Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd
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Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd
REPRODUKTION PFERD 6. Fortbildung des Graf Lehndorff-Instituts für Pferdewissenschaften 21. Februar 2015 Programm 1. Aussagekraft von Uterustupferproben bei der Stute (Dr. Elisa Nitsche-Melkus, Neustadt/Dosse) 2. Zurück zur Natur – welchen Einfluss hat die Interaktion zwischen Hengst und Stute auf die Fruchtbarkeit? (Dr. Dominik Burger, Bern und Avenches, Schweiz) 3. Rosseinduktion bei der Stute – Erfolg oder Misserfolg? (Dr. Juliane Kuhl, Wien und Neustadt/Dosse) 4. Geburtshilfliche Probleme – Therapie und Prognose (Prof. Dr. Christine Aurich, Wien) Elisa Nitsche‐Melkus: Uterustupferproben Aussage von Uterustupfern zu Beginn der Zuchtsaison Dr. Elisa Nitsche‐Melkus Graf‐Lehndorff‐Institut Neustadt/Dosse 1 Saisonbeginn Klinische gynäkologische Untersuchung • Rektale Palpation • Ultraschall • Vaginale Untersuchung (Spekulum) • Endometriumstupfer • Evtl. Endometriumsbiopsie Endometriumstupfer • Doppelt behüllter Tupfer • Spreizspekulum (z.B. nach Polansky) • Zervixfasszange nach Albrechtsen 1 Elisa Nitsche‐Melkus: Uterustupferproben Aus Endometriumstupfern mittels Routinetechniken isolierte Bakterien (Scherbarth 1993, TGA Hannover, n=6576) Positive Tupfer (%) Anteil an positiven Tupfern (%) ß‐haem. Streptokokken 13.1 75.2 E. coli 1.4 6.2 Hefen 1.4 8.0 hämolyt. Staph./Staph. aureus 0.5 3.3 Ps. aeruginosa 0.2 1.3 Taylorella equigenitalis 0.1 0.05 Andere Keime (Kl. pneumoniae, Aeromonas spp., ... <0.1%) Traditionelle Lehrmeinungen 1. Mittels Uterustupferproben können Gebärmutterinfektionen bei der Stute zuverlässig diagnostiziert werden ‐ aber auch bei Stuten mit diagnostizierter Endometritis gelingt oft mittels Tupfer kein Erregernachweis. 2. Der Uterus von gesunden Stuten ist mit Ausnahme der ersten Stunden nach einer Belegung und der ersten Tage nach dem Abfohlen keimfrei – aber bei geschlechtsgesunden Stuten konnten v.a. mit molekularbiologischen Verfahren Mikroorganismen im Uterus nachgewiesen werden. 3. Ursachen einer Plazentitis sind aufsteigende und hämatogene Infektionen in der Trächtigkeit ‐ aber auch die Persistenz von bereits vor der Belegung vorhandenen Keimen kann zu einer Plazentitis im Verlauf der Trächtigkeit führen. 5 Endometriumstupfer ‐ methodisch bedingte falsch negative Befunde Bakterienwachstum aus Endometriumstupfern und aus Endometriumsbioptaten von zur Besamung vorgestellten Stuten (n=212; Nielsen, 2005). Methode Ergebnis Tupfer ̶ + + ̶ Bioptat ̶ + ̶ + 128 (61%) 36 (17%) 2 (1%) 46 (22%) Anzahl (%) höherer Anteil bakteriologisch positiver Proben aus Endometriumsbioptaten als aus Endometriumstupfern 2 Elisa Nitsche‐Melkus: Uterustupferproben Ursachen von falsch negativen Tupferbefunden – Nicht‐infektiöse Ursachen der Endometritis – Inadäquate Probenentnahme – ungleichmäßige Verteilung der Mikroorganismen im Uterus – Bakterien, die spezielle Kultivierungstechniken benötigen Low volume lavage 7 Low volume uterine lavage als Alternative zum Tupfer Lavage erfasst den gesamten Uterus einschließlich der Uterushörner • 60 ml 0,9%ige NaCl‐Lösung mit ET‐Spülkatheter in den Uterus infundieren • transrektale Massage • Rückgewinnung der Spülflüssigkeit 8 Low volume uterine lavage 140 Bakterien 120 keine Bakterien 100 80 60 40 20 0 klar getrübt Bakteriologische Befunde in Abhängigkeit vom Zustand der Lavageflüssigkeit (nach LeBlanc et al., 2007, modfiziert) 9 3 Elisa Nitsche‐Melkus: Uterustupferproben Low volume uterine lavage Zytologie LVF 0,86 0,8 0,71 0,67 Sensitivität Spezifität Diagnose Endometritis anhand der Befunde einer Endometriumszytologie und einer Low volume uterine lavage (LeBlanc et al., 2007) Schlussfolgerungen Low volume uterine lavage • Low volume uterine lavage: höhere Sensitivität für die Diagnose einer Endometritis als Endometriumstupfer • Bei Problemstuten (wiederholtes Umrossen) ist die Lavage eine Alternative zur Tupferprobe Bakteriologie und Trächtigkeitsraten Trächtigkeitsraten in Abhängigkeit vom zytologischen und bakteriologischen Uterusbefund (n=2123 Untersuchungen; Riddle et al., 2007) Zytologie (PMN/mikr. Feld) Endometriums‐ tupfer Tragend Tag 28 (%) 0‐2 PMN ̶ 60 0‐2 PMN + 36 2‐5 PMN ̶ 49 2‐5 PMN + 44 >5 PMN ̶ 23 >5 PMN + 18 12 4 Elisa Nitsche‐Melkus: Uterustupferproben Bakteriologie und Trächtigkeitsraten Trächtigkeitsraten bei Stuten mit positiven Tupferergebnissen in Abhängigkeit vom Erreger (n=131; Riddle et al., 2007) 13 Schlussfolgerungen Bakteriologie und Trächtigkeit • Stuten können trotz positivem bakteriologischen Befund tragend werden • Keine Informationen, wie viele solcher Stuten im letzten Drittel der Trächtigkeit eine Plazentitis entwickeln • Keine Informationen zur antibiotischen Therapie in der frühen Trächtigkeit 14 Ursachen von falsch negativen Tupferbefunden – Nicht‐infektiöse Ursachen der Endometritis – Inadäquate Probenentnahme – ungleichmäßige Verteilung der Mikroorganismen im Uterus – Bakterien, die spezielle Kultivierungstechniken benötigen kulturunabhängige bakteriologische Verfahren 15 5 Elisa Nitsche‐Melkus: Uterustupferproben Quantitative Polymerase Kettenreaktion (qPCR) • Nachweis von schwer/nicht‐kultivierbaren, langsam wachsenden oder intrazellulären Mikroorganismen • Kulturunabhängige Methode • Targetsequenzen der 16S rDNA amplifiziert und mittels Fluoreszenz ausgewertet • Analyse von equinen uterinen