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Bakterienfreie künstliche Besamung dank Peptiden, die Antibiotika in Ebersperma ersetzen

In Anbetracht der Tatsache, dass Ebersperma für die künstliche Besamung tagelang gekühlt gelagert werden muss und Antibiotika bald unzulässig sein werden, hat ein EU-Team einen Ersatz gefunden: antimikrobielle Peptide.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Die künstliche Besamung kam zum ersten Mal im späten 18. Jahrhundert zum Einsatz. Dieses Verfahren bietet zahlreiche Vorteile für die Tierzucht. Da der Transport von Sperma bedeutend einfacher ist als der von Tieren, kann ein einziger Zuchteber eine nahezu unbegrenzte Anzahl an Nachkommen mit vielen weiblichen Tieren erzeugen, ohne vor Ort sein zu müssen. Heute werden in Europa rund 90 % aller Schwangerschaften bei Nutztieren künstlich hervorgerufen. In mehr als 99 % der Fälle erfolgt die Besamung mit frischem Sperma und nicht mit gefrorenem. Es soll so schnell wie möglich zum Einsatz kommen, muss unter Umständen jedoch trotzdem bis zu drei Tage bei 15 bis 17 °C gelagert werden. Bei dieser Temperatur kann es allerdings zu bakterieller Verunreinigung kommen. Züchterinnen und Züchter haben einem solchen Wachstum bisher durch Antibiotika Einhalt geboten. Der Einsatz von Antibiotika in der Tierzucht ist jedoch eine der Hauptursachen für Antibiotikaresistenzen. Daher wird in Europa dringend von diesem Einsatz abgeraten, der bis 2022 sogar komplett verboten werden soll. Aus diesem Grund sind Alternativen notwendig, um ein Bakterienwachstum bei gelagertem Sperma zu verhindern.

Antimikrobielle Peptide

Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ECOEXTENDER wurde eine solche Alternative entwickelt, die sich auf Schweine konzentriert. Dabei entwickelte die Forschungsgruppe eine hygienische Methode zur Gewinnung, Lagerung und Verwendung von gekühltem Sperma. „Um dieses Ziel zu erreichen“, sagt der Projektkoordinator Xavier Barrera, „untersuchten wir den Ersatz aktueller handelsüblicher Konservierungsmöglichkeiten durch Alternativen, die keine Antibiotika enthalten.“ Entscheidend für diese Entwicklung ist ein antimikrobielles Peptid. Ein Peptid ist ein Strang von Aminosäuren, wobei mehrere solche Stränge ein Protein ergeben. Viele Organismen produzieren von Natur aus antimikrobielle Peptide, um sich vor Angriffen durch Bakterien, Pilze und Viren zu schützen. Antibiotika töten keine Bakterien, sie unterdrücken lediglich ihre Reproduktion. Der Grund für Resistenzen sind einzelne mutierte Bakterien, bei denen die Unterdrückung nicht funktioniert, wodurch sie sich ungehindert vermehren können. Dagegen töten antimikrobielle Peptide Bakterien ab. Dazu zerstören sie die Zellmembranen der Bakterien.

Erste Studie mit Schweinesperma

„Der Einsatz dieser Peptide wurde bei Pflanzen bereits eingehend untersucht“, so Barrera weiter, „für Ebersperma galt dies vor dem ECOEXTENDER-Projekt jedoch nicht.“ Das Team beurteilte vor allem die Auswirkung der antimikrobiellen Peptide auf die Qualität des Schweinespermas. Die Forschenden prüften außerdem die bakterielle Belastung und ob die Bakterien Resistenzen gegen die Peptide entwickelt hatten. Auch die Wirksamkeit der Peptidbehandlung in Abhängigkeit der Jahreszeit und andere Umweltfaktoren wie die Konzentration wurden berücksichtigt. Das Projektteam untersuchte außerdem, ob sich die Peptide auf die Potenz des Spermas auswirkten. Aus der Forschungsarbeit ging ein Arbeitsprotokoll hervor, in dem der effektive Einsatz der Peptide im Detail beschrieben wird. Derzeit erkundet das Team die künstliche Synthese von Peptiden, die dieselben Eigenschaften besitzen wie die in dieser Forschungsarbeit untersuchten Peptide. Diese sollten sich als wirtschaftlicher und geeigneter für den großangelegten Einsatz erweisen, als Peptide aus natürlichen Quellen. Aktuell sind die Projektforschenden auf der Suche nach technischen Partnern, die sie bei der Synthese unterstützen können. Schweinesperma wird durch ein Mittel verdünnt, das letztendlich die Peptide beinhalten wird. Laut der im Rahmen des Projekts durchgeführten Marketingstudie beläuft sich der aktuelle spanische Absatzmarkt für das Verdünnungsmittel auf mehr als 2 Mio. EUR pro Jahr und der europäische auf über 12 Mio. EUR. Sobald es auf dem Markt eingeführt werden kann, sollte das neue Verdünnungsmittel den Großteil dieses Marktes einnehmen können. Das ECOEXTENDER-Team versucht, weltweit neue Kundschaft zu gewinnen.

Schlüsselbegriffe

ECOEXTENDER, Sperma, Antibiotika, Schweine, antimikrobielle Peptide, Schweinesperma, künstliche Besamung, Verdünnungsmittel

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