren
danken wir den Institutionen Roc Falcon S.L., der Loro Parque Fundación, dem

Verein zur Erhaltung bedrohter Papageien e.V., der Justus-Liebig-Universität
Giessen und der Studienstiftung des deutschen Volkes e.V. für die finanzielle
Förderung von Projekten der Arbeitsgruppe.
Anschrift des Verfassers:
Dominik Fischer
Klinik für Vögel, Reptilien, Amphibien und Fische
Justus-Liebig-Universität Giessen
Frankfurter Str. 91-93
D-35392 Giessen
Email: dominik.fischer@vetmed.uni-giessen.de
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