Pathogenen (Ferris et al., 2014) • Ergebnis in 6 Stunden, aber kein Resistenztest möglich 16 Quantitative Polymerase Kettenreaktion (qPCR) Befunde von qPCR und konventioneller Bakterienkultur aus Endometriumstupfern von Stuten (n=27; Ferris et al., 2014) Verfahren Ergebnis qPCR Kultur ̶ + ̶ + ̶ + + + 16 (59%) 7 (26%) 2 (7%) 2 (7%) 17 Metagenomanalyse • Metagenom: Gesamtheit der genomischen Information der Mikroorganismen einer Population oder eines Biotops • Analyse von prokaryotischen 16S rRNA Genen einer Population von Mikroorganismen • Unter 1 % der uns umgebenden Mikroorganismen bekannt • Saragossa‐See Projekt Größe der öffentlichen Gen‐Datenbank verdoppelt Mehr als 69.000 neue Gene ohne Homologie zu bekannten Genen 18 6 Elisa Nitsche‐Melkus: Uterustupferproben Metagenomanalyse • Sequenzorientierte Ansätze: Extraktion, Klonierung und Sequenzierung von genomischer DNA = potentielle Isolierung von allen in den Organismen vorkommenden Genen • kulturunabhängige Methode • Verdau mit bestimmte Enzymen DNA Fragmente • Vervielfältigung der Fragmente • Erstellung einer DNA‐Bibliothek • Vergleich der Bibliothek mit Genomdatenbanken zur Charakterisierung der Mikroorganismen 19 Metagenom Uterus Rind • Unterschiedliche bakterielle Populationen bei Kühen mit und ohne Endometritis • Fusobacteria war die vorherrschende Bakteriengruppe bei Kühen mit Metritis, Gammaproteobactera bei gesunden Kühen • E. coli und Arcanobacterium pyogenes keine Schlüsselfunktion bei Kühen mit Endometritis (Santos et al. 2011; Thiago et al. 2012). 20 Metagenom Uterus Stute ‐ Phylum Stute 2 Stute 1 3% 7% 15% 7% 7% 55% 16% 90% Stute 3 Unclassified Stute 4 Bacteroides 3% 3% 3% 4% Other 11% Firmicutes Verrucomicobiota 12% Proteobacteria 91% Porphyromonas 73% Campylobacter 21 7 Elisa Nitsche‐Melkus: Uterustupferproben Metagenom Uterus Stute ‐ Spezies – 600 Spezies identifiziert Acholeplasma equifetale ‐> Abort Stute Acholeplasma hippikon ‐> Abort Stute Acholeplasma parvum ‐> Genitaltrakt gesunde Stute 22 Metagenom Uterus Stute Umfassendes Verständnis von Mikrobiota im equinen Uterus ‐> Uterus der Stute ist nicht keimfrei ‐> Nachweis neuer Bakterien ‐> neue Bakterien in Zusammenhang mit klinischem Geschehen bringen ‐> Endometritis, Plazentitis ‐> Verschiebungen des Mikrobioms untersuchen 23 8 16.02.2015 Einleitung Zurück zur Natur? “Einfluss der Natur”… Interaktionen zwischen Hengst und Stute Dominik Burger → traditionelle Ansichten, Bedenken und Meinungen der ZüchterInnen…. Einleitung Einleitung Sicherheit und ethische Aspekte… Herausforderungen heute… Sport ⇔ Zucht ↓ Sport + Zucht ? → Ethikrapport, Poncet et al., 2011: www.ofichev.ch Einleitung Einleitung Libido und Fruchtbarkeit… “Mensch-gemachte Reproduktionsstrategien…” Bsp. Abfohlrate: aufgrund → intensives Management ≈ 75% ⇔ bis 95% in gesunden wilden Herden… − Nutzungszweck − Kultur − Politik → Wirtschaftlichkeit → Hygiene → Sicherheit → Andere 1 16.02.2015 Einleitung Thank you ! von vs. Reproduktionsstrategien Model «copy of nature» Hengsten und Stuten… Reproduktionsmedizin und Verhaltensbiologie… Einleitung Conventional stable ↔ Stable with free-moving Was können für stallionwir (24h/7d) die Praxis lernen? Sexualverhalten in der Natur… Wie « macht es die Natur » ? Was können wir von der Natur lernen ? Wie können wir die Natur « kopieren » ? → McDonnell, 1995 - 2005 → Feh et al., 1991/ 2001 → Bourjade et al., 2007 → etc. Modell «Kopie der Natur» Konventioneller Stall ↔ → Trillaud-Geyl et Rousset, 1987 → Haras naonal CH, 1993 → Haras naonaux F, 1999 → etc. Typ 1 Stall mit freiem Hengst (24h/7d) Burger et al., 2010 Pferde, Bergzebras, Steppenzebras → übliche Formen der Sozialverbände: Harems, Übergangs- und Junggesellengruppen (Bachelors) 2 16.02.2015 Harem: konstante Familien-Einheit Typ 2 Wildesel, Grevy-Zebras Somalia-Wildesel Kulane Kiang → keine soziale Organisation: keine stabilen Familiengruppen, Reproduktionsterritorien • 1 Hengst, 1 – 9 adulte Stuten, Jungtiere • lineare Rangordung (je nach Alter & Temperament) • stabil dank Rossen während den anovulatorischen Perioden… Permanent stallion contact and onset of cyclic activity Experiment: • 11 + 11 anoestrous mares exposed/ not exposed to stimulus stallion • during two consecutive springs from mid-February until end-April each • age, body condition score and parasite burden taken into account Permanent stallion contact and onset of cyclic activity in 22 mares • ovarian activity • stallions’s direct contact time per mare Wespi et al., Theriogenology 82 (2014) 189–194 p = 0.028 80 • mares exposed to stallions ovulated significantly earlier with stallion: 23.6±12.6 d without stallion: 45.0±23.5 d after study start 60 Days Permanent stallion contact and onset of cyclic activity 40 20 Number of ovulations Permanent stallion contact and onset of cyclic activity Wespi et al., 2014 p = 0.029 3 in consequence: • exposure to stallions led to more ovulation cycles during observational period: 2 with stallion: 2.80±0.42 ov. without stallion: 1.83±1.03 ov. 1 0 0 No stallion No stallion Stallion Stallion Treatment Treatment Wespi et al., 2014 Wespi et al., 2014 3 16.02.2015 Permanent stallion contact and onset of cyclic activity Der Deckakt in der Natur • average direct contact time of the stallion per mare: - 14.4 s/h (CI: 5.8-23.0) - no increase during oestrus - no correlation with the time of the first ovulation - vorausgängig ø 2 Belegungen ohne Erektion… - Dauer < 1 Minute - eher ruhiges Ereignis + danach: Entspannungsphase…. - während 1 - 2 Tagen: ø 6 Belegungen / Stute…. (Steinbjörnsson et al., 1999) alle Minuten bis 1-2 Stunden…. Wespi et al., 2014 Multiple Besamungen/ Zyklus… - Vidament et al., 1997 - Vidament et al., 1999 - Barbacini et al., 1999 - Sieme et al., 2005 Fruchtbarkeit in der Pferdezucht – Samenübertragung vs Praxis: Ziel 1x … 70 → Endometris ? → Samenverfügbarkeit → Wirtschaliche Aspekte 60 Intervall 24h 48h >48h NRR-30 50 [%] 40 30 1x 2x 3x 4x Anzahl KB / Östrus Anzahl und Intervall der Samenübertragung Vidament et al., 1997 Sieme et al., 2005 16.02.2015 22 Einfluss der KB-Frequenz auf die Trächtigkeitsrate und Trächtigkeitsverluste bei Hannoveraner Stuten: Fruchtbarkeit in der Pferdezucht – Samenübertragung 70 NRR-30 [% ] 60 1x 70 2x 3x 50 ≥4x 50 40 24h 40 30 48h >48h 300 20 0-60 60-80 Stutenkategorie 80-100 10 0 Anzahl und Intervall der Samenübertragung in Relation zur Fruchtbarkeitsleistung Sieme et al., 2005 16.02.2015 NRR-33 PRC PLRC (%) 60 23 1x 2x 3x KB-Frequenz ≥4x (Sieme et al. 2005) 4 16.02.2015 «Organisation» in der Natur Interaktionen… zwei Standorte - ein Institut: ISME → Reprodukonsbiologie Main achievements - die Stute scheint den Zeitpunkt zu bestimmen… - 88% der präkopulatorischen Aktionen auf Initiative der Stute… (McDonnell et al., 2000) → Verhaltensbiologie → Evoluonsbiologie Klinik und Reproduktionszentrum EquiSearch, HNS Avenches Pferdeklinik Vetsuisse-Fakultät, Uni Bern Seit dem 1. Januar 2012 Institut Suisse de Médecine Equine (ISME) ALP-Haras und Universität Bern 26 «Sexual selection» und «Mate Choice»… Hormone ? Attraktivität? MHC-Analytik beim Pferd: ELA-Serologie Equine Leukozytenantigene ELA-A: MHC Klasse I Bailey et al., 2000 MATE CHOICE Symmetrie ? Parasitenbefall? ELA-C Major histocompatibility complex (MHC)? Stimme ? «Mate Choice» ELA-B: MHC Klasse II Lazary et al., 1987 «Mate Choice» der Stute… Wahl eines MHC unterschiedlichen Partners ? Landry et al., 2001 Yamazaki et al. 1976, 1994 Wedekind et al.,1995 → MHC-Heterozygosität = immunologische Vorteile für die resultierenden Nachkommen → “good genes” (Penn & Potts, 1999) Partnerwahl von 19 Stuten ↓ 7 Hengste Burger et al., 2010 5 16.02.2015 Konsequenzen für die Praxis… Präferenzen der Stuten mit unterschiedlicher Akkzeptanz… Neue Studien Besamung von Privatstuten mit permanentem Hengstkontakt Präferenzen des Hengstes in Abhängigkeit von MHC, Zu besamende Stuten Parasitenbelastung etc. + Pheromone in Speichel, Urin, Kot, Vaginal- und Klitorissekret? Permanenter Fruchtbarkeit – – – Kontakthengst ↓ Physiologische Reaktionen und Fruchtbarkeit ? und die Fruchtbarkeit ? Aepli et al., 2011 Kommunikation ? Mechanismen ? Identifikation von spezifischen volatilen Molekülen… Oxytocin? − − − − − − − Kot Urin Speichel Schweiss Vaginalsekrete Seminalplasma Exhalation Madill et al. 2000 Nikolakopoulos et al. 2000 Oxytocin secretion in oestrous mares exposed to stallions Oxytocin secretion in oestrous mares exposed to stallions Cycle 1 Experiment: Cycle 2 Preference test (stallion A & B) • 13 cyclic mares (12.6 ± 3.5 Jahre) • 7 breeding stallions(10.6 ± 4.6 Jahre) Induction of ovulation (hCG) • t-maze preference test • radioimmunoassay for determination of intravenous oxytocin 0 14 Stallion A 15 16 Ovulation Oxytocin secretion with stallion A 19 Preference test (stallion B & A) Induction of ovulation (hCG) Ovulation Oxytocin secretion with Stallion B stallion B 36 – 48h (Prof. R. Bruckmaier, University of Berne) Käser et al., submitted 6 16.02.2015 Oxytocin secretion in oestrous mares exposed to stallions Feststellung Rosseverhalten… Blood collections for determination of oxytocin: Oxytocin pg/ml Mare Roxena; Stallion Shadow Rektale Ultraschalluntersuchung 25.0 OT pg/ml 20.0 ☺ Beurteilung der Stute 15.0 ☺ Abprobieren… 10.0 5.0 0.0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 preceding teasing teasing following teasing min Käser et al., submitted Abprobieren Abprobieren ☺ Feststellung Rosseverhalten ☺ Interaktionen Stute - Hengst ☺ Stimulation (Fraser, 1992) ☺ Oxytocin↑ → uterine Clearance (Madill et al. 2000, Stecco, 2003) Madill et al. 2000 Abprobieren Abprobieren Abspielen der Geräusche eines sich annähernden Hengstes… Abspielen der Geräusche eines sich annähernden Hengstes… 7 16.02.2015 Abprobieren Abprobieren − zwingend (eg. Galoubet…) − mandatory (eg. Galoubet…) − durch erfahrene Person − by experienced person − 3 – 5 min pro Stute − 3 – 5 min per mail − Hengst oder Wallach (Testosteron alle 10 - 21d) − stallion or gelding (testosterone all 10-21 days − Resultate aufzeichnen… − records… − Kontrolle aller Stuten mit Score 3-5 − control all mares 3-5 Methoden Abprobieren Methoden Abprobieren − Hengst auf Weide − Hengst auf Weide − Hengst in Stall − Hengst in Stall − Hengst auf Paddock − Hengst auf Paddock − Hengst mit Stalltüre − Hengst mit Stalltüre − Hengst mit Wand − Hengst mit Wand − Abprobier-Stand − Abprobier-Stand − Abprobier-Mühle − Abprobier-Mühle Methoden Abprobieren Methoden Abprobieren − Hengst auf Weide − Hengst auf Weide − Hengst in Stall − Hengst in Stall − Hengst auf Paddock − Hengst auf Paddock − Hengst mit Stalltüre − Hengst mit Stalltüre − Hengst mit Wand − Hengst mit Wand − Abprobier-Stand − Abprobier-Stand − Abprobier-Mühle − Abprobier-Mühle 8 16.02.2015 Methoden Abprobieren − Hengst auf Weide Probleme von Zuchthengsten… meistens „menschgemacht“…. − Hengst in Stall → falsche Manipulationen → unnatürliches Management → Überbeanspruchung − Hengst auf Paddock − Hengst mit Stalltüre − Hengst mit Wand − Abprobier-Stand − Abprobier-Mühle Häufige Fehler − keine/ ungenügende Grunderziehung − unpässliche Ausrüstung und Infrastruktur (Sicherheit....) − dem Hengst wird nicht erlaubt, die Stute während des Abprobierens zu berühren − Überkorrekturen − Bestrafen des Aufspringens ohne Erektion − übereiltes Herunterjagen des Hengstes von der Stute nach der Ejakulation − Bestrafung von spontanen Erektionen und Masturbation Der Haremshengst in der Natur Kontinuierliches Beobachten des Zyklus der Stuten (Körper-, Urin- und Kotgeruch) Zusammenhalt der Stuten und Jungtiere als Harem und Fernhaltung von anderen Hengsten → « Herding » Schutz vor Gefahren Vermeidung von Inzucht… → nur ca. 70% der Fohlen von Haremshengst abstammend evtl. Assistenzhengst geduldet Der Haremshengst in der Natur - Periodische spontane Erektionen und Penisbewegungen (“Masturbation”) ohne Decken/ ohne Samenverlust häufig beobachtet… Mate choice des Hengstes? Neue Studien Besamung von Privatstuten mit permanentem Hengstkontakt – – – Präferenzen des Hengstes in Abhängigkeit von MHC, Parasitenbelastung etc. Pheromone in Speichel, Urin, Kot, Vaginal- und Klitorissekret? Fruchtbarkeit 9 16.02.2015 Mate choice des Hengstes? Bachelorhengste = Gestütshaltung… Präferenzen von 5 Hengsten mit zyklischen Stuten: Kontaktzeit / Stute (s) 600.0 400.0 • Gruppen von 2 - 17 Hengsten aller Alterstufen 200.0 • zahlreiche spielerische Kämpfe→ Kräftemessen und Bestimmen der Rangordnung 0.0 → Anisogamie 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Zyklus (d) • Hierarchie → Fohlen (Bourjade, 2007) • Sneak breeding (z.B. Jungstuten) Management domestizierter Hengste Management domestizierter Hengste classical housing in multistallion breeding farms…. → Samenprodukon bei unterschiedlichen sozialen Bedingungen ? (McDonnell and Haviland, 1995; McDonnell and Pozor, 1995; McDonnell and Murray, 1995) → sexual behavior … → androgen … → testicular size … → semen quality … – Haltung im Bachelor-Status in Gruppe vs. einzel • Briefer et al., 2013 • im Gange – Einzelstallhaltung in Bachelor-Status vs. HaremStatus • Burger et al., submitted Bachelor vs. Harem-Status Sperm competition theory… Versuch: • • • • 6 + 6 adulte fruchtbare Zuchthengste Kreuzversuch: eingestallt mit/ ohne Nachbarstute August – Dezember 2 x 10 Wochen Burger et al., submitted 10 16.02.2015 Sperm competition theory… «Strategische Ejakulation» – Ejakulat-Eigenschaften plastisch an die soziale Umgebung angepasst (Parker and Pizzari 2010) • Insekten • Fische • Nager → Samen-Ejakulation bei unterschiedlichen sozialen Bedingungen ? – auf Stute vs. Phantom → Totalspermienzahl (Birkhead and Pizzari 2002) → Spermiengeschwindigkeit (Fitzpatrick et al . 2009) – in Spezies mit männlichem Wettkampf für Befruchtung (Parker 1970; • kein Unterschied • Boog et al., 2013 – mit (MHC-) unterschiedlichen Animierstuten • Jeannerat, im Gange Birkhead and Moller 1998) – Grund: Spermienproduktion kostspielig (Wedell et al. 2002) – Spermienproduktion und -verteilung → «Strategische Ejakulaon» ? Interaktionen und Strategien von Stute und Hengst: – stehend vs. auf Phantom • stehend: Totalspermienzahl 24.7% ↓ • Meroni et al., 2012 Take Home Message Einfluss MHC Stute Kommunikation ? - Geruch - Andere ? Mate choice - präkopulatorisch ? - postkopulatorisch Mechanismen ? Hengst Das Verständnis der Reproduktionsstrategien von Hengsten und Stuten Mate choice Testosteron Spermaqualität ? ? Strategische Fruchtbarkeit ↑ Ejakulation ? Vermeidung Inzucht Resistenz und Vitalität ↑ Trächgkeitsrate 17d ↑ - eröffnet neue Wege mit potentieller Bedeutung für das Wohlbefinden sowie ethische und wirtschaftliche Aspekte in der Zucht und Haltung von Pferden • • • • • Effizienz Fruchtbarkeit Libido-Probleme Handling und Management … Einleitung Vielen Dank ! Reproduktionsmedizin und Verhaltensbiologie… 11 This article appeared in a journal published by Elsevier. The attached copy is furnished to the author for internal non-commercial research and education use, including for instruction at the authors institution and sharing with colleagues. Other uses, including reproduction and distribution, or selling or licensing copies, or posting to personal, institutional or third party websites are prohibited. In most cases authors are permitted to post their version of the article (e.g. in Word or Tex form) to their personal website or institutional repository. Authors requiring further information regarding Elsevier’s archiving and manuscript policies are encouraged to visit: http://www.elsevier.com/copyright Author's personal copy Journal of Equine Veterinary Science 32 (2012) 455-457 Journal of Equine Veterinary Science journal homepage: www.j-evs.com Review Article The Potential Effects of Social Interactions on Reproductive Efficiency of Stallions Dominik Burger DVM a , Claus Wedekind PhD habil. b, Bettina Wespi a, Isabel Imboden DVM a, Sabine Meinecke-Tillmann DVM habil. c, Harald Sieme DVM habil. d a Swiss Institute of Equine Medicine, ALP-Haras and University of Berne, Avenches, Switzerland Department of Ecology and Evolution, Biophore, University of Lausanne, Lausanne, Switzerland c Institute for Reproductive Biology, University of Veterinary Medicine, Hannover, Germany d Unit for Reproductive Medicine, University of Veterinary Medicine, Hannover, Germany b a r t i c l e i n f o a b s t r a c t Article history: Received 23 April 2012 Received in revised form 22 May 2012 Accepted 31 May 2012 The reproductive efficiency of stabled domestic stallions is often lower than what could be expected from observations in feral herds. In the wild, stallions typically live with mares in harem bands, with other stallions in bachelor bands, or occasionally in mixedsex transitional bands. We, therefore, argue that permanent contact with mares may increase reproductive efficiency of stallions suffering from low libido and/or fertility. We also provide a summary of our present knowledge of natural conditions, management, and husbandry of domestic stallions, and of intra- and intersexual behavioral interactions in horses. Ó 2012 Elsevier Inc. All rights reserved. Keywords: Stallion Mare Interaction Sexual behavior Libido Fertility 1. Introduction Numerous ethological studies on feral herds of horses illustrate considerable differences between reproductive behavior and fertility of stallions in the feral herds versus stallions kept under constrained artificial conditions [1,2]. With the increasing predominance of artificial breeding techniques, stallions in many equestrian disciplines are required to take up their stud “duties” while maintaining an active “career” in equestrian sport. Although some stallions seem to cope well with this dual challenge, others experience problems with low libido and fertility. Low libido and fertility are sometimes problems even in stallions used uniquely for breeding. Such animals often have Corresponding author at: Dominik Burger, DVM, Swiss Institute of Equine Medicine, ALP-Haras and University of Berne, 1580 Avenches, Switzerland. E-mail address: [email protected] (D. Burger). 0737-0806/$ - see front matter Ó 2012 Elsevier Inc. All rights reserved. http://dx.doi.org/10.1016/j.jevs.2012.05.076 high genetic and financial values, that is, economic and genetic consequences may contribute to the frustration of owners or managers. Although there are many studies relating reproductive function to endocrinological levels [3,4], interdisciplinary studies examining social and sexual interactions on libido, ejaculates, and sperm quality are scarce. 2. Natural Conditions Under feral conditions, a certain percentage of mature stallions become harem stallions and maintain a herd of breeding mares, while some remain nonbreeding “bachelors” [5-7]. A harem typically consists of one, occasionally two, harem stallions (one harem stallion and one assistant harem stallion) with a herd of one to nine or more breeding mares together with their predispersal offspring. Observations in free-running equid populations indicate that harem stallions will generally avoid breeding females born within Author's personal copy 456 D. Burger et al. / Journal of Equine Veterinary Science 32 (2012) 455-457 their band. However, the mechanisms that lead to this avoidance of inbreeding are not yet fully understood [2]. The harem stallion is primarily a provider of protection and herd cohesion rather than a constant initiator of reproductive interactions. As with other mammals, it is usually the mare that plays the decisive role in mate choice and that initiates copulation [1]. It seems that active harem stallions cover no more than 20 mares in a year, in contrast to managed reproduction, in which each mare is mated approximately six times per cycle [8]. Most stallions without a harem form cohorts known as bachelor stallion bands. These bands are subject to frequent fluctuations in group size and usually consist of 2-17 stallions. A majority of stallions in bachelor bands are 2-5 years old and therefore could be considered too young to be serious contenders for harem stallion status. Older stallions are occasionally members of such bachelor bands because they either were displaced from or could never achieve a harem [9]. Bachelors show no or little breeding activity, but mating is sometimes possible with young mares that have dispersed from a harem band. So-called “transitional bands,” that is, groups of mares without stallions or mixed-sex peer bands of nonbreeding juvenile horses and subadults are sometimes observed [2,10]. 3. Management and Husbandry of Domestic Stallions Modern husbandry and reproductive procedures differ greatly from natural conditions. Reproductive management methods are based on semen collection either through use of a phantom and artificial vagina or through “in hand service.” Stallions are usually kept in individual box stalls and paddocks either fully isolated or with restricted physical contact to other horses. The use of restrictive management practices originatesdbeside their use in sport and sanitary prescriptions for semen donorsdfrom the desire to reduce the potential for a stallion to injure itself or others (horses or handlers) through the engagement in activity or aggression that could be provoked by the presence of other horses. In a recent survey of 29 stud farms with purebred Arabian horses in Germany [11], approximately 70% of the 78 stallions were kept without free social contact with other horses. This restrictive and widely practiced form of husbandry leads to varying degrees of limitation in social contact of a physical, visual, olfactory, and auditory nature, depending on the construction and location of a stallion’s box. When comparing this with the observation that stallions in a natural environment spend little time in social isolation (3-30%, on average not >8% [9]), it seems likely that social isolation compromises animal welfare [12]. Social isolation may even be a contributing factor to high aggression and undesirable behavior toward other horses [13] and humans [11,14,15] and may eventually lead to selfmutilation [16]. Such behavior frequently requires therapeutic management or the application of pharmaceuticals all with certain pros and cons and varying degrees of success [17]. On multistallion breeding farms, stallions are frequently housed together in stallion barns, intentionally placed outside the range of visual or auditory contact with the barns housing mares. This form of housing can simulate a form of bachelor herd [18], and it may lead to a suppression of reproductive function. Several studies have reported on the behavioral and physiological parameters of bachelor versus harem stallions, indicating that the bachelor status is associated with lower androgen levels, sexual and aggressive behavior, testicular size, and semen quality [18-20]. The comparatively peaceful nature of such bachelor groups containing sexually mature and immature stallions under semiferal and domestic conditions has been described in several studies [19,21-23]. The number of sexual encounters required of a wellfrequented domestic stallion is far higher than that of its feral counterparts popular thoroughbred stallions will cover up to 200 mares in a season [24]. This necessitates the breeding of three to four mares every day without any accompanying social interaction that is typical of an active harem stallion. Additionally, some will cover mares during Northern and Southern Hemisphere seasons [24]. Although stallions that are used predominantly for artificial insemination are slightly less active, high demand for chilled semen requires daily semen harvesting throughout the breeding season. Such a breeding frequency far exceeds “natural” conditions. Considering the average domestic stallion’s limited possibilities for normal social interaction, it is perhaps not surprising that libido and fertility problems result. In response to these problems of the equine industry, optimizing stallions’ reproductive efficiency has become a research priority. 4. Intra- and Intersexual Interactions and Their Effects McDonnell and Murray [18] found that harem stallions have significantly higher levels of testosterone than bachelor stallions. In this study, the harem stallion was in constant competition with the bachelor stallions, as all were kept in the same pasture. In other studies, breeding (harem) stallions were kept in a less competitive environment. Aurich et al. [25], for example, observed that breeding stallions have lower plasma testosterone levels than sexually inactive stallions, whereas Khalil et al. [26] found that fecal testosterone levels rose with increasing harem size in 14 feral stallions. We, therefore, suggest that keeping stallions in contact with one or few mares (potentially with regular, but not excessive, sexual activity) may correspond to a “paired” situation associated with low mating effort and low testosterone levels. In comparison, the constant competition experienced by a harem stallion or a domestic stallion stabled together with a large group of other horses could provide a social context that would normally lead to a high mating effort and that constitutes a situation often associated with high testosterone levels [27]. Based on studies by McDonnell [1], recent experiments have focused on integrating natural behavioral patterns into modern housing and management conditions for breeding animals. Preliminary results on the interactions between domestic mares and stallions, attained by studying the influence of permanent stallion contact on estrous behavior and fertility in mares, demonstrate that the permanent presence of a stallion affected sexual behavior and conception rates of mares [28]. During the Author's personal copy D. Burger et al. / Journal of Equine Veterinary Science 32 (2012) 455-457 course of the latter study, distinct and frequent behavioral interactions between the stallion and individual mares could be observed. These interactions are likely to be influenced by various factors, including the highly polymorphic genes of the major histocompatibility complex (MHC) that have been shown to influence odors and mate preferences in mice [29] and other vertebrates (including humans) [30,31]. Typically, males and females avoid MHCsimilar mates. Such mate choice may aim to either directly promote MHC heterozygosity or use the diversity on the MHC as a marker to increase overall heterozygosity in offspring, that is, avoiding inbreeding and/or providing an immunological advantage for the progeny. First preference trials suggest that mares prefer certain stallions over others and that their preferences depend on the stage of their cycle [32]. With regard to possible MHC effects, a statistically nonsignificant tendency for the estrous mares to select MHC-dissimilar stallions could be observed. Our observations thus far suggest that stallions are less choosy (D. Burger, unpublished observations). In conclusion, we propose that permanent contact with mares could improve the reproductive efficiency of stallions suffering from low libido and/or fertility. Therefore, our current research focuses on the possible effects of permanent mareestallion contact on sexual behavior, endocrinological parameters, and semen characteristics. 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Systemische Freisetzung von PGF2α aus dem Endometrium Abfall der Progesteronkonzentration im Plasma ca. 24-28 h nach erstem endogenen PGF2α - Puls Abb.: Aurich, 2011 1 Juliane Kuhl: Rosseinduktion bei der Stute Beschriebene Nebenwirkungen von PGF2α Schwitzen Erschwertes Atmen Koliksymptome Abb.: Irvine et al. 2002 Prostaglandin F 2α ‐ Analoga (+)-Cloprostenol PGF 2α Luprostiol Fragestellung Vollständige Luteolyse bei Einsatz des PGF2α – Analogons in vom Hersteller angegebener Minimaldosis? Verkürzung Lutealphase? Effekt auf Fruchtbarkeit? Unerwünschte Nebenwirkungen der Behandlung? 2 Juliane Kuhl: Rosseinduktion bei der Stute Gruppeneinteilung & Behandlung Gruppe N Wirkstoff und Dosierung Präparat (Hersteller) LUP 8 Luprostiol 3,75 mg (0,5 ml i.m.) Prosolvin (Virbac; Bad Oldesloe, D) CLO 8 R(+)Cloprostenol 22,5 µg (0,3 ml i.m.) Genestran (aniMedica; Wels, A) CON 8 NaCl 0,9% (0,5 ml i.m.) Luteolyse bei nichttragenden Stuten ca. 14 d p.ov. Systemische Freisetzung von PGF2α aus dem Endometrium Abfall der Progesteronkonzentration im Plasma ca. 24-28 h nach erstem endogenen PGF2α - Puls Abb.: Aurich, 2011 Zyklustag Behandlung an Tag 8 nach Ovulation 3 Juliane Kuhl: Rosseinduktion bei der Stute Herzfrequenz Kontrolle 50 Herzfrequenz (/min) Luprostiol Cloprostenol 45 40 35 -30 0 30 60 90 120 Zeit: p<0,05; Behandlung: n.s.; Zeit x Behandlung: n.s. Cortisol im Speichel (ng/ml) Cortisol 10 Kontrolle Luprostiol 8 Cloprostenol 6 4 2 0 Zeit: p<0,01; Behandlung: p<0,001; Zeit x Behandlung: p<0,001 4 Juliane Kuhl: Rosseinduktion bei der Stute - 60 - 30 0 + 30 + 60 + 90 + 120 Verhaltensbeobachtung Alle Gruppen: Fressen nahezu ununterbrochen Keine signifikanten Verhaltensveränderungen wie Scharren , Umsehen nach dem Bauch oder Hinlegen Gruppen CLO, LUP: 4/8 Stuten vorübergehend weichere Kotkonsistenz Ergebnisse Versuchstag Cortisol ↑ Herzfrequenz und-variabilität ↔ Innere Körpertemperatur ↓ Atemfrequenz ↔ Keine Stressreaktion; vorübergehender Anstieg Cortisolkonzentration durch PGFAgonisten verursachte ACTH-Sekretion aus Hypopyhse 5 Juliane Kuhl: Rosseinduktion bei der Stute Kontrolle Cloprostenol Luprostiol Durchmesser des größten Follikels zum Zeitpunkt der Behandlung (mm) 23,8±2,9 (13-39) a 24,6±4,0 (12-39) a 22,8±2,3 (10-32) a Durchmesser des präovulatorischen Follikels (mm) 45,9±1,2 (41-50) a 50,9±1,3 (45-56) b 47,3±1,5 (43-52) a ab: p<0,001 Interovulatorisches Intervall Ovulation LUP CLO CON Ovulation Behandlung 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Kontrolle Cloprostenol Luprostiol Interovulatorisches Intervall (Tage) 24,1±0,8 (21-27) a 17,4±1,4 (13-24) b 17,4±0,4 (15-19) b Intervall Behandlung – Ovulation (Tage) 16,1±0,8 (13-19) a 9,4±1,3 (5-16) b 9,4±0,4 (7-11) b Rossedauer (Tage) 5,1±0,5 (3-6) a 4,6±0,5 (2-6) a 5,1±0,3 (4-6) a ab: p<0,001 6 Juliane Kuhl: Rosseinduktion bei der Stute Progesteron (ng/ml) Progesteron 25 Kontrolle 20 Cloprostenol Luprostiol 15 10 5 0 0 60 120 D1 D2 nach Luteolyse D3 D -1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 nach Ovulation Intervall 1) Zeit: p<0,001, Behandlung: n.s., Zeit x Behandlung: p<0,05; Intervall 2) Zeit: p<0,001, Behandlung: p<0,01, Zeit x Behandlung: p<0,05; Intervall 3) Zeit: p<0,001, Behandlung: n.s., Zeit x Behandlung: n.s. Rosseinduktion bei der Stute Erfolg Gute Verträglichkeit Sofortige luteolytische Wirkung Keine Beeinträchtigung der nachfolgenden Gelbkörperfunktion Misserfolg? Variable Zeitdauer Behandlung bis Ovulation Fazit Eine Behandlung von Stuten an Tag 8 der Lutealphase mit Luprostiol oder R(+)Cloprostenol Ist gut verträglich Führt zu einer vollständigen Luteolyse und Verkürzt das interovulatorische Intervall um ca. 5 Tage. 7 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Geburtshilfliche Probleme ‐ Therapie und Prognose Christine Aurich Besamung und Embryotransfer Graf Lehndorff‐Institut für Pferdewissenschaften Die meisten Geburten finden nachts statt… 1 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Totgeburt Morbidität (<5 Tage) Mortalität (< 5 Tage) Fohlen (%) 30 20 10 0 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 >50 Dauer der Austreibungsphase (min) Einfluss der Dauer der Austreibungsphase (n=1047) auf die Inzidenz von Totgeburten sowie Morbidität (= Erkrankung) und Mortalität (= Tod) der Fohlen (Nach McCue & Ferris 2012, modifiziert) Ablauf der Geburt Dauer Anzeichen I Fetus stellt sich in den 1 bis 4 Stunden Geburtsweg ein ‐ milde Koliksymptome ‐ Flehmen ‐ Schwitzen ‐ Schweifschlagen ‐ Ablaufen von Milch II Ruptur des Allantochorions – Geburt des Fohlens 20 bis 30 min (Amnion 5 bis 10‘ nach Blasensprung in der Vulva) ‐ (wiederholtes) Niederlegen ‐ Harn‐ und Kotabsatz ‐ Bauchpresse III Abgang der Nachgeburt bis 2 Stunden post partum ‐ milde Koliksymptome Amnionblase: sollte 5 bis 10 Minuten nach Ruptur des Allantochorion in der Vulva sichtbar sein Fohlen im Geburtsweg 2 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd „Red Bag“ – vorzeitige Plazentalösung Wessel 2005 Alarmierung bei Schwergeburten • Falls 10 Minuten nach Ruptur des Allantochorion die Amnionblase nicht sichtbar ist, • Falls nicht beide Vorderhufe und Nase des Fohlens in der Vulva erscheinen • Falls die Geburt trotz VEL nicht weiter voranschreitet • sollte eine geburtshilfliche Untersuchung erfolgen • bzw. der Tierbesitzer den Tierarzt rufen Vermeidung von Geburtsverletzungen Vermeidung von geschädigten/toten Fohlen 3 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Häufige Haltungsanomalien in Vorderendlage 40 20 0 Reitpferd Kaltblut kleines Pony Island Quarterhorse Rasse der Stute Rasseverteilung bei Stuten mit Schwergeburten an der Klinik für Geburtshilfe der Vetmeduni 2001‐2014 100 Schwergeburten (%) mit Schwergeburten (%) 60 80 60 40 20 0 lebend ohne Reflexe Fetus bei Eintreffen der Stute an der Klinik Zustand des Fetus bei Stuten mit Schwergeburten an der Klinik für Geburtshilfe der Vetmeduni 2001‐2014 4 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Vorbereitung der Stute Geburtshilfliche Untersuchung 5 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Geburtshilfliche Untersuchung • • • • • • • • • • Vaginal nach sorgfältiger Reinigung des äußeren Genitale Vorbereitung des Geburtsweges (Zervixweite) Zustand der Fruchtblasen (vorzeitige Plazentalösung?) Zustand des Fruchtwassers (verschleppte Geburt?) Lebenszeichen der Frucht (Reflexe) Lage, Stellung, Haltung Größe der Frucht im Verhältnis zur Mutter Zwillinge? Missbildungen der Frucht? Andere Probleme (z.B. Scheidenspangen) Geburtshilfe • Auszug • Berichtigung • Berichtigung und Auszug in Narkose • Sectio caesarea • Fetotomie 6 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Auszug 7 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Lage‐, Stellungs‐ und Haltungsanomalien: beidseitige Karpalbeugehaltung Lage‐, Stellungs‐ und Haltungsanomalien: Kopf‐Brust‐Haltung 8 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Fohlen mit Schädelmissbildung, wie sie bei Kopf‐Seiten‐Haltung oder Querlagen vorkommen kann, rechts Schädel desselben Fohlens nach Euthanasie Querlage HEL + Haltungsanomalie HEL VEL, zu große Frucht 80 60 40 20 0 VEL, Haltungsanomalie Verteilung der Diagnosen bei Stuten mit Schwergeburten an der Klinik für Geburtshilfe der Vetmeduni 2001‐2014 Häufige Haltungsanomalien in Vorderendlage 9 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd „Hundesitzige“ Stellung Hinterendlage, obere Stellung, gestreckte Haltung Schnelles Absterben der Frucht durch Kompression der Nabelschnur Vorzeitiges Abreißen der Nabelschnur Sectio Totalfetotomie Teilfetotomie, Auszug 80 60 40 20 0 Korrektur, Auszug Gewählte Therapie bei Stuten mit Schwergeburten an der Klinik für Geburtshilfe der Vetmeduni 2001‐2014 10 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd (McKinnon, Squires, Vaala, Varner, 2011) So nicht… 11 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Zwillinge oder Bauchquerlage? Fetotom nach Thygesen, modifiziert nach Götze Einfädelsonde Sägegriffe Schlingenführer Krey‐Schöttler‐Haken Drahtsäge nach Liess Leitketten Geburtsketten Lage‐, Stellungs‐ und Haltungsanomalien: Kopf‐Seiten‐Haltung bei totem Fohlen, vorbereitet zur Teilfetotomie 12 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd 13 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Hämostatische Naht der Uteruswand (McKinnon, Squires, Vaala, Varner, 2011) Komplikationen unmittelbar post partum Komplikationen nach Geburten • • • • • • Zervixverletzungen Lähmungen des Harnblasensphincters Dammriss Scheidenverletzungen Torsio coli Traumatisierung von – – – – Uterus Breites Mutterband Darm Blase 14 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Dammriss Zervixverletzungen Schwergeburten (%) 100 80 60 40 20 0 überlebend Euthanasie Komplikationen Stuten mit Schwergeburten an der Klinik für Geburtshilfe der Vetmeduni 2001‐2014 15 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Postoperative Versorgung • Eine Stute nach Schwergeburt ist ein Polytrauma‐Patient!!! Antiphlogistische Therapie Schmerztherapie Infusionstherapie (Gewebsperfusion ) Antibiotische Therapie ggf. Tetanusprophylaxe Reheprophylaxe (nicht nur bei Ret. sec.) Nachgeburtsverhaltung • Häufige Komplikation bei Schwergeburten • Therapie: – Uterusspülungen mit 0,9% NaCl‐ Lösung – Oxytocintropf (60‐100 IE über 30`) – Antiphlogistikum (Flunixinmeglumin 1,1 mg/kg 2x tgl. i.v.) – Antibiose (Penicillin: 25000IE/kg 4x pro Tag + Gentamicin 7mg/kg 1x pro Tag ) Förderung der Uterusinvolution • Fehlen des Saugreizes bei totem Fohlen!!! Oxytocin – (mehrfach täglich 20 IE s.c.) – Als Depotpräparat Uterusspülungen Bewegung der Stute Uterussekret bei Lochiometra 16 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Kolik post partum Diagnostik bei Kolik post partum Transrektale Kontrolle, transrektales Ultraschall ‐ Umfangsvermehrungen im breiten Mutterband ‐ Tonisierung der Uteruswand ‐ verlagerte Darmteile Transabdominales Ultraschall ‐ freie Bauchhöhlenflüssigkeit ‐ fehlende Motilität des Darmes Peritonitis? Bauchhöhlenpunktion Prognose ‐ vorzugsweise im Bereich von freier Flüssigkeit ‐ Qualität: Blutbeimengungen, PMN, Futterpartikel Blutbild ‐ Anämie ‐ Leukozytose ‐ akute Phasenproteine Transabdominales Ultraschall Freie Bauchhöhlenflüssigkeit und Darmwandödem Gestautes Mesenterialgefäß 17 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Torsio coli Uterusruptur Gekröseabriss 18 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Blutung in das breite Mutterband Darmwandquetschung und –ruptur Darmwandquetschung und –ruptur 19 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd Harnblasenwandquetschung 20 Christine Aurich: Geburtshilfe beim Pferd 21